氮添加对芦苇根系分泌及土壤硝化作用的影响

为探究人类活动引起的氮输入对植物根系分泌物释放及土壤硝化过程的影响,采集黄河三角洲芦苇湿地的土壤和幼苗进行加富培养实验,对根系分泌物释放、硝化速率及相关理化指标进行了测定和分析.结果发现,不同形态含氮营养物质添加对芦苇湿地土壤的理化因子具有不同影响,其中NH_(4)Cl对土壤微生物量碳、氮和NH_(4)^(+)-N含量的促进作用最显著,KNO_(3)添加能显著提高土壤NO_(3)^(-)-N含量,而芦苇凋落物对土壤有机碳和总氮的促进作用较强.在根际区和非根际区,氨氧化速率(V_a)平均值分别为(5.16±1.37)和(3.62±0.80)μmol/(kg·d),与NH_(4)^(+)-N含量均呈显著正相关,而亚硝酸盐氧化速率(V_(n))平均值为(6.01±1.42)和(4.45±1.08)μmol/(kg·d),与土壤NO_(3)^(-)-N呈显著正相关.土壤SOC和TN与V_(a)均呈显著正相关,主要与有机质的矿化作用为氨氧化过程提供反应底物有关.其中,氮平衡指数在有机氮添加组显著高于其余组可间接证明有机质对矿化过程的促进作用.与对照组相比,不同外源氮均能促进芦苇根系对总酸、总糖和氨基酸的分泌,其平均释放速率分别为(169.75±31.83),(116.72±21.76)和(9.52±3.31)μg/(g·d),而对酚类和类黄酮却表现出显著抑制或无明显作用.根系分泌的酚类物质与V_(a)呈显著负相关关系,可能归因于酚类物质对氨氧化细菌的选择性抑制.而氨基酸与V_(a)和V_(n)均呈显著正相关,氨基酸可为硝化细菌代谢提供能量和营养物质,从而促进了硝化过程的进行.总体上,营养物质添加一方面直接改变了土壤的理化性质,为硝化细菌提供了适合的生长环境;另一方面,营养物质添加能刺激芦苇根系分泌物的释放,使土壤中的营养及活性物质含量增加,促进硝化过程的进行.

北川县典型林分根-土复合体抗剪强度

[目的]探讨不同林分根—土复合体的抗剪强度特征和其差异性,为更好地解决当地的水土流失问题提供理论依据。[方法]以四川省北川县为研究区,对当地几种典型林分的原状根—土复合体进行直剪试验,测量其抗剪强度、土壤性质及根系特性等相关指标,并利用主成分法进行抗剪强度影响因素的分析。[结果](1)不同林分根—土复合体抗剪强度差异明显。30年辛夷林(XY)抗剪强度最大,斑竹林(BZ)抗剪强度次之,5年柳杉林抗剪强度最小;(2)植物根系固土效果显著,根—土复合体的抗剪强度较素土增加值为0.13~0.99 kPa,平均增幅为350.0%;同时,根—土复合体的峰值点位移、软化段长度、残余剪切强度均得到增强,平均增幅分别为75.0%,66.7%,262.5%;不同林分类型根—土复合体的能量消耗总值出现不同程度的差异,但与其抗剪强度的大小变化基本保持一致;(3)通过主成分分析法对抗剪强度影响因素进行综合分析得出,除土壤容重与5~8 mm根系的干湿重外,其余指标均与之密切相关。[结论]植物根系可以很好地发挥固土效果,不同林分之间根—土复合体抗剪强度差异明显。

