搞好沙棘开发促进水土保持生态建设

沙棘,本是一种十分普通的胡颓子科沙棘属野生灌木(或小乔木),却充满神奇,它耐干旱、耐脊薄,耐严寒,生命力极强,适合在环境十分艰苦的地区生长。沙棘根系发达,具有很强的水土保持及改良生态环境的功能。沙棘,是一种优秀的水土保持先锋树种,抗寒抗旱、耐脊薄,根瘤可固氮,具有     

地肤根系的力学性质及对道路侵蚀的影响

基于黄土高原植物路防蚀对适宜植物的需要,对多年生草本植物地肤根系的抗剪切强度进行了测试,并在野外生长有地肤坡面的径流小区进行了冲刷试验。结果表明：相同试验条件下含有单株地肤根系的土样比不含地肤根系的土样,在100、200、300、400 kPa共4种不同垂直荷载压力下,其抗剪切强度分别提高了9.51%、14.42%、17.03%、7.35%;坡面冲刷单宽流量为1.67×10-4m3/(s·m)且坡面地肤覆盖度为0、20%、40%、60%、80%时,裸坡的侵蚀量分别是地肤坡面的2、7、12倍及29倍左右,这说明地肤对于提高土壤抗侵蚀性能有显著效果,是一种适宜栽培于黄土高原道路的植被品种。     

根系结构对湿地植物根系释氧能力的影响

为了研究湿地植物的根系结构对根系释氧能力(以根系释氧速率和释氧速率对水位变化的敏感性来表征)的影响。采用柠檬酸钛法测定菖蒲、再力花、香蒲、芦苇4种湿地植物在5种不同水位条件下的根系释氧速率,并采用标准差分析法分析不同湿地植物根系释氧速率对水位变化的敏感性。同时,采用比重瓶法测量湿地植物根系孔隙度,并对植物根部结构进行显微观察。结果表明:4种湿地植物的根系释氧速率从大到小总体上依次表现为香蒲芦苇再力花菖蒲,对水位变化的敏感性从大到小依次表现为香蒲芦苇菖蒲再力花。此外,湿地植物根系释氧能力与植物根系结构关系密切,主要表现为:湿地植物根系通气组织越发达、释氧屏障越不明显,则根系释氧速率越大、对水位变化越敏感。     

喀斯特地区灌木根系力学特性及WU模型适用性研究

植物根系力学特性(抗拉、抗剪)是决定水土保持的关键因素。为研究喀斯特地区灌木根系的护坡力学效应,以多花木蓝和双荚决明根系为研究对象,通过室内单根拉拔和根土复合体直剪试验,探讨单根拉伸特性与根土复合体剪切特性的关系,并探讨WU模型的适用性。结果表明:随根径的增加,抗拉强度总体呈下降趋势,因树种的不同,趋势不尽一致;单根抗拉强度和根土间的摩擦共同影响根土复合体抗剪特性,前者影响最大,后者的影响相对有限,以细根和粗根搭配使用较优;WU模型在喀斯特地区经修正可适用,但不同的植物具有不同的修正系数。研究结果将为喀斯特地区生态恢复、边坡绿化树种筛选及配置奠定良好的基础。     

植物根系增强土体抗剪强度机理研究进展

结合国内外学者对植物加筋土直接剪切试验和三轴试验的研究成果,分别论述了草本、灌木、乔木等不同类型植物根系在土体中的分布方式,对原状根"土复合体和重塑根"土复合体的直接剪切试验和三轴试验结果,评价植物根系对土体抗剪强度的增强作用,总结植物根系深部锚固、浅层加筋固土和斜向牵引效应3种类型根"土复合体相互作用机理以及植物根系加筋固土的数值模拟研究成果。     

不同生长年限的刺槐根系对黄土边坡加固作用的研究

植物根系护坡工程措施对黄土边坡稳定性的提升及生态环境保护具有重要作用。采用大型直接剪切仪测试了原状刺槐根系复合土体的抗剪强度,并采用FLAC3D岩土工程数值计算软件分析了不同生长年限的刺槐根系对黄土边坡的加固作用。结果表明：植物根系通过其对土体的加筋锚固作用,使根系复合土体的抗剪强度指数显著提高,抗剪强度规律符合摩尔-库伦强度准则;根系复合土体的抗剪强度随根系生长年限的增加而增大,3~7 a生刺槐的原状根系复合土体的黏聚力（c）和内摩擦角(φ)分别在44.46～88.91 kPa和23.89°～28.85°之间,7 a生刺槐根系复合土体的抗剪强度最大,c和φ分别比无根土体提高了211%和31%;植物根系对边坡具有一定的加固作用,提高了黄土边坡的稳定性,使边坡不易发生滑动,但由于刺槐根系加固土体的深度较浅,植物对边坡的加固作用有限,相较于无刺槐的黄土边坡,7 a生刺槐根系对边坡稳定安全系数的提升也仅为9%。研究成果可为刺槐等植物护坡工程的设计和施工提供科学依据。     

