黄河源区高寒草地植被根—土复合体抗剪强度试验及退化程度阈值确定

为研究黄河源区高寒草地不同退化程度的植物根-土复合体抗剪强度特征,以青海河南县境内的黄河源区高寒草地作为研究区,进行了根-土复合体试样抗剪强度试验研究,系统分析了区内草地不同退化类型的根-土复合体抗剪强度特征及其不同退化程度之间的阈值。结果表明,区内草地其平面形态呈现不规则状椭圆形退化形态,且愈近于圆心部位草地退化相对愈严重,其退化程度表现出由外至内可依次划分为未退化区、轻度退化区、中度退化区、重度退化区;随着退化程度的加剧,原生植物种类及数量呈减少的趋势,次生植物则逐渐取代原生植物并构成优势植物种类,其结果使得根-土复合体的根系含量表现出逐渐减少的特征,根-土复合体抗剪强度亦逐渐减小;同时,根据4种类型退化区草地根-土复合体抗剪强度特征,分别确定出各退化区交替界限之间的根-土复合体抗剪强度阈值,即表现在未退化区与轻度退化区之间植物根-土复合体的黏聚力阈值为28.07kPa,轻度退化区与中度退化区复合体的黏聚力阈值为20.46kPa,中度退化区与重度退化区复合体的黏聚力阈值为9.21kPa。该项研究成果通过由力学强度角度出发定量研究草地不同退化程度的根-土复合体强度变化规律,从而对科学有效地防治该区草地退化具有重要理论研究价值和实际指导意义。     

黄河源区高寒草地植物组合对根-土复合体抗剪强度的影响

以位于黄河源区的青海河南县境内高寒草地作为研究区,通过野外现场勘察与取样及室内试验,探讨了区内6种不同植物组合类型草地的植物根-土复合体抗剪强度特征,旨在为防治草地退化引起的水土流失、浅层滑坡等灾害现象发生提供理论依据。结果表明:6种组合类型的根-土复合体抗剪强度随海拔高度降低而呈逐渐增大的变化趋势,即阳坡坡顶位置处紫花针茅(Stipapurpurea Griseb.)+高山嵩草(Kobresia pygmaea C.B.Clarke)组合的根-土复合体抗剪强度为27.76kPa,至阳坡坡底位置处的垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)其根-土复合体抗剪强度为37.53kPa;从坡顶至坡底6种植物根-土复合体抗剪强度由小至大变化规律,与根-土复合体试样密度、含水率、根系干重等因素有关,即阳坡坡顶、坡中和坡底处根系平均含量分别为6.2%,5.5%和16.2%;阴坡坡顶、坡中、坡底处根系平均含量分别为8.0%,11.4%和31.6%。     

西宁盆地黄土区4种灌木原位拉拔试验

通过采用原位拉拔试验方法测定了西宁盆地寒冷半干旱气候条件下,生长期为3 a的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、中宁枸杞(Lycium barbarum L.)、白刺(Nitraria tangutorum Bor.)和霸王(Sarcozygium xanthoxylon Bunge)4种灌木植物的抗拔力,分析了抗拔力与株高、冠幅、地径、根长和侧根数等生长参数之间的关系,并探讨了4种灌木固土护坡效果。结果表明:(1)区内4种灌木抗拔力由大至小依次为柠条锦鸡儿(256.39 N)、中宁枸杞(222.80 N)、白刺(178.52 N)和霸王(134.84 N),柠条锦鸡儿和中宁枸杞抗拔力相对显著于白刺和霸王;(2) 4种灌木抗拔力与株高之间呈指数函数关系,与地径之间呈幂函数关系,与冠幅、根长和侧根数之间呈线性函数关系;(3)通过采用灰色关联分析法,得到抗拔力与株高、冠幅、地径、根长和侧根数的关联度分别为0.623,0.669,0.629,0.730,0.719,即影响4种灌木抗拔力大小的主要因素为根长和侧根数。该研究结果为寒冷半干旱黄土区采用种植灌木植物方式,科学防治水土流失、浅层滑坡等地质灾害具有理论研究价值和实际指导意义。     

