不同護坡草本植物的根系分布特征及其對土壤抗剪強度的影響

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1、第29卷第10期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報Vol.29No.101442013年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMay2013不同護坡草本植物的根系分布特征及其對土壤抗剪強度的影響※李建興，何丙輝，諶蕓，黃茹，陶俊，田太強（西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，重慶400715）摘要：為明確用于三峽庫區(qū)植被構(gòu)建的邊坡植物物種根系特征與土壤抗剪強度之間的關(guān)系，該文以裸地為對照，應(yīng)用WinRHIZO（Pro.2004c）根系分析系統(tǒng)對

2、香根草（Vetiveriazizanioides(Lin.)Nash）、百喜草（PaspalumnotatumFlugge）、狗牙根（Cynodondactylon(L)Pers.）和紫花苜蓿（MedicagosativaL.）4種護坡草本的根系特征進行定量分析。研究發(fā)現(xiàn)：香根草的根長密度和根表面積密度顯著大于其他草本；各草本類型的根長密度、根表面積密度及根重密度均隨著土壤深度的增加遞減，但隨深度的增加，不同草本類型的差異逐步縮小；不同草本類型土壤內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c大小均為：香根草＞百喜草＞紫花苜蓿＞狗牙根＞裸地，

3、且隨土層深度的增加而降低；隨著根長密度、根表面積密度的增大，土壤內(nèi)摩擦角φ呈顯著的對數(shù)增長，土壤粘聚力c呈顯著的線性增長，且與直徑D≤5mm不同徑級的根系特征之間存在明顯的相關(guān)性。結(jié)果表明：相對于裸地而言，4種草本均能顯著增強土壤內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c，且根系對土壤內(nèi)摩擦角φ的提高程度大于土壤粘聚力c；根長密度和根表面積密度，尤其是直徑D≤5mm徑級的根長密度和根表面積密度能很好的表征土壤的抗剪強度，可作為評估土壤抗剪強度的重要參數(shù)。關(guān)鍵詞：水土保持，土壤，剪切強度，護坡植物，根長密度，根表面積密度，剪切位移doi：1

4、0.3969/j.issn.1002-6819.2013.10.020中圖分類號：S157.1；S157文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002-6819(2013)-10-0144-09李建興，何丙輝，諶蕓，等.不同護坡草本植物的根系分布特征及其對土壤抗剪強度的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29(10)：144－152.LiJianxing,HeBinghui,ChenYun,etal.Rootdistributionfeaturesoftypicalherbplantsforslopeprotectionandth

5、eireffectsonsoilshearstrength[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(10):144－152.(inChinesewithEnglishabstract)?另一方面根系通過改善土壤環(huán)境，促進土粒的團0引言聚，降低處于濕潤狀態(tài)下會膨脹而顯得非常黏滯，[5]三峽庫區(qū)豐富的降雨量不僅會引發(fā)滑坡、泥石不利于滑動摩擦和咬合摩擦的土壤粘粒含量，從流等地質(zhì)災(zāi)害，

6、且對裸露邊坡造成嚴(yán)重侵蝕，引發(fā)而間接提高土壤抗剪強度。因此研究草本植物根系[1]水土流失。近年來為減少水土流失，增加淺層邊分布對土壤抗剪強度的增強作用，對三峽庫區(qū)邊坡坡穩(wěn)定性，以草本植被為主的邊坡構(gòu)建模式越來越防護與植被構(gòu)建具有重要的實踐指導(dǎo)意義。[2-3]受到廣大學(xué)者的重視和關(guān)注。草本植被通過地下國內(nèi)外學(xué)者對土壤抗剪強度有許多研究。王云[5]根系錨固坡體、增加土體的抗剪強度來控制邊坡的琦等通過快剪試驗，研究了土壤顆粒組成分維和淺層滑動和崩塌。土壤抗剪強度是土壤抗性的量度孔隙分維對土壤抗剪強度的影響，得出土壤機械組指

7、標(biāo)，其值越大，土壤邊坡抵抗徑流的剪切破壞能成分維和微團聚體分維是影響土壤內(nèi)摩擦角和土力也就越強[4]。根系對土壤抗剪強度具有顯著的增[6]壤粘聚力的重要因子。陳紅星等通過室內(nèi)三軸剪[3]強效果，一方面根系穿插、纏繞過程中，與顆粒切試驗，測定了土壤含水率以及土壤抗剪強度指標(biāo)[7]表面的摩擦力以及根系與顆粒間的嵌入作用產(chǎn)生對土壤抗剪強度的影響，劉秀萍等利用三軸壓縮[4]的咬合力的大小直接影響土壤抗剪強度的大小，試驗研究了林木根系與黃土構(gòu)成的復(fù)合體的應(yīng)力及強度特性，探討了不同根系直徑及根系的橫向和收稿日期：2012-11-

8、11修訂日期：2013-03-23[8]縱向分布對土壤抗剪強度影響，Bischetti等得出基金項目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（XDJK2010C046）；國家科技支撐計劃項目（2011BAD31B03）；國家自然科學(xué)基金（40971166）抗剪強度增量與根系生物量之間呈線性正比關(guān)系，作者簡介：李建興（1987－），男，云南騰沖人，主要從