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黄河上游巨型滑坡区植被分布及其根系力学强度特征
1
作者 赵吉美 胡夏嵩 +5 位作者 付江涛 刘昌义 邢光延 杨馥铖 张培豪 周喆 《草业学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期33-49,共17页
为研究黄河上游巨型滑坡区植被分布类型及其根系力学强度特征,以位于黄河上游席芨滩巨型滑坡区为研究区,通过野外植被样方调查、制取根系和土体试样以及室内开展单根拉伸试验等方法,探讨了区内3种优势草本植物醉马草、异针茅、冷地早熟... 为研究黄河上游巨型滑坡区植被分布类型及其根系力学强度特征,以位于黄河上游席芨滩巨型滑坡区为研究区,通过野外植被样方调查、制取根系和土体试样以及室内开展单根拉伸试验等方法,探讨了区内3种优势草本植物醉马草、异针茅、冷地早熟禾的单根抗拉力学特征,以及植物生长区土体营养元素特征对植物分布的影响。结果表明:席芨滩滑坡区以草本植物为主,灌木零星分布,物种数呈“驼峰状分布”;通过采用冗余分析得到,草本植物生长区土壤含水量(P<0.01,F=12.7)、pH值(P<0.05,F=8.0)和全氮(P<0.05,F=4.5)对植物群落生长和分布特征影响较为显著。进一步研究表明,同种植物生长位置不同,则其单根抗拉力学强度亦不同,而相同位置处的不同种植物,相应地其单根力学强度亦表现出不同的特征。这种特征表现在分布于滑坡中部的冷地早熟禾的平均单根抗拉力和平均抗拉强度均显著高于生长在滑坡前缘和后壁位置的;分布在滑坡中部位置处的3种优势草本植物,其平均单根抗拉力和平均单根抗拉强度由大至小依次为异针茅(9.10 N,80.29 MPa)、冷地早熟禾(7.51 N,49.78 MPa)、醉马草(6.69 N,34.82 MPa)。本研究结果可为科学防治席芨滩滑坡分布区边坡水土流失、浅层滑坡等坡面水土灾害提供理论依据和实际指导。 展开更多
关键词 黄河上游 巨型滑坡 席芨滩滑坡 植被分布 单根抗拉力 单根抗拉强度
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黄河源区六种草本植物根系抗拔力特征及其影响因素研究 被引量：5
2
作者 王程 胡夏嵩 +8 位作者 刘昌义 李希来 付江涛 卢海静 赵吉美 邢光延 何伟鹏 杨馥铖 李国荣 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期157-165,共9页
为探讨黄河源区高寒草地植物根系抗拔力特性,本研究选取青海河南县高寒草地6种优势草本为研究对象,通过原位拉拔、单根拉伸、根-土复合体直接剪切等试验,分析6种植物根系抗拔力特性,探讨植物根径、根数、根长和土体密度、含水率、紧实... 为探讨黄河源区高寒草地植物根系抗拔力特性,本研究选取青海河南县高寒草地6种优势草本为研究对象,通过原位拉拔、单根拉伸、根-土复合体直接剪切等试验,分析6种植物根系抗拔力特性,探讨植物根径、根数、根长和土体密度、含水率、紧实度、含根量及单根抗拉强度、根-土复合体黏聚力等9种因素对植物根系抗拔力的综合影响。结果表明:6种草本根系抗拔力以矮嵩草(Kobresia humilis K.)最大(46.50 N),高山嵩草(Kobresia pygmaea C.B.Clarke.)次之(37.50 N),冷地早熟禾(Poa crymophila Keng.)最小(16.45 N);根系抗拔力与根径、根数、根长间呈显著正相关(P<0.05),相关系数(R)为0.881,0.727,0.969,与土体密度、紧实度、含根量、根-土复合体黏聚力间呈正相关,与含水率呈负相关。研究结果对探讨黄河源区高寒草地退化力学机理具有理论指导作用,为有效防治区内草地退化、水土流失等地表浅层灾害发生提供理论依据和实际指导。 展开更多
关键词 黄河源区 高寒草地 抗拔力 植物根系 根-土复合体
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不同植物对黄土边坡产流产沙与抗剪强度的影响 被引量：4
3
作者 何伟鹏 胡夏嵩 +8 位作者 刘昌义 缪晓星 王延秀 付江涛 卢海静 邢光延 赵吉美 杨馥铖 刘亚斌 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期18-26,共9页
