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黄河源玛沁地区高寒草地植物固土护坡的力学效应 总被引：5，自引：0，他引：5
通过对试验区草本植物根系的力学强度试验,研究了黄河源玛沁地区高寒草地植物护坡的力学效应,即通过研究未退化、轻度退化、重度退化的草地的主要优势种植物的单根抗拉力、抗拉强度和根-土复合体的抗剪强度等评价其固土护坡能力与贡献。研究所选取的未退化草地的优势种植物主要有小嵩草(Kobresia pygmaea C.B.Clarke)、紫花针茅(Stipa purpurea Griseb.),轻度退化草地的优势种植物包括矮火绒草(Leontopodium nanum(Hook.f.et Thoms.)Hand.-Mazz.)、二裂委陵菜(Potentilla bifurca L.),重度退化草地的优势种植物为细叶亚菊(Ajania tenuifolia(Jacq.)Tzvel.)、盐地风毛菊(Saussurea salsa(Pall)Spreng)。由单根拉伸试验结果表明,单根抗拉强度平均值由大至小依次为紫花针茅小嵩草矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊;室内根-土复合体原状试样直接剪切试验表明,根-土复合体的抗剪强度由大至小依次为小嵩草紫花针茅矮火绒草二裂委陵菜细叶亚菊盐地风毛菊。研究成果对进一步探讨黄河源高寒地区植物固土护坡机理,以及试验区及其与试验区条件相似的其他地区,科学防治坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害的发生具有重要理论指导意义。 相似文献
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研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,通过野外调查和材料力学、土力学试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。结果表明,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为(75.22±11.40)cm、(106.09±25.62)cm和(1.51±0.55)株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm。马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为(7.94±2.91)N,(46.30±11.06)MPa和54.17%±17.08%。随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低趋势,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系。马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,增长率分别为9.48%~17.40%和7.62%。本文研究成果对马蔺用于坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有实际指导意义。 相似文献
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《山地学报》2016,(6)
为研究雨林乔木类树种的根系存在对红粘土土质边坡的加固效果,并从根系形态、几何特征方面研究其加固机理,选取海南热带雨林地区常见的四类直根系乔木树种进行现场大型剪切试验和根系实地统计,获取不同深度下根-土复合体的剪应力与位移关系曲线,并取相应的原状土进行室内直剪试验,将现场剪切试验条件下测得的根-土复合体抗剪强度与室内素土抗剪强度进行比对,计算出不同根-土复合体土体抗剪强度增长率,最终得出在现场原位条件下,四类树种根系中小叶榄仁根-土复合体抗剪强度的增长率最大,其次是重阳木根系和凤凰木根系,非洲楝根系最差;对于四类树种来说都存在一个最优根土面积比,使得根系能最大限度地发挥自身提高土体抗剪强度的作用。 相似文献
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晋西黄土区不同林地类型对土壤水分特性的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
