种草和施用聚丙烯酰胺对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的影响研究

为探究种植草类和施用聚丙烯酰胺(PAM)对荒坡紫色土抗侵蚀性的影响,尤其是对其抗剪和抗蚀性能的影响,选取狗牙根和三叶草进行盆栽试验,设计了对照、单植草类、单施PAM和复合措施(“草类+PAM”)4类处理开展研究,测定了根系指标和土壤理化性状指标,计算了土壤的抗剪强度指标和抗蚀性指标。结果表明,狗牙根和三叶草根系均能显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度和有机质含量(P<0.05),有效增强土壤的抗剪和抗蚀性能;施加PAM能有效促进上述草类各径级根系的生长,显著改善土壤的微结构(P<0.05),尤其是非毛管孔隙度(单施PAM为CK的1.15~1.31倍),提高土体抗剪强度及内摩擦角φ,增大粒径>0.25 mm、>0.5 mm的水稳性团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径等抗蚀性指标;PAM对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的增强效果存在最优浓度;草类根系对土壤抗剪性能的影响较抗蚀性能明显,能显著提高土体的抗剪性能(P<0.05),尤其是增大土壤粘聚力;PAM对土壤抗蚀性能的影响较抗剪性能明显,能显著促进土壤团聚体大颗粒的形成和小颗粒的减少,显著提高土壤团聚度和改善土壤团聚结构等(P<0.05);较单一措施,“草类+PAM”对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的增强效果最为明显,其中狗牙根与30 g·m^-3的PAM混施时效果最优;0相似文献   

天然降雨下川中丘陵区不同年限植物篱水土保持效用

通过对遂宁水土保持试验站内不同坡度(10°和15°)植物篱小区及对应对照小区为期7年的水土流失定位观测,探究了天然降雨条件下香根草植物篱和新银合欢植物篱在其生长年限增长过程中对紫色土坡耕地水土流失的影响。结果表明:(1)当植物篱开始发挥其水土保持作用时,减流率(年均)达10.5%～20.0%,减沙率(年均)达53.5%～54.5%,减流作用随年限增长波动较大,减沙作用逐渐趋稳;(2)10°香根草植物篱水土保持效果最优,其减流和减沙作用均在生长年限为1年时开始发挥,10°新银合欢植物篱次之,其减沙作用较减流作用提前约1年凸显,15°香根草植物篱最弱,其布设小区多数次降雨减流率均明显低于10°植物篱小区;(3)总体上植物篱能够降低坡度对坡耕地水土流失的加剧作用,其中径流流失减少28.9%,泥沙流失减少11.3%,并削弱降雨量与径流泥沙的相关程度;(4)平均径流系数和降雨引发泥沙量随植物篱年限增长逐渐趋稳,其中10°小区香根草植物篱和新银合欢植物篱对特大暴雨(12 h降水总量140.0 mm)和大暴雨(12 h降水总量为70～140 mm)下产生的径流系数消减明显,达15.0%～34.4%,各植物篱对所有降雨等级平均单位降雨所产生泥沙量均有明显消减作用,达34.1%～48.5%。     

紫色土区草篱根系对其根-土复合体抗剪和抗冲性能的影响

为探索草篱在紫色土坡地的水土保持价值及其根系固土的力学性能特征,在重庆市北碚区"西南大学紫色丘陵区坡耕地水土流失监测基地"种植了2种草篱(紫花苜蓿和拉巴豆),定量研究了草篱根系形态、纤维含量、抗拉特性以及根-土复合体的抗剪/冲性能,明确了根系对其根-土复合体抗剪/冲性能的影响及主要影响因素.结果表明:1)紫花苜蓿和拉巴豆根-土复合体中有超过90％的根系直径小于1.0 mm,紫花苜蓿根系的纤维含量较高,拉巴豆根系的根长密度、根表面积密度、根体积密度较优;2)同一径级下根系平均极限抗拉力和抗拉强度均表现为拉巴豆(19.76 N,32.70 MPa)>紫花苜蓿(14.32 N,26.66 MPa).极限抗拉力与根系直径呈幂函数正相关,抗拉强度与根系直径呈幂函数负相关;3)2种草篱根系均能显著提高根-土复合体的粘聚力和抗冲指数(P<0.05),尤其是拉巴豆.拉巴豆根-土复合体平均粘聚力达22.88 kPa,较对照提高了71.06％,最大抗冲指数达19.00 L·g-1,是对照的2.60倍;4)主成分分析表明根系通过根长密度、半纤维素含量以及极限抗拉力来影响根-土复合体的抗剪/冲性能,拉巴豆草篱根-土复合体抗剪/冲性能的综合得分均高于紫花苜蓿草篱.综上,紫色土坡地上拉巴豆草篱根-土复合体抗剪/冲性能显著优于紫花苜蓿草篱.     

