华南地区崩岗侵蚀区土壤水分含量对土体抗剪强度的影响

崩岗是华南花岗岩红壤区特殊的水土流失形式,而广东省的崩岗侵蚀隐患最为突出。选择广东省崩岗侵蚀典型区,通过野外采样和室内直接剪切试验,研究不同土壤水分含量对崩岗侵蚀区土体抗剪强度的影响(烘20 min、烘10 min、自然含水量、浸30 s和水分饱和)。结果表明:土壤水分对土体强度影响显著,当土壤含水率在15%时,对应的黏聚力c和内摩擦角φ指标均出现峰值;黏聚力c指标变化幅度较大,随着土壤水分含量的增加呈现先增大后减小的趋势,而内摩擦角φ一直处于衰减状态;抗剪强度指标随土壤水分含量变化呈非线性衰减,因此在评价崩岗稳定程度时,可依据土壤水分含量和抗剪强度指标作出预测。     

鄂东南花岗岩区不同崩岗侵蚀程度的农田土壤质量评价

崩岗侵蚀是我国南方花岗岩区最主要的侵蚀类型,造成该地区严重的水土流失,导致农田沙化严重,土壤质量下降。开展崩岗侵蚀对农田土壤质量的影响程度研究,能够拓宽对崩岗侵蚀对农田质量危害的认识以及为沙化农田质量的改良提供依据。以湖北省通城县不同崩岗侵蚀影响程度下(强影响区、弱影响区、无影响区)的水田、旱地土壤为研究对象,通过室内试验分析其土壤理化性质,并采用等级评价方法评价不同崩岗侵蚀影响程度下农田的土壤质量。结果表明,水田和旱地的砾石、沙粒含量均表现为强影响区弱影响区无影响区,粉粒和黏粒含量则表现相反,而土壤的容重则呈现不规律的变化,旱地的饱和导水率相对高于水田的;不同影响区水田和旱地土壤均呈不同程度的酸性,水田土壤有机质含量、碱解氮含量、有效磷含量、速效钾含量以及阳离子交换量均表现为无影响区弱影响区强影响区,但受耕作年限以及种植作物的影响,旱地则表现为无影响区强影响区弱影响区。不同影响区农田受崩岗侵蚀影响等级系数H、物理性质等级系数F、化学肥力性质等级系数P以及农田质量等级系数A总体上均表现为无影响区弱影响区强影响区。系数值越大,表明农田受崩岗侵蚀影响程度越小,说明本研究提出的评价方法与结论能较好地反映出农田受崩岗侵蚀影响的效应。     

赣南山地丘陵区崩岗侵蚀阶段发育的研究

崩岗是我国南方红壤区的一种重要的侵蚀类型,在江西赣南风化花岗岩山地丘陵区发育得相当普遍.根据崩岗形成特点,可将其发育过程划分成四个阶段,即网状细沟阶段、阶梯沟阶段、深沟阶段和崩岗扩展阶段.崩岗的形成和发展受多方面因素的影响;深厚松散的花岗岩风化物是崩岗的物质基础;暴雨径流和土体自重是崩岗发育的主要动力;地质作用和岩体节理结构可引起抗蚀力的减低;地表植被遭受严重破坏成为崩岗的必要前提.     

重庆缙云山不同林地类型土壤的抗剪强度研究

采用三轴压缩试验方法研究重庆缙云山5种林地类型土壤的应力-应变关系及强度特性,探讨影响土壤抗剪强度的指标和主要因素。结果表明,非饱和条件下,各林地土壤的抗剪强度τf与法向正压力σ的关系符合库仑定律。缙云山各林地土壤抗剪强度包线呈斜直线;同一林地类型不同层次土壤抗剪强度大小主要与其黏聚力相关;不同林地类型同一层次土壤抗剪强度大小受含水率、土壤结构多种因素的综合影响。     

