三江并流区水电站消落带适生草本植物根系固土能力

三江并流区生态脆弱敏感,水电站库周消落带土壤侵蚀严重,为研究消落带适生草本植物的根系固土效应,并为重建植被、控制土壤侵蚀提供依据,以生长期为18个月的风车草(Cyperus alternifolius L.)、美人蕉(Canna indica L.)、花叶芦竹(Arundo donax var. versicolor)和菖蒲(Acorus calamus L.)4种草本植物为研究对象,采用自制的原位剪切仪测定根土复合体和素土的抗剪强度;用根系拉力试验机测定根系的抗拉强度,用Wu和Waldron模型(WWM)对根系提高土体抗剪强度进行预测,并评价模型的可靠性。结果表明：①4种适生草本植物根系都能增强土体的抗剪强度,风车草、美人蕉、花叶芦竹和菖蒲根系使土体的抗剪强度分别提高了403.89%、248.32%、388.50%和200.71%;②4种草本植物根系的抗拉强度均与直径呈现负幂函数关系;③根系抗拉强度较大、破坏面上根面积比较高和根系直径(D)<1 mm细根较多的草本植物,固土效应更加显著;④4种草本植物根系对土体强度增量的WWM模型计算值是实测值的9.37-43.85倍,该模型对高含水率土壤中草本植物根系的预测精度较低。风车草、美人蕉、花叶芦竹和菖蒲的根系均有较强的固土能力,尤其是风车草和花叶芦竹,是三江并流区黄登水库消落带植被重建和固土抗蚀的优选物种。     

公路边坡喷播绿化初期根系特征及其对抗剪强度的影响

植物根系对增强土体抗剪强度具有一定作用。为研究公路边坡喷播绿化初期根系特征及其对抗剪强度的影响,通过喷播的方式制备灌草混播试样,人工模拟边坡绿化7种灌草组合,植物生长3个月后进行原位剪切试验。挖取试样内植物根系,测定根系直径、根长密度、总表面积、总体积、根尖数、分叉数、根系密度、倾斜角度等根系特征指标,并通过灰色关联度法分析根系特征对土体抗剪强度的影响。结果表明:不同灌草混播组合根系特征随土层深度的变化存在一定差异;喷播绿化初期,0～2 mm细根占整个根系系统的96%～99%;水平根、侧根及垂直根分别占整个根系系统的7%～16%、44%～57%、33%～47%;不同灌草组合植物根系可增加土体抗剪强度6～17 k Pa,且不同灌草比试样抗剪强度大小依次为灌草比1∶1灌草比1∶4灌草比1∶5灌草比3∶1。灰色关联度分析结果表明,各根系指标对抗剪强度的影响大小依次为侧根数量水平根数量根系分布深度根系密度剪切面上部根长密度根长密度 0～2 mm细根数量剪切面下部根长密度总表面积总体积根尖数垂直根数量分叉数2～10 mm根系数量。该结果可为评价公路边坡喷播绿化初期坡体稳定性、指导边坡植被恢复提供依据。     

喀斯特坡地2种地埂篱根-土复合体抗剪和抗冲性能综合评价

分析喀斯特地区不同地埂篱根系的形态和力学特性,量化其根-土复合体抗剪和抗冲性能的强弱,探寻该地区地埂篱根系固土抗蚀性能的评价因子,为喀斯特坡地水土流失治理中植被恢复措施的科学应用提供参考。选取重庆酉阳龙潭槽谷为研究区,分上、中、下坡分别布设拉巴豆和光叶苕子2种地埂篱,采用根系扫描仪和电子万能试验机测定其根系形态和力学参数,应变控制式直剪仪测定复合体抗剪强度,原状土冲刷水槽法测定复合体抗冲指数。结果表明：(1)抗剪复合体中,拉巴豆平均根长密度和根表面积密度分别高出光叶苕子59.32%和16.86%;抗冲复合体中,拉巴豆平均根长密度、根表面积密度和根体积密度较之光叶苕子高出30.48%、57.78%、92.98%;拉巴豆根系极限抗拉力和抗拉强度均显著高于光叶苕子。(2)2种地埂篱根系均能增强土壤的抗剪和抗冲性能,其中拉巴豆和光叶苕子复合体粘聚力较之对照土体分别增强了113.06%—124.37%和51.56%—87.12%,抗冲指数最高达到对照土体的2.81倍和2.45倍。(3)不同坡位,下坡2种植物的根长密度显著高于上、中坡;拉巴豆根系抗拉特性在下坡表现最优,光叶苕子在上坡表现更好;拉巴...     