狗牙根和三叶草的根系特征及对荒坡紫色土抗剪性能的影响

为探讨草类根系对荒坡紫色土的固土性能及其影响因素,以该环境的紫色土为研究对象,设置了空白对照、盆栽狗牙根(Cynodon dactylon)和盆栽三叶草(Trifolium repens)3个处理,8个月后分别取样用常规方法测定土壤基本理化性质、Win RHIZO(Pro.2004c)根系分析系统测定根系指标、ZJ型应变控制式直剪仪测定根-土复合体抗剪强度。结果表明,狗牙根的根系指标优于三叶草,且在根系直径(d)≤0.2 mm径级范围内更为突出;较之三叶草,狗牙根更能有效改善土壤的理化性质;两种草类均能有效提高根-土复合体的抗剪性能。较之空白对照,狗牙根的内摩擦角(φ)和粘聚力(c)分别增加了10.37%和66.36%,三叶草的分别增加了1.14%和34.22%,其中狗牙根处理的土壤抗剪性能最优;影响根-土复合体抗剪性能的关键性指标有土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度和根长密度,根系直径≤0.2 mm是影响根-土复合体抗剪性能的关键性径级。     

喀斯特区3种草篱根-土复合体抗剪性能及其影响因素

为探索喀斯特区地埂草篱根-土复合体抗剪性能的差异、变化规律及影响因素，在重庆酉阳喀斯特顺层坡分上、中、下坡位分别布设二月兰、光叶苕子和沿阶草3种草篱，测定复合体抗剪强度、根区土壤基本理化性质和复合体内根系的形态指标和化学成分指标，计算复合体黏聚力和内摩擦角。结果表明：1）在抗剪强度方面，上/中坡复合体抗剪强度表现为沿阶草显著大于二月兰、光叶苕子（P<0.05），下坡三者之间则无显著差异；在不同坡位之间，仅沿阶草复合体抗剪强度存在显著差异，表现为中坡>上坡>下坡（P<0.05）；2）各坡位复合体黏聚力和中坡内摩擦角均为沿阶草、光叶苕子显著大于二月兰（P<0.05）；沿阶草复合体黏聚力、内摩擦角和光叶苕子复合体黏聚力均表现为中坡显著大于上、下坡（P<0.05），二月兰则各坡位间无显著差异；3）相关性分析表明，光叶苕子和沿阶草复合体黏聚力与其根区土壤有机质均呈极显著正相关，相关系数分别为0.91、0.83，二月兰则无显著相关关系；这3种草篱复合体黏聚力与根系形态指标呈显著或极显著正相关，相关系数最高达0.99。综上所述，沿阶草抗剪性能最好，最优坡位为中坡。二月兰、光叶苕子和沿阶草草篱主要通过影响复合体黏聚力来影响其抗剪性能。     

PAM和草类根系对荒坡侵蚀劣地紫色土微团聚体的影响

为探讨PAM(聚丙烯酰胺)和草类根系对侵蚀劣地土壤的改良效果,试验以该环境的紫色土为研究对象,设置了空白对照(CK)以及单施PAM、单植草类、“狗牙根+PAM”、“三叶草+PAM”4个试验处理类别,6个月后测定了土壤微团聚体组成,分析了土壤微团聚体分布、结构及分形特征。结果表明,1)各试验处理的大粒径微团聚体含量增加,小粒径的则减少;2)各试验处理的MWSSA(平均重量比表面积)、分散系数和分散率均显著减小(各指标最小值分别为CK的0.30、0.15和0.60倍),MWD(平均重量直径)、团聚状况和团聚度均显著增大(各指标最大值分别为CK的1.17、1.49和1.28倍);3)各试验处理的微团聚体分形维数均减小;4)GY-PAM₁(狗牙根+液施PAM,浓度:30 g/m³)土壤的各项微团聚体结构指标均优于其他试验处理,表现出较好的抗侵蚀性;5)“草类+PAM”的根系指标均优于单植草类,平均根长密度(RLD)和d(直径)≤0.2 mm径级分别是影响该紫色土结构稳定性和抗侵蚀性的主要因子和关键径级。     

紫色土区植物篱篱前淤积带土壤团聚体稳定性特征研究

为探讨紫色土区植物篱篱前淤积带土壤团聚体的稳定性,试验以该淤积带土壤为研究对象,设置了10°对照小区(T1)、10°新银合欢植物篱小区(T2)、10°香根草植物篱小区(T3)、15°对照小区(T4)、15°香根草植物篱小区(T5)等5个处理,采用萨维诺夫法测定了风干团聚体和水稳性团聚体的组成状况,以保存机率、稳定性指数、PAD(结构体破坏率)、MWD(平均重量直径)、GMD(几何平均直径)、MWSSA(平均重量比表面积)、CS(偏度系数)和CE(峰凸系数)等为评价指标,分析了不同坡度、不同植物篱种类下篱前淤积带土壤团聚体稳定性特征。结果表明:(1)各个小区篱前淤积带的水稳性团聚体数量表现为T2和T3小区明显大于T1,T5小区略微大于T4小区但不明显,大坡度下植物篱对紫色土起到保土减沙作用需要一个前期过程。(2)同一坡位情况下,各个小区篱前淤积带土壤团聚体稳定性指数表现为T3T2T1、T5T4,而PAD则表现为T1T2T3、T4T5,较之对照小区,植物篱表现出对土壤团聚体抗侵蚀性的强化效应。(3)同一坡位情况下,风干团聚体、水稳性团聚体的MWD、GMD和CS均表现为T3T2T1、T5T4,而MWSSA则相反,香根草植物篱较新银合欢植物篱更有利于增强团聚体的结构稳定性。(4)PAD能很好地描述干、湿筛处理前后团聚体的稳定性变化,风干团聚体的CS可作为评价团聚体抗机械稳定性的最佳指标,水稳性团聚体的MWD和GMD可更好地表达团聚体的水稳定性。     

