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冲击,抗蚀指数及抗剪强度的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。水稳性指数与有机质含量间的相关系数０．９１３２,与根长和根量的相关性相对较低,单相关系数分别为０．８３１７和０．８０９     

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。     

植物苗期根系抗侵蚀特性试验研究——以构树和顶坛花椒为例

植物的固土抗蚀作用大小与其根系密切相关,而根系特征决定了根的固土抗蚀作用的发挥,本文以相同基质下构树和顶坛花椒不同特征的根系为研究对象.通过研究根系特征与土壤抗冲性、抗蚀性、抗拉性、紧实度的关系,结果表明,苗期根系能强化土壤抗冲性,构树苗、顶坛花椒苗根系强化值大小分别为78.01>77.71;根系可提高土壤抗蚀性,其抗蚀性强弱为.构树苗>顶坛花椒苗>对照,构树、顶坛花椒、对照试验的土壤水稳性指数分别为4.36,3.16,1.67;不同树种根系对土壤的固结能力不同,构树苗生长下的土壤抗拉能力为214.92 N,明显大于顶坛花椒苗生长下的土壤154.87 N;土壤紧实度大小为构树苗>顶坛花椒苗.并采用加权综合指数法综合评价了苗期不同特征植物根系的固土能力强弱,得出构树苗综合指数为1.058.而顶坛花椒苗为0.902.即构树苗的固土能力强于顶坛花椒,以期为今后的水土保持工作提供一定的理论依据.     

陕北黄土区护坡植物根系分布和抗剪增强分析

林草一体生态护坡是广泛应用的边坡防护模式,科学选择护坡植物并且合理有效的空间配置对提高坡体稳定性具有重要意义。试验选取黄土区自然坡体常见护坡植物小叶杨和白羊草为研究对象,利用三维坐标采样法,通过洗根—扫描—图像分析—根—土复合体抗剪增强试验,研究二者根系形态分布以及相应的根土复合体的抗剪增强作用,以期为护坡植物选择和栽植模式提供依据。结果表明:(1)根长、根表面积以及根系直径与距离小叶杨主根距离的关系均表现为指数函数显著下降(p0.05);其与土层深度的关系同样表现为指数函数显著下降(p0.05)。植物根系主要分布在0—60 cm的土层深度中,根长和根表面积二者分别占其总量的75.49%,73.92%。(2)根—土复合体的根长和根表面积与残余抗剪强度均表现为线性函数显著上升(p0.05)。在0—30 cm的土层深度中,根—土复合体的最大抗剪强度较素土提升了约11倍,在40—60 cm的土层深度,最大抗剪强度较素土提升了8～9倍,在70—100 cm的土层深度中,其最大抗剪强度约为素土的3倍。因此说明小叶杨和白羊草作为护坡植物具有较好的固土能力和抗剪能力,是较合理的护坡植物选择以及合适的植物配置方式,这对于边坡的生态防护也具有一定的指导意义。     

狗牙根群落土壤-根系系统的结构及其抗冲刷与抗侵蚀性能的空间变化

[目的]探讨三峡库区消落带常见的物种狗牙根对库区消落带固土护坡的作用机理。[方法]结合野外调查和室内试验研究,对狗牙根群落根土复合体的结构、根土复合体抗冲刷与抗侵蚀性能及其空间变化进行研究。[结果]狗牙根根系对土壤抗冲性和抗蚀性都有显著的增强效应。随着狗牙根根系生物量的增加,土壤抗冲性和抗蚀性能力也随之增强,且根系生物量与土壤抗冲性和抗蚀性有线性相关性;土壤的抗冲刷与抗侵蚀能力还受消落带海拔梯度的影响,随着海拔梯度的上升,土壤的抗冲刷与抗侵蚀能力逐渐增强,在175m高度达到最大。[结论]由于高度升高,被淹的时间缩短,狗牙根在高海拔地区的生长状况好于低海拔地区。     