浅层滑坡多发区典型灌木根系对边坡土体抗剪强度的影响

生态建设是"一带一路"可持续发展的基础,甘肃省陇南市位于"一带一路"核心区域,地处浅层滑坡多发区,地质灾害频发。通过单根抗拉试验和重塑土直接剪切试验对该区域四种典型灌木杠柳、胡枝子、酸枣和石榴的土壤及根系进行研究,探讨灌木根系对土壤物理性质和浅层滑坡的改善效应。结果表明,灌木根系能显著提高土壤含水率,改善孔隙结构;抗拉强度与根径间存在显著幂函数关系(P0.01),根径1 mm的毛细根抗拉强度最强,单根抗拉强度依次为胡枝子石榴酸枣杠柳;重塑土抗剪强度随土壤含水率升高而降低,土壤粘聚力(C)和内摩擦角(φ)均随含水率增加而减小,在10%的最优含水率下,抗剪强度依次为石榴酸枣杠柳胡枝子;随根系密度增加,杠柳和胡枝子的根-土复合体抗剪强度减小,酸枣和石榴在1.5倍天然根系密度下对土壤抗剪强度增强效果最强。通过评价浅层滑坡多发区不同灌木护土固坡效应,为"一带一路"沿线展开生态修复提供理论依据。     

云南松侧根对浅层土体的水平牵引效应的初步研究

植物的侧根对周围土壤具有机械牵引作用。一般来讲 ,垂直根可以通过增加根际土层的抗剪强度来加固土体 ,斜向侧根则能够在对周围土体进行牵引固持的过程中 ,通过提高土体的水平抗张强度实现对土体的增强加固 ,这一作用即侧根的水平牵引效应。为了检验高山峡谷区云南松林是否也有这种效应 ,并调查其量值 ,我们在金沙江中上游的虎跳峡地区对云南松根际土层进行了直接剪土测试。结果表明 ,在表层土体中 ( 0～ 2 0 cm)松树侧根能在 1 0 0 0 cm2 的垂直横截面上提供 42 1 .1 9～ 561 .0 5N的水平牵引力 ,使土层的抗滑力提高 33.2 %～ 37.58%。受该牵引力的影响 ,侧根把根际土层的抗张强度提高了4.2～ 5.6k Pa。测试结果预示 ,只要云南松垂直根可以把浅层土体锚固到较深层稳定的土体上 ,通过水平牵引效应 ,云南松侧根可在一定程度上与垂直根共同克服林地浅层坡面的不稳定性 ,如浅层滑动和蠕移。     

植物根系固坡抗蚀的效应与机理研究进展

植物根系对抵抗坡体浅层滑坡和表土侵蚀起着巨大的作用.植物根系通过增强土体的抗剪强度发挥固坡效应.目前有关植物根系固坡机理的模型较多,普遍接受的是Wu-Waldron模型.该模型表明,植物根系产生的土体抗剪强度的增量与根系的平均抗拉强度和根面积比成正比,应用该模型评价根系固坡效应的2个最重要因素是根系的平均抗拉强度和根面积比.研究发现,土壤抗侵蚀性随着植物根系数量的增加而提高,但未有一致的定量函数关系.植物根系提高土壤抗侵蚀性主要通过直径小于1mm的须根起作用.须根通过增加土壤水稳性团聚体的数量与粒径等作用来提高土壤的稳定性,以抵抗水流分散;须根还能有效地增强土壤渗透性,减少径流,从而达到减少土壤冲刷的目的.     

