青藏公路五道梁-沱沱河段高寒草甸根系力学效应研究

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2023.09.025

草地学报 ›› 2023, Vol. 31 ›› Issue (9): 2805-2813.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.09.025

青藏公路五道梁-沱沱河段高寒草甸根系力学效应研究

张培豪¹, 卢海静², 胡夏嵩¹, 刘昌义¹, 朱海丽¹, 付江涛³, 吕伟涛¹, 周喆¹, 杨馥铖¹

1. 青海大学地质工程系, 青海西宁 810016;
2, 青海大学农牧学院, 青海西宁 810016;
3, 青海大学青海省农林科学院, 青海西宁 810016

收稿日期:2023-03-10 修回日期:2023-08-04 出版日期:2023-09-15 发布日期:2023-10-07
通讯作者: 卢海静,E-mail:luhaijing110@163.com
作者简介:张培豪(1999-),男,汉族,硕士研究生,主要从事地质工程及其地质灾害防治等方面的研究工作,E-mail:2391061679@qq.com
基金资助:
第二次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0905)；青海省自然科学基金资助项目(2020-ZJ-906)资助

Mechanical Effect of Plant Roots in Alpine Meadow along Wudaoliang-Tuotuo River Section of Qinghai-Tibet Highway

ZHANG Pei-hao¹, LU Hai-jing², HU Xia-song¹, LIU Chang-yi¹, ZHU Hai-li¹, FU Jiang-tao³, LYU Wei-tao¹, ZHOU Zhe¹, YANG Fu-cheng¹

1. Department of Geological Engineering, Qinghai University, Xining, Qinghai Province 810016, China;
2. College of agriculture and animal husbandry, Qinghai University, Xining, Qinghai Province 810016, China;
3. Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Qinghai University, Xining, Qinghai Province 810016, China

Received:2023-03-10 Revised:2023-08-04 Online:2023-09-15 Published:2023-10-07

摘要/Abstract

摘要： 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。

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

Abstract: In this study,a terrain occurred the thaw slumping disaster in the alpine meadow along Wudaoliang-Tuotuohe section in Qinghai-Tibet Highway was chosen as the test area. In order to quantitatively analyze the contribution of plant roots to the reinforcement of soil against thaw slumping and the stability improvement of shallow slope,tensile tests to a single root and cluster roots,and cracking tests to rooted soil,tensile resistance of a single root and cluster roots were investigated to evaluate the contribution of plant roots to enhancing soil strength and shallow slope stability in thaw slump region. And the following conclusions have been obtained:tensile resistance of single root increased with its diameter following a power law,and the tensile resistance of cluster roots increased with the increasing of number of roots,and the variation of resistance tensile with cluster roots can be described using linear equation. The in-situ tensile values of the meadow soil layer were generally smaller than the theoretical values. And the results above reflected the effect of roots on increase of soil strength and it was closely correlated with root diameter,root content in soil and soil compact. The results of this study would provide a theoretical support and practical guidance for the effective prevention and treatment of geological disasters such as thaw slumping and soil erosion of alpine meadow along the Qinghai-Tibet Highway.

Key words: Qinghai-Tibet highway, Alpine meadow, Thaw slump, Root tensile strength, Effect of cluster roots

中图分类号:

S154.1

张培豪, 卢海静, 胡夏嵩, 刘昌义, 朱海丽, 付江涛, 吕伟涛, 周喆, 杨馥铖. 青藏公路五道梁-沱沱河段高寒草甸根系力学效应研究[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2805-2813.

ZHANG Pei-hao, LU Hai-jing, HU Xia-song, LIU Chang-yi, ZHU Hai-li, FU Jiang-tao, LYU Wei-tao, ZHOU Zhe, YANG Fu-cheng. Mechanical Effect of Plant Roots in Alpine Meadow along Wudaoliang-Tuotuo River Section of Qinghai-Tibet Highway[J]. Acta Agrestia Sinica, 2023, 31(9): 2805-2813.

