坡度对紫花苜蓿和狗牙根光合生理特性的影响

通过模拟试验,测定不同坡度条件下紫花苜蓿和狗牙根光合和蒸腾速率变化,从而分析坡度对护坡植物光合生理特性的影响。结果表明:紫花苜蓿和狗牙根的净光合速率与蒸腾速率随着坡度的增大表现为"单峰"型,且都在坡度为15°左右达到最大值。随着坡度的增大,两种植物的光合生理都受到胁迫影响,但紫花苜蓿变化极显著,而狗牙根则表现为在坡度60°以下的变化很小。紫花苜蓿的固氮能力较强,能在30°以下坡面较好地生长;而狗牙根的强抗逆性,可以在高陡边坡绿化中担当重要角色。研究不仅为边坡修复的物种选择提供了科学参考,也为边坡生态修复提供了理论依据。     

植被混凝土基材2种草本植物根-土复合体直剪试验研究

通过在植被混凝土基材上对狗牙根和紫花苜蓿2种有代表性的草本植物进行样地种植和室内直剪试验,分析植被混凝土基材上不同深度根-土复合体抗剪强度的分布规律,对比基材空白样地相应深度的抗剪强度,证实和量化了草本植物根系增强土壤抗剪切强度的作用。试验表明:根-土复合体在0-10cm土层内摩擦角变化不明显,粘聚力随深度先增大后减小;与基材空白样样地相比,根-土复合体内摩擦角变化不大,粘聚力变化显著,狗牙根粘聚力最大增幅为129.4%,紫花苜蓿粘聚力最大增幅为77%;狗牙根根-土复合体抗剪强度比同期生长的紫花苜蓿根-土复合体的抗剪强度高。     

水泥泥炭与纤维基干喷生态护坡基材配方优化及现场试验

为修复各种工程建设形成的边坡生态系统,获得干喷生态护坡基材的配制规律,该文以一种新型干喷生态护坡基材为研究对象,以生态基材组分中的泥炭、纤维、水泥、土壤改良剂和保水剂为5个因素,各取4个水平,开展了多指标多因素正交试验探索各因素和水平对狗牙根的发芽和生长状况的影响规律。结果表明:影响植物生长和出芽的因素的重要性从大到小依次为水泥、保水剂、聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)、纤维、泥炭。纤维和泥炭含量对植物出芽率影响不显著,植物出芽率与水泥含量呈线性关系,基材水泥含量越高植物生长越差;为确保植物较好生长,水泥体积百分比不宜超过10%。对于湖北三峡翻坝公路区域,适合狗牙根生长的最优基材配比:除当地泥土外,泥炭20%,水泥5%,PAM0.05%,保水剂0.15%,纤维40%。基材p H值与时间呈较好线性关系,植物本身具有调节p H值的能力,随着时间的增长,基材p H值逐渐降低,逐渐接近中性。该文结果对三峡翻坝公路所处长江中游及鄂西南地区生态护坡基材配比具有指导意义;研究所得规律,同样适用于土壤气候条件相似的其他中部地区;试验、分析方法亦可适用于其他区域生态护坡基材配比研究。     

屋顶绿化初绿化基材配方研究

在总结和分析前人研究成果的基础上,归纳了配制初绿化基材的基本配制原则和要求,提出了一种适用于夏季有伏旱地区的高细颗粒含量的初绿化基材配方方案,并研究了基材的配制验证了新型屋顶绿化添加剂对基材的改良效果.研究首先运用盆栽形式,以壤土(A)、酒糟(B)、陶粒(C)和水泥(D)为4个因素,各取3个水平;以狗牙根和黑麦革发芽率为指标,采取正交试验设计,探索各因素及因素水平对试验指标的影响并找到最优和最不利配方;随后选择最不利配方,验证屋顶绿化添加剂对垂盆草生长、狗牙根和黑麦草发芽和生长的改善情况.结果表明:(1)影响狗牙根和黑麦草发芽的4个因素重要性次序分别是:D→A→C→B;D→C→A→B,最佳配比分别是A2 B3 C1 D3,A2 B2 C3 D2.(2)基材中水泥的用量对狗牙根和黑麦草的发芽率影响显著.对于狗牙根,基材中水泥-壤土比不宜超过18%;麦草耐碱性比狗牙根高,但基材中水泥-壤土比也不宜超过23%.(3)垂盆草有很好的耐碱性,能在水泥-壤土比为23%的基材上生长.(4)屋顶绿化添加利用于水泥-壤土比为23%的最不利配方A3 B3 C2 D1中,能显著降低基材碱性,显著提高两种盆栽草的发芽率,显著促进垂盆草的生长.     

