腐殖质对土壤结构稳定性的影响

1、腐殖质对土壤结构稳定性的影响分析陈科奇胡智宇吴啸川陈相宇刘欣王肇乾马岗张盼1、研究目的及意义土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列组合形式，其包括结构体和结构性两层含义。通常所说的土壤结构多指结构性。土壤结构性是由土壤结构体的种类、数量（尤以团里结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综合性质。包括水稳定性、生物稳定性、机械稳定性。在实际生产中，土壤结构的监测、管理、调节，常常是农田土壤管理的主要内容。2、试验方法及原理（1）机械稳定性的测定干筛法土壤机械组成数据是研究土壤的最基本资料之一。根据土壤机械分析，分别计算各粒级的相对含量，便可由此确定土壤质地和土壤结构性。进而测定土壤的水稳定性、生物

2、稳定性。（2）水稳定性的测定空白对照、湿筛法腐殖质是土壤水稳性结构体形成的构成物。通过比较腐殖质含量较多的土壤和腐殖质含量一般的土壤经过湿筛法烘干称量后各粒级占的比例来测定。通常以直径在100.25mm水稳性团聚体含量判别结构好坏，水稳性团聚体含量多的好，少的差。（3）生物稳定性的测定比重瓶法、环刀法良好的结构性，实质上是具有良好的孔隙性，即孔隙的数量（总孔隙度）大而且大、小空隙的分配和分布适当，有利于土壤水、肥、气、热状况调节和植物根系活动。土壤容重的测定用环刀法，土壤比重的测定用比重瓶法。土壤总孔度=1-（容重/比重）3、实验步骤（1）土壤样品的称量用电子天平称取原状风干土壤样品800.0

3、0g,放在实验台备用。称量分析衡器包括称量显示控制器、称重传感器、连接件等。在称量过程中，自然也受到许多影响和干扰因素的作用,其中温度就是最重要的影响量之一。温度对称量显示控制器放大因数（VSI/UV）的绝对准确度影响很大。称重显示器的阻抗、激励电流的形式、标称值和不确定度、连接件中的热电动势、电压测量装置的不确定度、输入信号值（MV）、溯源性、重复性和稳定性等都随温度的变化而作不同程度的变化。正是这种温度作用下，以上诸因素变化的综合效应,使放大器产生了漂移和变化，影响到称重显示控制器和衡器正常的工作。刘欣（2）机械稳定性的测定一一干筛法将土壤样品放在备用的不同孔径的筛子里，用力均匀的摇动筛子

4、10分钟，然后分别计算各粒级的相对含量，由此确定土壤机械稳定性。进而测定土壤的水稳定性、生物稳定性。干筛法步骤：1田间采回的土样（用硬质铝盒带回），在实验室风干。2当土块含水量在室温下风干到土壤塑限（含水量达22%-25%左右）时，用手轻轻地把大土块沿着自然脆弱带（failurezone）扳成不同大小的土壤团聚体，然后在室温条件下风干3把盛有土样的筛子置于摇床上于270r/min的转速下震荡2min（根据预备试验结构确定2min足够分离土壤各粒径团聚体），进行干筛（重复2次）,分离出1.0mm、0.51.0mm、0.250.5mm、0.10.25mm、0.0530.25mm、0.020.053

5、mm、0.02mm土壤团聚体4筛完后，将各级筛子上的团聚体及粒径0.25mm的土粒分别称量（精确至0.01g）,计算干筛的各级团聚体占土样总量的百分含量注：1通常是采耕层土壤，根据需要也可分层采样。采样时要注意土壤的湿度，最好在土不沾铲，接触不变形时为宜。2用白铁盒或铝制盒在田间多点（35点）采集有代表性的原状土样，以保持原来的结构状态。3运输时要避免震动和翻倒。运回实验室内，沿土壤的自结构轻轻地剥开，将原状土剥成直径为10mm12mm的小土块，同时防止外力的作用而变形，并剔去粗根和小石块。将土样摊平，置于透气通风处，让其自然风干。4取样时一般不小于1kg，精确至0.01g。5粘重的土壤风干后

