Mitigating rainfall induced soil erosion through bio-approach: From laboratory test to field trail
全球变暖加剧的极端降雨事件会对土壤稳定性构成巨大威胁，造成严重的土壤侵蚀，并引发各种灾害，如山体滑坡、泥石流和土地退化。本研究通过进行一系列实验室测试，探讨了利用微生物诱导方解石沉淀 （MICP） 控制土壤侵蚀的生物方法的有效性和关键影响因素。还进行了田间试验，以探讨 MICP 处理对自然降雨下土壤边坡的长期有效性。室内试验结果表明，MICP处理后，峰值贯彻强度提高了4.43倍，降雨期间土壤崩解指数和土壤流失分别降低了65.7 %和92.6 %。发现粘结溶液的最佳浓度为 1.0 M。事实证明，单相和两相 MICP 方法均能有效增强土壤抗侵蚀能力。然而，两相 MICP 方法对表层土壤改良的影响更明显，而一相 MICP 方法则取得了更均匀的处理效果。为期 11 个月的田间侵蚀试验验证了 MICP 处理在控制土壤侵蚀方面的显著持久性。此外，更多的 MICP 处理周期进一步增强了土壤对降雨的抗侵蚀能力。MICP 生产的 CaCO 的键合和填充效果3沉淀物在提高土壤水分稳定性和机械强度方面起着至关重要的作用，从而显著缓解了自然降雨期间雨滴和地表径流引起的土壤侵蚀。本研究为实际应用 MICP 应用在极端降雨量增加的土壤侵蚀控制中提供了有价值的建议，也有望在气候变化下提供可控和可持续的土壤改良解决方案。。
本研究调查了 MICP 技术在减轻粘土质土壤侵蚀方面的性能，从实验室规模测试到田间规模研究。通过进行渗透和土壤崩解试验评价土壤样品的渗透强度和水稳定性。通过模拟降雨试验和自然降雨下的田间侵蚀试验，研究了 CS 浓度、MICP 法和 MICP 处理周期对 MICP 处理粘土侵蚀特性的影响。测试结果得出以下结论：1.MICP 方法通过增强土壤水分稳定性和机械强度，有效提高粘性土壤对降雨的抗侵蚀能力。模拟降雨试验后，MICP 处理后，峰值抗侵彻性提高了 4.43 倍，土壤崩解指数降低了 65.7 %，土壤流失率降低了 92.6 %。2.随着 CS 浓度从 0.5 m 增加到 1.5 m，土壤渗透强度、水分稳定性和抗侵蚀性呈先增加后降低的趋势。控制土壤侵蚀的最佳 CS 浓度为 1.0 M。两相 MICP 方法在提高表层土壤的测量强度方面表现出更好的效果，一相 MICP 方法对土壤改良表现出更均匀的处理效果。3.现场试验结果验证了MICP处理在减轻自然降雨对土壤侵蚀方面的显著耐久性。经自然气候作用11个月后，micp处理的土坡仍表现出有效的抗侵蚀能力。随着MICP处理次数的增加，坡面土壤的抗侵蚀能力进一步增强。在大暴雨期间，经mip处理的坡面土壤流失量和入渗量分别减少了87.1%和20.8%。4.MICP产生的CaCO3沉淀与土壤颗粒结合，填充土壤孔隙，增强土壤水稳定性和机械强度，从而有助于提高土壤抗侵蚀能力。经MICP处理后，坡面表层CaCO3含量较高的土层能有效抵抗雨滴和地表径流的侵蚀，减少水分入渗，最终在降雨条件下保护整个土坡。本研究结果为MICP技术在土壤侵蚀控制中的实际应用提供了有价值的见解。这一知识对于制定可持续的土壤改良战略具有重要意义，这些战略旨在减轻全球变暖中极端降水事件的不利影响。![]()
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