紫穗槐根-土界面拉拔摩阻特性

[目的]探究不同影响因素下紫穗槐根—土界面拉拔摩阻特性的变化规律,为研究区栽培植物种的选择提供理论依据。[方法]通过室内拉拔试验研究有无须根、根径、拉拔速率对紫穗槐根—土复合体最大拉拔力、拉拔摩阻强度、根土界面摩擦系数的影响。[结果]紫穗槐直根带须根—土复合体和直根—土复合体拉拔过程中的拉拔力—时间曲线以及拉拔力—位移曲线基本一致,但同径级紫穗槐直根带须根—土复合体的最大拉拔力、根土界面摩擦系数、拉拔摩阻强度较直根—土复合体均提高了1.3倍,须根明显提高了根段的固土性能。随根径增大,紫穗槐直根—土复合体的最大拉拔力、拉拔摩阻强度、根土界面摩擦系数呈指数正相关;随拉拔速率增大,紫穗槐直根—土复合体的根土界面摩擦系数、拉拔摩阻强度均呈增大趋势,即500 mm/min(0.74,40.11 kPa)>10 mm/min(0.65,35.58 kPa)。冗余分析表明根径、有无须根、拉拔速率与紫穗槐根—土界面拉拔摩阻特性指标均呈显著相关关系,其中贡献率最高的是根径(55.4%),其次是有无须根(23.7%),第三是拉拔速率(20.9%)。[结论]紫穗槐具有较强的固土性能,在承受大风拉拔、径流冲刷等荷载时能发挥其固土作用。

城市绿地木本植物根系生长与土壤理化性质影响因素

植物根系是高等植物的主要营养器官之一,起到支撑、运输、吸收水分和营养物质等作用,是植物高度分化的重要标志。植物根系与植物体新陈代谢、介质环境理化性质、介质生物组成乃至生物多样性均有密切联系。随着城市化进程发展,城市下垫面硬质化面积增大,地表、地下基础设施的建设与更迭,使城市生态系统内植物根系生长受到限制,主要为表层土壤容重高、孔隙度低、基层骨料与异物较多、有机质及其他营养元素含量低且空间分布存在异质性。这导致城市植物根系构型对环境胁迫作出响应,其空间分布对城市基础设施产生损坏并有倒伏风险。基于此,建议研发针对城市环境高大木本根系的检测方法与仪器,通过建立各树种根系构型与分布的预测模型,将结果应用至城市绿地树种选择、绿地改造、树木迁移等实践中,耦合树木地上、地下部分并揭露两者联系,探明乔木各器官形态及生理层面响应机制,以此完善与细化城市树木各类评估体系。

氮沉降形态对西南岩溶区森林土壤有效磷来源的影响

森林生态系统氮和磷之间具有密切的耦合关系,阐明氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响,对推动全球环境变化条件下岩溶区退化森林植被恢复具有重要意义。以广西桂林岩溶区典型森林为研究对象,在野外模拟不同形态氮沉降(无氮沉降(CK)、氧化态氮沉降(Oxi)、还原态氮沉降(Red)和氧化还原态氮沉降(RO)),在模拟氮沉降1.5a后通过连续监测各季节凋落物、植物根系和雨水磷输入量,结合土壤全磷和有效磷的季节变化特征,探究氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响。结果表明:Oxi和Red处理显著提高了土壤有效磷含量,而RO处理对土壤有效磷含量的影响因季节不同而存在差异,所有氮沉降处理对土壤全磷含量的影响均不显著;CK处理凋落物磷年输入量为10.64kg·hm^(-2),植物根系磷年输入量为12.65 kg·hm^(-2),雨水磷年输入量为0.78 kg·hm^(-2);所有氮沉降处理均显著增加了凋落物磷年输入量,而Oxi和Red处理均显著降低了植物根系磷年输入量,RO处理对植物根系磷年输入量没有显著影响。结构方程模型表明,Oxi处理增强了季节对土壤有效磷含量的直接影响;Red处理增强了季节、凋落物磷输入量、雨水磷输入量以及土壤理化性质对土壤有效磷含量的直接影响。综上分析,中国西南岩溶区森林土壤有效磷主要来源为植物根系,其次是凋落物,雨水对土壤有效磷的贡献较小;氮沉降形态不同程度地改变了土壤磷不同来源的输入量和磷的有效性,可在一定程度上缓解森林土壤磷限制,有利于岩溶区退化森林生态系统植被恢复。