华南花岗岩风化壳裂隙发育对崩岗侵蚀的影响

为了解崩岗侵蚀与风化壳裂隙发育的关系,通过野外调查风化壳剖面特征、风化壳裂隙走向和数量与崩岗口方向之间的关系,并对采集的土样进行基本理化性质研究。结果表明,研究区丰富的土壤裂隙形成与该区主要分布的花岗岩红壤风化壳关系密切;崩岗与裂隙息息相关,裂隙是边坡崩塌和直接产生重力侵蚀的重要因子,崩岗发育完全受裂隙控制。可见华南花岗岩风化壳裂隙是崩岗侵蚀所特有的成因之一。     

崩岗风化壳形成的地质作用

通过对福建省典型崩岗发育区的实地调查和局部钻探研究,探讨了深厚风化壳形成的地质成因.结果表明:构造活动历史是崩岗区形成深厚风化壳的主导因素;构造活动影响崩岗侵蚀动力势能以及各断块遭受侵蚀的历史;侵蚀动力势能和侵蚀历史确定了崩岗发育之前风化壳的厚度.当构造运动条件适合时,岩石的构造节理不发育的区域也可以形成深厚风化壳.     

我国南方红壤丘陵区崩岗侵蚀的分布及其环境背景分析

崩岗是华南地区分布最普通、发育旺盛和危害最严重的侵蚀类型。本就崩岗侵蚀的地域分布及其特点进行了较全面的阐述。崩岗发育程度大致与华南海岸线相平行地自东南向西北逐渐减弱,主要在花岗岩类母质残积物上发生。花岗岩地质年龄自西北向东南越来越年轻,但残积红土发育的强度却是相应增强的,厚度自北向南逐渐增厚,双峰型暴雨的覆盖范围与崩岗严重侵蚀区的分布具有一致性。     

鄂东南崩岗洪积扇土壤物理性质空间分异特征

【目的】研究崩岗洪积扇农田土壤颗粒组成、容重、土壤孔隙度、土壤持水情况、有机质并分析它们之间的相互关系,同时探索崩岗洪积扇农田土壤物理性质空间分异规律,不仅有利于农业用地规划,也为崩岗洪积扇农田土壤改良提供理论依据,对山区农林业生产具有重要的意义。【方法】运用野外调查结合室内分析的方法,以通城县杨垄小流域崩岗洪积扇农田为研究对象,选定水田和旱地两种洪积扇土地利用方式,分别采集洪积扇农田扇顶、扇中、扇缘以及对照4个区域测定其土壤物理性质,运用Pearson相关系数分析法对各指标之间的内在联系进行探究,研究崩岗对洪积扇农田的影响规律。【结果】崩岗侵蚀导致洪积扇农田土壤严重沙化,土壤结构性恶化。洪积扇农田土壤粗颗粒物质（砾石和砂粒）平均比对照区多75.89%,土壤细颗粒物质（粉粒和黏粒）平均比对照区减少39.13%。土壤有机质含量减少,洪积扇土壤有机质含量平均比对照区减少58.70%;容重增大,相对对照区平均增加0.25 g·cm^-3;土壤孔隙度均小于对照区,饱和持水性和毛管孔隙度显著低于对照区。同时,沿着洪积扇扇缘到扇顶,土壤砾石和砂粒含量呈现逐渐增加,而粉粒和黏粒含量逐渐减少,容重随之增大,土壤孔隙度减少,持水性能也逐渐减弱,有机质逐渐减少的趋势。相关性分析得出,土壤容重与有机质含量呈极显著的负相关（R=-0.907^**）,土壤容重与土壤孔隙性和土壤持水特性呈极显著的负相关,总孔隙度、毛管孔隙度与土壤持水特性均呈极显著的正相关,非毛管孔隙度与各物理性质之间没有明显的相关性。土壤各粒级大小与土壤容重、土壤持水性指标、总孔隙度和毛管孔隙度之间呈显著或极显著相关性。【结论】崩岗侵蚀发生后,洪积扇农田以土壤颗粒组成、有机质、土壤容重、孔隙度以及持水性能为代表的土壤物理性质退化严重。此外,崩岗洪积扇农田土壤物理性质存在空间分异规律,离扇顶越近,土壤物理结构性越差。洪积扇农田土壤指标间存在息息相关的联系,尤其是土壤颗粒组成和其他物理性指标之间的关系,突出了改良洪积扇土壤从土壤颗粒方面入手是可行的,如采取客土法和深耕法可有效改良被侵蚀的土壤结构。研究结果为明确洪积扇农田土壤物理性质提供了依据,为改良崩岗洪积扇土壤结构性奠定了基础,对农业生产和提高农业经济效益有重要意义。     

