3种植物根-土复合体抗剪特性的影响因素

本文采用直剪仪对内蒙古中西部3种乡土植物柠条(Caragana korshinskii Kom)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)和杨柴(Hedysarum leave Maxim)的根-土复合体进行不同法向荷载下的剪切试验研究,分析根密度、根径和剪切速率等对根土复合体抗剪特性的影响,揭示3种植物根土复合体抗剪特性的共同规律及其种间差异性,从根系固土力学的角度为该区域水土流失防治的植物措施中树种的选择及其配置提供一方面科学的参考依据;结果表明,在12.5 KPa对应的80 cm土层,3种植物根-土复合体的抗剪强度、黏聚力总体呈现随着根径的增加呈先增大后减小的变化特征。3种植物根-土复合体抗剪强度、粘聚力间相比较大小顺序一致,其中抗剪强度均值大小为柠条17.91±2.7A沙棘16.8±2.1 B杨柴15.53±0.7C,粘聚力均值大小顺序为柠条7.81±1.6 A沙棘7.19±2.33 B杨柴5.99±2.14 C。根密度对3种植物根-土复合体抗剪强度及其强度指标的影响与根径总体呈现一致的变化特征。3种植物根土复合体在0.8 mm/min的快剪时对应的抗剪强度和黏聚力、内摩擦角均大于0.02 mm/min慢剪时对应的值。表明,土壤含水率在一定范围内的增加可以提高表层土壤的力学性能。通过上述研究结论得出,植物种不同则生物学特性不同,每种植物根系固土力学性质达到最佳时所要求的内在条件(根径、根密度等)和外在条件(剪切速率),既有相同之处也有区别。     

草本植物根系对边坡浅层土体抗剪强度的影响规律研究

[目的]研究草本植物根系对边坡浅层土体抗剪强度的影响规律。[方法]以阜新海州露天煤矿为工程依托,采用理论分析方法,建立了草本植物根系与土相互作用的力学模型,深化了草本植物根系固土改性的力学认识;采用直剪试验,选用马唐草与狗尾草为研究对象,研究了不同含根率与不同含水率共同作用下根-土复合体的抗剪强度及其相关参数的变化规律。[结果]根-土复合体的最佳抗剪强度与最优含根率相对应;2种草本植物根-土复合体抗剪强度随正压力的增加而增大,随含水率的增加而降低,在未达到含根率之前,随含根率增加而增大;根-土复合体黏聚力与抗剪强度变化规律相似,根系提高土体的抗剪强度主要体现在土体黏聚力的增加。[结论]该研究可为浅层边坡的固土稳定提供参考。     

快剪条件下柠条和沙地柏根系提高土壤抗剪特性研究

采用直剪仪对2种沙生植物的重塑的根~土复合体及素土进行快剪试验,探讨其抗剪强度以及根径和垂直压力对抗剪强度的影响,结果表明:柠条(Caragana m icrophyllaLam.)、沙地柏(Sabina valgarisAnt.)根~土复合体在1.5m(25kPa)的浅层土体范围内抗剪强度均大于素土,2种植物根~土复合体的综合内摩擦角与素土相比差异不明显;在根径相同(1.25mm)的情况下2种植物根~土复合体的粘聚力均大于素土,其粘聚力增加率的变化范围在31.6%~46.23%之间,大小为柠条>沙地柏;2种植物随着根径的增加,复合体的抗剪强度均有不同程度的增大。     

黄土高原陡坡土坎植被根-土复合体抗剪强度研究

以黄土高原陡坡土坎6种典型植物群落类型为研究对象,在分析植被根系密度指标的基础上,通过直剪试验,探讨不同植物群落的根-土复合体抗剪强度以及根系对提高抗剪强度的作用。结果表明:1）6种群落的根系密度指标值均具有显著性差异,白刺花-铁杆蒿群落的根重密度、根长密度和根表面积密度在所有群落类型中均为最高,分别为2 757.07 g/m³、17 886.22 m/m³和16.96 m²/m³;2）6种群落之间的根-土复合体的抗剪强度均显著高于素土抗剪强度,其中白刺花-铁杆蒿群落相对于素土的抗剪强度增加值最大,为32.98 kPa,且抗剪强度增加值随土层深度增加而降低;3）根-土复合体抗剪强度相对于素土抗剪强度的增加值与根系密度指标值呈对数函数关系,随根系含量增加而升高。     