民勤绿洲白刺灌丛沙堆不同演化阶段表面抗蚀性及其影响因素

通过测定甘肃民勤绿洲外围不同演化阶段灌丛沙堆表面抗剪强度,选取稳定阶段灌丛沙堆,定位观测结皮和植被去除前后灌丛沙堆表面侵蚀速率,研究了白刺灌丛沙堆表面抗蚀性及其影响因素,结果表明：稳定阶段灌丛沙堆土壤抗剪强度最大,在0.31～0.79 kg·cm^-2,雏形阶段最小,在0.06～0.15 kg·cm^-2,稳定阶段灌丛沙堆的土壤抗剪强度显著高于其它演化阶段（P＜0.01）;除退化阶段外,其它演化阶段不同坡位土壤抗剪强度差异均不显著（P＞0.05）.去除结皮和植被后,稳定阶段灌丛沙堆表面抗剪强度迅速下降,去除前后差异显著（P＜0.01）,去除后不同坡位差异不显著（P＞0.05）.保留结皮和植被,灌丛沙堆不同部位均出现堆积;去除结皮但保留植被,灌丛沙堆堆积量开始减小;去掉植被保留结皮,灌丛沙堆表面堆积量迅速减小;去除结皮和植被后,灌丛沙堆表面出现严重风蚀.     

喀斯特坡地拉巴豆地埂篱根及根-土复合体力学特性

为探索地埂篱在喀斯特坡地水土保持中的价值,在重庆市酉阳县喀斯特顺层坡种植拉巴豆地埂篱,通过对根系灰度扫描、化学成分(木质素、纤维素、半纤维素)测定,单根抗拉试验和根-土复合体抗剪/冲试验,分析拉巴豆地埂篱根及根-土复合体的力学特性及影响因素。结果表明:(1)拉巴豆根系全根指标根长、根表面积、根体积、根重均表现为中坡下坡上坡,优势径级为0.0d≤1.0 mm径级。全根根系纤维素的平均含量较木质素、半纤维素高,且与根系直径呈显著负相关。(2)根系平均极限抗拉力6.77 N、平均抗拉强度29.57 MPa。极限抗拉力与木质素含量呈对数函数正相关、与木质素/纤维素(木纤比)呈线性正相关,抗拉强度与纤维素含量、木纤比分别为对数函数正相关和负相关。(3)上坡位抗剪土样的根体积密度、根重密度和木纤比显著大于中、下坡;而抗冲土样的根体积密度、根重密度、纤维素和半纤维素含量则中坡较优,但不显著。(4)根系能有效提高土体抗剪性能,根-土复合体的内摩擦角与粘聚力均较对照裸地高,但仅上坡粘聚力存在显著性差异(较对照增大45.67%)。内摩擦角和抗冲指数均中坡、下坡较优,粘聚力最优值位于上坡位。根-土复合体的力学特性主要受根体积、根重、根表面积密度和纤维素的影响。综上,拉巴豆根及根-土复合体的力学特性主要贡献径级为0.0d≤1.0 mm径级,中、下坡细根量大且根-土复合体抗冲性能表现较优,上坡根-土复合体抗剪切能力最强,但抗冲性能较弱。在推广拉巴豆地埂篱时,尽量种植于地势较低缓的中、下坡,更能凸显水土保持效益。     

添加秸秆后黑土力学行为特征——秸秆含量的影响

为探明秸秆还田量对黑土力学特性的影响,以典型黑土区未经开垦(高有机质低黏粒含量)以及耕作40年(低有机质高黏粒含量)的土壤为研究对象,在秸秆长度为15 mm条件下,采用室内固结和三轴剪切相结合的方法,通过压缩指数、回弹指数、黏聚力及内摩擦角的测定与分析,模拟研究了黑土压缩-回弹及抗剪切行为对不同小麦秸秆还田比例(0%、25%、50%、75%、100%)的响应规律.结果表明: 添加秸秆后黑土力学性能明显改善,以开垦多年有机质含量低的黑土改善效果更为显著.秸秆全量还田时,最不易被压缩且压实后恢复能力最强;秸秆50%还田时,土体抗剪强度最大;当秸秆还田比例为50%～100%时,黑土抗压与抗蚀效果较好.     

