胶结物质对土壤孔隙结构的影响及土壤性状对酸化的响应研究

发布时间：2017-12-23 14:25

本文关键词：胶结物质对土壤孔隙结构的影响及土壤性状对酸化的响应研究　出处：《浙江大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：土壤孔隙是影响土壤结构的重要因素,也是水分、养分和气体的运输通道,是土壤中的动植物和微生物的生活空间,因此研究孔隙的相关影响因素对农业生产和环境保护都有重要意义。土壤酸化是当今一大环境问题,酸化会导致土壤各项理化性质的退化,对生态环境的可持续发展造成危害。因此研究土壤对酸化的响应过程和机制,对于防治土壤酸化具有现实意义。本研究以土壤孔隙和土壤酸化为主题,分析不同胶结物质对土壤孔隙分布的影响,研究酸化过程中土壤物理、化学性质的变化。主要结果如下:1、氧化铁和有机质是土壤结构的主要胶结物质,孔隙大小和分布(PSD)是土壤结构研究的重要内容。以第四纪红土发育的红壤为材料,经去除氧化铁和有机质处理后,分别用压汞仪(MIP)和氮气吸附法(NAI)测定孔径0.37-100μm和0.001-0.1 μm的孔隙。红壤孔隙大小分布以5-0.1 μm孔隙为主,土壤去除氧化铁和有机质后的总孔体积和总孔隙率显著降低,尤其以氧化铁的影响更为明显。孔隙大小分布(PSD)分析表明,去除氧化铁和有机质显著降低75 μm孔隙体积,而5 μm的孔隙体积增大。氮气吸附法测定的土壤BET比表面积和BJH孔体积发现,去除氧化铁显著降低比表面积,而去除有机质增大比表面积。去除氧化铁使0.01-0.025μm和0.025-0.05μm孔隙含量增大。总体而言,红壤中氧化铁对土壤孔隙率和大小分布的影响显著高于有机质。2、多重分形理论可分析土壤孔隙分布的复杂度和异质性。对压汞法测定的土壤孔隙数据进行多重分形分析发现,去除氧化铁和有机质降低了多重分形奇异谱的全宽△α值,说明氧化铁和有机质能促进土壤孔隙分布的复杂度。土壤去除氧化铁使多重分形奇异谱变得更对称,有机质的作用次之,说明土壤氧化铁对土壤孔隙分布异质性的影响比有机质明显。去除氧化铁和去除有机质的信息维数D,、关联维数D2都显著大于原土,说明去除氧化铁和去除有机质后,使原本含量较多的孔隙减少,增加了其他孔径的孔隙含量,使得孔隙分布的集中度减小,孔隙分布更均匀。3、为了研究不同类型土壤对酸化的响应,采用电动模拟土壤酸化过程。经电动模拟酸化后,土壤出现明显的pH梯度变化,土壤越接近阳极,pH值越低。土壤原始pH值越高,酸化后pH下降得越多;中性的水稻土和潮土最容易被酸化。土壤越接近阳极,土壤交换性酸含量越高;土壤有机质含量越高;交换性Ca2+、交换性Mg2+、交换性K+和交换性Na+浓度越低。交换性Ca2+和交换性K+受土壤交换性酸含量变化影响较大。酸化后土壤pH降低,土壤的抗压强度也降低,但形变量没有明显变化规律。原土总孔隙含量并不决定土壤电动处理后的土壤抗压强度。土壤抗压强度与交换性H+浓度、交换性Al3+浓度、孔隙率、有机质含量呈负相关,与土壤pH、交换性Ca2+浓度、交换性Mg2+、交换性K+浓度和交换性Na+浓度呈正相关。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S152;S153

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