学术论文 | 《Catena》利用农业废弃物对河岸土壤进行纤维增强:减轻水力侵蚀并促进植物生长

2026-10-25 22:25:15

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陈勇，吴锋，贺元源#，王世梅，张先伟，

张晨宇，李泉龙，巩林贤，王力#

摘要

河岸斜坡长期遭受复杂的水动力侵蚀，导致土壤流失、植被退化以及侵蚀引发的岸坡坍塌等环境和地质问题。利用天然可降解的废弃物来增强斜坡土壤的抗侵蚀能力和植被生长能力已成为生态护岸的重点。本研究采用农业废弃物纤维对长江中游的斜坡土壤进行加固。通过使用不同质量含量的秸秆、椰糠和椰丝制备加固土样，以研究其基本性能（包括抗剪强度和液塑限特性）的改善情况。结果表明，纤维含量在 0.3% 至 0.7% 时，显著提高了土壤的内聚力，降低了液限和塑限含水量，表明其增强了工程力学性能和水稳定性。水力侵蚀试验和植物栽培表明，在 0.3% 至 0.7% 的质量含量范围内，秸秆和椰丝能使土壤的抗侵蚀能力提高一倍以上，而三种纤维均能改善植物生长性能。通过扫描电子显微镜（SEM）揭示了中尺度的增强机制，并探讨了土壤特性与生态防护性能之间的相关性。最后，一个综合经济因素的系统评估框架确定了质量含量为 0.5% 至 0.7% 的秸秆纤维增强土为坡面加固的最佳复合解决方案。本研究的发现为河岸坡面的生态防护以及提高纤维增强土的抗侵蚀性和植物生长性能提供了理论依据。（AI翻译）

论文部分截图

图1 岸坡截面及试验材料

图2 纤维改良土壤的扫描电子显微镜图像分割阈值的确定

图3 不同法向应力下加固土体的抗剪强度

图9 纤维增强土的微观结构及其改进机制

图11 “微尺度参数与宏观性能之间的皮尔逊相关性分析。

图13 纤维增强土综合最优方案的评估与策略

亮点

• 纤维增强材料能使土壤的黏合力提高多达 8.5 倍。

• 农业秸秆纤维增强型土壤可将水土流失率降低 50%以上。

• 3 种农业废弃物纤维都能促进土壤中植物的生长发育。

• 扫描电子显微镜揭示了纤维网络结构所起的增强抗侵蚀能力的作用机制。

• 通过人工智能结合方法评估得出，0.5% - 0.7% 的土壤与硅藻土的混合比例是最优方案。（AI翻译）

引用格式

Yong Chen，Feng Wu, Yuanyuan He, Shimei Wang, Xianwei Zhang , Chenyu Zhang, Quanlong Li, Linxian Gong, Li Wang. 2026. Fiber-reinforcement for riverbank soils: mitigating hydraulic erosion and promoting plant growth with agricultural waste. Catena. 269: 110128

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