根系固土主导力学因素与差异性评价

为了探究影响根系固土的主导力学因素,并为侵蚀区固土抗蚀植物种的筛选提供部分依据。以3—4年生(4年生为主)5种内蒙古干旱、半干旱地区常见的水土保持植物:柠条(Caragana microphylla Lam.)、沙柳(Salix psammophila C.wang et Ch.Y.Yang)、沙地柏(Sabina vulgaris Ant.)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala Krasch.)、沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)为研究对象,针对春季土壤干旱和夏季暴雨(土壤湿润)两种自然条件,对影响5种植物根系固土的10项指标进行主成分分析。结果表明,根系抗拉力学特性是影响植物根系固土的主导力学因素,其次为根-土界面摩阻特性,最后是根-土复合体抗剪特性。在此基础上,从根系力学特性的角度出发,运用层次分析法对两个时期5种植物根系固土能力的差异性进行评价。在评价过程中,为了保证评价数据完整性,减小专家主观因素所带来的误差,使评价结果更具科学性,该文将两个时期主成分分析所得3个力学特性的方差贡献率作为权重。评价结果显示,根系固土指数为:春季土壤干旱时期,柠条(0.834)沙柳(0.330)沙地柏(-0.066)白沙蒿(-0.206)沙棘(-0.864);夏季暴雨时期分别为,柠条(0.876)沙地柏(0.218)沙柳(0.065)白沙蒿(-0.404)沙棘(-0.755)。5种植物中,柠条根系的抗拉力学特性显著优于其他植物,可作为干旱、半干旱地区固土抗蚀的重要参考树种。     

土体干缩裂缝研究进展

土体干缩裂缝的形成和发展是一个复杂的物理过程,会对土体的强度、稳定性和渗透性等产生影响,其影响范围广泛分布于土壤学、农业、工程地质和环境保护等学科.本文在明确土体干缩裂缝研究重要性的基础上,通过收集整理国内外有关土体干缩裂缝研究的既有文献资料,综述了土体干缩裂缝的理论研究、实用性研究以及裂缝形态定量分析研究,分析和讨论了土体干缩裂缝在研究领域、研究内容和研究方法方面的不足之处,并指出土体干缩裂缝的未来发展方向.     

机械性损伤与氨基丁酸的交互作用对烟草防卫性酶活性的影响

研究β-氨苯丁酸（BABA）和剪叶对烟草（Nicotiana tabacum L．cv．Yunyan 85）防卫性酶活性和两者间互作对其抗性激发的影响。结果表明：喷施BABA或剪叶都能明显地提高烟草的苯内氨酸解氨酶（PAL）和多酚氧化酶（PPO）的活性,且这些酶活性的变化与BABA的浓度和诱抗时间有关。然而存剪叶后使用BABA,会削弱对PAL和PPO活性的诱导。BABA＋剪叶处理后烟草花叶病（TMV）症状明显较BABA单独处理的严重,这表明BABA和机械性损伤呈现拮抗效应。BABA及其它以水杨酸（SA）为信号分子的化学诱抗剂可能不适宜用于剪叶后的烟草幼苗。     

崇明岛河道治理中的生态护坡技术

生态护坡技术对于减弱河道生态系统中的河岸侵蚀及其水质保护至关重要。本研究以上海崇明岛瀛东村生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的生态护坡技术在河道坡岸修复中的应用及其生态效应;将自主发明的生态护坡技术应用到工程实例,并进行了连续的生态监测。结果表明,护坡工程竣工后第2年采样点河道中段(A2)与村口桥(A4)的坡岸抗剪强度均值分别为62.0和63.5kPa,远大于原始护坡A1处37kPa的抗剪强度,土壤抗剪强度有明显增加,坡岸结构稳定性增强。河水水质经过护坡植物的净化得到较好改善;沿水流方向,总氮(TN)从2.95降到1.08mg·L-1,减少了63.4%;铵态氮(NH4+-N)从2.64降到1.02mg·L-1,减少了61.4%。同时,河岸生境得到改善,生物多样性增加,生态稳定性增强。     