基于熵权与相对熵排序法的护坡植被系统优选

[目的]构建一个科学合理的护坡植被系统稳定性评价模型对备选护坡植被系统的稳定性进行评价,为边坡生态重建方案的选取提供参考依据。[方法]运用分层递阶的分析方法,综合边坡和植被两方面主要因素,选取岩石质量指标、岩体完整性系数、群落覆盖度、景观优美度等重要指标,构建了护坡植被系统稳定性评价指标体系。然后,运用信息熵法对各评价指标进行赋权并运用相对熵排序法计算备选方案相对贴近度,从而构建了基于熵权与相对熵排序法的护坡植被系统优选模型。最后,运用该模型对某山区高速公路边坡生态恢复建设中的4种备选用的护坡植被系统进行评价。[结果]4种备选用植被系统的优越度分别为1.90%,5.37%,2.98%和99.99%,第4种护坡植被系统[3种植物混种,其中白三叶∶狗牙根=1∶3,且草本植物∶灌木植物(多花木兰)=1∶5]最优,该优选结果与基于模糊物元法的优选结果以及工程实践结果相一致。[结论]该模型有效可行,可以用于指导工程实践。     

洪泽湖大堤不同植物群落的护堤防蚀效应

[目的]研究洪泽湖大堤不同植物群落土壤稳定性、水土保持功能及抗冲能力,为洪泽湖大堤植物的选择及功能的提升提供科学依据.[方法]通过称重法、重铬酸钾外加热氧化法、环刀法、湿筛法、索波列夫抗冲仪和静水崩解法测定洪泽湖大堤杨树、杨树与水杉混交林、水杉、朴树和狗牙根等不同植物群落的根系生物量、土壤有机质、容重、水稳定性团聚体、...     

植被混凝土基材微生物活性对不同水泥含量的响应

以常用护坡草本生长下的植被混凝土基材作为研究对象,选择脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、微生物量碳、微生物量氮做为因子,对样地土壤生物活性指数(SBAI)做了综合计算,研究了不同水泥含量对植被混凝土基材生物活性的影响。结果表明,水泥的添加会降低基材生物活性,低水泥浓度样地土壤生物活性指数相对较高;相同水泥含量梯度下,对照样地比狗牙根样地、紫花苜蓿样地的土壤生物活性指数低。植物在一定程度上能够改善土壤生物的活性水平。     

水淹胁迫下三峡库区野生狗牙根根系酶活性变化

三峡库区消落带治理的重点方向是筛选消落带适生植物,故研究已筛选的适生植物狗牙根在水淹生境下抗胁迫相关酶活性变化对于消落带的生态治理具有重要意义。以三峡库区自然消落带野生狗牙根（XC）和非消落带野生狗牙根（FC）为研究对象,采用野外采样和对比分析等手段研究了三峡库区自然消落带野生狗牙根（XC）在不同水淹深度的抗胁迫酶活性变化。结果显示:①随着水淹深度增加,XC组狗牙根根系MDA含量均呈递增趋势,表明狗牙根在深淹胁迫下胁迫程度逐渐加剧。② XC组狗牙根根系乙醇脱氢酶（ADH）、谷胱甘肽还原酶（GR）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的酶活性和游离脯氨酸含量较对照均有增加;ADH、POD和SOD酶活性最高值出现在水淹深度为8 m,而GR酶活性的最高值出现在水淹深度为4 m。③水淹期间,XC组狗牙根根系淀粉含量基本和对照同水平,可溶性糖含量较对照有所降低,表明水淹期间狗牙根处于低代谢和高储能状态。从水淹胁迫下抗胁迫酶活性变化角度解释了筛选到的野生狗牙根是三峡水库消落带植被恢复的适生物种。     