三峡库区狗牙根根系固坡抗蚀效应研究

研究了三峡库区嘉陵江岸的野生狗牙根(Cynodon dactylon (L.) Pers.)根系在土壤表层(0-30 cm)的分布特征,并从土壤理化性质和抗剪强度方面分析了其固坡抗蚀效应。研究结果表明:(1)样本的根系密度(RSD,root system density)与根系生物量呈较显著的正线性相关(R2=0.874 7),且90%总根数和86%的总根量均集中分布在0-30 cm的表土层;(2)狗牙根根系改变了土壤结构,土壤容重与根系生物量呈极显著的负线性相关(R2=0.977 8),总孔隙度与根系生物量呈极显著的正线性相关(R2=0.980 5);(3)狗牙根根系提高了土壤团聚体和有机质含量,土壤团聚体、有机质含量均与根系生物量呈极显著的正线性相关(R2=0.947 7,0.952 7);(4)根系增强了土体的抗剪强度,根系密度越大则抗剪强度增量越大;(5)根系对土体抗剪强度的增强主要是通过粘聚力来实现;(6)根系主要是通过增强土体的抗剪强度来实现其固坡抗蚀效应。     

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%。     

不同护坡植物对岸坡土壤性质的影响及效应分析

植物影响边坡的稳定,植物通过根系的加筋作用提高土体的抗剪强度,增加边坡稳定、减少水土流失,植物通过茎叶对地表的覆盖,起到蓄水保墒作用.以天然草本、人工草本、苜蓿、金丝柳、榆树作为研究对象,其中天然草本的根系是多种草本植物根系混合.从根系一土体复合土体抗剪强度、土壤活性有机质、地表温度三个方面比较不同植物对岸坡土壤性质的影响,同时与无植物覆盖的土壤对比,比较其三方面性质的差异.采用室内直剪仪直剪的方法测定土体复合体剪切力,在植物根系处位置取土测定土壤活性有机质含量,利用温度计测定岸坡地表温度.结果表明,草本植物可以增加土体的内摩擦角,进而增加土体抗剪强度,灌木在生长初期与草本植物增加土体抗剪强度的机理相同,多年生灌木根系增加土体粘滞力.愉树根系的抗剪强度强于金丝柳根系的抗剪强度.天然草本的抗剪效果大于人工草本的抗剪强度.草本植物对于增加土壤活性有机质的作用弱于灌木.金丝柳、榆树改良土壤效果相对较好.草本、灌木具有良好的降低地表温度、保持水分的作用.此外,通过研究以期为植物护坡中植物品种的选择及植物搭配方式的设计提供建议与参考.     

植物根系固土作用研究进展

植物根系是植物吸收水分和养分的重要器官。强大的植物根系不仅可从土壤中吸收植物生长所必须的水分和养分,而且对于改良土壤的结构和成分,增强土壤的抗侵蚀能力和抗剪切能力有着重要的作用。从植物根系方面来研究土壤抗侵蚀能力是一个多学科交叉的新领域。通过多学科、多领域的联合研究,系统地揭示植物根系固土作用和固土机理,植物根系通过增强土壤的抗蚀性、抗冲性、抗剪强度以及根系的锚固力作用,提高了土壤的抗侵蚀能力。对于更有效地控制水土流失、保护和改善生态环境具有非常重要的意义。     

中国水蚀土壤抗剪强度研究

利用野外测试数据、土壤样品的室内理化分析数据和参考文献数据 ,对水蚀区范围内水土流失过程中的土壤抗剪强度进行了初步研究 ,建立了中国水土流失土壤抗剪强度的回归模型 ,总结出水蚀区范围内水蚀过程中有关土壤抗剪强度的 3条结论 :影响水土流失过程中土壤抗剪强度的主导因素是容重、粉 /黏、土壤含水量、土壤有机质含量 ;抗剪强度随土壤类型发生有规律的变化 ;抗剪强度在中国水蚀区范围内有较明显的空间分异规律 (包括水平分异规律和垂直剖面构型规律 )     

