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植被护坡作用及根系固坡机理
作者：刘伟楠
来源：《基层建设》2015年1期供稿

        【摘要】 哈尔滨铁道职业技术学院   

随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的限制。

        【发表时间】2015/9/6

刘伟楠 哈尔滨铁道职业技术学院 黑龙江哈尔滨 150086

　泰安佳通生态袋生态袋原材料不吸收水分，水分出现时不会破坏袋子，而袋子也不会变形，不溶于污染液体（EPA Method 9090美国环境局）生态袋原材料不吸收水分，水分出现时不会破坏袋子，而袋子也不会变形，不溶于污染液体（EPA Method 9090美国环境局）生态袋原材料不吸收水分，水分出现时不会破坏袋子，而袋子也不会变形，不溶于污染液体（EPA Method 9090美国环境局） 目前，虽然我国在生态农业的理论研究、试验示范、推广普及等方面已经取得了很大的成绩，但不能否认，还存在着一些问题，这些问题正成为限制生态农业进一步发展的障碍。 ?一、理论基础尚不完备。生态农业是一种复杂的系统工程，它需要包括农学、林学、畜牧学、水产养殖、生态学、资源科学、环境科学、加工技术以及社会科学在内的多种学科的支持。 以前的研究，往往是单一学科的，因此可能对这一复杂系统中的某一方面有了一定的甚至是比较深入的了解，但是对于这些方面之间的相互作用还知之甚少。因此，需要进一步从系统、综合的角度，对生态农业进行更加深入的研究，特别是要素之间的耦合规律、结构的优化设计、科学的分类体系、客观的评价方法方面。这种研究应当建立在对现有生态农业模式进行深入调查分析的基础上，必须追赶生物学、生态学、社会科学和经济学之间的界限，应当是多学科的交叉与综合，需要多种学科*的共同参与，需要建立生态农业自身的理论体系。 ????????二、技术体系不够完善。在一个生态农业系统中，往往包含了多种组成成分，这些成分之间具有非常复杂的关系。例如，为了在鱼塘中饲养鸭子，就要考虑鸭子的饲养数量，而鸭子的数量将受到水的交换速度、水塘容积、水体质量、鱼的品种类型和数量、水温、鸭子的年龄和大小等众多条件的制约。在一般情况下，农民们并没有足够的理论知识和经验对这一复合系统进行科学的设计，而简单地照搬另一个地方的经验，这是非常困难的，往往并不能取得成功。但目前在生态农业的实践中，还缺乏技术措施的研究，既包括传统技术如何发展，也包括**如何引进等问题。 ????????三、政策方面存在着需要完善的地方。如果没有**的支持，就不可能使生态农业得到真正的普及和发展。而**的支持，较重要的就是建立有效的政策激励机制与**体系。虽然目前中国农村经济改革是非常成功的，但是对于生态农业政策的贯彻，还有许多值得完善的地方。在有些地方，由于政策方面的原因，使得农民不能对土地、水等资源进行有效的保护。 ????????四、农产品价格方面的因素，有时也成为生态农业发展的一个限制因素。因为对于比较贫困的人口来说，食物的安全**可能更为重要；但对于那些境况较好的农民来说，较高的经济效益，可能会成为刺激他们从事生态农业的基本动力。五、服务水平和能力建设不能适应要求。 对于生态农业的发展，服务与技术是同等重要的。但目前尚未建立有效的服务体系，在一些地方，还无法向农民们提供优质品种、幼苗、肥料、技术支撑、信贷与信息服务。例如，信贷服务对于许多地方生态农业的发展都是非常重要的，因为对于从事生态农业的农民们来说，盈利可能往往在项目实施几年之后才能得到，在这种情况下，信贷服务自然是必不可少的。除此以外，信息服务也是当前制约生态农业发展的重要方面，因为有效的信息服务将十分有益于农民及时调整生产结构，以满足市场要求，并获得较高的经济收益。 ????????另外，尽管必要的激励机制是十分需要的，但生态农业应当更趋向于开发一种机制，以使农民们自愿参与这一活动。要想动员广大的农民自觉自愿并能够自力更生地通过生态农业发展经济，能力建设自然就成为一个十分重要的问题。到目前为止，并没有建立比较有效的能力建设机制，对于更为重要的基层农民来说，很少得到高水平的培训与学习的机会。 ????????六、农业袋袋的产业化水平不高。发展生态农业的根本目的是实现生态效益、经济效益和社会效益的统一，但在中国的许多农村地区，促进经济的发展、提高人民的生活水平仍然是一项紧迫的任务。目前生态农业的实际情况还不能满足这一需求，因为在一些地方，仅仅依靠种植业的发展，难以获得比较高的经济收益。中国加入WTO，既为中国生态农业的发展提供了新的机遇，也使之面临着新的挑战。为适应这一新的形势，生态农业的发展还有许多的问题有待解决，而其中，农业的产业化无疑是一个较为重要的方面。 ????????从另外一个方面来看，人口问题一直是中国社会发展中的主要问题之一。据估计，到2030年前后，中国人口将达到16亿。土地资源相对短缺，耕地面积还在不断减少，而人口在继续增加，农村剩余劳动力的转移也已经成为困扰农村地区可持续发展的一大障碍。为了解决这一问题，也必须通过在生态农业中延长产业链、促进农业的产业化水平来实现。 ????????七、组织建设存在着不足。在生态农业的发展过程中，组织建设是一个重要方面。正如世界环境与发展**在其报告《我们共同的未来》中所指出的那样，新的挑战和问题的综合与相互依赖的特征，与当前的组织机构的特征形成了鲜明的对比，因为这些机构往往是独立而片面，与某些狭隘决策过程密切相关。中国当前的生态农业，也同样存在这种组织建设的不足。 ????????八、推广力度不够。虽然生态农业有着悠久的历史，**也较为重视，但仍然没有在全国范围内得到推广，101个**生态农业县与全国相比是一个非常小的数字。从总体而言，沉重的人口压力，对自然资源的不合理利用，生态环境整体恶化的趋势没有得到根本的改善，农业的面源污染在许多地方还十分严重，水土流失、土地退化、荒漠化、水体和大气污染、森林和草地生态功能退化等，已经成为制约农村地区可持续发展的主要障碍。从某种程度上说，目前的生态农业试点，还只不过是“星星之火”。 九、我国农业发展所面临的生态环境危机 1、人口剧增，耕地锐减，人地矛盾**　摘要：随着人类对环保和生态问题的日益重视，为实现人与自然生态环境的相互协调，植被护坡技术得到广泛应用。本文主要从植被护坡的作用、根系固土作用力学机理及其影响因素三个方面进行了阐述，能为植被护坡技术的实际应用提供了理论依据。