6、会结成紧实的硬块，即使用干筛法将其分成不同直径的粒级，也不能代表它们是非水稳定性大团聚体。结果计算：计算各级非水稳性大团体所占百分比，利用实验所得数据分析土壤的机械稳定性。原理：土壤团聚体各级别所占的比例不同，性质结构也不同。（3）水稳定性的测定空白对照、湿筛法将步骤（2）中的各粒级土样按比例配制成待测土壤样品8000g,并平均分成两份。其中一份用腐殖质提取液浸提后烘干，并称取20.00g用湿筛法计算各粒级占的比例；另一半备用。另一份直接称取20.00g用湿筛法计算各粒级占的比例。通过对比，确定腐殖质对土壤水稳定性的影响。土壤团聚体是指土壤中大小、形状不一、具有不同孔隙度和机械稳定性的结构单位

7、，通常将粒径0.25mm的结构单位称为大团聚体。按水稳定性可把大团聚体分为非水稳定性大团聚体和水稳定性大团聚体，土壤水稳性团聚体含量是评价土壤结构性的重要指标，团聚体的测定有利于了解土壤水分的众多方面，如径流、人渗、再分布、通气以及根系生长。土壤团聚体是指一组黏结在一起的多个基本土壤颗粒，这些土壤颗粒之间的黏结力比其与周围土壤颗粒的黏结力更强，是土壤的结构单位。土壤团聚体对于外来破坏性作用力的脆弱性的度量，影响着土壤的一系列物理性质，特别是入渗和土壤侵蚀，决定土壤对风和水的搬运作用的敏感性，还影响着耕作土壤孔隙的大小，进而影响土壤入渗、产流、侵蚀及肥力状况。从农学意义上讲，适于植物生长的良好结

8、构主要依赖于直径为110mm的水稳性团聚体，因为这种团聚体有利于调节通气、持水、养分的保持和释放。（4）生物稳定性的测定比重瓶法、环刀法先用环刀法分别测定浸提腐殖质后和未浸提腐殖质的土壤样品的容重，然后再用比重瓶法测定两者的比重，最后通过公式计算土壤的总孔度。土壤总孔度=1-（容重/比重）比重法比重瓶的定义：比重瓶是一个能精确测定玻璃或金属容器体积的设备。它通过简单的称重可测得液短颈比重瓶短颈比重瓶体的密度和容积所定义的体积。应用比重瓶的已知容积可测定粉末、液体、微粒的密度。原理：液体、粉末，分散剂等流动物质的密度测量，简单的测定方法:是将样品放入已知体积的容器内称重量。密度能容易地根据p=m

9、/V被求得。比重瓶使用于不同的应用领域有不同的形状和标准。在测量期间，所有称重的操作在恒温下进行是最适合的。应用比重瓶测定最重要条件是在液体或微粒样品之间，不允许存在任何空气。比重法的操作方法1.将比重瓶完全充满液体并且测定比重瓶第一次液体的重量m1fl。一旦这值被确定，比重瓶V体积就知道。经过密度公式。2其次(比重瓶被倒空，被清洗，并且在需求的温度给予烘干之后)比重瓶被填装大约2/3的样品材料，这是粉末产生的重量ms。3.用液体填装比重瓶其余的部分至满而再一次称重，那是样品与液体的混合重量m(fl+s)4第二次液体的重量m2fl能由下式给予计算m2fl=m(fl+s)-ms产生液体的体积Vf

10、l，在比重瓶填装水或液体Vfl=m2fl/pfl=(m(fl+s)-ms)/pfl粉末样品的体积Vs是经由总体积和液体Vfl的体积之间不同所产生。Vs=V-VflVs=(m1fl/pfl)-(m(fl+s)-ms)/pfl)又原始的公式ps=ms/Vs，体积Vs导致以下的转换式：ps=ms/Vsps=(pf|xms)/(m1fl-m(fl+s)+ms)orps=(pf|xms)/(m1fl+ms-m(fl+s)Vglass:比重瓶体积m1fl:比重瓶完全地填装液体的液体重量pfl：液体密度Vfl:液体的体积m2fl:第二次液体的重量Vs:粉末样品的体积ms:粉末样品的重量ps粉末的密度m（fl