生态防护技术对稀土矿山边坡的固坡效果

[目的]探讨以狗牙根系和竹格为主要材料组成的生态护坡模式对离子型稀土矿山原地浸矿采场边坡的固坡效果及加筋效应,为赣南地区稀土矿山采场边坡防治技术提供新的思路。[方法]使用狗牙根与稀土矿砂质黏土构成的根—土复合体为研究对象,通过直剪试验分析土壤含根量和含水率对抗剪强度的影响,采用二维有限元法分析"竹格+狗牙根"的生态护坡模式对边坡稳定性的增强作用,利用正交试验的直观分析法对竹桩间距、长度和直径支护参数进行优化。[结果]植物根系可以显著提升土壤的黏聚力,但对内摩擦角的影响较小。当含根量达到0.5%及以上时,根—土复合体的抗剪强度增幅呈下降趋势,即存在最优含根量。根系对25%含水率条件下的土体加筋效应最显著。该生态护坡模式能够显著增强边坡的稳定性,当竹桩长度取3 m,间距2.5 m,直径8 cm时,其防护效果最佳。[结论]狗牙根根系在不同含水率、不同含根量条件下其加筋效果存在差异,"竹格+狗牙根"的生态护坡模式能够有效防止边坡浅层土的滑移。     

多花木兰和双荚决明分叉根拔出过程中根土界面摩擦特性

根系的不同分叉形态和分叉角度在拔出过程中释放的力对根系固土起重要作用,是根系固土力学性质的前置阶段。该研究以边坡绿化常用灌木多花木兰和双荚决明为研究对象,采用拉拔试验方法,研究分叉角度对根系拉拔摩擦力学性质的影响。试验结果表明,分叉根有3种拔出破坏模式：完全拔出、主根断裂和侧根断裂,多花木兰和双荚决明破坏模式以完全拔出为主,分别占总样本的82.61%和86.05%。3种破坏模式下的拉拔力与相对位移曲线（F-S曲线）初始阶段相似,在根系相对位移为0时,拉拔力已经产生,且分叉角度与初始滑移荷载呈显著正相关关系（多花木兰P=0.042,双荚决明P=0.003）。多花木兰和双荚决明分叉角度为60°～90°时,1～2 mm根径峰值位移分别为19.749和17.324 mm;多花木兰和双荚决明分叉角度为0°～30°时,>4～5mm根径峰值位移分别为7.253和4.891mm;根径相同时其峰值位移随分叉角度的增加而增加,根系分叉角度相同时,峰值位移随根径的增大而减小,根径越小,分叉角度越大,峰值位移越大。多花木兰和双荚决明根土界面摩擦系数均随分叉角度的增加而增大,多花木兰平均最大拔出力从大到小...     

某滑坡炭质软岩抗剪强度受含水量影响分析

通过对某滑坡其炭质软岩在不同含水量下进行大量的抗剪强度试验,得出抗剪强度与含水量的关系曲线,分析曲线变化特征。因物质成分决定其力学性质,故进一步对岩样进行X-射线分析,得到其矿物成分;同时进行红外吸收谱分析,得到其化学成份。从而从内因上解释曲线变化特征及阐述抗剪强度受含水量的影响。     

人工石质边坡构树根系抗剪特性研究

研究构树根系抗剪切特性,可为岩石边坡生态防护提供理论依据。采用室内单根抗剪切试验分析了上、下坡向,一级、二级、三级侧根的抗剪切强度和应力—应变曲线。结果表明:下坡向根系数量、根径大于上坡向,根系平均长度小于下坡向;根系的剪切力-应变曲线与其生长方位、根径、根系分级有相似的曲线形状;分级根系的剪切力为一级>二级,下坡向一级根系剪切力大于上坡向,但二级根系剪切力反而小,最大剪切力随根径增加而增大;根系的抗剪强度随着根径的增大而减小,呈线性关系;抗剪强度值随着根径的而增大;下坡向根系平均抗剪强度大于上坡向,各根系平均抗剪强度为一级>二级>三级,但上下坡向和各级根系间无显著差异。抗剪强度是影响边坡稳定的重要因素,它既可以加固土体,又能影响植物的锚固作用。     

Estimation of runoff critical shear stress for soil erosion from soil shear strength

Critical shear stress is an important soil parameter governing detachment by runoff which appears in numerous erosion models. Soil shear strength has been often presented as the best soil property to predict critical shear stress. However, only a few studies have documented the relationship between soil shear strength and critical shear stress, and the results obtained have sometimes seemed contradictory. This is why we have put together all available data about the relationship between critical shear stress and soil shear strength in order to analyse and discuss its significance and its generality. Results showed that contradictions between different studies mainly arise because total shear stress is a poor predictor of detachment on rough soils. When grain shear stress is used rather than total shear stress, a significant relationship between saturated soil shear strength and critical shear stress does exist. Soil shear strength may thus be used to predict critical grain shear stress. However, it is recalled that in general only total shear stress is predicted by erosion models, which makes detachment predictions difficult on rough natural soils.     

