嫩江大堤植物根系固土护堤功能研究

通过对嫩江大堤护坡植物根系及土壤抗冲、抗蚀及抗剪强度的测定分析,发现同一地段土壤的抗冲、抗蚀（水稳性）指数及抗剪强度均是表土层大于底土层。植物根系有较强的固持土壤功能,抗冲指数与根长、根量间有明显的相关性,单相关系数分别为０９１４６和０８１９７。有机质含量高的土壤抗蚀性强,水稳性指数大,土壤抗蚀性与有机质含量间的相关系数为０９１３２,与根长和根量的相关性相对较低,单相关系数分别为０８１３７和０８０９１。土壤稳定性与植物根量关系密切,根量大,其抗剪强度就大,相关系数为０９８１４。在现有的植物中,牛毛草地抗蚀能力最大,其固土护坡护堤功能最强,应大力推广。     

苏北海堤林带树木根系固土功能研究

该文通过对海堤林带树木根系及土壤抗冲，抗蚀和渗透性的测定分析，发现同一地段土壤的抗冲，抗蚀指数表土层大于底土层。树木根系，尤其是根径≤２ｍｍ的细根有较强的固特土壤功能，抗冲指数与根长，根量间有明显的相关性，单相关系数分别为０．９３２６和０．８２５６。吸机质含量高的土壤抗蚀性强，抗蚀指数大，与有机含量间的相关系为０．８９３１，与细根的根长和根量的相关性相对较低，单相关系数分别为０．８２１６和０．７４     

安徽省大别山区上舍小流域植被根系与土壤抗冲性研究

 采用标准地调查方法,对大别山区上舍小流域不同植被类型根系,在040 cm土壤深度范围内按照10cm间隔分层采样,室内测定不同径级（<0.5,0.5～1.0,1.0～2.0和2.0～5.0mm）根系生物量和根系长度,同时在各标准地根系相似地段内,采用C.C.索波列抗冲仪,在0～40 cm深度范围内按照10cm间隔分层测定土壤的抗冲性。结果表明:植被根系主要分布在0～40 cm土层内,表土层根量最大,根径<1.0mm的细根在根长上占有绝对优势;同一植被类型表土层土壤抗冲能力大于心土层;植物根系,尤其是根径<1.0mm的细根具有较强的固持土壤功能,细根长、根质量、根密度与土壤抗冲指数之间的相关系数分别为0.817 3、0.715 9和0.6434,可知,细根长是影响土壤抗冲性的关键因子;不同植被类型土壤的抗冲性与土壤非毛管孔隙度具有很高的相关性,表明森林植被的固土功能是通过根系改善土壤的物理性质,创造具有抗冲能力的生物土壤复合体结构实现的。     

两种果草模式根系提高土壤抗蚀性的研究

以研究植物根系密度、根量及根层土壤剖面特征为基础,以退耕自然生草地和农耕地(横坡玉米 红薯)为对照,对两种果草模式根系提高土壤抗蚀性进行了定量研究。结果表明:土壤的抗蚀性与土体中根系含量密切相关,两种果草模式的根系总长度、根系表面积和根系总生物量都要明显高于自然生草地,而且这些根系指标与土壤抗蚀性呈正相关变化,这与水稳性团聚体和有机质含量与土壤抗蚀性呈正相关变化的趋势一致;果草模式土壤抗分散的能力得到了相当程度的改善,颗粒间团聚程度有了明显提高,土壤团粒结构得到了一定程度的改良;在南沱镇紫色土坡地发展的果草示范模式,其根系明显地提高了土壤的抗蚀性,可以在三峡库区范围内推广。     

钱塘江源头主要植被类型土壤抗剪强度研究

对钱塘江源头地区6种不同林分类型及2个对照类型（茶园、农田）不同土层深度土壤抗剪强度及土壤理化性质和土壤根系特性进行了测定。相关分析结果表明:土壤有机质含量与土壤抗剪强度、土壤粘聚力和内摩擦角呈显著的正相关关系;土壤容重与土壤粘聚力呈显著的正相关关系;粉粒/粘粒与土壤抗剪强度、土壤粘聚力呈显著的负相关关系。抗剪强度与植物根系各指标之间是显著的正相关关系,其中与根体积和根表面积相关性达到极显著水平,与根长和根质量相关性达到显著水平。通过对研究区8种植被类型抗剪强度和影响因子聚类分析得出:毛竹林和灌木林土壤抗剪性能最强;马尾松林、针阔混交林、麻栎林和杉木林次之;茶园和农田土壤抗剪性能较弱。建立了不同等级土壤抗剪强度与影响因子的回归模型,精度达80%~85%。     

