黄河三角洲不同土地利用类型土壤微观结构特征

黄河三角洲不同土地利用类型盐碱土微观结构的研究,对认识该地区盐碱土的工程性质和对滨海盐碱地治理具有重要意义。该研究结合粒度分析(particle size distribution,PSD)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、压汞(mercury intrusion porosimetry,MIP)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)方法,对3种不同土地利用类型盐碱土的微观结构进行定量分析,旨在揭示其微观特性,为黄河三角洲盐碱地治理提供微观理论依据。结果表明:不同土地利用类型下的土壤黏粒含量表现大小依次为农田、滩地、草地,而土壤孔隙度大小依次为草地、滩地、农田;农田、草地与滩地盐碱土矿物成分中,石英、方解石和钠长石等原生矿物占绝对优势,仅含少量黏土矿物,且农田黏土矿物含量远大于草地与滩地;草地与滩地盐碱土孔隙特征类似,两者在0.1≤孔隙直径<10μm范围内小孔隙与微孔隙占有绝对优势,而农田盐碱土以孔隙直径在<2μm范围内的微孔隙与超微孔隙为主。农田盐碱土由致密片状、扁平状结构与微裂隙构成,骨架颗粒间由黏土矿物胶结;草地盐碱土由紧密镶嵌的块状颗粒和架空孔隙构成,骨架颗粒间无胶结;滩地盐碱土由紧密堆积的粒状颗粒和粒间孔隙构成,骨架颗粒间无胶结。研究成果可提高对黄河三角洲不同土地利用类型盐碱土微观结构的认识,为滨海盐碱地的治理、利用和开发提供了微观尺度上的依据。

黄河三角洲粉质盐碱土土壤结构特征与渗透性关系分析

以黄河三角洲粉质盐碱土为研究对象,通过扫描电镜及压汞试验,结合土壤渗透系数,分析土壤结构特征与渗透性之间的关系。结果表明:黄河三角洲原状盐碱土土颗粒呈紧密镶嵌式排列,孔隙狭窄且不连通,孔隙主要为小孔隙和微孔隙,孔径较小;对原状土进行渗透试验得到渗透系数为6.46×10^-5 cm/s,渗透性较差;将土壤重塑后由于絮凝集聚体被破坏且该地区盐碱土中粉粒含量较多,其渗透系数降为2.40×10^-5 cm/s。黄河三角洲粉质盐碱土结构致密,孔隙狭小不连通,不能为水分下渗提供充足的渗流通道,导致该地区土壤渗透性较差。综合考虑该地区土壤结构特征与渗透性,对其进行治理时,建议掺杂砂石,以打破原始结构,增加渗流通道。

脱硫石膏施用量对滨海盐碱土水分运移的影响

通过室内土柱试验,研究了5种脱硫石膏质量掺加比(0、5%、10%、15%和20%)对滨海盐碱土水分入渗能力的影响,结果表明:掺加不同比例石膏均可提高土壤入渗能力,较高的石膏掺加比对土壤湿润锋和累计入渗量的促进作用下降;5%石膏掺加比可明显促进盐碱土中水分运移;360 min时掺加5%脱硫石膏盐碱土的湿润锋运移深度是原状盐碱土的近2倍;湿润锋运移距离和时间呈幂函数关系,累计入渗量与时间的关系符合Kostiakov入渗模型和Philip入渗模型;适量掺加脱硫石膏可提高土壤入渗能力,对改善滨海盐碱土中的水分运移状态效果显著。

黄河三角洲盐碱土微观孔隙特征的分形研究

本文以广饶县农田盐碱土为研究对象,压汞试验为技术手段,采用4种体积分形模型和孔轴线模型定量表征土样微观孔隙结构特征,并探究不同分形模型的适用性。结果表明:孔轴线模型能准确反映该区域盐碱土孔隙的真实状况,且随深度增加,分形维数先增加后减小;孔轴线模型所确定的分形维数与土壤渗透系数呈现较好的负相关性。空间填充模型不能定量表征盐碱土的孔隙分形特征;Menger海绵模型仅能表征孔径7 nm^10μm区间内盐碱土的孔隙分形特征;毛细管压力法模型与热力学模型均能定量表征整体孔径尺度范围内盐碱土的孔隙分形特征。通过对比4种体积分形模型发现,热力学模型能更好地表征该地区盐碱土孔隙的复杂结构特征。

基于BP神经网络的重塑盐碱土冻融后渗透性预测

冻融循环作用下盐碱土的渗透规律十分复杂,在含水率、干密度和孔隙度的影响下难以评价盐碱土的渗透系数与众影响因素间的关系,而传统的渗透系数试验存在些许不足和不可确定因素。基于此,以山东省西南部黄河泛滥故区盐碱土为材料,试验土壤按照13%,16%,19%三组含水率梯度,1.48 g·cm^(-3),1.53 g·cm^(-3),1.58 g·cm^(-3)三组干密度梯度重塑,经0,1,5,10,15,20次冻融循环后得到累计54组土壤样品,利用饱和导水率试验获得土壤渗透系数,利用压汞试验获得土壤孔隙度和区间孔隙体积分布,后通过BP神经网络预测土壤渗透系数,探究试验地区不同初始条件对盐碱土渗透系数的影响。通过神经网络的误差分析和拟合优度对比看出,利用神经网络进行试验区盐碱土渗透系数预测是可行的,该模型能充分预测不同初始条件盐碱土的渗透系数。