不同植物根系参数对土壤抗剪强度的影响分析

为了研究兰州九州台滑坡地带不同植物根系参数对滑坡的影响,以根系形态分布良好的山蒿、芨芨草为试验材料。通过对不同根系直径、含根率组合的根-土复合体直剪试验,分析植物根系参数对抗剪强度及其指标的影响。结果表明：植物根系能够显著提高土体黏聚力c和内摩擦角φ,最大增强程度分别为503.98%和41.06%,根系对抗剪强度的提高主要体现在黏聚力上;存在最优含率(区)使得抗剪强度指标c、φ最大,且不同直径对应的最优含根率(区)不同;亦存在最优直径范围使根系对黏聚力的增强最大,山蒿的最优直径为0.5～1.0mm,芨芨草的最优直径为1.0～2.0mm;比较两种植物根-土复合体的最大黏聚力、内摩擦角及各级法向压力下的抗剪强度发现：芨芨草根-土复合体各项指标均优于山蒿。研究结果可为护坡植物选择及其含根率、直径的选取提供理论依据,对进一步优化植被护坡具有积极意义。     

高羊茅根系增强土壤粘聚力的试验研究

为研究植物根系与土壤颗粒粘聚情况与抗剪强度的关系,选择高羊茅植物(Festuca arundinacea Schreb)(无植物对照)盆栽于3种不同土壤基质(高岭土、重钙土、河沙)进行控制性盆栽试验。分别测定生长形成根土复合体后根土复合体抗剪强度、及其对应下的根系表面积、体积以及长度、根系作用区的土壤pH值、电导率等指标。研究试验结果表明,在同一含水率、同一垂直荷载作用下活性的植物根系提高了土体抗剪强度(与素土对照相比)、粘聚力有明显提高,而内摩擦角提高程度较小。与无根系作用的土体相比,高羊茅—高岭土、高羊茅—重钙土根土复合体粘聚力c值增幅度在100%左右;3种土壤基质中由于河沙本底粘聚力低,高羊茅—河沙根土复合体粘聚力的增长倍数最大;而内摩擦角提高程度较小。通过根系分析,土体粘聚力随根系体积的增大有所增加,根土复合体区域的土壤电导率、pH值也有所提高。此外,对植物根系提高土壤粘聚力的这种"根土关系"和根土复合体提高土壤颗粒粘聚力的机制问题进行了探讨,根土作用通过粘聚力的提高与增强直接关系到土壤结构体形成与稳定,这对研究斜坡土壤的植物稳定与土壤破坏下的抗冲性、抗侵蚀能力大小与破坏分离过程等都有一定的指导意义。     

植物对土壤加强作用及其生态护坡研究综述

在分析国内外学者关于植物对土壤加强作用力学效应研究现状基础上,分别从植物根系分布特征、植物根径与强度关系、单根拉伸与剪切试验、根-土复合体强度试验、根系加强边坡土体力学模型等方面介绍了主要研究成果.探讨了植物对土壤加强作用力学效应的研究趋势:定量研究根系地下部分形态特征、根系力学性能指标等,研究不同属种植物根系在稳定边坡、控制水土流失等方面的贡献,根系的弹性模量、泊松比等工程参数的获取,建立不同根-土复合体相互作用的力学模型等.     

护坡植物根系分布及抗拉力学特性

为了探讨草本植物根系固土的主要机制。以适宜的护坡植物白三叶、小冠花、黑麦草、早熟禾为研究对象,对它们的根系分布特征和抗拉特性进行研究。结果表明:随着土层深度的增加,禾本科植物的根长密度以指数函数形式逐渐减少,豆科植物的根长密度以多项式形式先增后减;随着距主茎距离的增加,禾本科植物根长密度逐渐减少,豆科植物根长密度先增后减;在根径0.1~3mm范围内,豆科植物平均抗拉力大于禾本科植物,豆科植物的抗拉力与根径呈幂函数关系,早熟禾和黑麦草的抗拉力与根径分别呈指数函数和对数函数关系;四种植物根系抗拉强度均表现为随根径的增加而减小;四种植物根系应力与应变关系表现为对数函数关系,表现为非线性弹性特征;根径相同时,不同植物的应力表现为:白三叶小冠花黑麦草早熟禾。运用主成分分析法综合分析其护坡特性,表现为豆科植物优于禾本科植物,其中白三叶的护坡效益最好。     