　　关键词：生态袋植被护坡；作用；固土机理

　　1 概述近年来，随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的限制，存在着大量开挖的不稳定边坡。这些开挖后的边坡地表植被遭到破坏，易造成水土流失和生态环境的严重失衡。植被护坡技术则利用植被涵水固土的原理能够有效地解决了工程建设与生态环境间的矛盾，它不仅可以减少水土流失，快速恢复自然生态环境，还可以改善和美化行车环境，并且能够稳固边坡，具有造价低、施工操作方法简单等优势，因此植被护坡技术在我国铁路边坡防护中得到了广泛应用。

　　摘要】 哈尔滨铁道职业技术学院 随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的限制。 ???????? ????????2 植被护坡作用植被护坡主要通过植物地上茎叶和地下根系的作用达到防护边坡作用的，植被护坡作用主要表现在以下几个方面：（1）水土保持作用植被茎叶的存在可以有效地承接雨水，避免雨水直接击打地面，减少雨水对边坡的冲蚀。植被可以降低边坡表面风速，防止风蚀，同时植被的枯落物可以有效地减少地表径流，提高土壤持水量，起到蓄水作用。

　　（2）恢复生态环境边坡上的植物能够通过光合作用释放出大量的氧气，吸收汽车尾气和有害气体，吸附空气中的尘埃，净化空气，降低噪音和强光反射。通过植物护坡措施可以调节局部恶化道路的小气候，改善被破坏区域周围的温度和湿度。选择生长速度快、覆盖率高、根系发达的植物能够在较短时间内恢复动物和微生物的栖息和生存环境，并逐渐重新形成和恢复原本被破坏的生物链。

