PDF《施加生物质炭对盐渍土土壤结构和水力特性的影响》

0 ,2 % a n d5 % b ym a s so fs o i l ) i nac o m p l e t e l yr a n d o m i z e dd e s i g nw i t ht h r e e r e p l i c a t e sf o r e a c ht r e a t m e n t .T h er e s u l t ss h o w e dt h a t b u l kd e n s i t yo f s o i l w a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e da n d t o t a l p o r o s i t ya n dm a c r o p o r o s i t yo f s o i l w e r ei n c r e a s e do b v i o u s l ya f t e r a p p l y i n g

5 % b i o c h a r .B e s i d e s ,t h e p r o p o r t i o no f w a t e r s t a b l ea g g r e g a t e s w i t hs i z eg r e a t e r t h a n0

2 5m m ,t h ef r a c t a l d i m e n s i o no f s o i l p o r e s w a s s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d .T h es a t u r a t e dw a t e r c o n t e n t a n ds a t u r a t e dw a t e r c o n d u c t i v i t yo f s o i l w e r ea l s o i m p r o v e d .C o m b i n e d w i t h t h e Mi c r o C T s c a n n i n g t e c h n o l o g y a n d t h e f r a c t a lt h e o r y , t h e w a t e r c h a r a c t e r i s t i cc u r v ea n dt h eu n s a t u r a t e dh y d r a u l i cc o n d u c t i v i t yo ft h ei m p r o v e ds a l i n e / s o d i cs o i lw e r e p r e d i c t e d .T h ea c c u r a c yo ft h ep r e d i c t i o n w a sh i g h ,w h i c h c a n b eu s e d i n t h es t u d yo fp r a c t i c a l p r o b l e m s . Ke yw o r d s :r e c l a m a t i o na r e a ;

s a l i n es o i l ;

b i o c h a r ;

Mi c r o C Ts c a n n i n gt e c h n o l o g y ;

f r a c t a l d i m e n s i o n

0 引言 地球科学的各个分支学科, 包括水文地质学、 土 壤科学、 环境科学及岩土工程等, 均需对土壤水力性 质( 水分 特征曲线、 水力传导度等) 进行测定和估算.确定土壤水力性质的方法包括直接测定和间接 估算两大类;

在实际操作中, 土壤水力性质具有较大 空间变异性, 直接方法测定耗时耗力, 且测定的参数 往往存在 精度不高等问题[

1 ] .2 0世纪70年 代以来, 根据土壤特性间接推求水力性质的方法引起了 国内外学者广泛关注[

2 ] , 间接方法中使用分形几何 方法估计土壤水力性质得到了较大的应用.T Y L E R 等[

3 ] 首次 应用分形维数推求土壤水分特征曲线;

K R A V C H E N K O等[

4 ] 根据 海绵分形 理论, 提 出孔隙 表面分形维数计算方法, 改进了 B r o o k C o r e y 模型. 分形方法与其他间接方法的主要区别在于分形方法 确定的土壤水力特性参数具有明确的物理意义, 其 中分形维数可以反映土壤孔隙的 不规 则度 和复杂 性.目前大量研究主要通过颗粒大小分布来确定土 壤分形维数, 但土壤的分形维数不仅与颗粒大小分 布有关, 还与土壤孔隙形状与排列方式有关;

然而土 壤孔隙数目、 结构与排列方式非常复杂且很难识别. Mi c r o C T扫描和计算机图像处理技术迅速发展, 可以在不破坏样品的情况下对研究对象的内部结构 进行测定, 且成像及分析速度快, 能有效还原土壤孔 隙状况, 解决识别分析土壤孔隙这一难题[

5 ] . 近年来, 生物质炭被广泛应用于农业土壤改良[

6 ] .生物质炭是生物有机材料( 生物质) 在缺氧 或绝氧环境中, 经高温热裂解后生成的高度芳香化、 富含碳素的多孔固 体颗粒物质[

7 ] .前人 研究 发现 施加生物质炭可改善土壤理化特性[

8 ] , 吸附土壤中 重金属元素以及其他污染物, 并对碳氮元素等具有 良好的固持作用, 增加土壤肥力.目前施加生物质 炭对于土壤结构和水力性质的影响研究较少, 并且 研究没有得到一致结论[