岩石边坡创面人工土壤对防护网应用的响应机制研究项目摘要

铁路、公路、水利、电力、矿山等工程建设造成了很多裸露的岩石边坡，防护网被广泛应用于岩石边坡创面人工土壤的重建与生态恢复之中。然而，防护网的应用会对人工土壤特性产生何种影响至今尚不清楚，是亟待解决的基础性科学问题。本研究针对应用不同防护网重建人工土壤后的典型岩石边坡、不同防护网和坡度交互作用条件下的模拟岩石边坡，利用野外定位试验、模拟实验、土壤发生学理论与方法，调查测定岩石边坡创面人工土壤的理化性质、生物性质、重金属污染状况以及植被状况、土壤侵蚀状况、防护网的土壤腐蚀性。明确岩石边坡创面人工土壤特性与防护网应用状况、植被状况、岩石边坡状况之间的互馈关系，弄清岩石边坡创面人工土壤对防护网应用的响应机制，为岩石边坡的科学防护与岩土工程治理提供理论依据。

岩石边坡创面人工土壤修复中通常需要铺设防护网，人工土壤对防护网应用的响应机制是一个值得探讨的科学问题，对岩石边坡的科学防护与生态护坡具有重要科学意义。针对应用不同防护网重建人工土壤后的典型岩石边坡，从不同防护网的护土作用、重金属污染状况、土壤理化性质以及植被状况等方面研究了人工土壤特性的演变及其成土特性。结果表明，应用防护网的岩石源植生土的水稳性团聚体含量显著小于农田源植生土，分形维数显著小于农田源植生土和自然边坡土，而农田源植生土和自然边坡土的分形维数之间无显著差异。岩石边坡人工土壤富啡酸和有机质含量均表现为坡中＞坡上＞坡下，胡敏酸含量则表现为坡中＞坡下＞坡上。岩石边坡人工土壤Pb、Mn的含量比农田土壤增加明显，但Cd、Zn、Cu的含量与农田土壤之间差别并不明显。岩石边坡人工土壤Cd、Pb含量随铁路运行时间的增加而增加，而Cr、Cu、Zn、Fe含量却没有这种变化趋势。岩石边坡人工土壤有机质含量以及植被覆盖率、丰富度指数比自然边坡低。取得了在Nature出版集团旗下期刊Scientific Reports等刊物上发表16篇学术论文、培养10名研究生、获得9项授权发明专利、荣获1项四川省科技进步一等奖等系列科研成果。 2100433B

道路、水电、矿山等工程建设造成了很多裸露的岩石边坡，由此引起的生态环境破坏现象十分严重。岩石边坡创面人工土壤特性的演变直接关系到岩石边坡生态护坡的可持续性。本研究针对不同生态护坡时间重建人工土壤后的典型岩石边坡、不同坡度和坡向及外源物质交互作用条件下的模拟岩石边坡，利用野外定位试验、模拟实验、土壤发生学理论与方法，调查测定岩石边坡创面人工土壤的理化性质、生物性质以及植被状况、土壤侵蚀状况、失稳破坏形式。明确岩石边坡创面人工土壤特性与生态护坡时间、外源物质组成、植被状况、边坡稳定性之间的相互关系，深入研究分析自然环境因子、人工干扰、岩石边坡自身状况对岩石边坡创面人工土壤特性演变的影响，弄清岩石边坡创面人工土壤特性的演变机理，为岩石边坡生态恢复、科学防护提供理论依据。 2100433B

树轮-气候响应机制是进行古气候重建、分析不同时间尺度气侯变化规律的基础，但目前对树轮气候响应机制缺乏树木生理生态学基础研究，因此从生理生态学角度研究树木径向生长对气候因子的响应机制具有重要价值。本项目拟在祁连山东部选择祁连圆柏、云杉、油松等不同针叶树种为研究对象，对树木径向生长、树干液流进行长期连续观测；并在生长季内，定期对树木的光合作用进行监测，同时制取不同树种的形成层切片观测形成层细胞变化规律；结合自动气象站的观测数据，分析树木径向生长和各项生理指标以及形成层细胞变化与气候因子之间关系。在定点连续观测研究的基础上，结合植物生长模型Vaganov-Shashkin模型的树木生长过程模拟研究，综合探讨研究区不同树木径向生长的生理生态学机制，确定影响不同树种树木径向生长的关键气候因子，揭示不同树种树轮/气候响应机制，为树轮气候学研究奠定基础；研究结果还将为研究区生态环境的保护提供科学依据。