　　（3）景观功能相关研究表明，绿色可以缓解眼睛疲劳。对边坡植被类型进行合理的选择与配置，通过分段变化不同颜色和形状的植被种类与布局，可以改善传统工程防护带来的突兀与单调的氛围，能够营造出舒适、柔和、美丽的自然景观，缓解司机视觉疲劳，避免司机瞌睡，从而保证行车安全，降低交通事故。

　　摘要】 哈尔滨铁道职业技术学院 随着大批铁路项目的不断开展，施工中由于受到自然环境、选线和投资等因素的 （4）稳固边坡，提高边坡稳定性大量的研究证明，植物根系的存在能够提高边坡土体的粘聚力，增强土体的抗剪强度，同时还可以将表层土体的荷载传递到深层土体中，分散集中的土体应力，可以有效降低土体发生崩塌和滑坡的几率。

　　3 根系固坡作用机理植物根系主要通过根系的加筋作用与锚固作用，提高土体的粘聚力和根-土间的摩擦力，增强边坡土体的抗剪强度和稳定性，从而实现根系固坡、稳定边坡的功能。

　　（1）加筋作用大多数草本植物和水平根系发达的木本植物，它们的浅细根系主要分布在边坡表层，并且错综盘结在一起，这些大量的小侧根或根毛状微根与土颗粒接触的表面积大，如同纤维一样加入到周围土体中并与周围土壤紧密地黏附在一起，有利于改善边坡土体的强度、变形等力学性质。通常在对边坡土体进行力学分析时，将这些浅细根系看作加筋材料，将根系与土看作是根-土复合体的加筋土。正因为这些起加筋作用的浅细根系的存在，使得原土体的粘聚力得到提高，同时也增强了根土复合体的抗剪强度和边坡土体的承载能力。

　　 2、资源紧缺，污染严重，承载压力巨大 3、科技滞后，普及缓慢，支撑动力不足袋 5.发展生态袋农业的重要性 1、满足巨额农产品数量增长，品质改善的挑战。满足人口衣食需求的挑战 2.发展农村经济，实现农民增收的挑战。 3.农业袋袋资源短缺与农业生态环境恶化的挑战。土地退化严重，农业灾害频繁。 6.我国发展生态袋农业的措施大量的试验研究认为这些浅细根系的存在能显着提高土体的抗剪强度，对边坡土体的主要贡献体现在提高土体的粘聚力方面，而对内摩擦角的影响相对较小。

　　扈萍对马尼拉草进行室内直剪试验，认为根系能显着增加土体的抗剪强度，含根土体的粘聚力增量与根系分布密度成正比，而内摩擦角基本不变。

　　 2．应坚持预防为主、防治结合的原则。当病虫害发生时应及时给予有效**，尽可能地防止其蔓延和扩散。 3．生态袋绿化主管应熟悉小区中经常出现虫类和病原菌。 4．对园林植物病虫害的防治应采用减少病虫来源，选用抗虫性品种、选择化学药剂防治等方法； 5．生态袋生态袋绿化人员在喷农药时必须穿长衣、长裤，戴手套及口罩，站在上风口，严格按说明书规定进行操作。喷农药时要求均匀，以防多药处出现药害、少药处病虫未除，农药必须妥善保管，以防出现意外事故。 6．生态袋植物用药后，不要定期观察防治效果，对于出现药害或**无效的结果，应总结原因并作相应的补救措施，同时做好相关记录，见《病虫害防治登记表》，并上交档案科管理。 7．部门应每月检查一次小区内植物病虫害防治情况，并对防治结果作相应评价。 王华研究提出有狗牙根和早熟禾两种根系的土体与无根土相比较，其粘聚力提高率为7.56%~47.88%，而内摩擦角的提高仅为0.72%~4.84%，并且抗剪强度的增强程度随土层深度的增加而逐渐变小。

