乾燥に影響を与えるキノドン・ダクチロンの根系に関する研究

Jun 05, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13052 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

膨張性土壌は、吸水膨張と水分損失収縮という顕著な特性を示し、乾燥と湿潤が交互に繰り返される自然環境下ではひび割れが発生しやすくなります。 膨張した土壌での亀裂の発生と進展は、地滑りなどの壊滅的な工学事故を引き起こす可能性があります。 植生保護は、広大な土壌斜面を安定させ、生態学的保護要件を満たすための重要なアプローチです。 本研究では、室内実験と理論解析手法により、乾湿サイクルにさらされた膨張土壌の亀裂進展とせん断強度に及ぼすキノドン・ダクチロンの根の影響を解析し、亀裂の進展と根のせん断強度減衰との関係を明らかにした。 -ドープされた膨張土壌が調査されました。 さらに、栄養根系の作用機構も解明されました。 結果は、Cynodon dactylon の根系が、広大な土壌における亀裂の発生に対して顕著な抑制効果を発揮することを示しています。 根がドープされた膨張土壌の亀裂指数は、乾湿サイクルの過程で重要な位相特性を示します。 根系の亀裂遮断および補強効果は、根と土壌の質量比が増加し、根の直径が減少するにつれて顕著になります。 さらに、膨張土壌における亀裂の発達のプロセスには、土壌せん断強度の低下が伴います。 亀裂の発達とせん断強度の減衰との定量的な関係は、斜面地盤の安定性を予測するための基礎として役立ちます。 全体として、この結果は、広大な土壌による斜面の保護における植生ベースのアプローチの可能性を強調しており、広大な土壌のある地域における生態学的保護と工学設計に実用的な意味をもたらします。

膨張土は、ひび割れ、膨張と収縮、超圧密の特性を備えた可塑性の高い粘土です。 モンモリロナイトなどの親水性鉱物が豊富に含まれているため、水分含有量の変化により土壌の湿潤膨張および乾湿収縮変形が大きくなり、亀裂の発生につながります1,2。 降雨と蒸発の繰り返しにより亀裂プロセスがさらに悪化し、土壌全体の構造が劣化します。 その結果、広大な土壌の強度が損なわれ、斜面地滑りや道路亀裂などのさまざまな地盤工学的課題が引き起こされます3、4、5。 広大な土壌斜面の長期安定性の維持は工学分野における重大な懸念事項として浮上しており、この問題に対処するための効果的な解決策が必要となっています。

国内外の学者は、広範な実践的な調査を通じて、広大な土壌斜面の強化に関する重要な専門知識を蓄積してきました。 広大な土壌斜面に伴うリスクを軽減するために、エンジニアリングの現場では、さまざまな厳格かつ柔軟な保護対策が積極的に採用されてきました6、7、8、9。 しかし、従来の支援方法の耐久性と経済効率は最適とは言えず、研究者は繊維10、11、12、石灰13、14、15、フライアッシュ16、17を土壌に組み込むなどの代替アプローチを模索しています。

近年、生態学的な斜面保護手法を使用することの技術的、経済的利点、および生態学的利点に対する関心が高まっています。 「柔軟性と緑の保護を伴う拡張の処理」という概念は、拡張土壌保護管理への新しいアプローチとして登場しました5,18。 これらの研究は、斜面工学における環境保護対策の強化効果と生態学的回復の可能性を実証しており19、根系と土壌亀裂との密接な関係20、21、22、23、24、および根の成長間の強い相関関係を強調している。特性と斜面安定性25,26。 しかし、これらの重要な発見にもかかわらず、拡大土壌亀裂の発達に対する植生の根の影響は既存の文献で十分に取り上げられておらず、根の成長特性が拡大土壌亀裂の発達に及ぼす影響についての議論が不足しています。 。