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参考文献

[1] 刘桂民,张博,王莉,等. 全球和我国多年冻土分布范围和实际面积研究进展[J/OL]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1874.p.20220402.2011.002.html,2022-04-07/2023-02-03
[2] 程国栋,赵林,李韧,等. 青藏高原多年冻土特征、变化及影响[J]. 科学通报,2019,64(27):2783-2795
[3] LUO J,NIU F,LIN Z,et al. Recent acceleration of thaw slumping in permafrost terrain of Qinghai-Tibet Plateau:An example from the Beiluhe Region[J]. Geomorphology,2019,341:79-85
[4] 赵林,吴通华,谢昌卫,等. 多年冻土调查和监测为青藏高原地球科学研究、环境保护和工程建设提供科学支撑[J]. 中国科学院院刊,2017,32:1159-1168
[5] 牛富俊,程国栋,赖远明,等. 青藏高原多年冻土区热融滑塌型斜坡失稳研究[J]. 岩土工程学报,2004(3):402-406
[3] SUN Z,WANG Y,SUN Y,et al. Creep characteristics and process analyses of a thaw slump in the permafrost region of the Qinghai-Tibet Plateau, China[J]. Geomorphology,2017,293:1-10
[7] 孙哲. 青藏高原多年冻土区热融滑塌对土壤冻融侵蚀影响[D]. 兰州:兰州大学,2017:34-38
[8] 杨兆平,欧阳华,宋明华,等. 青藏高原多年冻土区高寒植被物种多样性和地上生物量[J]. 生态学杂志,2010,29(4):617-623
[9] NIU F J,GAO Z Y,LIN Z J,et al. Vegetation influence on the soil hydrological regime in permafrost regions of the Qinghai-Tibet Plateau, China[J]. Geoderma,2019,354:113892
[10] 靳德武,牛富俊,李宁. 青藏高原多年冻土区斜坡稳定性研究进展[J]. 水文地质工程地质,2006(4):98-102
[11] 肖盛燮,周辉,凌天清. 边坡防护工程中植物根系的加固机制与能力分析[J]. 岩石力学与工程学报,2006(S1):2670-2674
[12] 张东佳,龚成文,米永伟,等. 青藏高原高寒草甸退化与修复研究进展[J]. 甘肃农业科技,2022,53(1):7-11
[13] 卢海静,胡夏嵩,付江涛,等. 寒旱环境植物根系增强边坡土体抗剪强度的原位剪切试验研究[J]. 岩石力学与工程学报,2016,35(8):1712-1721
[14] 付江涛,杨幼清,赵吉美,等. 高寒矿区采样位置和生长期及坡向对草本植物根系力学特性影响[J]. 草地学报,2022,30(9):2449-2459
[15] FU J T,HU X S,BRIRTLEY G,et al. The influence of plant root system architectural properties upon the stability of loess hillslopes, Northeast Qinghai, China[J]. Journal of Mountain Sience,2016,13(5):785-801
[16] 王程,胡夏嵩,刘昌义,等. 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[J]. 草地学报,2023,31(1):157-165
[17] 张玉,朱海丽,张珂,等. 3种滨河植物单根抗拉特性与其微观结构关系[J]. 干旱区研究,2022,39(2):572-583
[18] 徐文秀,杨玲,鲍玉海,等. 大型水库消落带2种典型耐淹草本植物单根抗拉力学特性[J]. 水土保持研究,2020,27(5):259-264,272
[19] 王超. 季冻区哈大高铁边坡冻融滑塌机理研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2014:28-43
[20] 罗京,牛富俊,林战举,等. 青藏高原多年冻土区热融滑塌发育特征及规律[J]. 冰川冻土,2022,44(1):96-105
[21] 李成阳,赖炽敏,彭飞,等. 青藏高原北麓河流域不同退化程度高寒草甸生产力和群落结构特征[J]. 草业科学,2019,36(4):1044-1052
[22] 李艳萍,史利江,徐满厚,等. 短期增温下青藏高原多年冻土区植物生长季土壤水分的动态变化[J]. 干旱区研究,2019,36(3):537-545
[23] 李光莹,虎啸天,李希来,等. 黄河源玛沁地区高寒草地植物固土护坡的力学效应[J]. 山地学报,2014,32(5):550-560
[24] 惠尚,张云伟,刘晶,等. 丛生竹根系抗拉力学特性[J]. 山地学报,2013,31(1):65-70
[25] 毛正君,耿咪咪. 紫花苜蓿根系抗拉力学特性及其影响因素研究[J]. 干旱区研究,2023,40(2):235-246
[26] 张玉,朱海丽,张珂,等. 3种滨河植物单根抗拉特性与其微观结构关系[J]. 干旱区研究,2022,39(2):572-583
[27] 王一博,王根绪,吴青柏,等. 植被退化对高寒土壤水文特征的影响[J]. 冰川冻土,2010,32(5):989-998
[28] 李光莹,虎啸天,李希来,等. 黄河源玛沁地区高寒草地植物固土护坡的力学效应[J]. 山地学报,2014,32(5):550-560
[29] 李本锋,朱海丽,谢彬山,等. 黄河源区河岸带高寒草甸植物根-土复合体抗拉特性研究[J]. 岩石力学与工程学报,2020,39(2):424-432
[30] 代亚丽,蔡江碧,王宏丽. 植被建设在黄土高原生态环境建设中的地位和作用[J]. 西北农业大学学报,2000(6):130-134
[31] 夏汉平,敖惠修,刘世忠. 香根草生态工程应用于公路护坡的效益研究[J]. 草业科学,2002(1):52-56
[32] 周林虎,胡夏嵩,刘昌义,等. 西宁盆地黄土区4种灌木原位拉拔试验[J]. 水土保持研究, 2019,26(5):236-242
[33] 胡夏嵩,陈桂琛,周国英,等. 青藏铁路沱沱河段路基边坡植物护坡根系力学强度试验研究[J]. 水文地质工程地质,2012,39(1):107-113
[34] ZHAO Y F,YANG G Q,WANG Z,et al. Research on friction characteristics of reinforced-soil interface under various pull-out rate and embedded length[J]. Journal of Physics:Conference Series,2022,2200(1):012016
[35] ZENG R,LIN Y T,WAN Z H,et al. An investigation of pull-out force of semi-buried lotus roots after hydraulic scouring[J]. Agriculture,2021,11(8):706