连续纤维丝加筋补强植生技术抗剪抗侵蚀研究

连续纤维丝补强土工法作为一种新型的土体改良技术,具有适用广泛、抗剪及抗侵蚀强且更易于植物生长等优点。通过直剪试验和边坡模型抗雨水冲刷试验,分别测定了不同纤维丝含量对加筋补强植生土抗剪切强度的影响及纤维丝对边坡稳定性的影响。直剪试验中共设置4种纤维丝加入量(0、100、200、300 g/m~2)和2种基质配方(以原料土为主要成分的配方A、以原料土和普通硅酸盐水泥为主要成分的配方B),边坡模型抗雨水冲刷模拟试验共设置了2种纤维丝加入量(0、300 g/m~2)和2种边坡坡度(30°、60°)。试验结果表明,纤维丝对2种基质配方均有较好的补强效果,且对配方A和配方B摩擦角■的影响程度均较小。对配方A而言,黏聚力C随着纤维丝加入量的增加呈现先增加后降低的趋势,当纤维丝用量为200 g/m~2时,C值达到最高;而对配方B而言,黏聚力C随着纤维丝加入量的增加呈现上升的趋势,纤维丝的最优投加量为300 g/m~2。在边坡模型抗雨水冲刷模拟试验中,纤维丝的加入有利于边坡的加筋补强。对于60°的陡坡而言,不加丝的边坡在418 s后即崩塌,而加入纤维丝的边坡在长时间内保持稳定。     

石漠化区多花木蓝和双荚决明根土复合体抗剪特性研究

石漠化地区土壤易流失,植被恢复难度大。选取贵州石漠化区有代表性的灌木树种多花木蓝和双荚决明为研究对象,采用四联直剪仪对多花木蓝和双荚决明根-石灰土重塑试样进行直剪试验,主要分析了根径、法向压力和含水率对根土复合体抗剪特性的影响。结果表明：植物根系的存在对土体抗剪强度有积极作用,主要以加筋的形式增强土体的抗剪强度,以根径2～3 mm对石漠化地区固坡护坡效果较好。法向压力对复合体抗剪特性的影响最显著,因其影响复合体的密实性来间接影响抗剪强度,表现为法向压力越大,土体密实性越好,根土复合体抗剪强度越大。根土复合体的抗剪强度随含水率的增加呈先增加后减小的趋势,在含水率14.3%时,根土复合体抗剪强度最大,固土效果最佳。2种植物中,多花木蓝总体上较双荚决明更能增强土体抗剪强度。本研究可为石漠化地区边坡绿化和水土保持树种的筛选及根径大小的控制提供参考。     

崩岗区岩土抗剪强度主要影响因素及衰减机理分析

根据崩岗侵蚀区红土发育于花岗岩且受干湿变化影响显著的性质,通过室内直剪试验,分析了5种干湿效应水平(风干48 h、风干24 h、自然含水率、浸水30 s和浸水60 s)崩岗侵蚀区岩土抗剪强度变化规律,并运用灰色关联法研究了影响岩土抗剪强度指标的主要因素。结果表明,土壤黏聚力c和内摩擦角φ随干湿变化呈非线性衰减趋势;在风干阶段影响抗剪强度前3个主要因素大小依次为塑性指数游离氧化铁黏粒含量,主要受裂隙性影响,而在增湿阶段影响程度大小依次为干密度水溶性盐黏粒含量,基质吸力是控制抗剪强度衰减的主要因素。     

土壤-草本植被根系复合体抗水蚀强度与抗剪强度的试验研究

分析了草本植被根系保持水土效能的机理，提出将根茎连接处形成的微型“栏上栅”及“滤水土体”抵抗径流推移破坏的极限能力，作为土壤-草本植被根系复合体的抗水蚀强度，并研究了它与含根量的相关性。通过复合体原型结构试样的直剪试验，证明复合体的抗剪强度τf与法向压力σ的关系符合库伦定律，即τf＝σtan C，但式中是土粒与土粒、土粒与根系之间的综合内摩擦角（13°～25°）；C是土位与土粒、土粒与报系之间的凝聚力，以及由土的剪应力传递给根系而引起的根系抗拔力之和（16～60kPa）。由试验结果知，复合体抗剪强度随含根量增加而增大，随含水量增多而减小；C值与含根量呈正相关，而值与含根量关系不大。     

土壤—草本植被根系复合体抗水蚀温度与抗剪强度的试验研究

分析了草本植被根系保持水土效能的机理，提出了将根茎连接处形成的微型“拦土栅”及“滤水土体”抵抗径流推移破坏的极限能力，作为土壤－草本植被根系复合体的抗水蚀强度，并研究了它与含根量的相关性。     