为揭示晋西黄土区典型人工林土壤水分特征,本研究以刺槐林(Robinia pseudoacacia)、油松林(Pinus tabuliformis)、丁香林(Svzygium aromaticum)和裸地为研究对象,分析其土壤含水量、土壤水分特征曲线和土壤入渗速率。研究结果表明:(1)丁香林的土壤水分情况优于油松林地,刺槐林地的土壤水分状况最差,并且在80 cm处出现明显的土壤干层。(2)不同土层土壤水分特征曲线整体趋势均表现为快速下降-缓慢下降-基本平稳。丁香地土壤持水能力优于乔木林地,裸地土壤持水能力最差。(3)不同林分初始入渗速率、稳定入渗速率均表现为:丁香刺槐油松裸地。Kostiakov、Philip和Horton模型对黄土区土壤水分入渗拟合效果均较好。综上,不同林分土壤水分特性差异较大,灌木林地的土壤水分特性要优于乔木林地,灌木林地更适合黄土区的自然条件,黄土区植被建设应该重视灌木种植,合理控制乔木林的种植范围。 相似文献
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植物类型及土壤营养元素含量等因素随植物群落演替而发生规律性变化,并影响植物根-土复合体抗剪强度。本文选择黄河源区高寒草地,开展植物根-土复合体直接剪切试验及土壤营养元素含量测试,分析区内不同植物群落根-土复合体抗剪强度与土壤营养元素分布之间的关系。结果表明:区内草地沿剖面线方向分布4种植物群落类型,即:高山嵩草-矮嵩草群落、高山嵩草-异针茅-垂穗披碱草群落、青藏苔草+藏嵩草群落和藏嵩草群落;土壤营养元素含量总体表现出由边坡高海拔位置向低海拔位置逐渐增大的变化特征,有机质含量在坡顶相对最小为59.48 g·kg~(-1),在坡底最大可达178.13 g·kg~(-1),增加值为117.65 g·kg~(-1);植物根-土复合体黏聚力c值随边坡海拔降低而逐渐增大,即坡顶位置为21.70 kPa,至一级阶地位置达到最大为34.87 kPa;进一步研究表明,区内根-土复合体抗剪强度与营养元素含量间存在一定程度相关关系,即营养元素含量相对较高位置处其植物根系相对较发达且密集分布,其根-土复合体抗剪强度亦相对较大。研究结果对于科学有效地防治黄河源区高寒草地水土流失、浅层滑坡等现象,具有理论研究价值。 相似文献
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水蚀作用下土壤抗蚀能力的表征 总被引：18，自引：2，他引：18
研究区为黄土高原南部淳化县泥河沟流域 ,在未经翻耕的自然或人工 (耕地 )坡面上 ,选择 5 6个 1m2样地 ,(土壤为黄土 ,体积含水率 7.1%～ 2 0 .1%,干容重 1.0 1g/cm3～ 1.2 9g/cm3) ,采用南京土工仪器厂出产的WI- 3型便携式直剪仪 ,对表层 0～ 5cm土层进行现场取样剪切 ,3次重复剪切的结果表明 ,表层土壤抗剪强度与土壤含水率及容重均密切相关。抗剪强度起初随含水率增加而缓缓增大 ,在含水率 12 %～ 14%时达最大 ,然后较迅速减弱。容重的影响表现为 :随容重增大 ,土壤抗剪强度呈直线趋势较快增大。通过室内降雨侵蚀实验 (坡面面积为0 .3m× 1.0m ,雨强分别为 1.39、1.49、1.88和 2 .6 6mm/min) ,经对收集的溅蚀物及冲刷物称重分析发现 ,无论击溅侵蚀还是径流击溅共同作用 ,在土壤干容重不变 ( 1.2 g/cm3)情况下 ,试验土壤含水率达 16 %时 ,其抗蚀能力最强。考虑到容重的影响 ,把抗剪强度作为抗蚀力指标还是较为合理的。对于表层为松散状态的坡面 ,将分别采自农耕地、荒地、草地、灌木地表层的原状土块 ( 2 5cm× 6cm× 2 .5cm)用水饱和后 ,置于长 10 0cm、宽 6 .2cm、高 6 .0cm的冲刷槽中 ,在坡度 15° ,流量 5L/min条件下进行等时冲刷。用冲刷前后同一土样重量之差除以流量 ,即可求出冲刷模数值。经对 相似文献
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为了进一步丰富青藏高原东北部地区植被护坡工程植物选择,推动区内植被护坡工程实用性和观赏性兼顾发展。