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。     

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。     

滩涂土壤与植物根系复合体抗剪强度的试验研究

运用工程力学基本理论和土力学试验方法,剖析植物根系在增强松软饱和滩涂土壤抗剪强度中的作用机理。由花米草土壤－根系复合体原型结构试样直剪试验得知：复合体抗剪强度τ与法向正压力σ的关系符合库仑定律,且τ随含根量Ｍｒ的增加而提高,并提高土壤中草根的作用与钢筋混凝土结构中的钢筋类似,参照钢筋钢混土结构抗剪承载力公式,总结出复合体单位面积上的受剪承载力与含根量之间的关系公式为τ＝τ。＋０．１４Ｍｒｆｒ,公式     

黄土高原植物根系增强土体抗剪强度的模型与试验研究

为研究黄土高原植物根系固土力学机制,通过Wu & Waldron(WWM)模型和Fiber Bundle(FBM)模型, 确定了黄土高原地区主要造林树种油松、刺槐、荆条和丁香4种植物根系对土体抗剪强度的增强作用,并用原位直剪试验对其进行了验证。应用ABAQUS有限元软件构建造林边坡稳定性分析模型,通过数值模拟的方法从边坡尺度上量化4种不同植物根系固土作用。结果表明:通过原位直剪试验的验证,发现评价植物根系对土体抗剪强度增强作用的WWM、FBM模型均存在一定的误差,因而建议进一步完善该理论模型。同时,基于原位直剪试验测定的根系对土体抗剪强度的增强作用,进行边坡稳定性分析,发现4种植物造林边坡稳定性均高于裸坡,边坡安全系数平均提高4.38%,最大等效塑性应变平均减小50.08%,最大水平位移平均减小40.83%,最大竖向位移平均减小14.84%;4种植物措施中,荆条造林措施对浅表层土体的固土效果最佳。研究结论为评价造林边坡的稳定性,揭示根系固土的力学机理提供理论基础和科学依据。      

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.      

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。     

不同含水率水平下根-土复合体抗剪强度试验研究

本文以典型的沙地柏群落中选取的土样与根系作为研究对象,通过实验室直接剪切试验方法对比分析在不同含水率下无根系扰动土和有沙地柏根系存在的根土复合土样的抗剪性能.得出:根-土复合体可以提高土壤的抗剪强度,起到固土护坡的作用.同时根土中含水率的大小及植被根系密度对土的抗剪强度均明显很大影响,且随着根系的生长,土的抗剪性能的增...     

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。     

可溶性盐浓度对土的抗剪强度指标影响的研究

本文通过对人工制备的不同盐浓度的盐渍土的抗剪强度及其指标进行研究发现:随着土样中可溶性盐浓度的增加,土的粘聚力约呈线性下降的趋势,内摩擦角近似呈线性上升趋势.土样中的可溶性盐浓度在不同范围内变化时,其抗剪强度的变化趋势分别由粘聚力或内摩擦角决定.土祥的可溶性盐浓度与土样的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角之间存在非常强的函数关系.     

黄土高原沟壑区沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响

【目的】探明沟头植被根系垂直分布及其对土壤抗侵蚀性的影响,为沟蚀防治中植被措施优化配置提供理论依据。【方法】以不同植被覆盖(杂草(农地)、冰草、铁杆蒿、苜蓿)沟头为研究对象,通过原状土冲刷试验明确沟头土壤抗冲性特征。采用扫描分析法、ZJ型应变控制式直剪仪等分析和测定根系特征及根-土复合体力学、理化性质。【结果】(1)各植被沟头根系在土壤中分布特征差异明显,根系特征指标(根重密度、根长密度、根表面积密度、根体积密度)总体上呈现冰草地最大,其次为苜蓿地、铁杆蒿地,农地最小;垂直深度上,农地沟头土壤中根系各指标均随土层加深而减小,冰草、铁杆蒿和苜蓿地沟头土壤中根系各指标整体上则表现为先减小后增大的变化趋势。各植被根系以<0.5 mm径级根系为主。(2)各植被沟头土壤容重变异性较小,在1.17—1.37 g·cm^-3之间变化。>0.25 mm水稳性团聚体含量呈现出农地和冰草地大于铁杆蒿地和苜蓿地。(3)各植被沟头土壤黏聚力平均值苜蓿地为12.75 kPa、冰草地9.05 kPa、铁杆蒿地8.60 kPa、农地7.25 kPa;在垂直深度上,农地、冰草地和苜蓿地...     

黄土高原植被对气温和降水的响应

【目的】研究黄土高原植被覆盖对水热条件的时空响应。【方法】利用经验正交函数分析植被覆盖、气温和降水变化情况的时空分布,并结合奇异值分解分析植被覆盖与水热条件的时空相关性。【结果】东南部水热条件对植被的生长最佳,西北部干旱-半干旱地区气温超过一定的界限不利于植被生长,而降水的增加更容易使植被覆盖增大;中国第二大河--黄河的水文效应对干旱-半干旱地区植被覆盖的变化影响密切,在干旱地区水分充足的区域,气温的上升则会促进植被的生长;河谷平原、盆地中植被覆盖对水热的响应较为明显;同一区域不同植被类型对水热的响应也不尽相同;黄土高原植被覆盖与水热要素的相关性很强,但限制性因素较多。【结论】土地利用、植被类型、作物熟制以及地形地貌和高程等是黄土高原气温对植被覆盖影响的主要限制性因素。黄土高原地处干旱的内陆地区,降水对植被的影响最为直接。荒漠地带及非农业耕种区的植被覆盖状况主要取决于天然降水,两者之间具有很强的正相关性。农耕区由于受灌溉条件等人为因素的影响,植被覆盖和降水之间的相关情况更加复杂,不确定性更强。     

