青藏高原东北部黄土区灌木柠条锦鸡儿单根抗拉力学特性研究

[目的]柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)是青藏高原东北部和黄土高原地区最为广泛的护坡和水土保持灌木之一,开展该种植物单根抗拉力学特性试验研究,为定量评价该种植物固土护坡效果提供理论依据。[方法]以根径为2.33~9.16 mm的中龄期柠条锦鸡儿根系为研究对象,通过单根拉伸试验对比分析了不同断裂模式和不同根径级别条件下,柠条锦鸡儿单根抗拉力学特性的差异性及其与根径之间的关系,并进一步探讨了单根断裂破坏模式及其应力—应变特征。[结果]柠条锦鸡儿单根存在周皮断裂和整体断裂2种断裂模式,2种断裂模式单根抗拉力和单根抗拉强度分别在(2,4],(4,6]和(6,8]mm以及(6,8]mm根径级别条件下存在显著性差异;相同断裂模式不同根径级别之间,4个单根抗拉力学特性指标差异程度各不相同。周皮断裂和整体断裂模式条件下,单根抗拉力随着根径的增大分别呈指数函数和幂函数增长趋势;单根抗拉强度、弹性模量和极限延伸率随着根径增大而降低。2种断裂模式的产生取决于单根受拉伸作用时,周皮、中柱鞘薄壁组织和次生维管组织的应力状态;对应的单根应力—应变曲线表现为弹性变形、弹塑性变形、应变硬化及周皮(断裂)破坏4个阶段。[结论]在采用单根拉伸试验来获取木本植物根系单根抗拉力学特性指标时,有必要考虑根径和断裂模式对单根抗拉力学特性的影响。

青藏高原东北部黄土区灌木柠条锦鸡儿根—土界面剪切特性

[目的]分析不同因素对根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度的影响,为深入探讨青藏高原东北部黄土区灌木根系固土护坡机制提供理论依据。[方法]以区内优势灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为研究对象,通过根—土界面直剪试验,分析根径级别为2.20±1.00~32.00±1.80 mm以及土体含水量、干密度和含盐量分别为6.00%~22.00%,1.20~1.60 g/cm^(3),0.59%~2.50%的条件下,各因素对柠条锦鸡儿根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度的影响规律。[结果]在其他影响因素恒定的情况下,根径对根—土界面抗剪强度指标和抗剪强度无显著影响(p>0.05)。随着土体含水量由6.00%增大到22.00%,根—土界面黏聚力呈先增大后减小的趋势,当土体含水量达到14.00%时黏聚力达到峰值6.74 kPa;根—土界面摩擦角由21.40°降低至15.75°,呈线性函数降低趋势;根—土界面抗剪强度呈线性函数降低趋势。随着土体干密度由1.20 g/cm^(3)增长至1.60 g/cm^(3),根—土界面黏聚力由5.70 kPa增大至6.85 kPa,呈指数函数增长趋势;根—土界面摩擦角由20.67°增大至21.67°,呈线性函数增长趋势;根—土界面抗剪强度呈线性函数增大趋势。随着土体含盐量由0.59%增大至2.50%,根—土界面黏聚力由6.71 kPa增大至7.31 kPa,呈线性函数增长趋势;根—土界面摩擦角无显著变化(p>0.05);根—土界面抗剪强度呈线性函数增长趋势。通过灰色关联分析可知,土体干密度对根—土界面黏聚力、摩擦角和抗剪强度的影响程度最大。[结论]土体含水量、干密度和含盐量均能够影响根—土界面抗剪切特性,但影响程度存在差异;在评价植物根系对黄土斜(边)坡浅层土体的防护效果时,必须充分考虑降雨入渗对根—土界面剪切特性的影响。