中国南方花岗岩崩岗综合治理模式研究

崩岗侵蚀是中国南方花岗岩区特有的常见的水土流失形式。这种水土流失不仅侵蚀规模大,发展速度快,危害十分严重,而且治理难度大,被称为当今"生态溃疡"。崩岗治理措施分为生物措施、工程措施和耕作措施三种。根据崩岗治理措施的搭配与治理主要目的的不同,通过各地实地调查归纳,分析总结崩岗综合治理模式为生态型治理、经济型治理和综合型治理三大治理模式。生态型崩岗治理主要以生物措施治理为主,辅助必不可少的工程措施,达到减弱侵蚀强度,改善生态环境的目的,注重崩岗治理的生态效益与社会效益;经济型崩岗治理是通过高强度的削坡整平,建立适合工业开发的园区,满足工业发展的需要,产生可观的经济效益;综合型崩岗治理是兼顾生态效益、社会效益与经济效益,在采取各类有效水保措施、提高治理区植被覆盖度、增强生态调节功能时,还有所产出,增加当地农民的收入。崩岗地区可根据实际情况,开展不同模式的崩岗治理,以实现综合治理效益的最大化。     

岩土抗剪强度参数确定的模糊拟合方法

根据岩土抗剪强度试验数据的随机性与模糊性特点,首先,在传统随机线性回归分析方法基础上,采用试验值相对估计值的隶属度以反映其间偏离程度及其所具有的模糊性,并将隶属度作为残差权值以减少异常试验数据对拟合结果的影响,从而建立出岩土抗剪强度参数确定的模糊拟合方法.其次,引进模糊随机可靠性理论,对利用模糊拟合法确定的岩土抗剪强度参数进行可靠性评价,确保岩土抗剪强度参数取值的可靠性.然后,根据岩土抗剪强度参数的区间性特点,建立岩土抗剪强度参数取值的区间方法,从而使岩土抗剪强度参数确定方法能反映工程实际.最后,工程实例计算并与同类方法的比较分析表明:本文方法是有效的.     

桂林喀斯特地区干湿循环过程中土壤水含量的空间变异

[目的]研究桂林喀斯特地区干湿循环过程中土壤水含量的空间分布变化,为解决该地区农田水土流失及农作物防旱抗旱提供理论依据.[方法]选取种植有大豆、梨树和甘蔗3种不同农作物的耕作地为试验地,分析3种试验地在干湿交替条件下土壤表层0~6 cm土壤水含量的空间变异,并利用地统计方法研究不同土地利用方式下的土壤空间分布变异.[结果]大豆、梨树和甘蔗3种试验地的土壤质地差异不显著(P>0.05),土壤容重表现为梨树地最小,但土壤有机质含量和总孔隙度均以梨树地最高.3种试验地湿润阶段的土壤水含量是干旱阶段土壤水含量的2~3倍.在整个干旱—湿润循环过程中,3种试验地的土壤水含量均表现为梨树地>甘蔗地>大豆地,土壤水含量空间分布比为37.18%~95.99%,呈中等偏上的空间相关性,说明试验地的空间分布在一定范围内表现稳定,但因不同的土地利用方式存在一定变异性,变异强度也因其耕作方式或管理方式的不同而异.[结论]桂林喀斯特地区土壤自身具有维持其土壤水含量空间分布稳定的能力,但耕作方式、灌溉等人为因素在一定程度上会削弱土壤水含量的空间稳定性.     