　　胡夏嵩通过对种植在PVC 管内的四翅滨藜、白刺、柠条锦鸡儿和四赤滨藜四种灌木进行研究， 提出这四种灌木能使土体粘聚力提高22.0%~76.3%，内摩擦角变化不显着，灌木根土复合体抗剪强度与法向压力仍符合库仑定律。

　　（2）锚固作用植被的深粗根能够穿过边坡潜在滑动面，当周围土体具有滑动趋势时，根土间产生一定的摩擦力，深粗根同时通过这种摩擦作用将根系与周围土体联系起来，起到锚固土体的作用。对其进行力学分析时，可将深粗根看作是具有固坡作用的锚杆，其锚固力大小可通过计算根系与周围土体的摩擦力累加获得。

　　国内外学者通过大量的原位拉拔试验与室内抗拔力试验研究，认为植物根系的抗拔力通常与根系直径、根系长度等因素有关，并且与这些因素呈正相关趋势。

　　杨永红对苦刺、车桑子、合欢和桉树根系进行抗拉拔试验，分别建立了这四种植物根系的较大抗拉拔力与根系直径和长度的回归公式，并认为桉树根系锚固效果较好。

　　胡夏嵩、陈桂琛等人对青藏铁路路基边坡两侧的的垂穗披碱草进行原位拉拔试验，研究表明根系抗拔力与根表面积、须根数量及分蘖数等因素成线性关系，并且须根数量是影响抗拔力值的主要因素。

　　（1）生态袋植被护坡作生态袋植被护坡作生态袋植被护坡作根系的分布特征根系的分布特征决定了根系对边坡稳定性所起的作用，而根系的分布特征与植物的种类、水平和垂直分布情况等因素有关。草本植物通常无明显主根，多以直径小于1mm 的须根为主，分布较浅。木本植物根系常分为垂直根、水平根和散生根三种，根系分布深度比草本植物深。草本植物根系和木本植物浅细根系由于直径较小且密集分布在边坡表层，对土体只要起到加筋作用，对提高土壤的抗剪强度比分布较少的较粗根系更具优势；而木本植物中的主根能扎入到较深的土层中，具有约束土体、抵抗土体滑移的作用，起深层锚固边坡土体的作用。 　　（2）根系的强度植物根系的强度与植物种类、根系直径、生长环境及根系位置等因素有关，相互间略有差异，对土体抗剪强度的提高和对边坡稳定性的影响程度也不同。众多关于根系强度的研究表明：植物根系的抗拉力与根径成正比，但抗拉强度却随着根径的增加呈降低趋势；抗拔力通常与根系直径、根系长度、植株高度等有关，根系的抗拔力随着根径、根长和植株高度的增加成增长的趋势。 　　（3）根系类型植物根系对土体的力学作用取决于根系的受力情况，因此对边坡土层中的根系进行受力分析时，首先要判断根系的类型。植物根系通常分为抗剪型根系和摩擦型根系。当土体发生滑动时，如果根土间的静摩擦力大于根系自身的抗拉力，根系则会被拉断，属于抗剪型根系，这类根系对土体的抗滑作用主要表现在根系沿滑动面的抗拉力的分量。相反，若根土间的静摩擦力小于根系的抗拉力，根系通常会被拔出，属于摩擦型根系，其对土体的抗滑作用则主要表现在根土间的静摩擦力的分量。 　　参考文献：[1]张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：224-226.[2]王华，赵志明，何刘.不同植被类型根系固土效应的试验研究[J].铁道建筑，2009，11：62-63.[3]胡夏嵩，李国荣，朱海丽.寒旱环境灌木植物根_土相互作用及其护坡力学效应[J].岩石力学与工程学报，2009，28（3）：619.[4]扈萍.高速公路边坡植被护坡的力学分析[D].济南：山东大学硕士学位论文，2005：38.[5]刘小光，冀晓东，赵红华等.油松根系与土壤摩擦性能研究[J].岩石力学与工程学报，2012，34（6）：63-67.[6]杨永红.东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D].成都：西南交通大学博士学位论文，2006：94-108.刘小光采用根系拉拔试验机对油松根系进行单根拉拔试验，结果表明根土摩擦力与直径成正比，滑移量随着根系埋深、加荷速度的增加而变大。