青藏高原东北部4种灌木主根和侧根抗拉力学特性比较

[目的]开展青藏高原东北部黄土区4种灌木植物主根和侧根抗拉力学强度试验,探讨主根和侧根抗拉力学特性关系,为深入研究植物根系固土护坡力学机理提供参考。[方法]选取西宁盆地长岭沟流域作为研究区,对生长期为3 a的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、中宁枸杞(Lycium chinense)、白刺(Nitraria tangutorum)和霸王(Sarcozygium xanthoxylon)4种优势灌木主根和侧根进行室内单根拉伸试验,确定其主根和侧根抗拉力、抗拉强度和杨氏模量及其与根径之间的关系;在此基础上,进一步分析了4种灌木主根和侧根根径、抗拉力、抗拉强度和杨氏模量之间的关系。[结果]柠条锦鸡儿、中宁枸杞、白刺和霸王主根抗拉力分别为侧根的28.45,13.21,11.01,7.35倍,主根抗拉强度分别为侧根的0.67,1.17,0.68,1.22倍,主根杨氏模量分别为侧根的2.00,2.39,2.82,2.48倍。[结论] 4种灌木植物主根抗拉力均显著大于侧根;柠条锦鸡儿和白刺主根抗拉强度小于侧根,而中宁枸杞和霸王主根抗拉强度大于侧根;4种灌木植物主根杨氏模量显著大于侧根,说明其主根相对于侧根不易发生形变,对边坡浅层稳定性贡献亦显著于侧根。     

西宁盆地黄土区荷载条件下植被护坡力学效应

为探讨西宁盆地黄土区边坡在荷载条件下植物根系对边坡稳定性的影响,该项研究以西宁盆地西山长岭沟流域为试验区,在自建边坡上种植草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii),通过在边坡坡顶施加载荷,边坡坡面布设位移计与土压力盒的方式,监测荷载条件下边坡坡面土体位移与土压力变化;在此基础上,对边坡植被根-土复合体开展剪切试验,分析荷载条件下边坡坡面不同位置处根-土复合体抗剪强度及其变化特征。试验结果表明:在坡顶荷载条件下,在边坡相同位置处的根-土复合体粘聚力c值均大于施加载荷前;3种植物边坡的根-土复合体粘聚力c值均大于相同条件的未种植素土边坡;在荷载条件下,组合植被边坡的坡面土体位移量显著小于单一植被边坡和素土边坡,组合植被边坡在竖直和水平方向的位移量与草本植被边坡相比减小1.60~1.77 mm,与灌木植被边坡相比减小3.78和4.11 mm,与素土边坡相比减小7.39和6.29 mm。研究结果对防治高寒半干旱地区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害,具有参考价值和指导意义。     

基于水分和原位电导率的西宁盆地盐渍土含盐量估算模型

为了探讨西宁盆地黄土状盐渍土导电特性与土体本身含水率和含盐量之间的关系,该文在土体洗盐试验基础上,测得了不同含水率和含盐量条件下黄土状盐渍土电导率,分析了土体电导率与含水率、含盐量之间的相互关系和作用机理;在此基础上,建立了土体电导率与含水率、含盐量之间的多元回归模型。结果表明,在土体含盐量一定条件下随着土体含水率增加土体电导率呈逐渐增大的变化趋势,且二者之间符合幂函数关系;土体含盐量愈高条件下土体含水率增加对电导率的影响则愈为显著。在土体含水率一定的条件下,土体电导率随着含盐量增加呈逐渐增大的变化趋势,且二者之间符合线性函数关系;当土体含水率相对较高时,含盐量增加对电导率的影响程度亦较为显著。对建立的区内黄土状盐渍土电导率与含水率、含盐量之间的多元回归模型(R2=0.995)进行验证,相对误差在10%之内,表明模型可有效确定含水率大于5%且小于25%(?5.52%)及含盐量为0.18%～2.18%条件下黄土状盐渍土的含盐量。研究成果对研究区及其周边地区黄土状盐渍土其盐渍化程度划分、工程地质特性评价,以及土体盐渍化等地质灾害现象的科学防治具有理论研究价值和工程指导意义。