竖向压力和剪切速率对小麦直剪强度及剪胀特性的影响

为了得出粮仓设计中粮堆强度和剪胀特性等关键指标,通过直剪试验研究粮堆剪切破坏面上,在竖向压力50~300 k Pa、剪切速率0.78~2.33 mm/min条件下,小麦粮堆单元体的强度和剪胀特性。结果表明:小麦粮堆单元体剪切分为弹性、塑性变形和籽粒压缩3个阶段。小麦粮堆单元体抗剪强度符合莫尔库伦强度准则,剪切速率从0.78 mm/min增大至2.33 mm/min,咬合应力从7.5 k Pa增大至12.9 k Pa,内摩擦角从38.2°变化为35.0°,剪胀角介于5.1°~4.8°之间。弹性阶段发生剪缩,最大剪缩体变小于0.4%;塑性变形阶段发生剪胀,最大剪胀体变大于最大剪缩体变,竖向压力越大最大剪胀体变越小,剪切速率越大随着压力的增大最大剪胀体变的变化越小。研究结果可用于粮仓内粮堆应力、变形的计算,为粮食仓储结构的设计提供依据。     

静动荷载作用下小麦剪切特性试验研究

为研究静动载荷作用下的粮食剪切特性,利用开发的新型粮食动直剪仪,设计了孔隙率为39%、36%、33%以及竖向压力为50、100、150、200k Pa下的小麦单调直剪、往复剪切及往复后单调直剪试验,研究了小麦静动力剪切特性,并对比分析了小麦单调直剪与往复后单调直剪的强度、变形结果。研究结果表明:单调直剪试验中,同一孔隙率下,竖向压力越大,其软化现象越明显,剪胀现象越不明显,剪胀角越小,竖向压力为50、100、150、200k Pa下对应的剪胀角分别为4.5°、3.6°、2.4°、0.7°;同一竖向压力下,随着小麦孔隙率减小,其软化现象越明显,内摩擦角也越大,孔隙率为39%、36%、33%的小麦对应的内摩擦角分别为22.2°、24.4°、28.1°。剪胀角也随着小麦孔隙率减小而增大,对应的剪胀角分别为1.3°、3.6°、9.9°;往复剪切试验中,孔隙率越小,小麦往复剪切软化现象越明显,剪缩现象越不明显,最大剪缩量越小,孔隙率为39%、36%、33%的小麦对应的最大剪缩量分别为2.77、1.74、1.15 mm。往复后单调直剪与单调直剪试验结果对比表明,往复后单调直剪的小麦抗剪强度明显增大,其剪胀现象更明显,最大剪胀量也增大。试验结果可为粮仓结构安全性设计,尤其是粮仓结构动力分析提供依据。     

石匣小流域整地措施对土壤剪切性质的影响

为了解坡面整地措施对坡体稳定性的影响和土壤物理性质对土壤抗剪强度的差异性,选取石匣小流域4个标准样地,通过测量多个土壤物理性质指标(土壤容重、土壤含水率、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、紧实度和液限),研究不同坡面整地措施的土壤临界剪切力随深度的变化,以及土壤抗剪切破坏能力的强弱关系和影响因素。结果表明:原状土的临界剪切力随深度的增加而增加;通过库伦公式得出的土壤抗剪强度与土壤临界剪切力的回归方程为σ=0.0123τf+0.6308。土壤物理性质对抗剪强度的影响不同,紧实度、容重与含水率对抗剪强度的影响相对较大。对于不同的坡面整地措施,土壤抗剪切能力强弱顺序为梯田水平条裸地,其中,在水平条上种植针叶树,土壤抗剪切能力优于种植阔叶树。在北京石匣地区,布设坡面整地措施时,需因地制宜地增加田面宽度,并种植针阔混交林以增加土壤抗剪强度。     

