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苏打盐渍土的机械物理性质

时间:2022-11-11 百科知识 版权反馈
【摘要】:苏打盐渍土黏粒含量很高,而且几乎完全分散,地表湿时膨胀泥泞,干时收缩板结坚硬,物理性状严重恶化。供试土样的饱和导水率很小,说明苏打盐渍土基质对水流的阻碍作用很强,土壤通透性很差。苏打盐渍土的物理性质恶化十分严重,主要表现在:土壤中黏粒几乎完全分散,土壤结构性极差,结构系数<5.0%,土壤中水稳性大团聚体含量为0%,土壤通透性极低,饱和导水率<0.22 mm·d-1。

一、材料与方法

(一)供试土样

供试土样取自大安碱地生态试验站(N45°35′58″—N45°36′28″,E123°50′27″—123°51′31″),取样时间为2008年7月。选择4组典型苏打盐渍土剖面(P1、P2、P3、P4),按0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm层次取样。

(二)物理性质测定

1.土壤机械组成

土壤砂粒(2~0.02 mm)、粉粒(0.02~0.002 mm)、黏粒(<0.002 mm)的粒级分类标准采用国际土壤质地制中的分类方法(黄昌勇,2000)。砂粒、粉粒、黏粒含量采用沉降法测定(刘光崧,1996)。

2.水稳性团聚体含量

对0~10 cm,10~20 cm,20~30 cm土层的水稳性团聚体含量进行了测定。水稳性团聚体的测定参照《土壤理化分析与剖面描述》(刘光崧,1996)中的测定方法。水稳性团聚体粒级分别为:2~0.25mm,0.25~0.002 mm,<0.002 mm。水稳性团聚体含量采用质量分数表示,计算方法为:

z=100×m′/m

式中z——水稳性大团聚体质量分数(%);

  m′——大于0.25 mm水稳性团聚体的风干质量(g);

  m——风干土质量(g)。

3.分散系数与结构系数

分散性黏粒含量采用沉降法测定(刘光崧,1996),黏粒分散系数公式计算:

式中y——黏粒分散系数(%);

  w′——土壤中分散性黏粒含量(g·kg-1);

  w——土壤机械组成中黏粒含量(g·kg-1)。

土壤结构系数采用计算法:

式中k——土壤结构系数(%);

  w′——土壤中分散性黏粒含量(g·kg-1);

  w——土壤机械组成中黏粒含量(g·kg-1)。

4.饱和导水率

土壤饱和导水率采用南京土壤仪器厂生产的TST-55A型渗透率仪测定。以原状土为试样,在土壤剖面按实验设计间隔,使用与TST-55A型渗透率仪相配套的环刀取样。每层6次重复。取样后将样品带回室内,直接装人TST-55A型渗透率仪,采用定水头法测定饱和导水率。

饱和导水率采用达西定律计算,即

式中K s——饱和导水率(cm·s-1);

  Q——渗透量(mL);

  A——渗透横截面面积(cm2);

  t——渗透时间(s);

  L——土柱长度(cm);

  H——水头高度(cm)。

为了消除温度的影响,将测定的饱和导水率换算成10℃下的饱和导水率:

式中K s——某一水温下的饱和导水率(cm·s-1);

  K10——10℃时的饱和导水率(cm·s-1);

  T——水的温度(℃)。

二、结果分析

(一)土壤机械组成和土壤质地

土壤机械组成是指土壤中各粒级颗粒的相对含量,又称土壤颗粒组成。根据机械组成划分的土壤类型被称为土壤质地。土壤机械组成和质地的划分方法较多,常见的有国际质地制、美国农部质地制、卡钦斯基质地制和中国质地制(黄昌勇,2000)。

本研究采用国际土壤质地制来判断土壤质地。该质地制以黏粒含量为主要标准,<15%者为砂土质地组和壤土质地组,15%~25%者为黏壤质地组,>25%者为黏土质地组。当土壤粉粒含量>45%时,在各质地组的名称前均冠以“粉质”字样;当砂粒含量在55%~85%时,则冠以“砂质”字样,当砂粒含量>85%时,则称为壤砂土或砂土。

供试土样的砂粒、粉粒、黏粒含量情况见表3.1。总体而言,4个剖面下层(20~60 cm)土壤黏粒的平均含量略高于表层(0~20 cm)土壤,黏粒含量>25%,属黏土质地组,表层土壤黏粒含量在18.87%~31.69%,属黏壤质地组或黏土质地组。在4个剖面中,仅有个别土层的粉粒含量>45%,而砂粒含量均<55%。因此,根据国际质地制,供试土壤的质地以黏土为主。

表3.1 土壤机械组成

(二)土壤结构

一般把土壤经过湿筛后,其粒级直径>0.25 mm团聚体的多少作为评价土壤团聚体水稳性能好坏的指标。著名的俄罗斯土壤学家B. P.威廉斯曾提出>0.25 mm的水稳性团聚体含量占土重的70%时,称之为有结构的土壤(王春裕,2004)。土壤结构性在调节土体水、气、热及微生物活性等方面具有重要意义,是土壤肥力基础的重要特征,也是评价土壤肥力高低的重要依据之一。

供试土壤的水稳性大团聚体(>0.25 mm)含量为0%(见表3.2),说明土壤的结构性很差。而且土壤的分散系数极高,平均在97%~98%(见表3.3),土壤黏粒几乎完全分散。黏粒是土壤中最细的部分,具有极大的比表面积,其表面的负电荷与临近的土壤水中的阳离子形成双电层,从而导致其巨大的表面积和表面电荷,使之具有吸附水分子的能力,形成粒径相对比较厚的水层或水膜(王春裕,2004)。黏粒间的空间极细,黏粒间的水膜可以充满或堵塞这些极细的孔膜,而其孔隙在吸附水膜外侧可能尚有少数空间借助毛细管作用而保持着少量水分,在水膜不堵塞孔隙的条件下,其孔隙越细则毛管力越强(王春裕,2004)。可见,黏粒在一定含水量范围内呈现为极强的黏结性、黏着性和可塑性,干缩湿胀的程度极高。苏打盐渍土黏粒含量很高,而且几乎完全分散,地表湿时膨胀泥泞,干时收缩板结坚硬,物理性状严重恶化(王遵亲等,1993)。

表3.2 土壤水稳性团聚体含量

续表3.2

表3.3 土壤分散度和结构系数

(三)土壤饱和导水率

由图3.1可知,苏打盐渍土饱和导水率数值很小,各土层饱和导水率一般在0.02~0.22 mm·d-1,属低透水强度范围内。饱和导水率主要反映土壤饱和渗透性能,对于一定的土壤而言,其饱和导水率是个常数。供试土样的饱和导水率很小,说明苏打盐渍土基质对水流的阻碍作用很强,土壤通透性很差。

另外,饱和导水率在土壤剖面中呈近S形分布:表层土壤的饱和导水率最高,随剖面深度的增加,饱和导水率先降低、再增加、然后再降低。在20~60 cm深度内,土壤K10<0.18 mm·d-1,土壤几乎不透水。底层土壤如此低的透水性必然对土壤盐分的垂直淋洗产生严重阻碍。

图3.1 土壤饱和导水率

三、结 论

苏打盐渍土的物理性质恶化十分严重,主要表现在:土壤中黏粒几乎完全分散,土壤结构性极差,结构系数<5.0%,土壤中水稳性大团聚体含量为0%,土壤通透性极低,饱和导水率<0.22 mm·d-1

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