基本信息
- 项目名称：
- 三峡库区坡面植被水土保持的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题选用三峡库区坡面常见、对环境有很强的适应性的茅草，狗牙根，空心莲子草、看麦娘以及荆竹五种植物作为研究对象，用LA-S植物根系分析系统测量根系形态特征，采用变水头试验测量含根土样的渗透系数，定量化的研究植被根系水土保持机理。期望通过本项目的研究成果，为三峡库区选择合理的水土保持植被提供依据。
- 详细介绍：
- 选用三峡库区坡面常见、对环境有很强的适应性的茅草、狗牙根、空心莲子草、看麦娘及荆竹等五种植物作为研究对象，用变水头试验测量含根土样的渗透系数，用LA-S植物根系分析系统测量根系形态特征。通过实验可知：根系复合体的渗透系数大于无根土体；在天然的土体中，根系复合体渗透系数随根量的增多而增大，但不存在线性关系；随深度的增加，单位根量对渗透系数增加的贡献有所增大。常见的水土保持性能较好的植被，根径绝大部分均小于3mm。土壤被侵蚀，往往是因为浅层土体整块滑移或者单个土团粒（土颗粒）被带走两种情况；在根系系统中，相对粗壮的根系可以阻止土体整块滑移，而相对细小的根系通过物理化学作用形成团粒，阻止单个土团粒（土颗粒）被带走。以上分析的5种植被，荆竹的竹鞭以及空心莲子草根系相对粗壮并形成网络状整体，可以在各自的体系防止土体的滑移；而荆竹的细根、茅草、看麦娘、狗牙根等根系相对较小，这些微小的根系通过物理化学作用形成团粒，阻止单个土团粒（土颗粒）的流失。在选择水土保持植被时，若土坡相对平缓，不存在整块土体被侵蚀，可只选用根径较小密度较大的草本植被；如土体表层可能整块滑动时，应选用根系抗拉抗剪强度较大的竹类和灌木与草本植被间植。荆竹植被低矮、生命力强，加上特有的竹鞭和根系的结构，可作为水土保持植被在库区推广。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 库区水土流失严重，选择适宜库区生长的水土保持性能良好的植被，从根本上改变库区的人居环境，是本项目进行的初衷。 根系的水土保持作用主要体现在微小系根系形成水稳定性团粒，改善土体的渗透性。本项的思路就是：对库区坡面几种常见植被根系形态特征进行研究，主要考察植被微小根系的分布规律；通过试验研究根土复合体系的渗透系数，考察根系含量对土体渗透系数的影响。这两项指标，可作为水土保持植被选择的关键依据。
科学性、先进性及独特之处
- 项目从环境岩土工程学的角度来研究植被根系的水土保持机理。由于根系的水土保持作用主要体现在微小系根系形成水稳定性团粒，改善土体的渗透性。本作品正式通过室内试验和统计归纳，半定量化得到水土保持植被根系应有的形态特征和改善土体渗透性能；整个过程体现了正向和逆向思维的有机结合；为定量化研究植被的水土保持机理提供思路。
应用价值和现实意义
- 重庆三峡库区地处长江上游，是国家级水土流失重点监督区和水土流失重点治理区。水土流失导致土地贫瘠，引起各种自然灾害，影响人民的生活质量，库区的安定和谐。流失的土体在库底淤积，会缩短三峡水库的使用寿命。国家每年投入上百亿元治理水土流失。 若本项目成果在库区推广运用，采用合理的生物工程方法治理水土流失，将极大节约治理成本，并且不用再次投入，故而本项目蕴含巨大的经济价值和社会价值。
学术论文摘要
- 选用三峡库区坡面常见、对环境有很强的适应性的茅草、狗牙根、空心莲子草、看麦娘以及荆竹等五种植物作为研究对象，用变水头试验测量含根土样的渗透系数，用LA-S植物根系分析系统测量根系形态特征。通过实验可知：根系复合体的渗透系数大于无根土体；在天然的土体中，根系复合体渗透系数随根量的增多而增大，但不存在线性关系；随深度的增加，单位根量对渗透系数增加的贡献有所增大。常见的水土保持性能较好的植被，根径绝大部分均小于3mm。在选择水土保持植被时，若土坡相对平缓，不存在整块土体被侵蚀，可只选用根径较小密度较大的草本植被；如土体表层可能整块滑动时，应选用根系抗拉抗剪强度较大的竹类和灌木与草本植被间植。荆竹植被低矮、生命力强，加上特有的竹鞭和根系的结构，可作为水土保持植被在库区推广。
获奖情况
- 暂无
鉴定结果
- 暂无
参考文献
- [1 ]马世骏. 展望 90 年代的生态学[J ] . 中国科学院院刊 ,1990 ,5 (1) :29 —32. [2 ]李勇 ,徐晓琴 ,朱显漠 ,等.黄土高原植物根系强化土壤渗透力的有效性[J ] .科学通报 ,1992 (4) :366 —369. [3]朱显谟. 黄土高原地区植被因素对于水土流失的影响[J ] . 土壤学报 ,1960 ,8 (2) :1102120. [4]程洪 ,张新全.草本植物根系网固土原理的力学实验探究[J ] .水土保持通报 ,2002 ,22 (5) :20 —23. [5]土工试验方法标准[S]. GBT50123-1999 [6]陈伟烈，江明喜，赵常明等. 三峡库区谷地的植物与植被，中国水利水电出版社[M],2008.1 [7]卢立霞. 三峡库区岸生植物根系固土效应分析，西南大学硕士学位论文[D],2006.5 [8]吴震. 坡面水土流失力学机理与模型研究，辽宁工程技术大学硕士论文[D]，2007.6 [9]傅涛. 三峡库区坡面水土流失机理与预测评价建模，西南大学博士学位论文[D],2002.5 [10]姜志强. 植被根系固土机理及护坡稳定性研究, 河海大学博士学位论文[D],2007.12
同类课题研究水平概述
- 土壤结构的稳定性与土壤侵蚀之间的关系很早就受到国内外学者的关注，研究表明：土壤的水稳性团聚体数量以及非毛管孔隙度是表征土壤抗侵蚀能力的重要指标。李勇、吴彦等的研究表明，≤1mm的根密度以及根量是不同植物群落改善土壤结构稳定性、提高土壤入渗及增强土壤抗冲性能的有效根系参数。刘国彬在研究黄土高原草地植被恢复对土壤腐殖质及水稳性团聚体的影响发现，0.1～0.4mm毛根对团聚体的形成除了“缠绕、串联”作用外，根系的网络级根土界面的黏结作用可能也有重要意义。卢立霞等研究了三峡库区岸生植物根系固土效应分析，主要分析根系的抗冲性和抗蚀性。研究成果主要集中在： 1、以往研究植被根系的水土保持作用，仅是从农学的角度，研究植被根系的抗冲性和抗蚀性； 2、研究植被根系的加筋作用，研究根系复合土抗剪强度性能的改变等。 通过研究根土复合系统渗透系数的改变，结合植被根系分布特征来定量化的研究植被根系的水土保持机理，未见有过研究。