　　4 影响根系固坡作用的因素根系对边坡土体的稳固作用通常会受到诸多因素的影响，对于植被自身因素而言，其固坡作用通常与根系的分布特征、根系的强度和根系类型等因素有关。

　　（1）根系的分布特征根系的分布特征决定了根系对边坡稳定性所起的作用，而根系的分布特征与植物的种类、水平和垂直分布情况等因素有关。草本植物通常无明显主根，多以直径小于1mm 的须根为主，分布较浅。木本植物根系常分为垂直根、水平根和散生根三种，根系分布深度比草本植物深。草本植物根系和木本植物浅细根系由于直径较小且密集分布在边坡表层，对土体只要起到加筋作用，对提高土壤的抗剪强度比分布较少的较粗根系更具优势；而木本植物中的主根能扎入到较深的土层中，具有约束土体、抵抗土体滑移的作用，起深层锚固边坡土体的作用。

　　（2）根系的强度植物根系的强度与植物种类、根系直径、生长环境及根系位置等因素有关，相互间略有差异，对土体抗剪强度的提高和对边坡稳定性的影响程度也不同。众多关于根系强度的研究表明：植物根系的抗拉力与根径成正比，但抗拉强度却随着根径的增加呈降低趋势；抗拔力通常与根系直径、根系长度、植株高度等有关，根系的抗拔力随着根径、根长和植株高度的增加成增长的趋势。

