红壤重构力学特性及影响机制

　　绪论 
　　1.1　研究背景与意义 
　　1.1.1　云南省红壤的现状与特征 
　　1.1.2　现有土壤重构技术特点与不足 
　　1.1.3　木纤维和糯米胶在红壤重构中可行性及优势 
　　1.2　国内外研究现状 
　　1.2.1　改性材料在土壤重构技术中的应用 
　　1.2.2　土壤重构对土壤力学特性的影响 
　　1.2.3　干湿交替对土壤力学特性的影响 
　　1.2.4　植物对土壤力学特性的影响 
　　1.2.5　文献评述 
　　1.3　研究内容与技术路线 
　　1.3.1　研究内容 
　　1.3.2　技术路线 
　　2　理论分析与研究框架 
　　2.1　关键理论分析 
　　2.1.1　土壤发生学理论 
　　2.1.2　土地（壤）生态学理论 
　　2.1.3　土水耦合理论 
　　2.1.4　生态恢复与重建理论 
　　2.1.5　系统工程理论 
　　2.2　主要概念界定 
　　2.2.1　红壤复合土 
　　2.2.2　土壤重构 
　　2.2.3　土壤干湿交替 
　　2.2.4　土体抗剪特性 
　　2.3　研究框架构建 
　　2.4　本章小结 
　　3　材料与方法 
　　3.1　试验材料 
　　3.1.1　供试土样 
　　3.1.2　红壤复合土材料 
　　3.1.3　根土体材料 
　　3.2　研究方法 
　　3.2.1　红壤复合土抗剪强度测定方法 
　　3.2.2　红壤复合土基质吸力与含水率测定方法 
　　3.2.3　草本植物基本参数测定方法 
　　3.2.4　根土体基质吸力和含水率测定方法 
　　3.2.5　土—水特征曲线模拟方法 
　　3.3　数据处理与分析 
　　4　干湿交替下红壤复合土抗剪特性研究 
　　4.1　试验设计与过程 
　　4.2　干湿交替下复合土抗剪强度变化分析 
　　4.2.1　糯米胶复合土抗剪强度分析 
　　4.2.2　木纤维复合土抗剪强度分析 
　　4.2.3　混合复合土抗剪强度分析 
　　4.3　干湿交替下复合土黏聚力变化分析 
　　4.3.1　糯米胶复合土黏聚力分析 
　　4.3.2　木纤维复合土黏聚力分析 
　　4.3.3　混合复合土黏聚力分析 
　　4.4　干湿交替下复合土内摩擦角变化分析 
　　4.4.1　糯米胶复合土内摩擦角分析 
　　4.4.2　木纤维复合土内摩擦角分析 
　　4.4.3　混合复合土内摩擦角分析 
　　4.5　本章小结 
　　5　干湿交替下红壤复合土水力特征研究 
　　5.1　试验设计与过程 
　　5.2　脱湿/ 吸湿过程基质吸力变化规律 
　　5.2.1　糯米胶复合土基质吸力变化 
　　5.2.2　木纤维复合土基质吸力变化 
　　5.2.3　混合复合土基质吸力变化 
　　5.3　干湿交替下基质吸力变化规律 
　　5.3.1　糯米胶复合土 
　　5.3.2　木纤维复合土 
　　5.3.3　混合复合土 
　　5.4　SWCC 变化规律 
　　5.4.1　糯米胶复合土SWCC 变化 
　　5.4.2　木纤维复合土SWCC 变化 
　　5.4.3　混合复合土SWCC 变化 
　　5.5　基于Logistic 模型的红壤复合土SWCC 模拟 
　　5.5.1　糯米胶复合土 
　　5.5.2　木纤维复合土 
　　5.5.3　混合复合土 
　　5.6　本章小结 
　　6　草本植物对红壤复合土抗剪特性的影响 
　　6.1　试验设计与过程 
　　6.2　白三叶根土体抗剪强度分析 
　　6.3　黑麦草根土体抗剪强度分析 
　　6.4　白三叶根土体的黏聚力与内摩擦角分析 
　　6.4.1　糯米胶复合土 
　　6.4.2　木纤维复合土 
　　6.4.3　混合复合土 
　　6.5　黑麦草根土体的黏聚力与内摩擦角分析 
　　6.5.1　糯米胶复合土 
　　6.5.2　木纤维复合土 
　　6.5.3　混合复合土 
　　6.6　本章小结 
　　7　草本植物对红壤复合土水力特性的影响 
　　7.1　试验设计与过程 
　　7.2　不同复合土对草本植物生物量的影响 
　　7.3　植物参数对根土体基质吸力的影响 
　　7.3.1　根表面积指数（RAI）与基质吸力关系 
　　7.3.2　根系体积比（RV）与基质吸力关系 
　　7.3.3　叶片面积指数（LAI）与基质吸力关系 
　　7.3.4　地下生物量（UB）与基质吸力关系 
　　7.4　基于Logistic 模型的白三叶根土体SWCC 模拟 
　　7.4.1　糯米胶复合土根土体 
　　7.4.2　木纤维复合土根土体 
　　7.4.3　混合复合土根土体 
　　7.5　基于Logistic 模型的黑麦草根土体SWCC 模拟 
　　7.5.1　糯米胶复合土根土体 
　　7.5.2　木纤维复合土根土体 
　　7.5.3　混合复合土根土体 
　　7.6　本章小结 
　　8　结论与展望 
　　8.1　主要结论 
　　8.2　创新点 
　　8.3　不足与展望 
　　参考文献 