青藏高原东北部黄土区柠条锦鸡儿根系的锚固效应

柠条锦鸡儿是青藏高原东北部黄土区主要的护坡和水土保持灌木,然而对该灌木根系锚固作用机理及其固土护坡效应方面仍缺乏系统性认识。鉴于此,该项研究在阐明柠条锦鸡儿根系锚固机理的基础上,提出了根系对黄土斜(边)坡浅层土体稳定性贡献计算模型。在此基础上,以研究区内生长期为11 a的柠条锦鸡儿为主要研究对象,通过现场根系挖掘试验、原位拉拔试验和理论分析,明确了假定滑动面条件下根系锚固力取值,并进一步定量评价了柠条锦鸡儿根系对黄土浅层滑坡稳定性的增强作用。结果表明:由于根系在地表没有“锚头”结构,故在确定滑动面几何特征的情况下,柠条锦鸡儿根系所能提供的实际锚固力大小取滑动面以下锚固段根系最大抗拔出力和滑动面以上根系锚固反力之间的最小值较为合理;生长期为11 a的单株柠条锦鸡儿根系锚固于最大厚度为2 m的圆弧形滑动面不同条块上时,潜在滑动面稳定性系数增幅为0.018%~0.427%,当单株根系锚固力作用于潜在滑动面中上部条块时,潜在滑动面稳定性系数相对高于根系锚固力作用于最顶部和下部条块;当4株柠条锦鸡儿根系以2块条块的间距(约3 m)作用于潜在滑动面时,潜在滑动面稳定性系数可提高1.035%~1.111%,显著高于(P<0.05,ANOVA)单株根系作用时的稳定性系数。试验株根系锚固作用能够提高降雨入渗条件下黄土斜(边)坡浅层土体稳定性,但是作用效果有限。

青藏高原梯级习服功能的地学实践教学体系构建

青藏高原具有世界公认的独特地学价值和高寒条件,高海拔带来的低氧及其引发的高原疾病威胁高原地学实践教学和科学考察活动。基于青海大学野外地学基地,综合国内外高原医学工作者对高原医学生理学的研究成果,充分利用青海大学青海湖地学实习基地,突出高原地学特色,优选2400~3000m、3000~3700m、3700~4200m、4200~5000m四个梯级野外实践区域,确定最优教学路线,完善教学内容,构建具有阶梯习服功能的高原地学实践教学和科学考察体系,旨在对短期赴青藏高原开展地学实践教学和科学考察的人员予以正确的指导,避免高原反应的发生,发挥青藏高原梯级习服功能地学实践教学体系的实践教学、科学考察及其地学研究辐射功能。

青藏高原两种典型植物根系抗拉特性与其微观结构的关系

为研究青藏高原东部边坡、路堑两种常见的护坡植物根系抗拉特性及其与根系微观结构的关系,对灌木植物柠条锦鸡儿和草本植物草地早熟禾根系进行了室内单根拉伸试验和根系断面电镜扫描试验。试验结果显示:两种植物根系抗拉力随着根径的增大呈幂函数增大;根系抗拉强度随根径的增大呈幂函数或指数函数减小。草地早熟禾根系平均抗拉力在标距为40mm时达到最大值;柠条锦鸡儿根系平均抗拉力在标距为80mm时达到最大值;当拉伸速率为3mm/min时,两种植物根系抗拉力和抗拉强度最大,两种植物在拉伸速率为5mm/min和10mm/min时,其抗拉强度变化不明显。两种植物单根拉伸应力—应变曲线呈单峰曲线,无明显的颈缩现象,具有弹塑性材料特点,且根径较小的草本植物草地早熟禾根系表现出具有较高的抗拉强度、较大的延伸性能。根系断面显微结构中,柠条锦鸡儿和草地早熟禾根系横断面的管孔孔径随着拉伸速率的增大逐渐减小,减小幅度依次为91.25%,45.41%,表皮破坏程度也相应的减弱。根系的拉伸横断面表皮撕裂程度及表皮延长程度随拉伸速率、拉伸标距的增大而减小。