黄土丘陵区主要植物根系对土壤有机质和团聚体的影响

植物根系是植物与土壤进行物质交换的通道,在土壤侵蚀严重、生态脆弱的黄土丘陵区,深入认识根系对土壤物理化学性质的影响具有重要意义。选取了白羊草(Bothriochloa ischaemum)、苔草(Carex lanceolata)、茭蒿(Artemisia leucophylla)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、狼牙刺(Sophora viciifolia)、柠条(Caragana intermedia)6种植物作为研究对象,取0—10,10—20,20—30,30—40,40—50,50—60 cm土层根系和土样,分析不同土层各物种根长密度、根表面积密度、平均根直径、土壤有机质(SOM)、土壤容重以及各级水稳性团聚体重量百分含量。结果表明:所研究植物根系以细根为主。在0—20 cm土层中,白羊草、苔草根长密度显著大于其余植物(P0.05),表现为苔草白羊草铁杆蒿茭蒿狼牙刺柠条,平均根直径则相反。根系能不同程度地增加SOM含量,SOM含量与根系平均直径和根系表面积密度呈极显著的正相关关系(P0.01)。在土壤剖面上,水稳性团聚体重量百分含量明显减少的是白羊草、苔草和铁杆蒿样地,水稳性团聚体重量百分含量随土层深度变化不明显的是茭蒿、狼牙刺和柠条样地。根表面积、根长密度能够显著增加0.5～2 mm水稳性团聚体重量百分含量(P0.05),说明根系能够使小粒径团粒凝聚成更大粒径的土壤团粒。根系能够提高土壤有机质含量,增加中等粒径团聚体含量,改善土壤结构,提高土壤稳定性,对增加土壤抗蚀性起到重要作用。     

蓑草根系特征及蓑草经济植物埂的水土保持功能

植被是防止水土流失的主要因素。大量研究表明，许多因素如土壤紧实度、容重、水稳性团粒、渗透性、水分状况以及有机质含量的动态变化，均影响土壤的抗蚀性。这些因素的变化受制于覆盖于其上的植被类型，早在20世纪60年代，朱显谟先生就指出，生物措施是水土保持中最有效和最根本的方法。他认为土壤抗冲性的增强，主要取决于根系的缠绕和固结作用。李勇等人对植物根系与土壤的抗冲性进行了系统的研究，但这些研究多集中于西北地区及林木上。在我国南方对植物根系-土壤抗蚀性-水土保持的研究极少。     

不同草本层三倍体毛白杨林地土壤抗蚀性研究

以未退耕的陡坡耕地作对比,对退耕还林4年后三倍体毛白杨林地两种不同草本层模式进行的土壤抗蚀性研究,以及它们和林地细根和草根的相关性分析表明:林地土壤的水稳性团聚体含量上、中、下层和未退耕地在总量上差别不大,但林地上层和中层大粒级的水稳性团聚体含量明显高于未退耕地,林地又以自然草林地高于人工草林地;自然草林地有机质比人工草林地略高,但不明显,未退耕地则由于人为增施农家肥而高于林地;以微团聚体含量为基础的各项抗蚀指标,虽一定程度上也表明林地的抗蚀性高于未退耕地,但不如以水稳性团聚体含量明显;各抗蚀指标与林内细根和草根的相关性表明,就提高大粒级水稳性团聚体含量和水稳性团聚体总量来说,0～2mm细根总体上作用是很显著的,相关系数分别达到0 906和0 798;而≤1mm根系起主要的作用,这其中草根的作用不可忽视,无论细根分级如何,总而言之,凡和有机质相关系数显著的径级,同时也和团聚体呈显著相关关系。     