玉米生长期土壤抗蚀性特征及其影响因素分析

土壤抗蚀性是评定土壤抵抗土壤侵蚀能力的重要参数之一,为了摸清川中丘陵区土壤抗蚀力变化特征,该文通过野外调查与室内分析相结合方法,开展玉米生长期土壤抗蚀性特征及其影响因素研究。研究结果表明:玉米季各生育期土壤抗蚀指数随着土粒浸水时间延长均呈下降趋势,0～20 cm土层抗蚀指数均大于20～40 cm土层。各生育期土壤抗蚀指数总体特征表现为:苗期-小喇叭口期土壤抗蚀指数呈较小的增长趋势,小喇叭口期-抽雄期土壤抗蚀指数呈大幅增加并于抽雄期达最大,抽雄期-成熟期土壤抗蚀指数却呈小幅下降趋势。随玉米生育期推进,土壤抗蚀性总体表现为:抽雄期成熟期大喇叭口期小喇叭口期苗期。玉米植株对土壤抗蚀性的增强效应主要体现在大喇叭口期-成熟期,0～20 cm土层土壤抗蚀性增强效应明显优于20～40 cm土层。土壤抗蚀性与土壤容重和2 mm水稳性团聚体呈显著正相关,与土壤有机质含量和0.25 mm水稳性团聚体分别呈极显著正相关和负相关,与含根量、根系表面积、根系体积和总根长呈极显著正相关。研究成果为区域水土流失防治措施配置及土壤侵蚀预报提供理论依据。     

基于环境变量的中国土壤有机碳空间分布特征

研究中国土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布特征对SOC储量估算以及农业生产管理具有重要意义。以全国第二次土壤普查2473个土壤典型剖面的表层(A层)SOC含量为研究对象,探寻地形、气候和植被等环境因素对SOC空间异质性分布的影响;以普通克里格法为对照,利用地理加权回归、地理加权回归克里格、多元线性回归和回归克里格模型建立SOC空间预测模型;并分别绘制了中国SOC的空间分布预测图。结果表明:(1)SOC含量与年均降水量、年均温、归一化植被指数、高程以及地形粗糙指数呈极显著相关关系;(2)平均绝对估计误差、均方根误差、平均相对误差和皮尔逊相关系数等模型验证指标表明地理加权回归的预测精度优于其他模型,可以更好地绘制SOC在大尺度上的空间分布特征;(3)较高SOC含量主要分布在研究区东北部、西南部以及东南部,而西北部SOC含量普遍偏低。本文以期从大尺度上探讨土壤属性与环境变量之间的相关关系,为全国土壤属性的空间制图提供一定的解决方案和思路。     

河道生态护坡技术的水土保持效益研究

2004年春季在上海市浦东新区机场镇实施了河道生态护坡示范工程，主要采用了全系列生态护坡、土壤生物工程以及复合式生物稳定技术等3类生态护坡技术。护坡工程完成后，对生态护坡进行了连续3年（2004～2006年）的现场监测，以研究护坡工程的水土保持效益。杞柳枝、垂柳枝、结缕草等护坡植物生长良好，其新生枝叶和根系的水土保持效益明显，有效地控制了河岸土壤侵蚀，并为其他生物创造了稳定生境。本地草本植被逐渐得到恢复，物种数和盖度均增加，植物的水土保持效应增强。表层土壤和浅层土壤的抗剪强度测定结果显示生态护坡的土壤抗侵蚀性明显增强，3年中各类生态护坡均未出现明显的土壤侵蚀。     

