关于离子型稀土尾矿土壤经植物修复后根系-土壤复合体抗剪强度的实验与探讨

《Scientific Reports》：Experiments and discussions on the shear strength of root-soil complexes after phytoremediation of ionic rare earth tailings soils

　　

摘要

在生态修复过程中，草本植物的根系对提高土壤抗剪强度起着关键作用。本研究探讨了不同草本植物作用下离子型稀土尾矿中根土复合体的抗剪强度特性，并评估了吴-沃尔德伦模型中抗剪强度增量系数的适用性。通过测定土壤样本的物理参数及根系特征，该研究将直接剪切试验和根系拉伸试验得到的实际抗剪强度增量与理论增量进行了比较。结果表明，实验测得的根土复合体抗剪强度增量显著高于使用标准吴-沃尔德伦模型计算出的数值。根系加固作用主要集中在0–10厘米的土层中，且随着深度增加抗剪强度会下降。在同一土层中，不同植被类型的抗剪强度增量顺序为：Vetiveria zizanioides＞Paspalum notatum Flüggé＞Cynodon dactylon (L.)Setaria viridis。将这些尾矿应用于吴-沃尔德伦模型时，应力增量修正系数介于1.66到8.04之间。该模型的系数相对较高，其取值可能受稀土尾矿的物理性质、抗拉强度谱的计算方法、基质吸力变化以及根系破坏假设等因素的影响。本研究得出的系数有助于明确不同根系对抗剪强度的影响，为离子型稀土尾矿修复中的植被选择与配置提供了重要参考。