柴北缘大柴旦地区地下热水成因:来自水化学及氢、氧、锶同位素的约束

为探究柴达木盆地北缘的大柴旦地热田的水化学特征及成因模式,本文对研究区14组地下热水进行了水化学组分和同位素(δD,δ^(18)O,^(87)Sr/^(86)Sr,3 H)分析。结果表明,大柴旦地下热水出露温度为52~74℃,溶解性总固体浓度(TDS)为959.8~1451.3 mg/L。地下热水的水化学类型为Cl-Na型,区内地下热水的水化学成分主要来源于蒸发岩和硅酸盐矿物的溶解;氢、氧稳定同位素特征表明,大气降水及冰雪融水是地下热水主要补给来源,且部分温泉有岩浆水的补给,估算的补给高程为3591~4374 m。3 H测年结果表明,区内地下热水主要由1952年之前的古水补给、蒸发作用和水-岩反应增强导致。XSWQ-06和XSWQ-07样品有明显的氧漂移。基于SiO_(2)地热温标、多矿物平衡法和硅焓模型估算出的地下热水的热储温度为171~227℃,循环深度为4.7~6.9 km。该地区地热资源具有较大的开发利用潜力。

高原鼠兔干扰与高寒草甸退化的时空耦合关系

[目的]高原鼠兔是青藏高原高寒草甸生态系统的关键物种。分析鼠兔活动与草甸退化之间的耦合关系,为进一步完善高原鼠兔干扰强度观测体系,提供更加全面、科学的鼠兔活动调查数据。[方法]本研究利用无人机对地观测与深度学习构建了一种鼠兔干扰强度观测与分级方法,并利用景观指数和耦合度模型开展了时空变化分析。[结果](1)ResNet-101残差网络模型提取鼠丘秃斑的精度可达92.7%。2019年研究区鼠兔干扰微度和轻度面积占总面积的82.0%,2021年中度及以上干扰强度占62.5%。2019—2021年鼠兔干扰明显、显著和极度增强的面积占43.0%。(2)2019,2021年高寒草甸植被均以中度退化为主,2019—2021年中度退化转变为重度退化的面积占30.2%,植被覆盖度出现显著降低的面积占7.7%。(3)研究区景观以单一方向变化为秃斑,景观类型向更加聚集、规则、单一化的方向转变,秃斑景观的优势度显著上升。(4)2019—2021年研究区大部分区域的耦合度增加,鼠兔干扰与高寒草甸间的相互作用增强。[结论]研究区高原鼠兔干扰强度显著变大,植被覆盖度降低,景观逐步向秃斑类型转变,高寒草甸在高原鼠兔干扰下退化趋势明显,二者的耦合作用逐步增强,有必要采取更加积极的防治、恢复措施。

AHP-模糊综合评价法在茶马沟矿山地质及生态环境修复治理中的应用与实践

为了定量分析矿山地质环境的影响因素,针对突出矿山地质灾害问题,提出合理性的治理建议和保护措施。以青海省乐都区茶马沟石英岩矿为例,通过实地地质调查,结合开采、遥感及其他数据,采用层次分析法搭建层级结构模型,使用MATLAB计算每个指标权重值,通过模糊综合评价法对评价样本进行计算及综合评价,最终借助ArcGIS对矿区进行网格化处理分区。结果显示,茶马沟矿区地质灾害主要为存在不稳定斜坡、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏、水土环境污染,其中不稳定斜坡发育程度大,危害程度高、危险性大,土地资源的破坏和影响程度较大。矿区综合权重的模糊综合评价结果等级为Ⅱ级(较严重),矿山地质环境严重区(Ⅰ)面积约6.4 hm 2,较严重区(Ⅱ)面积约14.56 hm 2,较轻区(Ⅲ)面积约18.24 hm 2。根据评价及分区模型,对茶马沟矿山地质环境问题提出合理建议,进行了有效的土地恢复治理与生态修复工程,力争实现矿山区域范围内经济、社会、生态和谐可持续发展。