林木根系与黄土复合体的抗剪强度试验研究

为了深入了解林木根系在增强黄土抗剪强度中的作用机理,该文用三轴压缩试验方法研究了林木根系与黄土构成的复合体的应力 应变及强度特性,探讨了不同根系直径、根系分布方式、复合体含水量和围压下的土体抗剪强度.试验证明,根系-土壤复合体抗剪强度τf与法向正压力σ的关系符合库仑定律, 即τf=σtan+C.由试验结果可知,根系直径相同时,复合体含水量从12.72%增至15%,水平根系的根土复合体的抗剪强度减小,垂直根系和复合根系的复合体抗剪强度增加;复合体含水量一定时,3种分布方式的根土复合体的抗剪强度都随根系直径的增加而增大;根系直径和复合体含水量一定时,复合根系的根土复合体的抗剪强度最大,垂直根系次之,水平根系最小.      

汾河河岸带植被管理对策

以汾河河岸带为研究对象,在分析河岸带地理环境及植被类型的基础上,阐述了河岸带植被管理对生物多样性保护的重要作用,并在此基础上提出了河岸带及其植被的科学管理对策,为河岸带植被的开发利用和保护提供科学依据。     

甘南黄河源区生态足迹研究

应用生态足迹的方法,以甘肃甘南黄河源区“中华水塔”的统计年鉴为资料依据,在对该区进行了现地考察以后,将该区域划分为三个功能区：重点保护区、修复治理区和生态经济示范区。分别对三个功能区的生态足迹进行了计算和分析,得出结果：重点保护区的生态承载力略有盈余（1.4644）,而生态经济示范区的生态承载力出现亏损（-0.8230）,修复治理区的生态承载力介于两者之间,略有盈余（0.2312）。通过生态足迹的研究,提出了甘南黄河源区进行可持续发展过程中应采取的对策措施。     

黄河源区高寒退化草地空间分布特征

为了解黄河源地区“黑土滩”退化草地的空间分布规律和分布的关键地形特征,利用2019年黄河源区玛沁县、河南县、泽库县遥感影像解译数据,结合实地调查,分析高寒“黑土滩”型退化草地空间分布特征。结果表明：黄河源区“黑土滩”型退化草地海拔为3 500~4 000 m,且在海拔3 700~3 800 m时退化最严重;从坡向分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于阳坡、半阳坡,从坡度分析来看,“黑土滩”型退化草地主要发生于缓坡地和滩地。聚类分析发现研究区草地类型为阳坡极度退化草地、半阳坡重度退化草地、阳坡-滩地轻度退化草地、半阳坡轻度退化草地、湿地轻度退化草地、阴坡未退化草地等6类。随着退化程度的加剧,植被盖度、地上生物量减少;同一土层的全氮、全磷、碱解氮、速效磷、有机质含量在湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地中最高,阳坡极度退化草地最低,且差异显著（P<0.05）;丰富度指数、多样性指数、均匀度指数以及土壤速效钾含量在重度、轻度退化草地较高,湿地轻度退化草地显著最低。阳坡极度退化草地全钾含量、鼠害破坏率和鼠洞数最高,湿地轻度退化草地全钾含量最低,与阳坡极度退化草地差异显著（P<0.05）;湿地轻度退化草地和阴坡轻度退化草地均无鼠类活动。     

三江源区不同退化程度高寒草地土壤特征分析

研究了不同退化程度高寒草地不同土层的土壤特征.结果表明,三江源区高寒生态条件下草地退化对土壤物理、化学特征具有较为明显的影响.在0～30 cm土层,不同退化程度高寒草地土壤容重、含水量、总孔隙度差异显著.土壤容重随高寒草地退化程度的加剧和土壤深度的增加而增大,变动范围为1.02～1.61 g/cm3;土壤含水量、土壤总孔隙度随高寒草地退化程度的加剧而减小,变动范围分别为13.98％～70.75％、40.82％～60.29％;土壤pH总体随高寒草地退化程度的加剧而增大;土壤有机碳含量随高寒草地退化程度的加剧而下降,以0～10 cm土层下降最明显,轻度、中度和重度退化高寒草地该土层有机碳含量与未退化草地相比,分别下降36.05％、61.82％、66.55％;不同退化程度高寒草地土壤全氮、全磷、全钾含量总体为未退化草地＞轻度退化草地＞中度退化草地＞重度退化草地.     