基于长期监测数据的斜拉索索力及异常振动自动识别及分析

监测斜拉索振动状态是斜拉桥监测的重要内容。本文以一座斜拉桥为依托,基于采集的斜拉索长期振动响应和环境监测数据,采用频率自动识别方法和基于频率的索力计算方法,自动识别斜拉索在不同服役环境下的基频、索力和加速度均方根,并分析基频、索力和加速度均方根与环境因素的关系。结果表明,斜拉索基频并不是定值,而是在很小范围内波动;当温度和风速变化很小时,斜拉索基频和索力变化不大,几乎不受温度和风速影响;风速对加速度均方根影响较大,说明风速是斜拉索振动快慢的主要影响因素,在日常监测中,不同风环境下的斜拉索振动监测应该成为斜拉索监测的重点。

植物根土界面摩擦力的影响因素研究

为探索影响林木根系与土壤界面摩擦力的因素,采用施加拔出荷载的方式对林木根系进行单根拔出试验.结果表明:根系与土壤界面的摩擦力随根系直径和埋深的增加而呈线性规律增大;平均摩擦力的大小随土壤含水率的增加呈现先增大后减小的规律;摩擦力随加载速率的增加而减小;不同树种的根系与土壤摩擦力和摩擦系数差异显著,平均摩擦力大小表现为白桦>落叶松>蒙古栎>油松,平均摩擦系数表现为落叶松>蒙古栎>白桦>油松.

涌泉根灌土壤湿润体影响因素的试验研究

滴头流量、灌水量及埋深与土壤湿润体的关系是涌泉根灌设计的依据。通过室内土槽试验,研究了涌泉根灌的滴头流量、灌水量及滴头埋深对均质粘壤土湿润体变化的影响。结果表明:涌泉根灌土壤入渗湿润体在垂直向下距离和水平扩散距离均与灌水时间成幂函数关系,相关系数达到0.98以上;滴头流量和灌水器埋深对土壤入渗湿润体影响较大,而灌水量对土壤入渗湿润体无显著影响。

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算

研究了刚性桩复合地基桩侧摩阻力在线性模式下中性面深度及桩土应力比的计算方法。根据刚性桩复合地基各组成部分的沉降变形关系,推导了垫层–桩–土的变形协调方程。考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响,将桩侧摩阻力分布由试验曲线简化为线性模式,同时考虑桩顶刺入褥垫层,桩底刺入下卧层,结合桩土变形协调方程推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比、中性面桩土应力比的计算公式。分析了多种因素对中性面深度及桩土应力比的影响,结果表明：刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.35之间,中性面桩土应力比相比桩顶平面桩土应力比增大10%~40%。最后应用于某工程现场载荷试验和某刚性桩复合地基模型试验,计算值与试验值吻合较好。

长孔螺栓摩擦阻尼器试验研究

本文主要针对长孔螺栓摩擦阻尼器进行了往复荷载作用下的试验研究,研究摩擦接触面材料、长孔宽度及有无碟形垫片对阻尼器工作性能的影响,设计了5个试件进行循环加载试验。结果表明:摩擦接触面为钢-钢接触时,摩擦力稳定性较差,使用黄铜板做摩擦材料时,阻尼器在多次往复荷载作用下摩擦力变化幅度较小,稳定性良好;长孔宽度较大容易产生高强螺栓预紧力的损失,在摩擦面上分布不均匀以及黄铜板翘曲变形等现象,长孔宽度小的试件在摩擦力的对称性上表现出更加优越的性能;碟形垫片的使用能有效地控制摩擦力的离散程度。

土壤水分再分布特性研究进展

在国内外学者多年研究工作的基础上,分别从物理角度和生物角度对土壤水分再分布的基本理论和模型进行了归纳总结.从物理角度分别以耕作措施、雨强、灌水方式、土壤初始含水率等因素对土壤水分再分布过程的影响进行了研究,并归纳了基于土壤水分特征曲线及其滞后作用、土壤水分运动通量法、土壤水分运动基本方程等的数学模型.从生物角度对土壤水分再分布的生态功能及影响因素进行了总结:研究发现土壤水分的再分布作用可以有效地调节根系层土壤水分状况、丰富群落结构,提升土壤养分、增加根层土壤微生物;植物根系在对根层水分进行调节的过程中又会因土壤水分、植物种类和土壤特性的不同而发生变化.通过对前人研究成果的总结,理清研究现状,以期为理论的进一步研究提出建设性意见.