该项研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,以青海省大通县朔北藏族乡至东峡镇之间区域为研究区,在野外植物分布特征和生长特征调查的基础上,结合单根拉伸试验和重塑根-土复合体三轴压缩试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：马蔺主要分布在研究区内洪积扇、坡积裙和河漫滩等地貌单元,立地条件包括上述地貌单元内的林下坡地、田间、道旁、湿地、荒地等;通过选取两处试验区开展调查可知,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为75.22±11.40 cm、106.09±25.62 cm和1.51±0.55 株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm;马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为7.94±2.91 N,46.30± 11.06 MPa和54.17%±17.08%,随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低关系,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系;马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,且对土体黏聚力的增强作用较为显著。该项研究成果对于选用观赏地被植物马蔺进行研究区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有理论研究价值和实际指导意义。 相似文献
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以柴达木盆地大柴旦盐湖区作为试验区,分别筛选出5种优势盐生植物,即海韭菜(Triglochin maritimum Linn.)、芦苇(Phragmites australis Trin.)、赖草(Leymus secalinus Tzvel.)、毛穗赖草(Leymus paboanus Claus.)和无脉苔草(Carex enervis C.A.Mey.)作为试验供试种,分别对5种盐生植物根-土复合体试样和不含根系素土试样进行了室内直接剪切试验和三轴压缩试验,对比了不含根系素土试样与根-土复合体试样的抗剪强度指标;在此基础上,评价了5种盐生植物根系增强土体抗剪强度作用。试验结果表明:(1)当含水量和密度值分别为29.01%和1.65 g/cm3时,5种盐生植物根-土复合体试样的抗剪强度指标粘聚力c值为10.38~19.19 k Pa,且显著大于素土试样的粘聚力c值5.95 k Pa,内摩擦角φ值未表现出变化规律;(2)相对于不含根系的素土试样,由直剪试验和三轴试验得到的5种盐生植物根-土复合体试样的粘聚力增长幅度分别为16.8%~108.7%、19.2%~113.6%;(3)由直剪试验与三轴试验结果表明,区内5种盐生植物根-土复合体试样抗剪强度大小变化顺序表现出一致的规律性,即由大至小依次为,芦苇、海韭菜、赖草、毛穗赖草、无脉苔草和素土。该项研究结果为区内进一步开展盐生植物增强土体抗剪强度机理等方面的研究具有理论研究价值和实际指导意义。 相似文献
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本文以柴达木盆地大柴旦盐湖区作为试验区,分别筛选出5种优势盐生植物,即海韭菜(Triglochin maritimum Linn.)、芦苇(Phragmites australis Trin.)、赖草(Leymus secalinus Tzvel.)、毛穗赖草(Leymus paboanus Claus.)、无脉苔草(Carex enervis C. A. Mey.)作为试验供试种,分别对5种盐生植物根-土复合体试样和不含根系素土试样进行了室内直接剪切试验和三轴压缩试验,对比了不含根系素土试样与根-土复合体试样的抗剪强度指标;在此基础上,评价了5种盐生植物根系增强土体抗剪强度作用。试验结果表明：(1)当含水量和密度值分别为29.01%和1.65g/cm3时,5种盐生植物根-土复合体试样的抗剪强度指标粘聚力c值为10.38kPa-19.19kPa,且显著大于素土试样的粘聚力c值5.95kPa,内摩擦角 值未表现出变化规律;(2)相对于不含根系的素土试样,由直剪试验和三轴试验得到的5种盐生植物根-土复合体试样的粘聚力增长幅度分别为16.8%~108.7%、19.2%~113.6%;(3)由直剪试验与三轴试验结果表明,区内5种盐生植物根-土复合体试样抗剪强度大小变化顺序表现出一致的规律性,即由大至小依次为：芦苇、海韭菜、赖草、毛穗赖草、无脉苔草、素土。该项研究结果为区内进一步开展盐生植物增强土体抗剪强度机理等方面的研究具有理论研究价值和实际指导意义。 相似文献
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震区泥石流流域内滑坡物源根系固土效应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