冻融对粉质黏土强度指标的影响

依托同三高速公路扩建工程方正—哈尔滨段加宽一侧粉质黏土路基,采用室内三轴试验方法,研究了不同压实度、不同含水率下不同冻融次数后土体强度指标的变化规律。试验结果表明粉质黏土冻融后强度指标发生规律性变化:土的黏聚力损失随着冻融次数增多而增大,同一压实度下含水率高的土体黏聚力损失幅度较大;土的内摩擦角随着冻融次数的增多有逐渐增长的趋势,但增长幅度较小。运用Matlab对试验数据进行回归分析,建立了同一压实度下粉质黏土黏聚力、内摩擦角与含水率和冻融次数的回归方程。该方程能够直观模拟冻融对粉质黏土强度指标的影响规律,计算结果与实测结果吻合良好,可用于冻融后粉质黏土黏聚力和内摩擦角的计算。     

白浆土某些物理性质的研究Ⅱ.土壤抗剪强度及脆性

为探究白浆土机械物理性质,以黑龙江东部岗地白浆土为供试土壤,采用现场试验法和钢材脆性仪测定了白浆土原状土壤的抗剪强度和脆性。结果表明:白浆土内聚力白浆层最大,依次为淀积层、耕层;土壤粘着力淀积层最大,依次为白浆层、耕层;土壤外摩擦角由耕层向淀积层呈逐渐增加趋势。土壤水分升高,内聚力和内外摩擦角均有降低趋势;而土壤粘着力则相反。白浆土耕层土最易被破碎,白浆层居中,淀积层难以破碎。耕层和淀积层土壤在含水量低于塑性界限值阶段,破碎土壤所消耗的能量随土壤含水量增加而增加,并在土壤塑限值附近形成峰值,之后随土壤含水量增加而降低。破碎白浆层土壤所消耗的能量随土壤含水量增加而降低。破坏土壤时形成大小不一的土块,大土块比率随土壤水分增加而增加。耕层土壤易破碎成较小的土块和土屑;白浆层土壤居中,淀积层不易破碎。     

旱地反硝化作用和N2O排放影响因子的研究

用乙炔抑制原状土柱和模拟土柱法,研究了包括水分、碳源、氮源以及反硝化的主要决定因子水分干湿交替对土壤N2O排放量的影响。结果表明,影响旱地土壤反硝化的主要因子是作为微生物能源和碳源的有机物质,在碳源充足时,土壤的硝态氮含量和水分因子是限制因子;两种氮源相比较,在一定的碳含量和水分条件下,土壤N2O排放量并不随NO3--N加入量的增加而增大,最大N2O排放量发生在氮源加入量为300 mg/kg时;而当氮源为NO2--N时,土壤N2O排放量随NO2--N加入量的增加而增大,最大排放量为NO2--N为450 mg/kg处理。在同等土壤水分条件下,土壤由湿变干过程中产生的N2O通量高于土壤由干变湿过程中的产生量;土壤由干变湿过程中N2O通量随着土壤水充孔隙空间(WFPS)含量的增加而增大,但在土壤由湿变干过程中最大N2O通量并非在土壤水分饱和状态下,而是在土壤WFPS为70%时,而后N2O排放量随土壤WFPS含量的减少而降低;施肥处理土壤与不施肥对照相比,两者的N2O通量变化趋势相同,但对照的变化幅度相对较小。     

保护性耕作对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响

【目的】探讨免耕及秸秆覆盖等保护性耕作措施对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响。【方法】基于设在陇东黄土高原的长期草田轮作定位试验,试验开始于2001年,包括传统耕作(T,翻耕并移除秸秆)、耕作覆盖(TS,翻耕之后覆盖秸秆)、免耕移除秸秆(NT,不翻耕但除去秸秆)和免耕(NTS,不翻耕且保留秸秆)4个处理。2014年7—8月干湿交替阶段季采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率、土壤温度和含水量进行连续原位测定。【结果】T、TS、NT和NTS处理干旱阶段的平均土壤呼吸速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol·m~(-2)·s~(-1),湿润阶段分别为2.09、5.31、2.80和3.56μmol·m~(-2)·s~(-1)。降雨初期秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸速率动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有显著差异。干湿交替过程中,干旱阶段土壤呼吸速率与土壤温度(19.1—28.2℃)呈负相关、与土壤含水量呈正相关关系;湿润阶段则相反,且土壤含水量对土壤呼吸速率的解释程度降低。土壤呼吸速率在湿润阶段日动态波动较大,其温度敏感性(Q10)在T、TS、NT和NTS处理下分别为1.37、1.24、1.31和1.25;干旱阶段土壤呼吸速率日动态平缓,Q10值低于1.0。【结论】长期保护性耕作提高了农田的土壤呼吸速率,且秸秆覆盖处理比免耕措施提高土壤呼吸速率的效应更加显著。秸秆覆盖能够有效平抑土壤水分和温度的变化,提高土壤呼吸速率,降低土壤呼吸的温度敏感性。论文明确了干湿条件下旱作农田土壤呼吸动态及其影响因素,对准确量化旱作农田碳通量具有积极意义。     