[目的]探讨不同草本植物对黄土边坡产流产沙与抗剪强度特征的影响,为进一步开展高寒干旱和半干旱地区,有效防治因降雨诱发水土流失、浅层滑坡等地质灾害,提供理论依据和实际指导。[方法]在西宁盆地长岭沟流域自建试验区,选取垂穗披碱草(... [目的]探讨不同草本植物对黄土边坡产流产沙与抗剪强度特征的影响,为进一步开展高寒干旱和半干旱地区,有效防治因降雨诱发水土流失、浅层滑坡等地质灾害,提供理论依据和实际指导。[方法]在西宁盆地长岭沟流域自建试验区,选取垂穗披碱草(Elymus nutans)、老芒麦(Elymus sibiricus)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum)3种优势草本植物为试验供试种,开展原位人工模拟降雨试验与室内直剪试验,分析了模拟降雨条件下6种不同类型植物边坡坡面产流产沙及根—土复合体抗剪强度特征。[结果]在模拟降雨条件下,草本植物能显著抑制坡面产流产沙,阶梯形边坡相对直形边坡能显著降低坡面产流产沙,且随着草本生长期增加坡面产流产沙显著降低,生长期为2 a的种植垂穂披碱草阶梯形边坡坡面累积产沙量较垂穂披碱草直形边坡降幅为79.68%,生长期为1 a的种植垂穂披碱草阶梯形边坡平均产沙率较阶梯形未种植裸坡降低幅度最大为86.27%,表明种植垂穂披碱草阶梯形边坡有效抑制坡面的产流能力相对显著;进一步研究表明,降雨使边坡土体平均含水率增大,导致边坡浅层土体黏聚力降低;与直形边坡相比较,模拟降雨后阶梯形边坡黏聚力c值降低幅度较小,其中种植垂穂披碱草阶梯形边坡较降雨前降低幅度为19.25%,表明垂穂披碱草阶梯形边坡其增强边坡土体强度效果相对最显著。[结论]垂穗披碱草阶梯形边坡表现出相对更显著的抑制边坡水土流失和提高边坡浅层土体抗剪强度,起到增强边坡土体稳定性的作用。 展开更多
关键词 黄土区 寒旱环境 植物边坡 产流产沙 抗剪强度 根—土复合体
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黄河源区不同禁牧年限对垂穗披碱草单根及其根-土复合体力学强度特征的影响 被引量：1
4
作者 何伟鹏 胡夏嵩 +6 位作者 刘昌义 李璇 李希来 付江涛 卢海静 杨馥铖 李国荣 《草业学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期106-117,共12页
为研究黄河源区不同禁牧年限高寒草地植物根系力学特性及根系增强土体抗剪强度贡献特征,本研究以黄河源区河南县地区未禁牧、1 a禁牧、4 a禁牧、10 a禁牧4种工况下的高寒草地植物垂穗披碱草为研究对象,在野外调查、取样及室内单根拉伸... 为研究黄河源区不同禁牧年限高寒草地植物根系力学特性及根系增强土体抗剪强度贡献特征,本研究以黄河源区河南县地区未禁牧、1 a禁牧、4 a禁牧、10 a禁牧4种工况下的高寒草地植物垂穗披碱草为研究对象,在野外调查、取样及室内单根拉伸试验和根-土复合体直剪试验的基础上,探讨了垂穗披碱草在不同禁牧年限下,单根抗拉力和根-土复合体抗剪强度指标变化特征及其影响因素。结果表明:1~4 a短期禁牧增加了垂穗披碱草生长量指标,而10 a长期禁牧其生长量指标则呈降低的变化特征。随着禁牧年限增加,垂穗披碱草单根抗拉力呈先增大后降低的变化规律,1和4 a禁牧单根抗拉力较未禁牧增幅分别为15.9%、14.8%;垂穗披碱草单根抗拉强度、根-土复合体黏聚力均呈降低趋势,其中10 a禁牧垂穗披碱草单根抗拉强度、根-土复合体黏聚力相对于未禁牧降低幅度最大,分别为57.3%、63.5%。进一步研究表明,根-土复合体黏聚力c值与根径、土体密度之间呈显著正相关关系,与含水率之间则呈显著负相关关系,且黏聚力c值随含根量的增加呈先增大后减小的变化规律。研究结果可为高寒地区开展草地退化、水土流失等灾害的有效防治提供理论支撑和实际指导。 展开更多
关键词 黄河源区 不同禁牧年限 垂穗披碱草 单根抗拉强度 根-土复合体 抗剪强度
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青藏公路五道梁-沱沱河段高寒草甸根系力学效应研究
5