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。     

香椿人工林土壤抗蚀性研究

选择贵州省镇宁县香椿人工林为研究对象,按Ⅰ龄级（8～13龄）,Ⅱ龄级（15～25龄）,Ⅲ龄级（〉25龄）3个林龄级分别进行研究。通过土壤有机质含量、机械组成、〉0.25mm干筛团聚体含量、水稳性团聚体含量、结构破坏率等指标,研究了香椿人工林土壤的抗蚀性能。结果表明,Ⅰ龄级、Ⅱ龄级和Ⅲ龄级有机质含量分别为4.56%,5.02%,5.35%;〉0.25mm干筛团聚体含量分别为92.19%,96.72%,98.07%;水稳性团聚体含量分别为65.83%,70.72%,75.29%。对抗蚀指标间相关性进行了分析,结果表明有机质、水稳性团聚体及结构破坏率是评价土壤抗蚀性强弱的较好指标。林龄对土壤抗蚀性具有影响,经方差分析发现,林龄间差异显著,随着林龄的增大其土壤抗蚀性增强。有林地土壤抗蚀性比无林地强。     

岩石边坡植被恢复工程中的客土稳定性分析

[目的]讨论岩石边坡植被恢复工程中的客土稳定性计算方法,为该类工程的稳定性评价提供依据。[方法]模拟计算抗剪型和摩擦型根系产生的作用力,转换为抗剪强度后作为客土稳定性的附加值,进而推导出稳定性计算公式,并通过济南—莱芜高速公路的客土喷播工程案例进行实测和验证。[结果](1)客土稳定性系数取决于无根土抗剪强度(Fs)、客土容重(γ)、客土厚度(d)、根系抗剪强度增量(τR);(2)根系产生的抗剪强度可细分抗剪型根系抗剪应力(τRg)和摩擦型根系抗剪应力(τRf)二者之和;(3)稳定性计算值始终小于实测值,分布规律及偏差值较稳定,植被恢复初期的3~5a内客土稳定性系数与植被恢复期成明显的正相关关系。[结论]客土稳定性系数计算可以作为岩石边坡植被恢复工程的参数设计和稳定性评价方法。     

尖萼金丝桃根系对边坡土体抗剪强度的影响

[目的]探讨根系单根抗拉拔强度对边坡土体抗剪强度的影响,定量分析根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,为评价植物根系增强边坡土体抗剪切性能提供依据。[方法]以2 a生尖萼金丝桃根系及其组成的根土复合体为研究对象,分别进行室内单根拉拔试验和根土复合体剪切试验,获得根系的抗拉强度及根土复合体试样黏聚力值;在此基础上分析根系抗拉强度与根土复合体黏聚力值之间的关系。[结果]尖萼金丝桃根系抗拉强度与根系直径存在负向幂函数关系,相关性系数均大于0.92;根系拉拔位移、抗拉拔力均与根系直径呈正相关关系,拉拔位移与抗拉拔力之间也表现为显著正相关关系;抗拉强度与根系直径、拉拔位移、抗拉拔力两两之间均呈负相关关系;根土复合体的黏聚力相较于无根素土均有不同程度的增长,增幅达17.25%～94.76%,黏聚力、黏聚力增长率均与根土面积比、根土体积比呈正相关关系。[结论]尖萼金丝桃根系拉拔特征对边坡土体抗剪强度产生显著的影响,边坡土体抗剪切性能评价指标与根系拉拔特征变化密切相关。     