PAM和草类根系对荒坡紫色土物理性质与抗剪性能的影响

为探讨PAM(聚丙烯酰胺)和草类根系对荒坡紫色土物理性质与抗剪性能的影响,选取荒坡紫色土为研究对象,制备了单施PAM、单植草类和“草类+PAM”等试验处理,采用WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统和ZJ型应变控制式直剪仪分别测定根系指标和土壤/根-土复合体抗剪强度,结合土壤基本物理性质指标,分析了各处理中PAM、草类根系、土壤物理性质及抗剪性能间的关系。结果表明:1)上述处理均能够显著提高土壤通气持水能力,其中“草类+PAM”对土壤孔隙度和含水率的改善效果最好,其次是单植草类;2)各处理的大粒级范围(1~0.25 mm、0.25~0.05 mm)微团聚体含量增加,小粒级范围(<0.01 mm)的则减少;3)较之CK,单植草类和“草类+PAM”可使土壤内摩擦角φ平均值分别提高37.12%和36.59%,黏聚力c平均值分别提高69.47%和83.64%,且根表面积密度(RSAD)和0.7 mm相似文献   

种草和施用聚丙烯酰胺对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的影响研究

为探究种植草类和施用聚丙烯酰胺(PAM)对荒坡紫色土抗侵蚀性的影响,尤其是对其抗剪和抗蚀性能的影响,选取狗牙根和三叶草进行盆栽试验,设计了对照、单植草类、单施PAM和复合措施("草类+PAM")4类处理开展研究,测定了根系指标和土壤理化性状指标,计算了土壤的抗剪强度指标和抗蚀性指标。结果表明,狗牙根和三叶草根系均能显著降低土壤容重、提高土壤孔隙度和有机质含量(P0.05),有效增强土壤的抗剪和抗蚀性能;施加PAM能有效促进上述草类各径级根系的生长,显著改善土壤的微结构(P0.05),尤其是非毛管孔隙度(单施PAM为CK的1.15～1.31倍),提高土体抗剪强度及内摩擦角φ,增大粒径0.25 mm、0.5 mm的水稳性团聚体含量、平均重量直径和几何平均直径等抗蚀性指标;PAM对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的增强效果存在最优浓度;草类根系对土壤抗剪性能的影响较抗蚀性能明显,能显著提高土体的抗剪性能(P0.05),尤其是增大土壤粘聚力;PAM对土壤抗蚀性能的影响较抗剪性能明显,能显著促进土壤团聚体大颗粒的形成和小颗粒的减少,显著提高土壤团聚度和改善土壤团聚结构等(P0.05);较单一措施,"草类+PAM"对荒坡紫色土抗剪和抗蚀性能的增强效果最为明显,其中狗牙根与30 g·m~(-3)的PAM混施时效果最优;0d(直径)≤0.2 mm是影响土壤抗剪和抗蚀性能的关键根系径级,而该径级的根长密度和根表面积密度、所有根系平均的根长密度和根体积密度则是影响上述性能的关键指标。     

紫色土区植物篱篱前淤积带与篱下土坎土壤抗蚀性研究

为探究紫色土坡地植物篱篱前淤积带与篱下土坎土壤抗蚀性的差异及变化规律,选取遂宁市水土保持试验站10°新银合欢植物篱小区(T1)、10°和15°香根草植物篱小区(T2和T3)进行研究。研究小区布设有上、中、下坡篱带,分别采集篱前淤积带和篱下土坎(下坡无)的表土样,测定有机质含量、水稳性团聚体和微团聚体组成,运用主成分分析法对土壤抗蚀性进行分析。结果表明:同一篱带,土壤有机质含量、团聚度和团聚状况均是篱前淤积带高于篱下土坎,土壤水稳性团聚体含量和抗蚀性综合指数则反之,篱下土坎的抗蚀性综合指数是篱前淤积带的1.48～3.17倍;同一小区,篱前淤积带土壤有机质含量、团聚度和团聚状况均表现为下坡中坡上坡,篱下土坎为中坡上坡,而土壤水稳定性和抗蚀性综合指数在坡位间则无显著性差异;同坡度下,香根草植物篱小区土壤有机质含量、团聚度、团聚状况和水稳定性均高于新银合欢植物篱小区;坡度越大,香根草植物篱小区土壤有机质含量、团聚状况和水稳定性表现越差;主成分分析发现,水稳性团聚类指标能较好地反映紫色土坡地土壤抗蚀性能的强弱,研究小区土壤抗蚀能力表现为T2T1T3。