香根草根系分泌物对阿特拉津胁迫的响应及对土壤中阿特拉津残留的去除

根系分泌物在污染物的根际修复过程中起着关键作用。研究香根草(Chrysopogon zizanioides)根系分泌物特征以及根系分泌物对土壤中阿特拉津的去除,有助于加深对香根草修复阿特拉津污染土壤机制的理解。通过盆栽试验研究2 mg·kg^(-1)阿特拉津胁迫下香根草根系分泌物的变化以及人工添加香根草根系分泌物对土壤中阿特拉津的去除效果,结果表明,在无阿特拉津和阿特拉津胁迫的香根草根系分泌物中分别检测到88和83种化合物,主要包括烷、烯、酯、酸、腈、酮、酰胺、醇和酚等;与无阿特拉津对照相比,阿特拉津胁迫使香根草根系分泌物中烷类数量减少8.5%,烯类和醇类数量分别增加5.5%和4.1%,同时阿特拉津胁迫导致醇类和酚类相对含量分别增加123.45%和5.19%(P<0.05),而腈、酮、酸、烷、烯、酯、胺和酰胺类化合物的相对含量均有所降低;香根草根系分泌物显著促进土壤中阿特拉津的去除(P<0.05),比对照提高5.51%~16.99%。阿特拉津胁迫下,香根草可能通过调节根系分泌物中烷类、烯类、醇类、酚类等化合物的数量和相对含量以适应胁迫环境。研究结果可为香根草根系分泌物修复阿特拉津污染土壤提供借鉴。

香根草根系形态分布模型研究

采用直接开挖法,对4株2年生的香根草进行了根系分形特征调查,测量了其根系数量、长度、直径和分枝角度等信息,计算比例参数α和分配参数q。基于Frac Root模型,建立了香根草根系形态分布模型,其可对根长、连结直径和根系生物量等进行预测。通过对预测结果和实际调查统计结果的对比,并应用"微根区管成像系统"进行监测,验证了模型的可靠性。该模型为进行根系固土护坡分析奠定了理论基础。

不同坡度条件下香根草根系的分布形态研究

通过对不同坡度条件下生长一年的香根草根系在土体中分布的统计分析,研究了香根草的根系生物量在不同土层深度和不同坡度下的分布,探明了坡度对香根草根系分布的影响规律。结果表明:香根草的根系生物量沿深度呈递减趋势;当土层深度一定时,在上坡向方向,坡度越大,则根系生物量就越少。在下坡向方向,位于土体40 cm深度以内时,坡度越大,则根系生物量就越多;以上对根系形态分布规律的研究能反映边坡土体中香根草根系形态分布的客观规律,为进一步分析植物根系与土体间的相互作用机理提供理论基础。

促进剂对膨胀土香根草根系生长及膨胀率影响试验研究

为研究泥炭、缓释肥、秸秆混合物对膨胀土中香根草根系生长及膨胀特性的影响,通过正交试验开展香根草种植试验及根土复合体无荷膨胀率试验,得到含根量和无荷膨胀率,并通过方差分析量化各因素的影响权重,得到泥炭、缓释肥、秸秆混合的最佳配比。结果表明,随着泥炭、缓释肥掺量的增加,土体含根量增加,缓释肥对香根草根系生长的促进作用在根系生长前期更大,泥炭的促进作用在后期超过缓释肥,秸秆对根系的生长基本无影响;泥炭、缓释肥、秸秆的混合掺入及香根草根系对膨胀土的无荷膨胀率有明显抑制作用,抑制作用排序为缓释肥>泥炭>秸秆;泥炭、缓释肥、秸秆的最佳配合比为泥炭10%、缓释肥0.9 kg/m 3、秸秆0.25%。

香根草根系在公路边坡土体中的分布特征

模拟实际公路边坡坡度和土质条件,制作模型试验箱,并种植了根系发达的生态护坡植物——香根草.通过全断面开挖法,研究了在模型箱中生长了两年的香根草根系在边坡土体中的分布特征.结果表明:在贫瘠土壤条件下,两年生香根草的根系垂直向下生长,最大根长达1m多,其根系生物量沿土层剖面深度呈二项式函数关系减少;根系直径约为0.8~1.4mm,且根径>1mm的根系居多,最粗者可达2.2mm;香根草根系的分布范围随土层深度呈先增大后减小的趋势,其分布规律可以用Gauss曲线来描述;沿土层剖面自上而下,根系密度分布规律服从Logistic曲线关系;香根草的大部分根系偏向坡脚方向生长,坡脚方向生长的根系粗长且密集,而坡顶方向生长的根系则细短且稀疏.以上对根系形态分布规律的研究可为进一步分析植物根系与土体间的相互作用机理、防治边坡水土流失、浅层滑坡等地质灾害提供理论基础.

植物根系生长形态对膨胀土边坡土体抗剪强度的影响

为了提高膨胀土边坡土体抗剪强度,增强植物根系在膨胀土边坡土体中的力学效应,提出用植物根系作为加筋材料防治膨胀土边坡的浅层失稳,调控植物根系在边坡土体中的生长分布方法。基于WU氏模型推导植物根系分布角度与膨胀土边坡土体抗剪强度增量的关系,构建1个膨胀土试验路堤边坡以模拟工程边坡实际情况,采用人工调控的方法调控香根草植物根系在膨胀土边坡土体中的分布,并与自然生长条件下根系相对比。研究结果表明:植物根系生长的角度对膨胀土边坡土体的抗剪强度影响较大,往膨胀土边坡上坡向生长的植物根系越多,其提高边坡土体抗剪强度的能力越强;通过人工调控作用,膨胀土边坡上坡向根系数量增加351.16%,且上坡向根系分布角由55°增大到75°;在自然生长条件下,65%左右的香根草根系偏向膨胀土边坡下坡向生长,上坡向生长的根系细短且稀疏,根径主要分布在0.8~2.0 mm之间;在人工调控条件下,香根草在膨胀土边坡的上坡向大量增生2级根和3级根,根系数量增幅为63.93%~361.76%;在自然生长条件下,单株香根草根系可使膨胀土边坡土体的抗剪强度提高5.28~8.62 kPa,而通过人工调控后香根草根系相较于自然生长条件下香根草根系,膨胀土边坡抗剪强度提高233.14%~294.08%。该研究结果可为膨胀土边坡生态防护工程提供参考。

香根草加固不同含水率膨胀土的侧限膨胀和直剪试验

针对初始含水率不同的膨胀土,开展了侧限膨胀试验和直剪试验,分别测定有、无香根草根系的试样在不同初始含水率时的膨胀力和抗剪强度指标。分析表明香根草根系能够减小膨胀力和增加抗剪强度。试验结果可以启发我们:对于具有一定饱和度的膨胀土边坡,在有降雨的情况下香根草根系可以作为一种柔性加固方法帮助边坡控制膨胀变形和释放膨胀力。

护坡植物根系对尾矿坝边坡位移及稳定性的影响

为分析护坡植物根系对尾矿坝边坡位移及稳定性的影响,以湖南平江一处尾矿坝为工程背景,采用MIDAS软件建立香根草加固尾矿坝边坡的三维数值模型,并研究了其根系对边坡位移和稳定性的影响规律。研究结果表明,植物根系的加固对于尾矿坝坡面的位移控制存在明显效果,水平纵向和竖直方向的平均位移下降率均大于50%,可有效控制尾矿坝坡面的表层土滑动,尾矿坝边坡安全稳定性系数与香根草植株植物密度呈正相关关系。