基于ＧＩＳ的黄土高原不同植被区土壤侵蚀研究

在对黄土高原植被进行分区的基础上,利用地理信息系统技术和景观生态学方法对黄土高原植被区空间数据和土壤侵蚀空间数据进行了空间叠加分析。结果表明,黄土高原被划分为森林植被区、森林草原植被区、温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区。在森林植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为41.92%,水蚀土壤侵蚀指数比温性草原植被区和荒漠半荒漠植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为346.90。在森林草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为70.45%,水蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水蚀土壤侵蚀指数大,为449.40,水蚀最为严重。在温性草原植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以水-风混合侵蚀为主,风蚀微度-水蚀剧烈的百分比最大,为33.01%,水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的水-风混合侵蚀土壤侵蚀指数大,为633.45,水-风混合侵蚀最为严重。在荒漠半荒漠植被区,黄土高原土壤侵蚀主要以风蚀为主,轻度以上的侵蚀百分比为99.65%,风蚀土壤侵蚀指数均比其他植被区的风蚀土壤侵蚀指数大,为589.78,风蚀最为严重。黄土高原的土壤侵蚀表现出明显的地带性分异规律。     

黄土高原植被建设及其有关问题思考

针对黄土高原植被现状,阐述了其建设历程并系统分析了存在的问题,以期准确地把握当前的植被建设。表明植被建设应当是包括农作物在内的广义植被建设,不可"头疼治头,脚疼医脚"。需要加强对优良乡土植物种的繁育及试种,改良提高造林成活率的传统技术,充分考虑天然植被在立地类型划分上的意义,重视适地适树以及合理的群落结构。提出了一些值得阐明的问题,试图从作物栽培与林草植被建造既相区别又相联系的特点中,使植被建设思路更清晰、更完整。     

黄土丘陵区柠条林地土壤抗蚀性规律研究

通过对黄土丘陵区五省(区)七县(市)柠条林地、农地,人工草地及母质的有机质含量,水稳性团粒含量等20多种土壤抗蚀性指标测定比较和多元统计数学分析得出在该区柠条林地的土壤抗蚀性最强,草地次之,农地和黄土母质最弱;同一剖面,表层土壤抗蚀性明显强于下层,且随着土层深度增加土壤抗蚀性减弱;在林地中,随着林龄的增大土壤抗蚀性增强;侵蚀性黑垆土、栗钙土和灰钙土的抗蚀性强于黄绵土和灰褐土,在黄土丘陵区从东向西,土壤抗蚀性有增强大趋势;水稳性团粒含量和有机质含量的变化规律与实际相符,其它指标则表现无规律。     

黄土区不同植被条件下的土壤抗冲性

该文以晋西黄土区刺槐林地、油松林地、农地、草地、道路边坡为研究对象,用野外实地放水冲刷的方法,以地表径流含沙量为指标,研究了不同植被条件下土壤的抗冲性,并就坡度、地被物、植物根系对土壤抗冲性的影响,以及流量和土壤抗冲性的相关性进行了探讨.研究得出不同植被条件下土壤的抗冲性为油松林地>刺槐林地>草地>道路边坡>农地.林草措施的抗冲效果与坡度密切相关,且随坡度的增大林草措施的防冲效果变小;地被物对土壤抗冲性有显著影响,没有地被物的土壤抗冲性明显小于有地被物的土壤;植物根系对土壤抗冲性的影响与冲刷水流的流量密切相关,冲刷水流的流量较小时根系对土壤抗冲性的改善效果更为突出.黄土区水土保持的关键是分散地表径流.     

黄土塬区沟谷侵蚀与发展

黄土高原沟谷系统侵蚀类型多样,特征各异,在小流域中呈带状分布。沟谷系统发展,在沟间地依据沟谷密度分为密集类型、稀疏类型和中间过度类型,发育特点不同,主要受地形因子制约;在沟壑中沟谷发育的结构、密度亦不同,主要受流域形状和地形影响;其发展速度以切沟、冲沟两级为大。     

黄土高原植被的发展分析

由一些概念,阐述了黄土高原植被发展的特点及其背景条件和依据。表明植被建设是植被发 展的前提,它其实和生态修复是一致的。植被建设具有多种环节,需要既突出植被的个性,又要强调 植被的整体性。在大面积的植被建设中,自然植被是基础,而人工植被是对它的补充、改良或完善,适 当而合理的配置是允许的。以农田为代表的人工植被有其正面积极意义。自然植被和人工植被以及 生态型植被和经济型植被,并非非此即彼,它们之间的中间类型植被有着较大的发展空间。植被建设 最终是要形成生态型植被为框架的景观格局。农区应当是人类生产经济活动的主要区域。与黄土高 原山区及城镇、工矿相比,农区是植被建设的关键。