　　张川，博士，现聘任为云南农业大学副教授、硕士生导师，“土地资源利用与保护”硕士点点长。张川，博士，现聘任为云南农业大学副教授、硕士生导师，“土地资源利用与保护”硕士点点长。

　　红壤是一种在高温多雨气候条件下淋溶形成的一种特殊土壤，具有塑性高、高含水率、黏性重、易结块和抗剪强度差等特性。土壤重构已成为土地整治工程一项关键技术，也是工矿区土地复垦、生态修复和高标准农田建设等研究的热点之一。因此，该研究围绕红壤区土地整治工程中面临的松散边坡如何稳定？土壤持水保水性能如何提升？稀缺土水资源如何保持、植物群落如何快速恢复？土壤重构过程中影响机制如何响应等主要技术和科学问题。因此，该研究基于土壤重构视角，构建了“改土-调水-培植”的研究理论框架，采用理论分析、室内试验、数值模拟等研究方法，以云南省红壤为研究对象，通过设置4种添加量（0、0.5%、2.5%、5.0%）的木纤维、糯米胶和混合（木纤维/糯米胶），以及2种草本植物（白三叶、黑麦草）重构红壤的土水性能，开展基于土壤重构的红壤复合土力学特性及影响机制研究。
　　研究结果表明：（1）添加适量的糯米胶、木纤维或混合重构材料可以增强红壤的抗剪强度，同时能抑制干湿交替作用对土体抗剪性能的衰减效应。（2）适量的重构材料添加后可以增强红壤的持水保水性能，同时能减缓干湿交替作用对红壤水力特性的滞回效应。（3）白三叶、黑麦草可以增强红壤复合土的加筋固土能力。黑麦草根土体抗剪强度增量高于白三叶根土复合体，相对于白三叶，黑麦草的加筋固土能力较强。（4）添加最优配比的糯米胶复合土可以提高草本植物地上和地下生物量。（5）草本植物可以增强红壤复合土的持水保水性能。黑麦草根土体的基质吸力随着草本植物的根系表面积指数（RAI）、根体积比（RV）、叶片面积指数(LAI)和地下生物量(UB)的增加而增大，两者总体呈线性函数关系。研究结果完善土地整治理论方法体系，为生态脆弱区的土地整治、生态修复和水土保持等生态化工程实践提供理论依据和技术指导。