东昆仑东段各玛龙闪长岩年代学、地球化学特征及成因分析

各玛龙地区位于东昆仑造山带东段南部,该地区构造活动与岩浆活动强烈。本文以两件花岗闪长岩和两件英云闪长岩为研究对象,开展LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和岩石全岩元素组成研究,探讨岩石成因类型和岩浆源区特征,分析闪长岩的构造演化环境。研究结果表明:两件具有代表性的闪长岩样品成岩年龄分别为405.3±1.1 Ma和405.8±1.2 Ma,说明成岩时代为早泥盆世;4件闪长岩样品具有高硅、高铝、高碱、贫钙、贫镁、弱过铝质特征,属于弱过铝质高钾钙碱性系列岩石;4件样品中未发育S型花岗岩的代表性矿物,并且Rb/Sr值为0.32~0.43,均小于0.9,A/CNK值为0.98~1.09,均小于1.1,符合I型花岗岩的地球化学特征;通过分析La-La/Sm图解与(Zr+Nb+Ce+Y)-(Na_(2)O+K_(2)O)/CaO图解,同时结合Nb/Ta、Zr/Hf、Nb/U、Rb/Sr、Ti/Y、Ti/Zr值,可以得知各玛龙地区闪长岩是由地壳岩石部分熔融形成的,并且可能伴有幔源物质的参与。结合前人研究及(Y+Nb)-Rb图解与Rb/30-Hf-Ta*3图解可知,各玛龙地区闪长岩形成于早泥盆世东昆仑造山带的后碰撞伸展环境。

黄河源高寒退化草地典型鼠丘土壤风蚀及养分流失规律研究

黄河源高寒草地啮齿动物活动区存在大量鼠丘,在干燥、大风等气候影响下极易产生土壤风蚀,为阐明鼠丘土壤风蚀侵蚀特征与规律,本研究以黄河源流域不同海拔与植被覆盖度下14个试验区的高原鼠兔和高原鼢鼠鼠丘为研究对象,采用野外模拟风力侵蚀试验装置,对不同风速下各区域鼠丘土壤流失量及其养分流失规律进行分析和讨论。结果表明:(1)鼠丘土壤风蚀量在各区域之间存在显著性差异(P<0.05),风速较小时,2种不同鼠丘土壤流失差异不显著,当风速增加到12 m·s^(-1)时,高原鼠兔鼠丘土壤流失量>高原鼢鼠鼠丘土壤流失量(P<0.05);风速从3 m·s^(-1)增大到12 m·s^(-1),2种鼠丘土壤流失的平均增幅分别为238.16%和146.31%。(2)各试验区鼠丘土壤风蚀率总体呈现先快后慢的递减趋势,植被盖度是低风速下影响鼠丘土壤流失的显著因子,且与海拔高度有关。(3)随草地退化程度加剧,土壤全氮含量、碱解氮、速效钾、有机质含量都有明显下降,而全磷、全钾、速效磷呈现上升的趋势。本研究表明黄河源不同区域鼠丘土壤风蚀作用的差异性与土壤含水率、颗粒大小、风速等密切相关。

高寒区不同植被恢复年限矿山排土场边坡产流产沙特征

[目的]分析高寒金属矿山不同植被恢复年限排土场边坡坡面产流产沙特征,为排土场人工植被恢复和水土保持工作高效合理地开展提供科学依据。[方法]以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为2~15 a范围内的7个矿山排土场边坡为研究对象,通过模拟降雨试验获取不同恢复年限排土场坡面产流产沙和径流水动力学特征指标,并进一步分析坡面产流产沙特征和径流水动力学特征的影响因素。[结果]研究区排土场坡面产流产沙过程相对复杂,随机性强,不同恢复年限排土场坡面单位面积产流率和产沙率随降雨历时的变化规律存在较大的差异。排土场边坡坡面单位面积累积产流量与恢复年限之间不存在显著性关系;单位面积累积产沙量和侵蚀泥沙平均体积直径随着恢复年限的增大均呈逐渐降低趋势,且侵蚀泥沙平均体积直径与恢复年限呈显著性幂函数关系(p<0.05);随着恢复年限的增大产流时间呈线性函数增大趋势(p<0.05)。各恢复年限排土场边坡径流流态以层流为主,且均属于缓流。随着恢复年限的逐渐增大,坡面径流雷诺数和径流剪切力呈显著性的指数函数降低和线性函数降低趋势(p<0.05);而径流流速和弗劳德数与恢复年限未体现出显著性的函数关系。总体而言,随着恢复年限的增长,排土场坡面径流冲蚀和挟沙能力降低。不同恢复年限排土场边坡坡面单位面积累积产沙量、径流速度和雷诺数与坡度呈显著性高度正相关关系(p<0.05)。[结论]高寒矿区排土场经人工植被恢复后,坡面抗侵蚀能力随恢复年限的增长呈向好趋势;植被未完全返青的情况下,坡度对坡面产流产沙特征和径流水动力学特征的影响程度高于植被覆盖度。