豫南山区典型林地土壤入渗特征及影响因素分析

为弄清典型林地不同发育阶段表层土壤入渗性能差异规律及其影响因素,通过在豫南山区开展野外调查与室内分析,模拟和分析土壤入渗过程及特征,研究土壤理化性质、地表根系结构对土壤渗透能力的影响。结果表明:1)各个林地类型土层厚度0～10 cm层的土壤渗透能力均高于10～20 cm层;初渗率、稳渗率、前30 min入渗量在各土层深度中均表现相同的趋势,即30 a马尾松针叶林>30 a麻栎阔叶林>30 a麻栎+马尾松混交林>荆条灌丛>20 a麻栎阔叶林>20 a麻栎+马尾松混交>20 a马尾松针叶林;20 a、30 a林分中,平均稳渗率最高的林分类型分别是麻栎阔叶林和马尾松针叶林,分别为3.140和4.256 mm/min。2)土壤渗透特性指标均与土壤有机质质量分数、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、根体积密度、根表面积密度存在显著的相关关系(P<0.05);对土壤渗透能力影响最大的土壤理化性质指标和根系结构指标分别是非毛管孔隙度和根表面积密度,典型相关负荷量分别达到0.559和0.773。

林木根系固坡土力学机制研究

作者在综合国内外现有研究成果基础上,提出用全根系拉拔试验的综合μ_x 法,较好地解决了土质坡上林木根系固结能力的测定计算方法。它是从建立根—土静摩擦阻力极限平衡方程入手,从理论上推导出全根系固坡力学机制的计算模式,即通过计算根—土间静摩擦系数μ值,求解根系对土壤抗剪强度的增量△τ_R 值。为生产上运用林木措施固结土质坡面,正确测算森林固土效益,预报生物措施固坡能力提供了较好的科学依据。

高喷插芯组合桩承载特性的影响因素分析

高喷插芯组合桩(简称JPP)是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩。依据提出的简化计算方法,对高喷插芯组合桩不同组合形式、水泥土厚度、水泥土弹性模量、刚度系数比等影响承载机理的主要因素进行分析,从不同影响因素对芯桩和水泥土轴力、第一、二界面的摩阻力的分布规律上进行研究。分析结果表明,实际工程施工中宜采用分段组合形式;水泥土厚度的增加对提高JPP桩承载力有很大的帮助但也不宜过厚,不宜大于芯桩的半径;水泥土弹性模量对竖向承载特性影响较小但水泥土强度要满足构造要求;刚度系数比不宜过小,不宜小于100,才能达到水泥土与芯桩变形协调,才能达到JPP桩提高承载力和减小沉降的目的。

滑动带稳定系数的敏感性影响规律的研究

针对复杂的地质条件,运用极限平衡方法中的Janbu条分法对金属矿山露天转地下开采过渡期露天坑边坡的稳定性进行分析,并研究了滑动带稳定系数Fs的敏感性的影响因子。通过敏感性计算,确定了滑带土粘聚力C,内摩擦角φ,滑体重度γ3个主要影响因子。分析不同工况条件下,滑带土粘聚力C,内摩擦角φ,滑体重度γ与Fs的变化规律。根据主要影响因子的变化规律比较,得出内摩擦角φ比其他2个因子敏感度最强的结论。敏感性影响因子的变化规律分析,为很好地控制滑动带和保证露天坑滑坡防治提供了一定的理论依据。

冻胀力作用下土质隧道衬砌内力影响因素敏感度分析

运用有限元数值模拟,计算分析了隧道衬砌内力(弯矩、轴力、最大拉应力)对土体冻胀率、冻结圈厚度、衬砌厚度、围岩弹模的敏感度。研究表明:隧道衬砌弯矩、轴力及拉应力对围岩自由冻胀率均敏感;隧道衬砌轴力、拉应力对围岩弹模敏感,而隧道衬砌弯矩对围岩弹模的敏感度较小;隧道衬砌内力受冻结圈深度影响较为明显,而衬砌厚度对衬砌内力影响相对最弱。建议对于季节性冻土区隧道设置保温隔热层及在衬砌背后一定范围内的注浆。