通过室内直剪试验对强震区泥石流流域内的滑坡堆积物源所恢复草本植被的根系进行了固土效应分析,并研究探讨了含水率、含根量对根系固土效应的影响,以及不同植物根系的固土效应差别。结果表明:(1)植被的恢复有利于堆积物源稳定性的增强;(2)恢复植被的坡体,随着含水率的逐渐增加,其稳定性依旧会逐渐增加达到峰值再逐渐变小直至发生破坏;(3)在中华草沙蚕、细裂叶莲蒿和中华山蓼3种植被中,细裂叶莲蒿根系对堆积物源的固土效应最好,其次为中华山蓼,再次为中华草沙蚕。 相似文献
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苏北地区代表性森林土壤理化特性的比较研究 总被引：17，自引：0，他引：17
在苏北地区5种代表性森林植被下设置样地,进行植被因子调查及土壤理化特性分析。结果表明:不同植被类型林下土壤硬度的平均值变化范围在11.86(±3.59)~18.57(±10.26)kg/cm2、土壤有机质平均含量为1.89(±0.27)%~2.36(±0.08)%;常绿针叶林下土壤的平均容重、粘粒组成、田间持水量等指标均小于落叶阔叶林,并且该林下样地的土壤养分含量及pH值也低于落叶阔叶林下的土壤;常绿针叶林下土壤通透性及保肥能力较好,落叶阔叶林尤其是刺槐(Robinia pseudoacacia)林下土壤有机质、氮、磷等养分含量相对较高,供肥能力较强。 相似文献
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土壤风蚀是沙漠化的首要环节,评估其发生的可能性和潜在风险对区域风蚀防治具有重要意义。现有风险评估模型缺乏表征土壤可蚀性的力学参数。鉴于此,通过野外实测土壤硬度和抗剪强度,比较了河套平原不同土地利用类型的土壤可蚀性,采用抗剪强度、气候条件、地形地貌和植被特征等影响因子,建立了土壤风蚀风险评估模型。结果表明：(1)沙地土壤硬度和抗剪强度的中值分别为2.05 kg·cm-2和10.00 kPa,远小于其他土地利用类型,土壤可蚀性极高。(2)土壤风蚀风险具有明显的空间分异性,在空间上大致呈“西部、南缘高,中、东部较低”的特征,风蚀风险以轻险型和危险型为主,土壤可蚀性和植被盖度是影响土壤风蚀风险的重要因素。(3)风蚀极险型和强险型约占研究区总面积的27.51%,主要分布在磴口县大部、黄河两岸、托克托县以及乌拉特前旗境内的乌梁素海东部,该区沙源物质丰富、风沙危害剧烈,是土壤风蚀的重点防护区域。 相似文献
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黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局. 相似文献
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《山地学报》2017,(6)
非饱和素砂试样的抗剪强度规律与其完全饱和或完全干燥时不相同。然而,关于含水量对离心试验条件下砂土边坡稳定性影响的研究尚未见任何报道。针对离心试验条件下不同含水量的砂质边坡稳定性的差异性,提出了低含水量砂土的表观粘聚力问题。采用TLJ-150A型土工离心实验机对由福建标准砂组成的含水量或坡角不同的四个边坡模型进行了对比试验,通过数值模拟反演了砂土抗剪强度参数,提出了基于土水特征曲线的砂土表观粘聚力计算公式和离心试验条件下的砂土表观粘聚力计算方法,并通过算例进行了部分验证。试验表明:各边坡模型均呈浅表层崩塌,对应的失稳破坏离心加速度值分别为24.6g(含水量5%,坡角75°)、35.2g(含水量2%,坡角65°)、44.3g(含水量5%,坡角65°)和40.0g(含水量8%,坡角65°);从离心实验结束后的边坡模型中取样进行直剪试验验证了抗剪强度反演值,相对误差不超过13%。研究表明:非饱和砂土抗剪强度的改变是由表观粘聚力引起的,表观粘聚力在一定程度上取决于基质吸力的大小,砂土表观粘聚力最大值与土水特征曲线拟合参数及有效内摩擦角有关。由离心试验获取的砂土表观粘聚力与水体质量、土体含水量和破坏g值成正比,与收缩膜周长和曲率半径成反比。 相似文献
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探索狼毒根系的行为动态,以期控制其扩散、为草地恢复和管理提供参考。结果显示,近岸与远岸根长、根生物量比率与两端的水分差值的相关关系显著(p=0.05),显示了狼毒根系分布状况受河岸土壤水分含量的控制。狼毒根系向水性是其对土壤干旱的一种适应,它促使植物将有限的同化物分配到可吸收的水量最多的地方。分析坡面过程以及沉积作用对狼毒根系分布的影响,认为在变化的地理过程扰动下,粗粒岩屑比细沙沉积物更为稳定,其次大粒径石块能够固持更多的水分,而小直径土壤结构土壤水分蒸发得更快,因而在大直径土壤结构样点分布更多狼毒根系。狼毒根系受上坡向侵蚀堆积作用,石块碎屑不断的掩埋狼毒的根和茎秆,使得植物逐渐偏离原中心,被拉伸至下坡向,形成了非对称分布。但是随着坡度的放缓,非对称分布效应逐渐消失。 相似文献