黄河源高寒草甸高原鼠兔土丘的土壤风力侵蚀规律

为阐明高寒草甸退化区土壤风力侵蚀作用及土壤流失规律,以青海省河南县退化高寒草甸高原鼠兔土丘为研究对象,通过开展野外人工模拟风蚀试验,对不同风速下鼠丘土壤流失量及其养分流失规律进行分析和讨论。结果表明:(1)风蚀作用下土壤流失量均呈先快后慢的变化规律,风速从6.0 m/s逐步增加到12.0 m/s时,土壤流失量增长约6.3倍。(2)风蚀过程中鼠丘高度和直径随风蚀时间的变化较明显,其变化速率与土壤流失速率相对应,且风蚀促进土壤水分的蒸发速率,从而促进鼠丘的土壤可蚀量。(3)鼠丘土壤养分随风速和土壤流失量的增大而增大,即养分流失规律与土壤流失量的变化规律相同,其中土壤有机质、全钾、速效钾和碱解氮的流失量相对较大。研究结果表明风力侵蚀是加剧退化高寒草甸高原鼠兔爆发区土壤流失和养分贫瘠的重要因素之一。

西藏德新铅多金属矿床地球物理与地球化学综合找矿研究

德新铅多金属矿床是冈底斯多金属成矿带西段受构造—岩浆控制的中—低温热液型多金属矿床之一。通过对岩(矿)石电阻率、极化率及主微量元素等物性参数和地球化学特征进行分析,综合解释矿区矿致异常,并利用多元统计分析方法对成矿元素进行研究。结果表明:德新铅多金属矿床矿体的极化率及电阻率与围岩存在明显差异,可划分为低阻高极化和高阻高极化2种类型,对应8处激电异常,推测JD3-5和JD4低阻高极化异常为矿致异常,具有深部找矿潜力,是区内找矿勘查的重点区域之一;Pb、Zn、Cu、Mo、Ni和In等元素相关性显著,是德新铅多金属矿床的主要成矿元素;成矿过程前期主要受中—高温岩浆热液矿化类型Zn-Mo-Pb和Cu-Ni-In的影响,后期主要受含有Sc-Cr-Li和Hf-Be元素的流体及围岩的影响,其中Pb元素受Ni、Mo和In影响强烈,Zn元素受Mo的影响强烈。上述认识能够为找矿预测提供有用的宏观及微观信息,对该区域综合找矿具有重要的指导意义。

阿里根刀若地区花岗岩地球化学特征及其地质意义

阿里根刀若地区位于柴达木盆地北缘东段,该区域分布有大量的中晚泥盆世花岗岩。为揭示阿里根刀若地区地质背景、花岗岩成因及地质构造特征,对该地区花岗岩开展了岩石矿物学、主微量元素及稀土元素地球化学特征研究。结果表明:阿里根刀若地区花岗岩具有高硅高钾富铝的特点;Nb、Sr、P、Ti高场强元素相对亏损,Th、Ba、K大离子亲石元素相对富集;轻稀土元素富集,重稀土元素相对亏损,球粒陨石标准化配分曲线呈明显的右倾“海鸥”型,具有明显的Eu负异常;该地区花岗岩主要为过铝质钙碱性Ⅰ型花岗岩,少部分为高硅高钾富铝A型花岗岩。研究认为中晚泥盆世花岗岩形成于陆内伸展阶段后造山构造背景,研究认识对于理解该地区花岗岩成因及稀贵金属找矿具有重要的地质意义。