作者 张培豪 卢海静 +6 位作者 胡夏嵩 刘昌义 朱海丽 付江涛 吕伟涛 周喆 杨馥铖 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2805-2813,共9页
本项研究以青藏公路五道梁-沱沱河段一处发育的高寒草甸热融滑塌灾害作为研究对象,采用野外原位测量与室内单根、群根抗拉试验以及草甸层原位拉裂试验,研究了区内草本植物单根和群根力学性能及其特征,进一步评价了植物根系增强高寒环境... 本项研究以青藏公路五道梁-沱沱河段一处发育的高寒草甸热融滑塌灾害作为研究对象,采用野外原位测量与室内单根、群根抗拉试验以及草甸层原位拉裂试验,研究了区内草本植物单根和群根力学性能及其特征,进一步评价了植物根系增强高寒环境热融滑塌区土体抗拉强度和提高边坡浅层稳定性贡献。结果表明:草本单根抗拉力及单根抗拉强度与根径间均呈幂函数关系;草本植物根数与群根抗拉力及群根抗拉强度之间均符合线性函数关系;草甸层原位抗拉试验值总体小于理论计算值。区内草本根系显著增强土体抗拉强度,且其增强土体强度贡献与根径、含根量和土壤密实度之间表现出显著相关性。本研究结果为有效防治青藏公路沿线高寒草甸热融滑塌、水土流失等地质灾害,起到提供理论支撑和实际指导作用。 展开更多
关键词 青藏公路 高寒草甸 热融滑塌 根系抗拉强度 群根效应
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基于CSLE模型的黄河上游龙羊峡至积石峡段流域土壤侵蚀评价
6
作者 吕伟涛 胡夏嵩 +5 位作者 刘昌义 付江涛 邢光延 赵吉美 何伟鹏 杨馥铖 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第6期11-23,共13页
[目的]研究黄河上游龙羊峡至积石峡段流域2017—2021年土壤侵蚀特征,揭示区内植被在防治土壤侵蚀中的贡献,进而为黄河上游流域开展植被水土保持与生态安全保护的合理实施提供科技支撑。[方法]以位于黄河上游的龙羊峡至积石峡段流域为研... [目的]研究黄河上游龙羊峡至积石峡段流域2017—2021年土壤侵蚀特征,揭示区内植被在防治土壤侵蚀中的贡献,进而为黄河上游流域开展植被水土保持与生态安全保护的合理实施提供科技支撑。[方法]以位于黄河上游的龙羊峡至积石峡段流域为研究区,基于CSLE模型分别以空间插值法和地图代数法,探讨了区内土壤侵蚀、各年份植被覆盖度空间分布,以及植被覆盖度时空变化空间分布特征;在此基础上,分析了区内植被有效防治土壤侵蚀过程中的减蚀作用。[结果]区内2017—2021年黄河上游龙羊峡至积石峡段流域土壤侵蚀以微度和轻度侵蚀作用为主,5个不同年份其平均土壤侵蚀模数分别为21.329,55.518,23.394,21.490,21.650 t/(km^(2)·a)。[结论]2017—2021年区内发生中度和强度侵蚀区域主要集中在极低植被覆盖度区,其中微度侵蚀区域的植被覆盖度普遍较高,结果表明区内植被能有效减少土壤侵蚀现象的发生。 展开更多
关键词 黄河上游 土壤侵蚀 地图代数 空间插值 植被覆盖度 时空变化
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黄河源区不同退化程度高寒草地理化性质及复合体抗剪强度研究 被引量：10
7
作者 杨馥铖 刘昌义 +7 位作者 胡夏嵩 李希来 付江涛 卢海静 申紫雁 许桐 闫聪 何伟鹏 《干旱区研究》 CSCD 北大核心 2022年第2期560-571,共12页
为研究黄河源区高寒草地退化对土体理化性质及根-土复合体抗剪强度影响,本研究以位于黄河源区青海河南县地区高寒草地为研究对象,通过开展不同退化程度草地野外取样及室内试验,获得土体密度、含水率、颗粒级配、土壤营养元素和植物根-... 为研究黄河源区高寒草地退化对土体理化性质及根-土复合体抗剪强度影响,本研究以位于黄河源区青海河南县地区高寒草地为研究对象,通过开展不同退化程度草地野外取样及室内试验,获得土体密度、含水率、颗粒级配、土壤营养元素和植物根-土复合体抗剪强度指标及变化特征。结果表明:(1)在相同退化程度和取样深度下,南旗村试验区土体平均密度为启龙牧场的1.02~1.29倍,土体含水率表现出随着草地退化程度加剧而降低;2个试验区土壤有机质、全氮、全磷等随着草地退化程度加剧而降低。