红壤区不同产量籼稻品种苗期根表和根际土壤硝化特征

以不同产量籼稻品种中旱22(ZH,高产品种)和禾盛10号(HS,低产品种)为材料,采用根际培养箱(三室)--速冻切片技术研究了红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长、氮素积累和氮素利用率(NUE)、根孔隙度(POR)、根际土壤矿质态氮含量和硝化强度.结果表明,ZH苗期生长、氮素吸收及NUE均显著优于HS,且ZH单株不定根数量及根系通气组织发育程度(用POR表示)均显著高于HS.ZH根际和土体土壤中铵(NH+4)含量始终低于HS,而硝(NO-3)含量则始终高于HS,但二者根表土壤NH+4和NO-3含量均无显著差异.ZH和HS硝化强度最大发生部位均是在距根表2 mm的根际土壤,分别为:0.48 μmol kg-1h-1和0.31 μmol kg-1h-1.随着距根表越远,硝化强度就越弱,直至距根表10～20 mm处土壤硝化强度就接近于土体土壤.ZH根际土壤硝化强度始终显著高于HS,但二者根表和土体土壤硝化强度均无显著差异.与不种水稻的CK相比,根际土壤硝化强度提高了约2～3.5倍.尽管红壤水稻土硝化作用很弱,但红壤区水稻根际硝化作用与水稻苗期生长和氮素营养密切相关.     

三峡库区陡坡根-土复合体抗冲性能

以三峡库区已种植4a的紫花苜蓿、百喜草、狗牙根和香根草为对象,并以裸地为对照,采用改进的冲刷水槽、WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统和应变控制式直剪仪,分析测定5个处理根-土复合体抗冲性能以及根系、土壤参数,以期揭示不同草本植物根系对陡坡地紫色土表土抗冲性能的强化效应。研究结果表明:与对照(裸地)相比,4种草本植物根系均能显著增强紫色土表土的抗冲性能,其中香根草根-土复合体的抗冲性能最强(为对照小区的2.75—3.58倍),而紫花苜蓿复合体的抗冲性能最弱(为对照小区1.96—2.60倍);草本植物根长密度(RLD)和根表面积密度(RSAD)是影响陡坡下紫色土表土抗冲性能的主要因子;0.50 mmd≤1.50 mm径级的根系有利于土壤抗冲性能的增强,尤其是1.00 mmd≤1.50 mm径级的根系对根-土复合体的抗冲性能强化效应最大;4种草本植物根系均有利于降低土壤容重、提高土壤有机质含量和增强土壤抗剪性能;土壤粘聚力c是影响根-土复合体抗冲性能的又一主要因子,径级1.00 mmd≤2.00 mm的根系则最有利于提高土壤粘聚力c。     

抚顺市突发性氯气污染事故对植物影响的生态调查

1　引　言突发性环境污染是指在非正常情况下的污染,它有一定的特殊性。它没有固定的排放方式和排放途径,具有突发性,在瞬时或短时间内大量排放污染物质,对生态环境造成严重污染和破坏,给人民生命财产造成重大损失。这类污染事故越来越引起世界各国环境学家和政府的重视,正在探索如何防止突发性环境污染事故,以及当发生时应当采取的对策[1,4]。但对突发性环境污染造成的生态环境影响及长期效应缺乏足够重视,国内外少见报道。本文报道抚顺市突发性氯气污染事故的生态影响调查结果。2　研究的范围、内容和方法2.1　事故发生的背景某年8月一辆…     