基于土-水特征曲线的植物边坡抗剪强度研究

土-水特征曲线通常用于估计非饱和土壤的抗剪强度,但是由于植物根系的吸水作用和加筋效应,使得植物边坡的抗剪强度不能直接利用基于基质吸力的非饱和土抗剪强度计算公式进行计算。以裸露边坡和植被边坡为研究对象,采用张力计现场测试和室内剪切试验相结合的方法,拟合水土特征曲线关系。结果表明:(1)植物根系的植入有效地提高了边坡土体的进气值,较素土进气吸力值增幅41.10%。在同等含水率条件下,植物边坡基质吸力明显大于素土边坡,提高了边坡土体的持水能力。(2)边坡红黏土基质吸力与含水率的关系符合V-G模型,利用最小二乘法得到模型参数。(3)随着体积含水率的增大,带根土与素土的抗剪强度参数值变化趋势大致相同,均呈现先增大后减小的趋势,但带根土的变化参数大,当含水率21.29%时,带根土黏聚力相较于素土增加了4.86 kPa,增幅18.55%,而内摩擦角对根系存在的敏感程度不如黏聚力。(4)随着土壤基质吸力不断增大,植被边坡与素土边坡的抗剪强度力学参数变化趋势大体相同,当土基质吸力为60～90 kPa土体的黏聚力提高最为明显,但植被边坡由于植物根系的存在,土体内基质吸力对边坡土体的抗剪强度提高幅度更大,黏聚力与内摩擦角最大增长幅度分别为37.34%和40.30%。通过建立土-水特征曲线参数与植物边坡抗剪强度的关系,可计算不同含水率或基质吸力条件下植物边坡的抗剪强度,为进一步分析工程实际中植物边坡的稳定性提供理论依据。     

土坝坝坡栽培结缕草草皮的技术及护坡效果

土质坝坝坡易遭暴雨径流冲蚀而破坏，草皮护坡是常用的一种护坡措施．山东省招远市采用当地野生的结缕草进行坝坡防护，取得良好效果。结缕草耐旱、耐寒、耐瘠薄、耐践踏碾压。抗逆性强，根系发达，茎叶茂密，繁殖生长快，是优良水土保持草种。该市勾山水库下游坝坡，１９９０年按照一定的栽培、管护技术进行结缕草护坡，护坝面积２．６７万ｍ２，栽植成活率达９８％，两年后完全覆盖坝面，经６个汛期３２次暴雨袭击，坝坡未发现水毁现象，较采用人工培植的专用草皮护坡节省资金１３．３５万元。结缕草草皮护坡已在招远市库坝工程中推广应用。     

黄土区3种优势灌木根土复合体的抗剪强度研究

黄土区水土流失严重,生态护坡是比较推崇的防护手段,特别是灌木具有发达的根系,对含根土体有较为明显的抗剪增强作用,因此,比较自然条件下区域适生优势灌木的根土复合体抗剪强度,对于合理选择固土护坡植物具有重要意义。以黄土区常见的优势乡土灌木达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、中国沙棘(Hippophae rhamnoides)和狼牙刺(Sophora viciifolia)为研究对象,野外采用三维土柱挖取灌木的根系,进行不同直径单根抗拉试验和根土复合体的剪切试验。结果表明:(1)达乌里胡枝子、沙棘和狼牙刺的根系集中分布于0—40 cm土层中,它们的根长密度、根表面积密度和生物量密度随着土层深度的增加表现出整体递减的趋势。(2)达乌里胡枝子、沙棘和狼牙刺根系的抗拉力(Tensile Resistance,TR)与抗拉强度(Tensile Strength,TS)都表现为关于直径(D)的幂函数(aD^b),其中抗拉力与根径呈正相关(b>1),而抗拉强度与根径呈负相关(b<1)。(3)不同灌木根土复合体的抗剪强度在地下分布是不同的,在根际范围内随土层加深,达乌里胡枝子根土复合体的抗剪强度表现出先增加后减少而后增加又减少的趋势,最大抗剪强度的土层是20—30 cm和50—70 cm,沙棘和狼牙刺根土复合体的抗剪强度表现出先增加后减少的趋势,最大抗剪强度的土层分别是30—50 cm,0—20 cm。说明灌木的细根可以更好地起到固土护坡的作用,建议在黄土区优先选择达乌里胡枝子和沙棘作为护坡植物,从而为生态护坡提供一些参考。     