(2)区内根-土复合体抗剪强度随草地退化程度加剧而降低,启龙牧场与南旗村试验区其上层(0~10 cm)、下层(10~20 cm)降低幅度分别为72.05%、48.77%和77.26%、81.37%;进一步研究表明,根-土复合体所含根系数量和根系干重表现出随着草地退化程度加剧呈逐渐降低,启龙牧场与南旗村试验区其上层和下层的根-土复合体所含根系数量降低幅度分别为79.28%、75.93%和92.48%、39.59%。(3)根据WWM模型和Pearson相关性分析结果可知,根系数量和营养元素含量减少对根-土复合体抗剪强度具有显著降低作用。本研究结果对于黄河源区高寒草地合理防治草地退化,以及水土流失、浅层滑坡等灾害具有实际指导意义。 展开更多
关键词 黄河源区 草地退化 理化性质 根-土复合体 抗剪强度 相关性分析
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西宁盆地黄土区坡形及植被类型对坡面土壤入渗影响
8
作者 杨馥铖 李姜瑶 +8 位作者 余冬梅 刘昌义 缪晓星 王延秀 胡夏嵩 卢海静 付江涛 闫聪 何伟鹏 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期30-40,共11页
为进一步探讨青藏高原东北部黄土区草本植物护坡机理,选取西宁盆地长岭沟流域自建试验区,通过设计2种不同坡形和选取适宜当地气候条件生长的3种草本植物,采用野外试验区人工模拟降雨方法,首先分析了坡面土壤水文参数(土壤入渗、坡面土... 为进一步探讨青藏高原东北部黄土区草本植物护坡机理,选取西宁盆地长岭沟流域自建试验区,通过设计2种不同坡形和选取适宜当地气候条件生长的3种草本植物,采用野外试验区人工模拟降雨方法,首先分析了坡面土壤水文参数(土壤入渗、坡面土体含水量)分布变化,进而探讨了影响种植草本坡面土壤水分入渗的主要因素与特征,最后对坡面土壤水分入渗过程进行模型模拟与评价。结果表明:种植垂穗披碱草阶梯形边坡产流时间相对最晚,直形裸坡阶段产流量最大,其最大阶段累积径流量在降雨试验40~45 min时,为17730 mL;2种坡形边坡坡面平均稳定入渗速率由大到小依次为阶梯形种植垂穗披碱草边坡(0.519 mm/min)、直形垂穗披碱草边坡(0.423 mm/min)、直形老芒麦边坡(0.422 mm/min)、直形细茎冰草边坡(0.318 mm/min)、阶梯形裸坡(0.321 mm/min)和直形裸坡(0.192 mm/min),且种植垂穗披碱草和老芒麦边坡土体含水量在地表以下0—50 cm增幅相对最高,说明种植草本有助于边坡土体内部水分入渗。在此基础上,采用Horton模型、Kostiakov模型和通用经验模型进行坡面土壤水分入渗模拟,结果表明直形边坡土壤水分入渗过程以Horton模型和通用经验模型的拟合效果相对较为理想;阶梯形边坡则以Horton模型得到的土壤水分入渗拟合效果相对最优;最后,通过Pearson相关性分析得出,区内边坡土壤水分入渗特性主要影响因素为土壤有机质与植被覆盖度,且土壤有机质与初始入渗率间呈显著正相关关系(R^(2)为0.986),植被覆盖度与稳定入渗率间则呈极显著相关关系(R^(2)为0.997)。研究结果对于科学有效防治高寒半干旱区水土流失以及研究不同植被类型及坡形水土保持能力具有理论研究价值和实际指导意义。 展开更多
关键词 寒旱环境 西宁盆地 黄土区 植被护坡 土壤入渗 入渗模型
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退化高寒草原人工恢复植被根系及根-土复合体力学特性研究 被引量：7
9
作者 何伟鹏 刘昌义 +6 位作者 周国英 胡夏嵩 付江涛 卢海静 闫聪 杨馥铖 李国荣 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期207-218,共12页