表层掺黏土对砂壤土水分入渗的影响

[目的]针对我国北方砂壤土水分利用效率低的特点,通过室内模拟试验研究了砂壤土表层添加不同黏粒量对砂壤土湿润锋进程、累计入渗量、土壤剖面含水率的影响,分析了土壤中黏粒添加量对砂壤土水分运动影响和机制,旨在为砂壤土工程改良提供理论依据和实践指导.[方法]通过室内土柱模拟试验,设置常规对照（CK）以及2％、5％、10％和20％4个掺黏量,定水头条件下研究不同掺黏量对砂壤土水分入渗特征的影响.[结果]砂壤土表层掺黏后,显著减小了湿润锋进程.随着土壤表层掺黏量的增加,湿润锋下移速率、入渗速率逐渐减慢,累计入渗量减少.湿润锋、累计入渗量与时间之间符合幂函数关系.[结论]在入渗过程中,土壤表层掺黏能显著增加土壤对外界水分的蓄积量,提高土壤的储水量.     

紫色泥岩土壤＜2 mm岩屑及其对抗剪强度的作用机制

【目的】土壤抗剪强度是反映土壤抗滑、抗侵蚀及抗倾覆稳定性的重要指标。而紫色土中大量岩石碎屑能够显著影响土壤抗剪强度。但过去的研究主要集中在＞2 mm的岩石碎屑上,而＜2 mm的岩石碎屑却被忽视。因此,研究＜2 mm岩屑及其对抗剪强度的作用机制对紫色土区域土壤资源的可持续发展有非常重要的实践指导意义。【方法】以紫色泥岩发育的坡耕地土壤为研究对象,采用吸管法测定土壤颗粒组成,采用应变控制式直剪仪测定土样在不同含水率和垂向压力下的抗剪强度,通过对比分析研究＜2 mm的岩石碎屑及其对抗剪强度的作用机制。【结果】从坡顶至坡谷,坡顶至坡脚旱地土壤与母岩的颗粒组成呈极显著性相关,而坡脚与坡谷水田土壤与母岩的颗粒组成的相关性则不显著,即紫色泥岩发育的旱地土壤的颗粒组成与其母岩的颗粒组成具有高度的一致性;土壤中＜0.25 mm颗粒累积含量在99.84%-99.91%,其中,以＞0.25 mm岩石碎屑存在的土壤颗粒的比例为0.96%-57.82%,以＞0.25 mm团聚体存在的土壤颗粒的比例为6.33%-19.66%,随着位置高程的降低,土壤中岩石碎屑含量减少,且旱地土壤中岩石碎屑的含量显著高于水田土壤;而团聚体及黏粒含量则逐渐增加。在土壤含水率从7%增加到25%的过程中,土壤水分对旱地土壤黏聚力的影响要小于水田土壤;内摩擦角随着土壤含水率的降低而线性减小,且随着位置高程的降低,土壤水分对内摩擦角的影响逐渐增大;在相同垂直压力下,土壤水分对土壤抗剪强度的影响同样也随着位置高程的降低、岩石碎屑含量的减少而增大。【结论】在紫色泥岩发育的土壤中存在大量＜2 mm的岩石碎屑。这些＜2 mm岩石碎屑的存在改变了对传统土壤团聚体的认识,使得土壤团聚体可进一步细分为先天团聚体（＜2 mm岩石碎屑）以及后天团聚体（水稳性团聚体）。同时,土壤中这些＜2 mm岩石碎屑能够降低土壤水分对黏聚力及内摩擦角的影响,从而降低土壤水分对土壤的抗剪强度特性的影响。     