　　绿化护坡2017生态袋植生袋应用规范，植生袋的护坡工程其实是一个非常有技术含量的技术工程，如果处理的好能够造福百姓，但是如果安装使用不当，则很可能造成灾难。说以安装植生袋之**定要了解它有什么样的技术要求。这就是今天的重点话题：绿化护坡2017生态袋植生袋应用规范，植生袋的护坡工程其实是一个非常有技术含量的技术工程，如果处理的好能够造福百姓，但是如果安装使用不当，则很可能造成灾难。说以安装植生袋之**定要了解它有什么样的技术要求。这就是今天的重点话题：绿化护坡2018佳通生态袋植生袋应用规范，植生袋的护坡工程其实是一个非常有技术含量的技术工程，如果处理的好能够造福百姓，但是如果安装使用不当，则很可能造成灾难。说以安装植生袋之**定要了解它有什么样的技术要求。这就是今天的重点话题 生态袋农业通过物质循环和能量多层次综合利用和系列化深加工，实现经济增值，实行废弃物资源化利用，降低农业成本，提高效益，为农村大量剩余劳动力创造农业内部就业机会，保护农民从事农业的积极性。 d．持续性 发展生态袋农业能够保护和改善生态环境，防治污染，维护生态平衡，提高农产品的安全性，变农业和农村经济的常规发展为持续发展，把环境建设同经济发展紧密结合起来，在较大限度地满足人们对农产品日益增长的需求的同时，提高生态系统的稳定性和持续性，增强农业发展后劲。 4. 我国生态农业的几种发展模式（3）根系类型植物根系对土体的力学作用取决于根系的受力情况，因此对边坡土层中的根系进行受力分析时，首先要判断根系的类型。植物根系通常分为抗剪型根系和摩擦型根系。当土体发生滑动时，如果根土间的静摩擦力大于根系自身的抗拉力，根系则会被拉断，属于抗剪型根系，这类根系对土体的抗滑作用主要表现在根系沿滑动面的抗拉力的分量。相反，若根土间的静摩擦力小于根系的抗拉力，根系通常会被拔出，属于摩擦型根系，其对土体的抗滑作用则主要表现在根土间的静摩擦力的分量。 。 生态农业模式 生态袋农业是按照生态学原理和经济学原理,运用现代科学技术成果和现代管理手段,以及传统农业的有效经验建立起来的,能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。 生态袋农业是世界农业发展的方向。目前,我国生态农业的实验和研究正逐步在全国范围内展开,许多生态农业试验点不断涌现,并创造出较为理想的生态农业模式。基塘式水陆结合模式以我国广东省珠江三角洲的桑基鱼塘为典型代表。这里地势低洼,常受水淹。农民就把一些低洼田挖成鱼塘,挖出的土将周围的地势垫高,并将各个池塘隔开,叫做基。在基上种果树、蔬菜、甘蔗,分别称为果基鱼塘、菜基鱼塘和蔗基鱼塘。在基上种桑养蚕,形成桑基鱼塘。桑基鱼塘基上的桑树是生产者,蚕以桑叶为食,是**级消费者,生产丝、茧、蛹,排出蚕粪。塘里的鱼是*二级消费者,为充分利用各种饲料和立体空间,施行不同鱼种分层放养,上层鱼吃剩的残余物及粪便成为下层鱼的饲料,鱼类的排泄物和其他动植物的残骸又被微生物分解为含氮、磷、钾的简单物质,混入塘泥。这种塘泥肥力高、肥效长,又有抗旱和防止杂草滋生的作用,是施用于桑基的好肥料,从而进入新的循环。这样就构成了一个水陆相互联系、动植物相互作用、物质循环和能量层层利用的农业生态系统,形成“桑茂、蚕壮、鱼肥大,鱼肥、泥好、桑茂盛”的**联系。 基塘生态系统不仅资源利用率高,生产率也很高,经济效益也非常显着。种养加综合利用模式北京市大兴县留民营村是世界**的生态村。全村按照生态学能量流动原理,因地制宜地进行产业结构调整。为了充分利用秸秆,重点发展了饲养业,先后建立起奶牛场、鸡场、鸭场、猪场和养鱼场。与此同时,为农业服务的饲料厂、面粉厂、食品厂也相应建立起来。逐步形成一个农林牧副渔全面发展、种养加多种经营的生产结构。留民营村以农作物秸秆和粮食加工产生的米糠、麸皮作为饲料送到饲养场,牲畜粪便和部分秸秆进入沼气池,产生的沼气供农民作生活燃料。沼气渣和水,一部分送至农田,一部分送至鱼塘,一部分沼气渣加工后又是好饲料。鱼塘的塘泥又是农田果园的好肥料,豆制品厂的下脚料用来喂奶牛和猪。鸡粪既用做肥料,发酵除臭后又是猪的好饲料。通过这样的综合利用,不仅促进了系统内粮食、牲畜生产的发展,增加了经济效益,降低了污染,净化了环境,还改变了农田施肥结构,使初级生产的光能利用率、能量转换率和秸秆还田率都大大提高,从而促进了自然资源的保护和利用,增加了农业发展的后劲。 稻萍鱼共生模式我国湖南省湘潭县农技站建立的稻、萍、鱼共生模式,是在同一块田里种稻、繁萍、养鱼,充分利用土、水、肥、气、热等自然资源。其做法是:起垄栽培水稻,垄面湿润养萍,垄沟养鱼;或大小行栽种水稻,在大行内挖沟养鱼,水面养萍,形成稻—萍—鱼立体结构。这种立体结构充分利用了稻、萍、鱼的互利关系,并根据它们不同的空间生态位和营养生态位,巧妙地组合在一块水田里,从而使其有较高的物质、能量利用率和转化率,而且减少了用工,降低了成本,取得了较好的经济效益和社会效益。 4.生态袋袋农业的现状及问题

　　参考文献：[1]张永兴.边坡工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2008：224-226.[2]王华，赵志明，何刘.不同植被类型根系固土效应的试验研究[J].铁道建筑，2009，11：62-63.[3]胡夏嵩，李国荣，朱海丽.寒旱环境灌木植物根_土相互作用及其护坡力学效应[J].岩石力学与工程学报，2009，28（3）：619.[4]扈萍.高速公路边坡植被护坡的力学分析[D].济南：山东大学硕士学位论文，2005：38.[5]刘小光，冀晓东，赵红华等.油松根系与土壤摩擦性能研究[J].岩石力学与工程学报，2012，34（6）：63-67.[6]杨永红.东川砾石土地区植被固土护坡机理研究[D].成都：西南交通大学博士学位论文，2006：94-108.