为研究人工恢复草本植物对青藏铁路沿线退化高寒草原土体抗剪强度增强作用,以青藏铁路沱沱河段人工草地建植区为研究区,通过对区内生长期为1 a的3种组合种植草本植物开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验,评价了3种草本组合单根、根-土复... 为研究人工恢复草本植物对青藏铁路沿线退化高寒草原土体抗剪强度增强作用,以青藏铁路沱沱河段人工草地建植区为研究区,通过对区内生长期为1 a的3种组合种植草本植物开展单根拉伸和根-土复合体直剪试验,评价了3种草本组合单根、根-土复合体力学强度特性。研究结果表明:组合类型I即扁穗冰草(Agropyron cristatum)+碱茅(Puccinellia distans)+冷地早熟禾(Poa crymophila),其3种草本平均根径(0.06~0.34 mm)、平均抗拉力(0.58~3.09 N)、平均抗拉强度(36.87~221.70 MPa)相对最大;3种草本组合其单根抗拉力与根径呈幂函数正相关关系,而抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系;直剪试验结果表明,3种草本组合其根-土复合体黏聚力均随深度增加而降低,其中组合类型I其根-土复合体黏聚力相对最大为32.62 kPa,且较组合类型II、组合类型III根-土复合体黏聚力的增加幅度分别为15.3%、57.7%,表现出草本组合类型I具有相对更为显著的增强土体抗剪强度作用。研究结果可为青藏铁路沿线高寒草地退化、水土流失、浅层滑坡等灾害防治提供理论依据,同时对采用种植植被开展沿线生态恢复具有实际指导意义。 展开更多
关键词 青藏铁路 人工恢复草地 单根抗拉强度 根-土复合体 抗剪强度
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西宁盆地黄土区不同草本植物和坡形条件下坡面产流产沙特征 被引量：3
10
作者 李姜瑶 缪晓星 +9 位作者 王延秀 余冬梅 张西营 胡夏嵩 许桐 申紫雁 刘昌义 闫聪 何伟鹏 杨馥铖 《盐湖研究》 CAS CSCD 2022年第1期33-45,共13页
为进一步研究不同草本植物和边坡坡面形态对坡面产流产沙的影响,以西宁盆地毛鸡湾流域长岭绿化区作为试验区,设计了直形和阶梯形2种坡形,选取3种优势草本老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和细茎冰草(... 为进一步研究不同草本植物和边坡坡面形态对坡面产流产沙的影响,以西宁盆地毛鸡湾流域长岭绿化区作为试验区,设计了直形和阶梯形2种坡形,选取3种优势草本老芒麦(Elymus sibiricus Linn.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和细茎冰草(Agropyron trachycaulum Linn.Gaertn.)作为试验供试种,通过人工模拟降雨试验,探讨了种植不同草本和坡形条件下,边坡坡面的产流、产沙和入渗特征。结果表明,在直形边坡中,裸坡坡面的产流时间小于种植草本植物坡面,且垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面的形成产流时间相对较长,为4 min。与直形边坡相比,垂穗披碱草阶梯形坡面产流时间相对最长,为8 min;在直形边坡中,垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面累积径流量、累积产沙量和径流系数相对最小,分别为51.42 L/min、160 g、14.98%,51.25 L/min、210 g、14.93%,细茎冰草坡面的累积径流量、累积产沙量和径流系数分别为96.97 L/min,700 g,28.25%;垂穗披碱草坡面和老芒麦坡面稳定入渗速率相对最大,其值为0.38~0.44 mm/min,细茎冰草坡面的稳定入渗率为0.29~0.36 mm/min。在阶梯形边坡中,垂穗披碱草坡面的累积径流量、累积产沙量和径流系数相对最小,其值分别为5.62 L/min、110 g、1.64%,且垂穗披碱草坡面入渗速率相对最大,为0.50~0.52 mm/min,这反映出种植草本植物可增大其坡面的入渗率,有效减少坡面径流和土壤侵蚀,其中垂穗披碱草和老芒麦的固土保水作用相对最为显著;且与直形边坡相比,阶梯形边坡能有效延长坡面土壤水分入渗时间,减少坡面地表径流,从而提高边坡坡面土壤的抗侵蚀能力。 展开更多
关键词 西宁盆地 寒旱环境 模拟降雨 坡形 草本植物 产流产沙
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