西宁市北川河地表水水文化学特征

为了研究西宁市北川河地表水化学特征与水质变化情况,本文通过系统的样品采集,探究北川河空间分布特征、水化学分类等典型指标并进行相关性分析。结果表明:西宁市北川河地表水水化学类型较为复杂,其化学组分在空间分布上有一定的规律性;通过水化学分类可将北川河分为两段,下游段流经生态公园流域的离子含量明显降低,表明生态公园对河流的净化作用大于河流的自净化;地表水溶质来源以碳酸盐矿物风化为主,阳离子交换作用在河流全段均有发生;相关性分析表明部分离子与微量元素有相同的来源,聚类分析表明化学组分有明显区域性。

盐渍环境微生物矿化碳酸钙技术可行性研究

为了从青海省寒旱环境的盐渍土、水、植物中筛选分离及鉴定可以生产脲酶的耐盐菌,改善青海牧区土壤环境,探索寒旱盐渍土环境中微生物矿化碳酸钙技术的可行性,试验利用5%盐浓度的筛选培养基筛选耐盐菌,从中筛选最优脲酶产生菌,测定其生长曲线和产酶曲线,并进行菌株鉴定及微生物矿化碳酸钙技术可行性测定。结果表明:筛选出200株耐盐菌,其中分离得到1株高产耐盐脲酶产生菌,该菌株在5%盐浓度下的液体培养基中于37℃、180 r/min振荡培养时,其对数生长期出现在4~24 h,最佳发酵时间为48 h,初始酶活性最高达到2.21 U/mL,经鉴定该菌株为木糖葡萄球菌,登录号为MN420830,生成的沉淀为碳酸钙。说明从青海省寒旱盐渍土环境中可以筛选出耐盐脲酶产生菌,且该菌在实验室环境条件下进行微生物矿化碳酸钙技术是可行的。

鄂尔多斯盆地西南部早中生代侵入岩脉的形成时代及成因

鄂尔多斯盆地西南部龙门地区早中生代侵入岩是盆地内少有的岩浆活动记录,为探讨盆地早中生代形成构造背景提供了理想的研究对象。对鄂尔多斯盆地龙门地区早中生代侵入岩开展岩相学、岩石地球化学及年代学研究。结果表明,侵入岩为钙碱性—高钾钙碱性闪长玢岩和二长玢岩,二者均呈低Mg^(#)、Cr、Ni和Co含量,富集REE和LILE,贫HFSE,亏损Nb、Ta、Ti和P的特征,锆石ε_(Hf)(t)=-33.89~-9.73,t_(DM2)=1564~2780 Ma,主要为古元古代和部分新太古代陆壳物质部分熔融的产物。二长玢岩的轻、重稀土元素分馏略低于闪长玢岩,具有更低的Yb、Y和高的Sr、Sr/Y值,指示其为压力较高条件下盆地基底较深陆壳物质部分熔融的产物;闪长玢岩则为较低压力下的较浅基底陆壳物质熔融的产物。两类岩石均获得242 Ma的形成年龄,与盆地以南秦岭造山带早中生代洋盆俯冲闭合、陆—陆碰撞挤压初期的岩浆活动一致,表明秦岭造山带早中生代以来的构造岩浆活动影响到鄂尔多斯盆地西南部地区,盆地内早中生代侵入岩的出现是秦岭勉略洋盆向北俯冲汇聚挤压环境背景下,鄂尔多斯盆地基底不同深度陆壳物质部分熔融侵入的结果。2类岩石的形成年龄与盆地南缘秦岭造山带中生代构造转折时期相对应,即从晚三叠世长7段沉积开始,鄂尔多斯盆地由之前的挤压环境开始向伸展环境转变。

