抗冻型人造土冻融适应性及其在边坡植被修复中的应用

[目的]探究抗冻型人造土冻融适应性及其在高寒地区边坡植被修复中的实践效果,为高寒地区边坡植被修复工程应用提供理论依据和应用支撑。[方法]采用室内冻融循环试验剖判人造土在冻融循环60次期间的理化性质变化特征,结合主成分分析确定室外试验监测指标的选取,现场取样监测了近4 a人造土在西藏高寒地区岩质边坡的工程应用及其植被修复效果,并与当地天然土作对照分析。[结果]与天然土相比,抗冻型人造土的抗冻稳定性和肥力均有显著提升(p<0.05),具体表现在其冻融前后的相对动弹性模量、>0.25 mm水稳性大团聚体含量、平均重量直径(MWD)、团聚度及有机质、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量显著提升,而质量损失率和结构破坏率显著降低(p<0.05)。主成分分析显示,室内试验指标中的相对动弹性模量、结构破坏率、pH值和有机质含量与主成分因子的相关性较高,因此在室外试验中监测这4个指标和植被修复情况。室外监测中发现抗冻型人造土4 a内在不同时间段上的结构破坏率均更低,相对动弹性模量和有机质含量更高;其边坡植被修复后的植被覆盖率、物种多样性、地上和地下生物量均更佳。[结论]抗冻型人造土在高寒地区应用时的植被修复效果更佳,特别是其抗冻耐久性、团聚体稳定性和肥力表现突出,均优于天然土,因此其更适宜于边坡植被修复应用。

多花木蓝与狗牙根不同种植模式对三峡黄棕壤抗蚀性影响

通过静水崩解试验及对土壤各抗蚀性指标的探索研究,分析了三峡库区黄棕壤在多花木蓝和狗牙根不同种植模式下的抗蚀性。结果表明:(1)静水崩解过程中,土壤崩解速率表现为空白地>多花木蓝>狗牙根>混播;较空白地土壤,有根试样土壤其崩解速率有很大的减缓,其中混播效果最好,且根系各密度指标与抗蚀性增强值均表现为显著线性相关。(2)与空白地相比,不同种植模式下,土壤水稳性团聚体含量、平均重量直径、有机质含量、团聚状况、团聚度、土壤黏粒含量均有明显的提高,而结构破坏率、分散率则明显下降。(3)通过主成分分析表明:以>0.25mm湿筛团聚体含量、结构破坏率、团聚状况、分散率、有机质为指标能较好地衡量黄棕壤在植被恢复下土壤抗蚀性能。

植被对含碎石土壤坡面降雨入渗和径流侵蚀的影响

[目的]研究植被对含碎石土壤坡面入渗和径流侵蚀的影响,为合理配置三峡地区含碎石土壤坡面植被提供科学依据。[方法]在建立的径流小区内铺设含碎石土壤,并配置不同种类、不同覆盖度的植被,进行人工降雨试验。[结果]各类小区径流量排序为:裸坡>灌木坡面>草本坡面>草灌混合坡面,入渗量与径流量排序相反,有植被覆盖坡面的壤中流大于裸坡;入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;草地对水沙的调控机制更多的是直接拦沙;累计径流量和累计侵蚀量的关系均满足幂函数形式。[结论]植被措施可有效地减少含碎石土壤坡面的水土流失,不同的植被措施减少的效益不同。

干湿循环作用下植被混凝土结构演化

选取植被混凝土生态基材为研究对象,制备6种初始含水率分别为13%、19%、25%、31%、37%、43%的试样。通过烘干法和叠式饱和法分别模拟脱湿和增湿过程,采用土壤收缩仪测量试样宏观胀缩量,Matlab软件提取试样表面裂隙几何特征,探究干湿循环作用下植被混凝土结构演化规律。结果表明:试样在常温下的干缩过程可分为急剧收缩阶段、平缓收缩阶段和稳定阶段3个阶段;干湿循环过程中,试样收缩量与膨胀量近乎等量;裂隙发育过程主要体现在裂隙宽度、总长度及总面积随循环次数增加而增大;初始含水率过低或过高,均易使植被混凝土发生湿胀干缩破坏;初始含水率31%试样的裂隙平均宽度、裂隙总面积、裂隙长度和表面收缩率均最小,31%为生产实践的最佳含水率。

基于Le Bissonnais法的植被混凝土团聚体稳定性研究

为了分析植被混凝土团聚体的破碎机制,揭示植被类型对其团聚体稳定性的影响,本文应用Le Bissonnais(LB)法和传统湿筛法(Yoder法)对宜昌地区三处植被混凝土生态修复边坡内土壤团聚体进行测定。结果表明:LB法三种处理下,湿润振荡(WS)后土壤团聚体粒径以<0.05mm为主,慢速湿筛(SW)后土壤团聚体粒径以>2mm为主,快速湿筛(FW)后粒径>2mm和<0.05mm团聚体含量相对较高,团聚体破坏程度表现为WS>FW>SW;土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和粒径>0.25mm的团聚体含量(R0.25)整体表现为草灌乔>草灌>纯草本;WS处理与Yoder法测定结果相关度较高。孔隙气泡爆破的消散作用对植被混凝土团聚体的破坏最大,草灌乔植被的团聚体水稳性最强。建议在植被混凝土生态防护技术应用过程中,采取一定的混播模式及滴灌方式,以增强边坡的稳定性和土壤的抗蚀性。

降雨径流面源污染年负荷预测方法的开发——以镇江古运河为例

在对镇江古运河2009-2013年的降雨量、降雨径流污染物量监测的基础上,运用回归分析建立降雨量-径流污染方程,并采用灰色理论对未来降雨量进行预测,进而得出降雨径流面源污染年负荷值。结果表明：2014-2020年间,镇江古运河降雨径流中污染物TP、NH3-N和SS的年负荷与降雨量同向变化,2020年降雨量达到1 381.2mm时,污染物TP、NH3-N和SS的年负荷可分别达到217.15t、421.4t、5 811.87t,数值较大;灰色理论与回归分析结合所提出的降雨径流面源污染年负荷预测方法,能够在小样本、贫信息和波动数据序列情况下,简捷有效的对降雨径流面源污染负荷进行高精度的预测,实用与推广价值较大。

护坡人工混凝土壤不同粒级团聚体分布特征及其抗蚀性研究

为了定量评价人工混凝土壤生态护坡基材的抗蚀性,室内测定了其团聚体分布特征和各抗蚀性指标,并与立地条件相似的自然土壤进行了对照分析。结果表明:与自然土壤相比,人工混凝土壤中> 0.25 mm机械稳定性团聚体含量、> 0.25 mm水稳性团聚体含量R0.25、平均重量直径MWD、几何平均直径GWD与有机质含量均显著提升,可蚀性因子K、结构破坏率PAD、分形维数D与分散率均显著降低;同时,抗蚀性主成分值提高了2.53倍。这均证实人工混凝土壤团聚状况和团聚度有所改善,抗蚀性较自然土壤有较大的提升。相关性分析表明> 0.25 mm水稳性大团聚体含量R0.25和有机质含量与其他抗蚀性指标之间均存在极显著的相关性。综合分析可知,由于添加了水泥和天然有机物料,人工混凝土壤的水稳性大团聚体含量和有机质含量明显提升,因此导致其稳定性与抗蚀性显著优于原材料之一的自然土壤。