基于正交试验的加筋土界面摩擦影响因素分析

以河北省邢汾高速公路土工格栅加筋高填方路堤工程为背景,用正交设计表L18(37)安排了54组拉拔试验,分析了7个因素对加筋土界面摩擦特性的影响。试验结果表明,影响加筋土界面摩擦特性的因素主次顺序为上覆荷载、含水率、筋材距试验箱侧壁距离、拉拔速率、格栅类型、筋材水平埋入长度、干密度。其中,上覆荷载、含水率、筋材距试验箱侧壁距离、拉拔速率对筋-土界面摩擦特性的影响特别显著。通过分析筋-土界面拉拔摩擦系数与7个因素的关系,得到了各因素的优水平以及各因素在拉拔试验过程中的变化规律。

植物根系呼吸研究方法及影响因素研究进展

植物根系呼吸是土壤呼吸的主要组成部分,与陆地生态系统碳循环和气候变化密切相关。根呼吸的研究对生态系统碳收支及生物圈碳平衡有重要意义。植物根呼吸受环境及生物等多种因素影响,根呼吸速率及其对土壤总呼吸的贡献在不同生态系统有较大的差异性。根呼吸的测定主要通过离体根法、同位素法及PVC管气室法等直接方法和排根法、计算法等间接方法进行测定或估算。植物根呼吸主要受土壤温度、湿度、养分及根直径、根级、根生物量及菌根等因素影响。本文从根呼吸主要研究方法和影响根呼吸因素两方面对已有的研究进行简要的综述,旨在为植物根呼吸研究提供理论依据,并根据目前的研究现状,对相关内容进行展望。

深基坑土钉支护技术

简述了土钉墙支护技术的方案选择、施工工艺、技术要求及质量控制,并就具体实例做了详细分析.

寒旱环境盐生植物根-土复合体抗剪强度影响因素试验研究

为探讨寒旱环境盐生植物根系对增强土体抗剪强度的贡献,本项研究以柴达木盆地尕斯库勒盐湖区及其周边地区作为试验区,选取区内海韭菜(Triglochin maritimum Linn.)、芦苇(Phragmites australis Trin.)、无脉苔草(Carex enervis C.A.Mey.)、赖草(Leymus secalinus Tzvel.)、洽草(Koeleria cristata(L.)Pers.)5种优势盐生草本植物作为供试种,通过野外采集根-土复合体原状和不含根系的素土试样,且由表层向下层分层制取直剪原状试样方法,分别进行复合体和素土试样的室内直剪试验,分析不同取样位置深度处的含水量、垂直压力、根系分布形态、含根量以及根面积比5种因素对根-土复合体抗剪强度的影响。试验结果表明:随着取样深度位置处土体含水量增加,复合体黏聚力c值呈逐渐降低变化规律;5种植物根-土复合体和素土试样垂直压力和抗剪强度之间符合莫尔-库仑准则,5种植物根系起到浅层加筋作用且抗剪强度增幅为3.26%~57.18%。随着海韭菜和芦苇根-土复合体试样的根面积比(RAR)及无脉苔草、赖草和洽草根-土复合体试样含根量的减小,复合体试样黏聚力c值呈降低趋势;根面积比对海韭菜和芦苇根-土复合体黏聚力c值的影响程度,以及含根量对无脉苔草、赖草和洽草根-土复合体黏聚力c值的影响程度均相对大于含水量。5种植物根-土复合体在不同深度处黏聚力c值均显著高于素土黏聚力c值,其增强幅度为9.61%~182.56%,相比较而言,内摩擦角φ值变化相对较小。区内海韭菜根系对土体抗剪强度的增强作用相对较为显著,其次为芦苇、无脉苔草、赖草、洽草。该项研究结果对于进一步评价盐生植物根系增强土体强度作用,以及与试验区地质条件相类似的地区采用盐生植物有效防止水土流失、浅层滑坡等地质灾害具有实际指导意义。