两种方法测定根-土复合体抗剪强度试验对比研究

为了便捷、有效且减少地表破坏面积地原位测定根—土复合体抗剪强度,采用改制后的十字剪切仪在青海大学校内原生植被生长的试验区,分别进行了三种植被覆盖度和三种含水量条件下根—土复合体原位十字剪切试验和室内直接剪切试验。试验结果显示:当土体含水量相同时,室内直剪试验测得的根—土复合体平均粘聚力为20.39~36.49kPa,原位十字剪切试验测得的根—土复合体抗剪强度为35.92~102.36kPa;当植被覆盖度相同时,室内直剪试验测得的根—土复合体平均粘聚力为32.46~23.32kPa,原位十字剪切试验测得的根—土复合体抗剪强度为109.7~68.12kPa。两种试验结果均表现为:根—土复合体的抗剪强度随植被覆盖度的增大而增大,随含水量的增大而减小。原位十字剪切试验测得的根—土复合体抗剪强度值大于直接剪切试验所测得的剪切强度值,平均增幅达到94.23%。两种试验结果产生差异的主要原因是由于剪切过程中剪切方式、破坏面积、受剪根系的数量及破坏程度不同而造成。其中,原位十字剪切试验是在原位不破坏土体结构和根系分布的基础上,将根—土复合体完全剪破,相对更能准确、直观地反映边坡滑坡过程中的变化规律。     

重庆缙云山典型植被原状土与重塑土抗剪强度研究

为了从土壤力学方面探索防治水土流失的途径与措施，该文采用直剪仪对重庆缙云山5种典型植被的原状土和重塑土抗剪强度进行试验测定。通过比较相同植被同干密度、同含水率的原状土与重塑土在同一垂直荷载下的剪切差异，分析了根(极细根)在土壤－根系复合体(原状土)中的作用。研究结果表明：原状土剪切位移小于重塑土；在相同垂直荷载作用下，同一植被原状土的抗剪强度大于与其同干密度、同含水率的重塑土。原状土的剪切破坏近似于塑性破坏，而重塑土则属于弹性破坏；原状土的抗剪强度与含根量呈正相关，并以此建立关于原状土的抗剪强度回归模型。     

受降雨影响的浅水泥沙颗粒起动规律

山区浅层水流深度极浅且移动缓慢,降雨条件下其泥沙输移现象尚不明确。为探明受到降雨影响下的浅水河流均匀沙起动问题,该研究假设雨滴落入河道后会影响到整个水流区,形成雨滴群与水流混合的流体,从孔隙介质流理论入手,假设当降雨存在时床面泥沙颗粒增加了向上的附加力,进一步分析泥沙颗粒的受力情况,推导出层流水流泥沙颗粒起动关系表达式。从含沙水流流速分布规律得到启发,雨滴落入层流水流的状态类似于含沙水流,当降雨存在时层流水流流速分布仍然满足线性关系。利用无降雨泥沙起动经典试验数据,确定了拖曳力系数以及上举力系数,发现两者都是沙粒雷诺数的函数。利用已有研究的降雨实测数据,求出了8种降雨强度(0.254～152.4mm/h)下的雨滴直径分布概率密度表达式(R~2=0.998),进而求出雨滴的平均直径表达式,并给出受降雨影响的层流水流泥沙颗粒起动切应力计算模型。该研究模型表明降雨的存在使得泥沙起动所需的临界摩阻流速减小。通过与已有研究进行对比分析,该研究建立的受降雨影响的浅水泥沙颗粒起动计算公式具有最高的精度,平均误差仅为14.8%,能够为山区水沙灾害防治提供理论支撑。     

不同布根形式对草本植物根土复合体抗剪强度试验

为研究不同根系布置方式(方形、梅花形、环形)对草本植物根—土复合体抗剪强度影响,引入面积置换率的概念,解决了相同含根量或相同根数时无法同时满足方形、梅花形和环形布置的难题。在此基础上选取中国过渡带北侧山地土壤与莎草科植物开展植物根—土复合体抗剪强度试验研究,分析了相同布置形式下含根量对根—土复合体抗剪强度的影响、根系布置方式(方形、梅花形、环形)对草本植物根—土复合体抗剪强度增强作用以及抗剪强度指标变化规律。结果表明:根—土复合体试样的抗剪强度和黏聚力随着含根量的增大而逐渐增加;根—土复合体试样的内摩擦角随着含根量的增加变化不明显。根—土复合体试样的抗剪强度和黏聚力随着径级的增加而逐渐增大;根—土复合体内摩擦角与根系径级关系不大且规律性不明显。在法向应力较小时,根系的布置形式对根—土复合体的抗剪强度影响较小,当法向应力较大时,根系的布置形式对根—土复合体的抗剪强度影响不能忽略,且面积置换率越大,该误差越大。根—土面积置换率的较小时,方形布置的根系对黏聚力和内摩擦角影响最大,随着根—土面积置换率的增加,方形、梅花形及环形布置形式对根—土复合体黏聚力和内摩擦角的影响趋于稳定。