不同护坡草本植物的根系分布特征及其对土壤抗剪强度的影响

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1、第29卷第10期农业工程学报Vol.29No.101442013年5月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringMay2013不同护坡草本植物的根系分布特征及其对土壤抗剪强度的影响※李建兴，何丙辉，谌芸，黄茹，陶俊，田太强（西南大学资源环境学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆400715）摘要：为明确用于三峡库区植被构建的边坡植物物种根系特征与土壤抗剪强度之间的关系，该文以裸地为对照，应用WinRHIZO（Pro.2004c）根系分析系统对

2、香根草（Vetiveriazizanioides(Lin.)Nash）、百喜草（PaspalumnotatumFlugge）、狗牙根（Cynodondactylon(L)Pers.）和紫花苜蓿（MedicagosativaL.）4种护坡草本的根系特征进行定量分析。研究发现：香根草的根长密度和根表面积密度显著大于其他草本；各草本类型的根长密度、根表面积密度及根重密度均随着土壤深度的增加递减，但随深度的增加，不同草本类型的差异逐步缩小；不同草本类型土壤内摩擦角φ和粘聚力c大小均为：香根草＞百喜草＞紫花苜蓿＞狗牙根＞裸地，

3、且随土层深度的增加而降低；随着根长密度、根表面积密度的增大，土壤内摩擦角φ呈显著的对数增长，土壤粘聚力c呈显著的线性增长，且与直径D≤5mm不同径级的根系特征之间存在明显的相关性。结果表明：相对于裸地而言，4种草本均能显著增强土壤内摩擦角φ和粘聚力c，且根系对土壤内摩擦角φ的提高程度大于土壤粘聚力c；根长密度和根表面积密度，尤其是直径D≤5mm径级的根长密度和根表面积密度能很好的表征土壤的抗剪强度，可作为评估土壤抗剪强度的重要参数。关键词：水土保持，土壤，剪切强度，护坡植物，根长密度，根表面积密度，剪切位移doi：1

4、0.3969/j.issn.1002-6819.2013.10.020中图分类号：S157.1；S157文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-10-0144-09李建兴，何丙辉，谌芸，等.不同护坡草本植物的根系分布特征及其对土壤抗剪强度的影响[J].农业工程学报，2013，29(10)：144－152.LiJianxing,HeBinghui,ChenYun,etal.Rootdistributionfeaturesoftypicalherbplantsforslopeprotectionandth

5、eireffectsonsoilshearstrength[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2013,29(10):144－152.(inChinesewithEnglishabstract)另一方面根系通过改善土壤环境，促进土粒的团0引言聚，降低处于湿润状态下会膨胀而显得非常黏滞，[5]三峡库区丰富的降雨量不仅会引发滑坡、泥石不利于滑动摩擦和咬合摩擦的土壤粘粒含量，从流等地质灾害，

6、且对裸露边坡造成严重侵蚀，引发而间接提高土壤抗剪强度。因此研究草本植物根系[1]水土流失。近年来为减少水土流失，增加浅层边分布对土壤抗剪强度的增强作用，对三峡库区边坡坡稳定性，以草本植被为主的边坡构建模式越来越防护与植被构建具有重要的实践指导意义。[2-3]受到广大学者的重视和关注。草本植被通过地下国内外学者对土壤抗剪强度有许多研究。王云[5]根系锚固坡体、增加土体的抗剪强度来控制边坡的琦等通过快剪试验，研究了土壤颗粒组成分维和浅层滑动和崩塌。土壤抗剪强度是土壤抗性的量度孔隙分维对土壤抗剪强度的影响，得出土壤机械组指

7、标，其值越大，土壤边坡抵抗径流的剪切破坏能成分维和微团聚体分维是影响土壤内摩擦角和土力也就越强[4]。根系对土壤抗剪强度具有显著的增[6]壤粘聚力的重要因子。陈红星等通过室内三轴剪[3]强效果，一方面根系穿插、缠绕过程中，与颗粒切试验，测定了土壤含水率以及土壤抗剪强度指标[7]表面的摩擦力以及根系与颗粒间的嵌入作用产生对土壤抗剪强度的影响，刘秀萍等利用三轴压缩[4]的咬合力的大小直接影响土壤抗剪强度的大小，试验研究了林木根系与黄土构成的复合体的应力及强度特性，探讨了不同根系直径及根系的横向和收稿日期：2012-11-

8、11修订日期：2013-03-23[8]纵向分布对土壤抗剪强度影响，Bischetti等得出基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（XDJK2010C046）；国家科技支撑计划项目（2011BAD31B03）；国家自然科学基金（40971166）抗剪强度增量与根系生物量之间呈线性正比关系，作者简介：李建兴（1987－），男，云南腾冲人，主要从