重庆缙云山典型林分的林地土壤抗蚀抗冲性能

 为给三峡库区水土保持型植被建设提供一定依据,采用水浸实验和放水冲刷实验,对三峡库区重庆缙云山4种典型林分（针阔叶混交林、常绿阔叶林、楠竹林和灌木林）林地土壤的抗蚀抗冲特征进行研究。结果表明:林地土壤抗蚀指数为农地土壤的1.3～1.9倍。各林分林地土壤抗蚀指数的顺序为灌木林最大（78.4）,其次为混交林（63.1）和楠竹林（63.3）,阔叶林最小（53.3）。抗蚀指数随着土层的增加而减弱。不同林分的抗蚀指数与时间的动态模拟关系为二次幂函数曲线,相关系数0.9以上。林地土壤抗蚀指数与其相关因子非毛管孔隙度、毛管孔隙度、稳渗率、有机质含量关系最密切。林地土壤抗冲系数为常绿阔叶林最大（2.719）,其次为针阔混交林（2.431）和灌木林（2.024）,楠竹林地土壤抗冲系数最小（1.096）。除楠竹林外,各林分林地土壤抗冲系数大于农地（1.21.9倍）。林地土壤抗冲系数与土层厚度关系最密切。     

土壤结皮坡面流水动力学特征

为了深入探讨土壤结皮对侵蚀的影响机制以及两者之间的关系,以10°坡为例,在变流量(1.0,1.4,2.0,2.4和2.8 L/min)条件下进行室内冲刷试验,研究土壤结皮坡面径流水动力学特征(平均流速、平均径流深度、雷诺数、水流剪切力、水流功率、阻力系数)并分析坡面流水动力学参数与土壤侵蚀量的关系。结果表明,土壤结皮对坡面流水动力学参数影响显著。土壤结皮坡面雷诺数始终小于500,坡面流流态为层流;土壤结皮坡面具有较大坡面流流速,较小径流深度、水流剪切力和水流功率。结皮坡面的土壤侵蚀量明显低于无结皮坡面的土壤侵蚀量。土壤侵蚀量与坡面水动力学参数相关关系显著(相关系数R0.90),土壤侵蚀量与雷诺数呈线性正相关,与水流剪切力、水流功率的对数呈线性正相关,与阻力系数呈线性负相关。因此,在本研究中,单纯从径流冲刷侵蚀的角度土壤结皮的存在有利于减小坡面土壤侵蚀量。由于降雨因素对土壤结皮的侵蚀效应影响较大,将雨滴打击与径流冲刷相结合才能更好地研究土壤结皮对侵蚀的影响机制。     

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。     

东北典型黑土区土壤可蚀性K值研究

土壤可蚀性因子K是表征土壤性质对侵蚀作用敏感程度的指标,对K值准确估算是构建土壤侵蚀模型的前提。研究以试验小区的野外观测资料和室内土壤理化性质分析数据为基础,运用通用土壤流失方程和诺谟公式分别实测和估算K值。结果显示,实测值均大于估算值,说明现有K值估算模型不能直接应用于东北典型黑土区。但分析发现实测值与估算值之间具有良好的线性相关,可建立回归方程,以此来修正诺谟公式。利用修正诺谟公式估算东北典型黑土区内不同地区及不同资料占有情况下的土壤可蚀性K值,并编制K值空间分布图。研究成果可以为东北典型黑土区土壤侵蚀模型构建及水土保持提供基础资料。     

自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移

依托江西水土保持生态科技园,2015年3月―8月期间,对裸地、草地、果园和湿地松人工林四种类型径流小区自然降雨条件下侵蚀过程中径流泥沙和土壤有机碳的流失特征进行了原位监测。结果表明,监测期间24场降雨下,径流系数和侵蚀模数基本上均随雨型的增大而增加。随着土地利用类型由裸地向果园、草地和林地的转换,减流效益和减沙效益依次增大。径流量和泥沙流失量最主要的影响因素分别是降雨量和径流量。裸地、草地、果园和林地四种类型坡面上,自然降雨下土壤有机碳随泥沙迁移的比例分别为64.67%、47.38%、53.94%和36.03%,碳流失强度分别达到560.3、1.98、122.5和2.66 mg m-2。径流有机碳含量与径流量之间、泥沙含碳量与泥沙量之间均呈负相关关系。裸地、果园、草地和林地四种径流小区泥沙有机碳富集比分别为1.27、1.10、0.80和0.58,即随着土壤侵蚀模数的降低,有机碳富集比也减小。泥沙有机碳富集比均随雨强的增大而减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显。