植物根系吸水对边坡稳定性的影响

植物蒸腾作用导致根系吸水对边坡稳定性起着至关重要的作用。为了量化根系吸水的影响效果,采用有限元方法模拟了均布形、三角形、指数形、抛物线形4种植物根系的吸水作用,同时分析了根系形态、深度对于孔隙水压力分布的影响,并对边坡稳定性进行了定量计算。研究结果表明:随着根系吸水的不断进行,浅层孔隙水压力逐渐减小,基质吸力增大,非饱和土体剪切强度增加,边坡安全性逐渐提高;4种形态植物根系的孔隙水压力及安全系数比的包络线与根系分布形函数基本相同;指数形根系的地表孔隙水压力最小,安全系数比最大,对于边坡加固效果最明显;在根系总量一定时,植物根系深度越大,其影响范围(深度)相应增大,而对于地表根系土剪切强度增量的作用越小,相应边坡安全系数增量也越小。     

根系与格栅复合加筋土的力学特性试验研究

在土工格栅加固的边坡上种植生态植物,可以形成有效的生态护坡。为研究植物根系与土工格栅形成复合加筋土的力学机制,依托广西贵隆高速生态护坡工程,进行了素土、根系加筋土、格栅加筋土、根系与格栅复合加筋土的三轴固结不排水试验,对比分析了3种加筋土的力学特性。结果表明:植物根系、土工格栅均能提高加筋土的强度,其中根系与格栅的复合加筋效果最好;相较于素土、根系加筋土、格栅加筋土,根系与格栅复合加筋土的黏聚力分别增加了265.0%、101.0%、33.2%;保持最佳的土工格栅布置形式不变,根系与格栅复合加筋土的黏聚力随着含根量的增加出现先增后减的变化趋势,当含根量为0.5%时,黏聚力达到最大。对加筋土的三轴试验曲线进行分析,发现3种加筋土的应力-应变关系均符合邓肯－张模型,并获得了加筋土的邓肯－张模型参数,进一步通过试验数据对模型参数进行了验证。     

两种植物根分布特征及其对露天矿边坡表层的加固效果

为研究露天矿排土场边坡植物根的分布特征及加固效果,以海州露天矿西排土场为研究地点,以杠柳(灌木植物)和小蓬草(草本植物)为研究对象,每种植物选择5个样本,采用图片像素换算,确定不同深度(2、4、6、8、10、12和14 cm)土壤剖面上根面积比(RAR)分布;并采用拉力计测量两种植物根的抗拉力学特性;进一步通过纤维束模型计算,量化不同深度土壤剖面上根的附加黏聚力;并建立排土场理想边坡模型,研究两种植物根对边坡浅层稳定性的影响。研究结果表明,两种植物的RAR均值随着土壤剖面深度的增加而减小,每一个物种的RAR在不同深度土壤剖面存在显著性差异;两种植物根的抗拉力与根直径呈现幂律函数关系,且根直径相同时,小蓬草根的抗拉力高于杠柳;两种植物根附加黏聚力随深度的增加而减小,每一种植物根附加黏聚力在不同深度上存在显著性差异;RAR与根附加黏聚力随着根深度的增加,其数据离散性减小;两种植物根系对边坡起到明显的加固效果,杠柳和小蓬草根系加固后,安全系数分别提升了5.4%和9.0%。     

植物根系对浅层边坡稳定性的影响研究

为了解植物根系对浅层边坡稳定性的影响,通过室内剪切试验得到根土复合体的抗剪强度指标,采用无限边坡理论,考虑植物根系是否穿过滑裂面两种情况,分析含水率、含根量、边坡坡度对浅层边坡稳定性的影响。结果表明:根系没有穿过滑裂面时,对边坡稳定性影响很小,若考虑根系的加筋作用则会高估其对边坡稳定性的影响;根系穿过滑裂面时,可以提高土体的抗剪强度,从而增强边坡的稳定性、提高边坡稳定系数,当含水率为16%时其稳定系数增幅最大、含水率为18%时增幅最小,因此在植物护坡工程设计中应找到最优含水率,以满足稳定性要求和促进植物的生长。     