[1]	于泽航, 董全民, 曹铨, 俞旸, 张春平, 刘文亭, 杨晓霞, 刘玉祯, 张振祥, 冯斌, 吕卫东, 杨增增. 不同放牧模式对祁连山高寒草甸植物群落特征的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2621-2627.
[2]	宋文杰, 张海兰, 洛藏昂毛, 卡着才让, 艾得协措, 周喜, 向志强, 喻望, 李文金. 多年鼠类防控对高原鼠兔种群数量及植物群落结构的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2853-2859.
[3]	李希来, Jay Gao, 师研. 黄河源永曲河流域高寒草甸地上生物量模拟与时空分布特征研究[J]. 草地学报, 2023, 31(7): 1964-1976.
[4]	门璐, 何奕成, 李婷婷, 黎鹏宇, 胡健, 周青平. 高寒草甸植物叶绿素对氮添加梯度的非线性响应[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1622-1631.
[5]	王明涛, 雷变霞, 赵玉红, 王向涛, 包赛很那, 马素洁, 苗彦军. 垂穗披碱草人工草地建植和管理措施对土壤真菌群落的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1728-1734.
[6]	周华坤, 李珊, 孙建, 曲家鹏, 张中华, 马丽, 秦瑞敏, 魏晶晶, 常涛, 苏洪烨, 胡雪, 阿的哈则, 袁访, 李宏林. 三江源区高寒草甸植物群落与土壤理化性质沿海拔梯度的变化特征[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1735-1743.
[7]	董克池, 郝媛媛, 董瑞, 蔡新成, 叶国辉, 马义杰, 赵希存, 花立民. 高原鼢鼠鼠丘斑块空间分布格局及对植物群落特征影响[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1853-1860.
[8]	尹正辉, 陈新丰, 拉多. 模拟增温和放牧对高寒草甸主要植物生态位及种间联结的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(5): 1302-1313.
[9]	谢乐乐, 王晓丽, 马源, 马玉寿, 王彦龙, 周选博. 返青期休牧对高寒草甸植物品质与碳氮磷化学计量比的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(5): 1454-1460.
[10]	赵帅, 杨文权, 蔺宝珺, 乔千洛, 武燕茹, 李钦瑶, 张生祥, 韩显忠, 李希来, 寇建村. 祁连山国家公园不同退化高寒草甸植物与土壤特性研究[J]. 草地学报, 2023, 31(5): 1530-1538.
[11]	孙建波, 李成阳, 赖炽敏, 陈洋, 陈小杰, 周俊, 彭飞. 高寒草甸土壤团聚体碳氮磷对退化的响应及其影响因素[J]. 草地学报, 2023, 31(4): 1106-1114.
[12]	刘艳, 陈梦娇, 郭童童, 崔靖, 李兰平, 梁德飞, 李永慧, 张振华, 朱小雪, 任飞. 多梯度氮磷添加对高寒草甸植物群落生物量与氮磷含量的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 751-759.
[13]	朱牛, 孙建, 石凝, 王金牛, 张林, 罗栋梁, 申承, 盖艾鸿. 短期围栏封育对高寒草甸植物群落及土壤理化性质的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 834-843.
[14]	常涛, 张骞, 秦瑞敏, 苏洪烨, 魏晶晶, 程洪杰, 赵天悦, 邵新庆, 周华坤. 氮素配施对三江源区退化高寒草甸植被和土壤的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 860-867.
[15]	孟令旭, 贾彩玲, 许春雪, 张潇文, 呼和. 高寒草甸土壤细菌群落多样性和共现性网络对牦牛觅食强度的响应[J]. 草地学报, 2023, 31(1): 9-18.

青藏公路五道梁-沱沱河段高寒草甸根系力学效应研究

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