本人近期主要从事的研究方向为基于人工模拟降雨实验的自然坡面和工程边坡的土壤侵蚀过程、植被恢复和养分流失等方面的内容。
降雨是土壤侵蚀的主要驱动因子之一,降雨引起的雨滴溅蚀和径流冲刷是坡面土壤侵蚀的主要动力,但天然降雨情况复杂,仅依靠天然降雨很难获得所需条件下的土壤侵蚀资料,且所得数据具有很大的局限性。人工模拟降雨装置可以进行所需控制条件下的降雨侵蚀试验,这样既有效减少了试验所需时间,又能减少试验成本,因此在由降雨引起的土壤侵蚀研究中应广泛应用。通过人工控制降雨量及降雨环境,人工设置降雨的雨强及降雨时间,可以更灵活高效地对实验数据进行总结与归纳,更科学地对数据进行对照。避免了自然降雨条件下进行实验存在的较多的偶然因素,提高了实验的科学性与数据的准确性,通过对实验设计中环境参数定性、定量的精确设置与校定,将监测进程回归到物化层面的本质特征上。从而可以更好的从发生原理及发生进程的角度对侵蚀过程进行分析说明。
随着社会经济建设对资源需求量的不断增加,在生产实践中对于自然资源的开发利用力度也越来越大,大型山体可以为生产建设提供大量矿石资源,但对于山石资源的过度开发产生大面积裸露边坡也会造成严重的环境问题及安全隐患,近年来,随着生态文明建设的不断推进和“绿水青山就是金山银山”理念的不断深入,针对废弃矿山的边坡修复工程进一步开展。边坡修复工程的目的是以相应的工程措施、植物措施等工法对裸露边坡进行修复,起到水土保持与生态防护的作用。随着生态意识的深入,植物措施在边坡防护中的地位越来越重要,但在不同的侵蚀条件及坡面环境下不同的植物措施防护效益不同,不同植物措施对不同边坡的适应性也不同。因此,针对边坡不同植物处理坡面的侵蚀过程进行研究分析具有重要的意义,尤其是基于不同降雨环境、不同坡度及不同植被设置下的分类实验,可以结合具体情况、具体条件对侵蚀过程进行梳理,从而可以更为具体地、实际地结合到自然条件中,根据实际情况制定更加合适的生态修复设计方案。
另外,关于坡面侵蚀过程的研究与实验操作大多集中在10°-30°的较为低缓的自然边坡,而由于矿山开采、大型公(铁)路修建等生产建设活动造成的30°以上的工程高陡边坡实验很少。边坡实验大都集中在低缓坡度条件中进行,但实际的边坡修复工程中,很多情况下要面对较为复杂的地质条件和高陡边坡。以目前的研究成果不足以为实际的方案设计、现场施工等工作提供科学的理论支撑。目前的实地施工中更多依靠经验主义,缺乏理论与实际相结合的优化配置,在实际施工坡面环境超过60°的条件下一般常采取直接采取挂主动防护网或灌浆的措施,造成“一刀切”式的生态治理方案。目前已有的研究缺乏与实际自然情况的结合。
同时,坡面过度的冲刷造成水土流失对土壤中与植物相关的主要营养元素也有较为明显的影响作用,在边坡生态复绿工程交付后1-3年内为植物生长重点管护期。因此,研究土壤养分的流失规律对植物的合理养护具有重要的现实意义,根据土壤的养分动态变化,可以更好地指导后期坡面植被的复建及后续植物管护等。目前关于边坡上不同坡位之间植物营养元素的迁移动态变化大多集中于已成林成坪多年的植物群落,对于生态修复后的新生群落、新形成的边坡的营养迁移动态变化研究较少。而边坡修复中常采用的工法为削坡喷播法,即先将边坡岩壁削降清坡,将土壤拌种之后向岩壁喷播,因此新修复的坡面不同坡位之间的营养元素差异较小,但修复后的植物养护期掌握了解不同护坡措施下新生坡面的土壤元素迁移情况非常重要,根据不同坡位之间的营养元素迁移变化与地位差异,合理地设计施肥方式与补喷措施,对于实际边坡修复中植物群落的恢复与生态维护有决定性作用。