辽西沙化地区主要植被类型土壤抗剪强度研究

选取辽河流域辽西沙化地区受风水侵蚀的5种不同植被类型与裸地作为研究对象,分析不同植被类型对土壤抗剪强度的影响。结果表明:5种植被类型和裸地土壤抗剪强度由大到小依次为乔灌混栽林、灌木林、草地、乔木林、裸地、农田。乔灌混栽林较灌木林土壤抗剪强度提高了6%,较裸地土壤抗剪强度提高了29.31%。由于频繁耕作等原因,农田土壤抗剪强度较乔灌混栽林降低了31.6%,较草地土壤抗剪强度降低了26.03%。乔灌混栽林土壤抗剪强度最高,是土壤有机质、植物根系和土壤团聚体共同作用的结果。     

抗旱剂一号介绍

抗旱剂一号是河南省科学院化学研究所首创的一种用化学方法控制作物水分消耗、提高作物抗旱能力、调节植物生长功能的抗旱增产荆,具有国际领先水平。该产品通过降低植物叶片气孔开张度,减少水分蒸腾,使植物和土壤保持较多的水分;通过促进根系发育,提高根系活力,使作物吸收较多的水分和养分,达到“开源     

生态型稳定剂协同植物根系固土特性及机理研究

为分析生态型稳定剂对植物根系固土特性的影响,对根系-生态型稳定剂-黏性土复合体进行直接剪切试验,研究了不同根系数量和不同生态型稳定剂含量条件下复合体的抗剪强度参数、剪切模量和总变形能量,结合试样产生的剪切位移,探究了边坡植被固土剪切特性及其加固机理。结果表明：植物根系的掺入增强了土体的抗剪强度;当生态型稳定剂质量分数大于1%时,其对复合体抵抗变形的影响较为明显;生态型稳定剂在土体中形成网状结构,促进土体内黏性土团聚体形成,增强了土体的黏聚力,与植物根系相互作用提高了土体抗剪强度特性。     

露天矿排土场草本植物根系加固效果

为了研究露天矿排土场草本植物根系的加固效果,以当地生长的早熟禾、碱蓬和马唐3种草本植物为研究对象,通过植物根系的抗拉强度试验、原位剪切试验和Wu-Waldron模型(WWM)计算,确定WWM模型修正因子,进而采用修正后的WWM模型,结合不同深度土壤剖面上植物根系的几何分布特性,量化排土场草本植物根系的黏聚力。结果表明:3种草本植物根系的抗拉强度与直径呈现幂律函数关系,抗拉强度均随植物根系直径的增大而非线性减小,3种草本植物根系的抗拉强度存在显著性差异(p<0.05);马唐根系加固下,根土复合体存在更大的抗剪力,且在峰值剪力后,马唐根系加固的根土复合体最稳定;WWM模型高估了植物根系的加固效果,高估的程度因物种的不同而不同,对3种草本植物根系加固的WWM模型进行修正,早熟禾、碱蓬与马唐根系的修正因子分别为0.58、0.27和0.88;3种草本植物根系面积比与根系黏聚力均随着土壤深度的增加而减小;马唐根系在当地的加固效果最优。     

干旱区不同灌溉方式下枣树根系分布特性研究

采用土钻取样和扫描分析法,对干旱区两年的滴灌和沟灌两种灌溉方式下的枣树根系分布进行了调查研究。结果表明:滴灌处理的总根长、吸收根根长、根尖数、分叉数以及根表面积和体积分别比沟灌提高了15.4%、13.9%、24.8%、39.7%、29.9%和47%,说明滴灌使根系增多,从而提高了枣树根系吸收水分和养分的能力。并用指数函数建立了枣树有效根长密度分布的二维模型,为干旱区枣树的滴灌技术改进提供依据。     

基于BTOPMC模型的NDVI分辨率影响研究

归一化植被指数NDVI是S-W模型计算蒸散发的主要输入资料之一。分别采用月分辨率和10d分辨率的NDVI估算黄泥庄流域1985~1987年蒸散发能力并驱动一个水文模型,以研究NDVI分辨率对蒸散发能力估算和水文模型精度的影响。结果表明:由10d分辨率NDVI计算的根系层蒸发能力和植被截留蒸发能力都比由月分辨率资料计算的值小,年根系层蒸发能力减少9.77%~13.64%,植被截留蒸发能力减少5.34%~8.43%,并且,NDVI分辨率在夏季对根系层蒸发能力影响较大,而在冬季对截留蒸发能力影响较大。利用估算的两种蒸散发能力值分别驱动BTOPMC模型并分别率定参数,模型两种模拟结果较接近,水文模型对NDVI分辨率并不敏感。