针叶与阔叶树根系对土壤抗剪强度及坡体稳定性的影响

重庆缙云山地处三峡库区,是国家重点自然保护区。由于地势特点,坡面极易发生土壤侵蚀及浅层滑坡,因此,在不破坏原有生态环境的前提下,有效防止灾害发生是该地区的重点防治工作。选取了同种根构型的针叶树种(马尾松Pinus massoniana Lamb)和阔叶树种(四川大头茶Gordonia acuminate),比较其提高土壤抗剪强度的作用强弱,并分析根面积比率、剪切带根系径级比、根系位置范围,以及根系角度等因素对土壤抗剪强度的影响。结果表明,针叶树种对土壤抗剪强度增强效果强于阔叶树种;针叶树种根系平均抗拉强度较大,其对土壤抗剪强度的增量更大;针叶树种根系分布范围较广且存在更多与剪切方向成60°的根系,表现出更好的固坡作用;根面积比率对土壤抗剪强度影响不明显。     

寒旱环境灌木根系增强边坡土体抗剪强度特征

为深入研究根系与剪切面呈不同夹角α条件下,边坡土体中根系对土体抗剪强度的影响,以及定量分析评价植物根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,该项研究以生长期为150 d的柠条锦鸡儿、霸王根系及其组成的柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体为研究对象分别进行室内单根拉伸试验和复合体剪切试验。通过对2灌木根系进行单根拉伸试验,得到2种灌木根系单根的抗拉强度,并对根系与剪切面夹角α分别为45°、60°、75°、90°等4种条件下的根-土复合体进行剪切试验,得到4种α角度条件下的根-土复合体试样抗剪强度;在此基础上,分析探讨了单根抗拉强度与根-土复合体试样粘聚力值之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系的单根抗拉强度较霸王根系的单根抗拉强度略高;柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体试样,在4种不同α角度条件下的黏聚力均显著大于素土黏聚力;当α角由45°增大至90°时,2种灌木根-土复合体的黏聚力值呈逐渐增大的趋势,且黏聚力的增长率亦表现出一致性变化规律,即2种灌木根-土复合体试样的黏聚力的增长率均随着α角的增大而呈增大趋势;根-土复合体黏聚力值与单根抗拉强度存在正相关关系。由上述复合体黏聚力值的变化规律反映出,试验区2种灌木根系对边坡土体抗剪强度具有显著增强作用,同时亦反映出随根系的单根抗拉强度的增大,根系对土体粘聚力值的增强效果相对愈加显著,且随根系与剪切面间夹角不同,根系增强边坡土体抗剪强度贡献具有不同的变化规律,即表现在根系与剪切面之间的夹角趋于垂直时,根系具有相对最大限度地增强土体抗剪强度的作用。该研究结果为定量评价植物根系增强边坡土体抗剪强度的贡献,提供了试验方面的数据支撑,这为进一步深入探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理提供参考。     

花岗岩崩岗不同层次土壤抗冲性及其影响因素

针对湖北通城花岗岩崩岗区发育的淋溶层(A层)、淀积层(B层)、过渡层(BC层)以及母质层(C层),采用不同坡度(8.8%,17.6%,26.8%,36.4%,46.6%)和不同流量(0.2,1.0L/s)相结合的室内放水冲刷试验,分析崩岗各层次土壤的抗冲性指数,初步探讨花岗岩崩岗不同坡度及各层次土壤主要理化性质对抗冲性的影响。结果表明:(1)湖北通城县崩岗土壤A层、B层、BC层以及C层的理化性质存在较大差异。(2)当流量一定时,随着坡度的增大,土壤的抗冲性指数均表现为减小的趋势;当坡度一定时,大流量条件下土壤的抗冲性指数较小;在相同坡度和流量条件下,土壤的抗冲性指数均由A层向C层递减,说明A层抗冲性能最好,C层最差。(3)各层次的土壤抗冲性指数随坡度呈显著的线性递减关系(p0.05),土壤的抗冲性能随坡度的增加而减小,其中A层回归方程的系数项绝对值最大,常数项也最大,说明A层的抗冲性随坡度的变化最快,抗流水侵蚀能力最强,土壤流失量最少。(4)土壤抗冲性与粉粒含量、黏粒含量、水稳性指数、渗透系数呈正相关;与土壤干密度、砂粒含量呈负相关,其中和干密度以及水稳性指数的相关性较高,表现为极显著相关;土壤抗冲性与有机质含量、CEC、游离氧化铁呈正相关,与土壤pH呈负相关,其中与有机质含量的相关性系数大于0.9,相关性极显著。