降雨对黄河源区土壤溅蚀的影响研究

根据黄河源区水土流失现状,用人工降水方法,通过场降雨溅蚀实验,分析在不同雨强和坡度情况下对土壤溅蚀的影响。结果表明降雨强度是影响溅蚀的显著因子,溅蚀量与雨强和坡度呈正相关关系,结皮土壤具有一定抗溅蚀作用。     

黄河源区玛曲县高寒湿地景观动态变化

基于1994年、2001年和2008年3期Landsat TM遥感影像,应用斑块连接指数、分布质心和扩展度等景观格局指数,从景观水平上研究黄河源区玛曲县高寒湿地景观空间分布格局的动态变化过程。结果表明:玛曲县高寒湿地面积在研究时段内呈先减少后增加的变化趋势,1994—2001年,高寒湿地面积减少了0.78万hm2,2001—2008年增加了0.11万hm2;随着湿地面积的减小和斑块数量的增加,玛曲县高寒湿地斑块间隙越来越大,破碎化程度逐步加深;1994、2001、2008年玛曲高寒湿地的扩展度分别接近于1.96、2.12、1.99,斑块形状较为规则;1994—2008年,玛曲高寒湿地景观分布质心发生了明显的空间位移,湿地景观先向南偏移了0.02°,再向北、向西各偏移了0.01°。     

黄河源区1961—2017降水序列趋势及突变识别

【目的】通过对黄河园源区降水序列趋势及突变特征的识别分析,为水资源规划提供科学依据。【方法】运用MannKendall秩序检验法、滑动T检验法、ArcGIS地图法等,对黄河源区9个气象站点1961—2017年降水趋势及突变点进行诊断与识别。【结果】1961—2017年,黄河源区的年降水序列呈微弱上升趋势,源区内降水序列在2002年发生突变。春季、夏季、冬季降水序列分别在1975年、1980年,2002年,1997年发生突变,秋季降水序列未发生显著突变。1961—2017年源区东南部和西北部年降水增加趋势明显,源区内甘德、河南、久治、玛沁、兴海在57年间发生突变。【结论】黄河源区近57年来,降水量呈现增加趋势,季节降水变化显著,局部区域降水波动较大,对黄河源区农牧业发展有利。     

蒲石河蓄能电站河岸带土壤性质分析

[目的]研究蓄能电站不同类型河岸带土壤性质的变化规律。[方法]选取草地、林地、耕地3种用地作为研究对象,分别在采样线距水陆交界线1、2、3、4、5、6、7、10、15、20、25、30、35 m处布点。用环刀法测定土壤容重、土壤密度、毛管孔隙度等物理性质。[结果]蒲石河蓄能电站河岸草地土壤容重为1.25~1.57 g/cm3,土壤总孔隙度随着距水距离的增大呈先增加后降低的规律,距水5 m处为拐点。河岸带林地田间持水率随距水距离的增大呈先降低后升高的规律。林地土壤的总孔隙度、非毛管孔隙度最高。[结论]河岸带林地的保水、持水能力最强。该研究为维护和保持蓄能电站河岸带的生态平衡提供了基础数据。     

京郊琉璃河河岸带土壤生物工程的生态效应

以北京市怀柔区琉璃河示范区为研究对象,从土壤生物工程的生物量、河岸带的生物多样性、温湿度的调节等方面研究了土壤生物工程实施2a后对河岸带的改善作用。结果表明,土壤生物工程实施后,植物根系生长良好,改善了土壤的抗侵蚀性;增加了生物多样性;土壤生物工程各种措施对温度和温湿指数具有良好的作用。     

精河河下游河岸带土壤盐分特征及相关性分析

[目的]为艾比湖地区防风治沙提供科学依据。[方法]以艾比湖流域的精河河下游河岸带土壤为研究对象,对不同植被类型覆盖条件下土壤总盐含量、八大离子等指标进行测定。[结果]研究区土壤次生盐渍化较重,总盐含量偏高,其中总盐与HCO3-、Ca2+、Mg2+、Cl-、K+、Na+含量存在较为明显的正相关关系;盐分离子按质量分数在土壤剖面基本上呈现出自上而下的垂直分异特点,盐分表聚性规律显著。在盐分组成中,阳离子以K+、Na+为主,阴离子以Cl-为主。[结论]研究区内土壤盐渍化严重,经盐渍化分级为盐土。