不同配方土对上海市4种行道树叶片净光合速率和蒸腾速率的影响及矢量关系分析

以上海市4种代表性行道树广玉兰(Magnolia grandiflora Linn.)、香樟[Cinnamomum camphora(Linn.)Presl]、二球悬铃木[Platanus acerifolia(Ait.)Willd.]和银杏(Ginkgo biloba Linn.)的3年生扦插苗为研究对象,采用L16(43)正交试验设计进行3因子4水平栽培实验,其中,3因子包括填充介质、混合土体积分数和土壤相对含水量,填充介质分别为粒径5、3和1 cm的青石粒及街道土,混合土体积分数分别为20%、40%、60%和80%,土壤相对含水量分别为最大田间持水量的80%、60%、50%和40%;对4种行道树叶片的净光合速率和蒸腾速率进行了比较,并进行了多因素方差分析和矢量关系分析。结果表明:不含街道土的各组广玉兰和银杏的净光合速率较高,而含和不含街道土的各组香樟和二球悬铃木的净光合速率差异不明显;含街道土的各组香樟和二球悬铃木的蒸腾速率总体上较高,而含和不含街道土的各组广玉兰和银杏的蒸腾速率差异不明显。多因素方差分析结果表明:3个因子对香樟净光合速率的单独影响较小,而对其余3种行道树净光合速率的影响却较大;填充介质和土壤相对含水量对4种行道树蒸腾速率的单独影响均较大;而3个因子的交互作用对广玉兰净光合速率的影响极显著,对广玉兰、香樟和二球悬铃木蒸腾速率的影响也极显著。矢量关系分析结果表明:广玉兰属于高能耗水型,香樟属于高能耗水型和低能耗水型2个类型,二球悬铃木和银杏均属于高能保水型、高能耗水型和低能保水型3个类型。研究结果显示:从光合效能角度来看,广玉兰适宜生长在填充介质为粒径3 cm青石粒、混合土体积分数为40%、土壤相对含水量为最大田间持水量的80%的配方土中,二球悬铃木适宜生长在填充介质为粒径5 cm青石粒、混合土体积分数为40%、土壤相对含水量为最大田间持水量的60%的配方土中,而香樟和银杏则适宜生长在填充介质为粒径3 cm青石粒、混合土体积分数为20%、土壤相对含水量为最大田间持水量的60%的配方土中。     

东北黑土结皮发育过程

基于模拟降雨试验,从微结构、容重、抗剪强度角度分析了降雨过程中东北黑土结皮的发育过程特征,并探讨了黑土结皮的发育对土壤入渗的影响.结果表明：随着降雨的进行,东北黑土的表层结构逐渐致密,容重、抗剪强度不断增加,入渗能力下降;120 min降雨历时内,黑土发育了厚约3～4 mm的稳定结皮层,结皮发生层孔隙度下降6.45%、容重增加14.13%;消除雨滴打击后（盖网处理）,结皮发育强度减弱,120 min降雨历时内,结皮发生层孔隙度下降3.27%、容重增加7.11%,均小于无盖网处理,但累积入渗量较后者高41.1%.东北黑土结构稳定,雨滴打击是其结皮发育的主导因子,降雨过程中未发现明显的颗粒淋移现象.     

煤矿区土体裂缝特征及其生态环境效应研究进展

煤炭资源开采产生的土体裂缝是最直观、分布最广、危害最大的一种衍生地质灾害,不仅破坏土地连续性,严重威胁矿山地质环境,造成土地生产力下降和严重的水污染,而且还威胁到矿山机电设备和生产人员的安全。本文系统总结了煤矿区土体裂缝形成机理及演化规律、形态特征及影响因素、测定方法及其生态环境效应等方面最新研究进展;提出,今后应加强对煤矿区土体裂缝形态特征研究,结合现场试验和室内模拟揭示土体裂缝的优先流效应及其贡献率,阐明排土场土体裂缝特征及其对边坡稳定性的定量影响。     

微生物在预防地震中的作用

强烈地震会造成建筑物倒塌甚至人员伤亡。而建筑物下面的地基极为重要，那些含沙质土壤的地表一旦发生地震，土壤就会像液体一样出现“流动”现象，位于其上的建筑物很容易发生振动或震动，强烈地震则造成其受损或倒塌。为弥补沙质土壤地基的弱点，可采取两方面的对策措施：一是化学方法，即注入某些化学物质如环氧的化学物质以增强建筑物地基的抗震性，从而可减少地震带来的损失；但缺点是该化学物质对土壤和地下水均有毒性，不适宜采用。