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土壤团聚体在维持土壤结构和保持水土等方面具有重要的作用。以未治理地(Y0)、恢复13年(Y13)和恢复31年(Y31)的马尾松林为研究对象,分析保留芒萁覆盖地(NRd)、去除芒萁覆盖地(Rd)与林下裸地(CK)之间表层土壤团聚体稳定性差异及其与根系生物量、土壤有机质等的关系。结果表明:芒萁覆盖显著提高了表层土壤有机质含量(74.8%、25.9%、54.0%)和根系生物量(92.3%、84.4%、89.2%)。在恢复13年和31年的马尾松林中,NRd处理的土壤大团聚体(0.25 mm)比例分别比CK处理的高18.0%和16.8%(P0.05),平均重量直径和几何平均直径亦显著高于CK。去除芒萁1年后,未治理地(Y0)土壤的有机质含量和粉粒与黏粒(0.053 mm)比例分别下降了46.3%和61.1%(P0.05);而在恢复的马尾松林中由于去除芒萁导致根系的大量死亡,Rd处理的有机质含量提高了9.2%和18.7%(P0.05),大团聚体比例、平均重量直径和几何平均直径则无显著差异。Pearson相关分析发现,根系和土壤有机质含量与平均重量直径和几何平均直径呈显著或极显著正相关关系,而与分形维数呈负相关关系。因此,在侵蚀地植被恢复过程中,林下植被芒萁覆盖增加了地下根系生物量,促进了土壤有机质的积累,从而显著提高了土壤团聚体的稳定性,对维持土壤结构和减少土壤侵蚀具有重要意义。 相似文献
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丛生竹根系抗拉力学特性 总被引：2，自引：0，他引：2
竹林是具有水土保持功能的一种重要植被,其地下根系力学性能好坏是影响竹林固土力学作用的重要因素。为了了解丛生竹林地下根系的抗拉力学特性,利用自制的植物根系抗拉力学特性野外便携实验系统,对料慈竹、绿竹、龙竹、香竹4种丛生竹根系进行了现场拉伸实验,测量这4种丛生竹不同直径根系的抗拉力、应变,并通过计算得到抗拉强度和弹性模量。结果表明,4种丛生竹根系最大抗拉力与根直径的关系呈幂函数正相关增长,抗拉强度与根直径的关系呈幂函数负相关增长。根系平均抗拉力分别为料慈竹(59.47 N)、香竹(58.65 N)、龙竹(43.51 N)、绿竹(40.80 N),平均抗拉强度依次为龙竹(30.24 MPa)、料慈竹(23.14 MPa)、绿竹(22.83 MPa)、香竹(18.14 MPa),平均极限应变较为接近,在14%～18%之间,平均弹性模量值为龙竹(169.86 MPa)、料慈竹(166.37MPa)、绿竹(158.36 MPa)、香竹(135.56 MPa),最高峰值达到350 MPa。4种丛生竹相比,龙竹根系的综合抗拉力学性能最好,其次是料慈竹和绿竹,最后是香竹。与常见造林树种油松、落叶松、白桦相比,丛生竹根系具有较好的抗拉力学性能。 相似文献
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《山地学报》2021,(2)
植被混凝土是一种近年来在工程边坡治理中广泛应用的生态防护新技术。植物在植被混凝土不同生长时间固土护坡性能的变化还不清楚。本研究以紫羊茅为对象构建了植被混凝土,通过模拟边坡生长条件,测定紫羊茅植被混凝土在不同生长时间植物地上部与地下部生长特征、茎叶截留效应、以及根土复合体抗剪切强度、抗侵蚀性和根系抗拉强度,揭示了紫羊茅植被混凝土的固土护坡特性及其时间动态,以促进紫羊茅植被混凝土技术的应用。结果表明,紫羊茅的生长状况在成熟期(135～180 d)达到最佳。随着生长时间的延长,紫羊茅茎叶最大截留量逐渐增加,而茎叶最大截留率则呈先增加后减少的变化趋势。茎叶最大截留率在植被生长成熟期(180 d)达到最大值(72.27%),比生长初期(45 d)高33.24%。紫羊茅根系的存在能显著增强植被混凝土基材的固土性能,其抗剪性能和抗侵蚀性能与对照相比分别增加了74.17%和155.23%。植被混凝土的固土性能随着生长时间的延长而不断增加,在临近衰亡期(225 d)达到最大值,与生长初期相比则分别增加了152.55%和86.59%。本研究可为紫羊茅植被混凝土技术在山区工程边坡生态治理中提供参考。 相似文献