【摘要】：南方紅壤區(qū)在土壤性質(zhì)、植被類型及氣候環(huán)境上均與北方有所差異,為探究南方草本植物根系-土壤復(fù)合體的抗蝕機(jī)理,本文選取泥質(zhì)頁巖紅壤、香根草、百喜草和狗牙根為研究對象,采取室內(nèi)根土復(fù)合體重塑構(gòu)造的研究方法,設(shè)置裸地對照組和3種草本根土復(fù)合體試驗組,采用重塑土沖刷實(shí)驗測定ANS(抗沖性指數(shù)),采用直剪儀測定土壤抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(內(nèi)摩擦角和黏聚力),利用雙環(huán)法測定K1(初始入滲率)、K2(穩(wěn)滲率)、K3(平均滲透率)和K4(滲透總量)4種土壤滲透性參數(shù),并采用常規(guī)方法測定草本根系形態(tài)特征、抗拉強(qiáng)度、主要成分含量及土壤理化性質(zhì),揭示了草本根土復(fù)合體生物力學(xué)抗蝕機(jī)理,為該區(qū)草本根土復(fù)合體抗沖性能預(yù)測及保土措施實(shí)施提供了一定依據(jù)。主要結(jié)論如下:(1)利用泥質(zhì)頁巖紅壤種植近1年的香根草、百喜草和狗牙根在根系形態(tài)上存在差異:香根草根系最大直徑普遍比百喜草和狗牙根大,可達(dá)到1.5 mm左右;而百喜草和狗牙根根系直徑普遍在1.0 mm以內(nèi),且兩者差別不大。百喜草和狗牙根間在RLD(根長密度)、RSAD(根表面積密度)、RWD(根重密度)大小關(guān)系上隨土層不同而不同,在0~20 cm土層中,大小關(guān)系為百喜草狗牙根,而在20~30 cm土層中,卻表現(xiàn)為相反的關(guān)系。在各土層上,香根草的RLD、RSAD和RWD均顯著大于其他2種草本,且隨著土層加深,這種差異有減小的趨勢。(2)根土復(fù)合體和裸地的土壤滲透性能均隨著土壤深度加深而降低,其中以香根草在0~10 cm土層與10~20 cm土層間變化的最明顯。在不同土層上,滲透性能大小均表現(xiàn)為香根草百喜草狗牙根裸地,且大小差異隨著土層加深逐漸縮小。4種滲透性參數(shù)均與RLD、RSAD、RWD呈正相關(guān)關(guān)系,且香根草根系對土壤滲透性的改善作用均大于其他兩種草,T1(土壤容重)、T3(非毛管孔隙度)和T5(有機(jī)質(zhì)含量)是影響滲透性參數(shù)的主要土壤理化因子。(3)3種草本根系極限抗拉力隨直徑級增大均表現(xiàn)為增大,而其抗拉強(qiáng)度均表現(xiàn)為降低的趨勢,均以香根草變化幅度最大。同直徑級的香根草根系極限抗拉力和抗拉強(qiáng)度均顯著大于其他兩種草本,而百喜草略大于狗牙根。相對鮮根而言,3種草本復(fù)水根的極限抗拉力和抗拉強(qiáng)度均明顯提高,其中極限抗拉力以香根草提高的幅度最大(89.16%),抗拉強(qiáng)度以狗牙根提高的幅度最大(46.82%)。3種草本根系極限抗拉力和抗拉強(qiáng)度均隨含水率降低而不同程度增大,其中極限抗拉力增加幅度以百喜草最大,而抗拉強(qiáng)度增加幅度以香根草最大。3種草本根系各主要成分含量均隨其直徑增大而增大,而L/C(木纖比)呈現(xiàn)不同變化趨勢。F(極限抗拉力)與各主要成分的相關(guān)度較好(r≥0.931),其與3種主要成分間關(guān)系可表示為F=-0.984C-1.131He+7.655L-31.499(其中C為纖維素、He為半纖維素,L為木質(zhì)素);而抗拉強(qiáng)度與各成分相關(guān)度較差。(4)在C(黏聚力)和υ(內(nèi)摩擦角)值上,香根草根土復(fù)合體均顯著大于其他3種模式土壤,尤其是在10~20 cm土層。3種草本根土復(fù)合體C和υ隨土層加深均呈現(xiàn)先增加后減小的變化,而裸地一直增大。草本根土復(fù)合體△C(黏聚力增加增)主要受△T1(土壤容重增加值)和RSAD影響,而△υ(內(nèi)摩擦角增加值)主要受△T1影響,且兩者均隨△T1增大而減小。根系單根抗拉強(qiáng)度與抗剪增強(qiáng)值有較好的聯(lián)系,但實(shí)際中不能用RAR(根面積比率)的大小反映復(fù)合體抗剪強(qiáng)度的好壞。(5)香根草根土復(fù)合體在不同流量下的各層ANS均明顯大于另外3種模式的土壤,3種草本根土復(fù)合體ANS隨土層加深主要表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢,而裸地土壤為先減小后增大。在根系增強(qiáng)土壤抗沖性方面,香根草表現(xiàn)的比其他2種草本好,各草本根土復(fù)合體的△ANS(抗沖性增強(qiáng)值)基本隨沖刷流量強(qiáng)度的增大而減小,隨土層深度增加而減小。ANS與K1、K2和K3呈現(xiàn)良好的對數(shù)關(guān)系,均隨3者增大而增大。ANS均隨C和υ在一定范圍內(nèi)增長而增長,且當(dāng)C≤20 k Pa時,ANS增長迅速。L/C與△ANS呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,其他根系主要成分、根系極限抗拉力和抗拉強(qiáng)度均與△ANS呈正相關(guān)關(guān)系,但相關(guān)度均不顯著。在與△ANS相關(guān)性方面,流量因素較土層因素好,在小流量下,△ANS與RLD、RSAD和RWD的相關(guān)度較高,且與RLD相關(guān)度最高,三者均與△ANS呈一元二次函數(shù)關(guān)系。顯著影響草本根土復(fù)合體ANS的指標(biāo)的綜合參數(shù)β可表示為β=0.113T3+0.127T5+0.126K1+0.128K2+0.130K3+0.069C+0.128RLD+0.129RSAD+0.124RWD(公式中各因變量均為其標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)),β和ANS關(guān)系可表示為ANS=3.234β+9.599。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S157.43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2401958