基于不同湿润速度下PAM水解过程对砂壤土入渗的影响

为揭示土壤结构改良剂聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)在不同湿润速度下对土壤入渗的影响机制, 通过土槽入渗试验, 研究混施干粉PAM(0、22.5、45 kg·hm^-2)的砂壤土在不同湿润速度(2.5 mm·min^-1和6.25 mm·min^-1)下土壤入渗参数的变化, 通过测定非毛管孔隙率、导气率和团聚体含量来描述土壤结构特征。结果表明:湿润速度显着影响土壤累计入渗量和稳定入渗率, 高速湿润条件下的累计入渗量和稳定入渗率比低速度湿润条件分别降低了23.75%和26.70%.在同一湿润速度下, PAM在不同阶段对土壤入渗的影响截然相反:湿润阶段, 在PAM作用下土壤累计入渗量、土壤非毛管孔隙率和导气率等均有不同程度降低, 且PAM用量越大降低幅度越大, 此时正处在逐渐水解过程中的PAM分子长链堵塞了土壤孔隙, 抑制了土壤水流运动;连续流阶段, PAM能够提高土壤稳定入渗率、土壤非毛管孔隙率和导气率, 且PAM用量越大提高幅度越大, 此时PAM分子已经完全水解, 发挥了稳定土壤结构的作用, 增加了土壤结构中水稳性团聚体含量, 从而促进水流入渗。研究不同湿润速度下PAM水解过程对砂壤土入渗性能的影响, 可以为PAM在改良土壤结构方面更广泛的应用提供理论依据。     

灌水器流量对涌泉根灌湿润体肥液入渗影响研究

为了提高涌泉根灌灌溉模式下的水肥利用效率，在西北农林科技大学米脂试验站原状土上进行了涌泉根灌湿润体肥液入渗试验，研究不同灌水器流量对湿润体特征值的变化特性及水氮运移规律的影响。结果表明：灌水器流量对涌泉根灌肥液入渗湿润体内含水率以及氮素分布均有不同程度的影响，入渗能力、湿润锋运移距离均随灌水器流量的增大而增大，并分别得到灌水器流量与涌泉根灌累计入渗量以及湿润锋运移距离的数学模型。肥液入渗条件下形成的湿润体形状近似为椭球体，湿润体内土壤含水率表现为表层低（18.55%）、中间高（20.39%）、底层低（14.46%）的趋势，在实际生产过程中，应当以分布1 d时湿润体特征值作为灌水技术指导依据。相同土层深度处NO-3-N和NH+4-N含量均随灌水器流量的增大而增大，再分布时间越长，土壤中NO-3-N含量总体呈增加趋势，表层土壤NO-3-N含量最大，深度越深NO-3-N含量越低；土壤中NH+4-N含量总体呈减少趋势，而深层土壤NH+4-N含量减少更明显。水分运动对NO-3-N含量的分布及运移较显著，水分运动对NH+4-N含量的分布及运移不显著。上述结果为涌泉根灌水肥高效利用提供了技术参考。     

紫色土抗剪强度差异分析及土坎优化设计

选择钙质紫色土和中性紫色土为工程试样,通过室内多级三轴剪切试验测定了含水率和干密度交互作用对土坎稳定性重要指标——土壤抗剪强度指标的影响,确定了紫色土土坎坎高及外边坡稳定角的取值,以优化土坎设计.结果表明:干密度和含水率交互作用对土壤粘聚力的影响下,钙质紫色土和中性紫色土土坎土质的最优含水率分别为11%,8%,最优干密度分别为1.7,1.68g/cm3;在紫色土最优干密度和含水率下,考虑占地和稳定性因素,钙质紫色土土坎高度不宜超过2.0m,其外边坡坡度角可设计为80°;中性紫色土土坎高度不宜超过1.5m,其外边坡坡度角可设计为60°.本文旨在为紫色土区国土整治土坎修筑工程提供理论指导.