脱硫副产物施用条件下碱化土壤结构演变机制及其定量表征

发布时间：2020-06-30 20:50

【摘要】：土壤结构包含了土壤颗粒、团聚体和孔隙等内容,其对土壤水、气、养分运动和生物活动具有重要作用,是土壤质量的核心指标。应用脱硫副产物改良碱化土壤的核心问题即是改善包括土壤结构在内的土壤质量。探索综合施用脱硫副产物对碱化土壤结构的影响对闸释改良机理,建立优化的改良方法具有重要意义。本研究通过在内蒙古河套灌区进行的多年期碱化土壤改良田问试验和室内试验,分析了不同改良处理下土壤理化性质的年内年际变化和作物产量,引入分形和多重分形理论研究了土壤团聚体和土壤粒径分布的变化特征,利用计算机断层扫描技术(CT)和数字图像处理技术,研究了改良措施对不同质地、不同深度碱化土壤基于图像分析得到的二维、三维孔隙结构的影响,并初步建立了基于土壤结构的土壤质量评价方式。主要研究结论如下： (1)综合施用脱硫副产物配合淋洗处理(以下简称综合处理)经过两年后可以显著降低0-40cm土壤碱化度(ESP).pH；仅施用脱硫副产物处理ESP和pH降幅低于综合处理；仅淋洗处理对ESP.pH的降低效果不明显。所有改良处理对0-20cm土体电导率(EC)均有明显的降低作用,但在20-40cm深度上,仅施用脱硫副产物处理和仅淋洗处理下EC会高于初始值。高脱硫副产物施用量(14.5t/hm2)配合低淋洗量(1.52×103t/hm2)处理对食葵的株高、茎粗等生长指标以及产量提升效果最佳。 (2)综合处理显著降低了0-40cm土壤容重和团聚体分形维数D,提高了土壤饱和导水率以及干筛/湿筛团聚体几何平均直径GMD和平均重量直径MWD、干筛大团聚体数量DR0.25和湿筛大团聚体数量WR0.25；仅淋洗处理提高了0-40cm深度上干筛团聚体GMD和MWD以及DR0.25,但D值高于空白处理；仅施用脱硫副产物处理在0-10cm深度上的干筛团聚体GMD和MWD以及DR0.25西低于对照处理,但在10-40cm深度上则高于对照处理,且D值在全剖面上低于空白处理。 (3)综合处理改良碱化土壤对于0-60cm内土壤粘粒、粉粒和砂粒组分以及单分形维数影响不显著,但提高了多重分形信息熵维数D1。 (4)综合处理显著增加了0-20cm土体基于图像分析得到的二维总孔隙度、大孔隙度、中孔隙度、长孔隙度、不规则孔隙度、规则孔隙度,分形维数以及三维总孔隙数、大孔隙度、水平孔隙度、孔长密度和分叉点数；仅施用脱硫副产物处理对0-10cm深度土壤孔隙提升有抑制效果,但促进了10-40cm深度土壤孔隙形成；仅进行淋洗处理提高了0-10cm的孔隙特征值,但对深层的土壤孔隙结构有一定的负面影响。 (5)施用脱硫副产物配合淋洗改良方式提升了粉土、粉壤土和砂壤土质地碱化土壤图像重建三维孔隙结构的大孔隙度、扭曲度和节点密度,并对粉质碱土的垂直孔隙度、粉壤质碱土的水平中孔隙度和砂壤质碱土的水平大孔隙度增加有积极影响； (6)通过利用主成分分析法构建的基于土壤结构参数的碱化土壤质量评价方法发现,高脱硫副产物施用量(14.5t/hm2)配合低淋洗量(1.52x103t/hm2)处理对土壤结构质量的提升效果最为显著,具有潜在的应用价值。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S156
【图文】：

示意图,显微CT,医用CT,工业

1 、线接枚器图1-1 (a)医用CT和（b)工业显微CT的原理示意图[97]Fig. 1-1 Working principles of medical CT and industrial Micro CT scanner'"'1.4.3.3 CT图像二维参数的研究及应用为了评价土壤孔隙对水分、溶质以及气体传递运输特性的影响，首先需对土壤中孔隙的特性进行定性、定量化描述。现有研究基于CT扫描得到土壤二维的图像，可以分析得到包括土壤孔8

地理位置

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【参考文献】