达尔乌拉铁矿尾矿库三维有限元静动力分析

尾矿库的生产安全事故不仅会造成资源流失、人民生命和财产受损,也会对库区周边环境造成重金属污染,破坏生态环境。以青海省都兰县达尔乌拉铁矿尾矿库为研究对象,运用三维非线性有限元法对该尾矿库进行三维有限元静动力分析,通过对尾矿库初期坝(坝顶标高为4010 m)和后期堆积坝(坝顶标高分别为4070 m和4100 m)在正常运行水位和地震作用工况下的位移变形和应力分布情况进行分析,探讨了该尾矿库变形和应力变化规律。结果表明:正常运行水位工况下,该尾矿库均能保持稳定;地震工况下,尾矿库仅在坝顶附近发生局部变形,地震液化区域较小,满足工程要求,不会对库区下游人民生命及财产安全和生态环境造成威胁。

黄土区不同龄期灌木柠条锦鸡儿根系的分布特征及其固土护坡效果

为定量评价西宁盆地黄土区优势灌木柠条锦鸡儿根系固土护坡效果,该研究以区内生长期为幼龄期(<6 a)、中龄期(6~14 a)和老龄期(>14 a)3个龄期的柠条锦鸡儿为研究对象,通过原位挖掘法与原位拉拔试验相结合的方式,调查不同龄期柠条锦鸡儿根系形态学指标和根系分布特征,并通过单根拉伸试验获得单根抗拉强度。以此为基础,利用WWM模型对不同龄期柠条锦鸡儿根系附加黏聚力进行计算,评价不同龄期柠条锦鸡儿根系对土体抗剪强度的增强效果。结合有限元数值模拟分析,定量评价不同龄期柠条锦鸡儿根系加筋和锚固作用对黄土边坡稳定性的贡献。结果表明:随着龄期的增加,柠条锦鸡儿根系埋深、根系总根长、主根根径和主根根长均逐渐增加;各龄期柠条锦鸡儿根系主要分布在0~0.6 m土层深度范围内,随着土层深度增加,幼龄期和老龄期根系根长和根数呈逐渐减少趋势;中龄期根系则呈先增大后减小趋势,根长和根数的最大值出现在0.3~0.6 m的土层深度内。幼龄期和老龄期柠条锦鸡儿根面积比和根系附加黏聚力均随着土层深度增加而逐渐减少,中龄期柠条锦鸡儿则呈先增大后减小变化趋势,且该龄期根系增强土体抗剪强度的效果相对最为显著。不同龄期柠条锦鸡儿根系均能够降低边坡坡肩、坡体中间位置总位移和最大总位移,并提高边坡稳定系数,但提升幅度有限,在0.19%~0.93%之间。随着龄期的增大,柠条锦鸡儿根系固土护坡主导力学效应由加筋作用逐渐转变为锚固作用。研究可为西宁盆地及其周边地区生态恢复、植被护坡工程的实施提供理论指导。

恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响

[目的]研究恢复年限对高寒金属矿山排土场植物多样性和土壤化学特性的影响,为深入探讨高寒矿山排土场植物演替趋势,优化高寒矿山排土场植物恢复工艺方法提供科学指导。[方法]以青海省果洛藏族自治州德尔尼铜矿恢复期为1~12 a范围内的10个矿山排土场边坡为研究对象,通过样方法调查排土场植物物种组成和多样性特性,并进一步调查土壤化学特性,明确了排土场Patrick丰富度指数等4个α植物多样性指数以及全氮等8个土壤化学特性指标与恢复年限的关系。[结果]随着恢复年限的增大,天然植物不断侵入,排土场植物的科、属、种数呈现出逐渐增加的趋势,各年限排土场物种组成和群落特征存在一定的差异性。排土场Patrick丰富度指数随着恢复年限的增大呈幂函数增长趋势;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数随着恢复年限增大呈先增大后减小趋势,且均符合二次函数关系。随着排土场恢复年限的增大,土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效磷含量均呈先增大后减小趋势;速效钾和有机质含量呈幂函数增长趋势;pH值呈逐渐降低趋势。排土场植物4个多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和有机质含量呈不同程度的正相关关系,而与速效磷和pH值呈负相关关系。[结论]恢复期为12 a时,试验区排土场植物仍处于演替发展阶段,未达到稳定状态;排土场植物演替和土壤养分之间存在明显的相互作用;建议矿区排土场植物恢复选用高氮高磷低钾型缓释复合肥。