11、+s）:比重瓶内样品和液体一起的重量优缺点：比重瓶对测定粉末、微粒密度是非常精确的测试方法。由于粉末和微粒有分散、飘浮和流动的特性，使用浮力和置换法无法求得精确的数据。虽然使用比重瓶量测材料的密度比采用浮力和置换法费时，但由于准确度高所以普遍被采用。环刀法测定压实度试验一、目的和适用范围1、本方法规定在公路工程现场用环刀法测定土基及路面材料的密度及压实度。2、本方法适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度。但对无机结合料稳定细粒土，其龄期不宜超过2d,且宜用于施工过程中的压实度检验。二、仪具与材料本试验需要下列仪具与材料：1、人工取土器：包括环刀、环盖、定向筒和击实锤系统（导杆、落锤、手柄）。

12、环刀内径68cm，高23cm。壁厚1.52mm。2、电动取土器：由底座、行走轮、立柱、齿轮箱、升降机构、取芯头等组成。（1）底座：由底座平台、定位销、行走轮组成。平台是整个仪器的支撑基础；定位销供操作时仪器定位用；行走轮供换点取芯时仪器近距离移动用，当定位时四只轮子可扳起离开地表。（2）立柱：由立柱与立柱套组成，装在底座平台上，作为升降机构、取芯机构、动力和传动机构的支架。（3）升降机构：由升降手轮、锁紧手柄组成，供调整取芯机构高低用。松开锁紧手柄，转动升降手轮，取芯机构即可升降，到所需位置时拧紧手柄定位。（4）取芯机构：由取芯头、升降轴组成，取芯头为金属圆筒，下口对称焊接两个合金钢切削刀头，

13、上端面焊有平盖，其上焊螺母，靠螺旋接于升降轴上。取芯头为可换式，有三种规格，即50mmX50mm、70mmX70mm、100mmX100mm，另配有相应的取芯套筒、扳手、铅盒等。（5）动力和传动机构：主要由直流电机、调速器、齿轮箱组成。另配电瓶和充电器。当电机工作时，通过齿轮箱的齿轮将动力传给取芯机构，升降轴旋转，取芯头进入旋切工作状态。（6）电动取土器主要技术参数为：工作电压DC24V（36Ah）；转速度5070r/min，无级调速；整机质量约35kg。电动取土器立柱；升降轴；电源输入；直流电机；升降手柄；电源指示；锁紧手柄；升降手轮；取芯头；立柱套；调速器；电瓶；行走轮；定位销；底座平台天

14、平：感量0.1g（用于取芯内径小于70mm样品的称量），或1.0g（用于取芯头内径100mm样品的称量）。4、其它：镐、小铁锹、修土刀、毛刷、直尺、钢丝锯、凡士林、木板及测定含水量设备等。三、方法与步骤1、按有关试验方法对检测试样用同种材料进行击实试验，得到最大干密度(pdm)及最佳含水量(w0)。2、用人工取土器测定粘性土及无机结合料稳定细粒土密度的步骤：(1)擦净环刀，称取环刀质量M2，准确至0.1g.(2)在试验地点，将面积约30cmX30cm的地面清扫干净，并将压实层铲表面浮动及不平整的部分，达一定深度，使环刀打下后，能达到要求的取土深度，但不得将下层扰动。(3)将定向筒齿钉固定于铲平

15、的地面上，顺次将环刀、环盖放入定向筒内与地面垂直。(4)将导杆保持垂直状态，用取土器落锤将环刀打入压实层中，至环盖顶面与定向筒上口齐平为止。(5)去掉击实锤和定向筒，用镐将环刀试样挖出。(6)轻轻取下环盖，用修土刀自边至中削去环刀两端余土，用直尺检测直至修平为止。(7)擦净环刀壁，用天平称取出环刀及试样合计质量M1,准确至0.1g.(8)自环刀中取出试样，取具有代表性的试样，测定其含水量(w)。3、用人工取土器测定砂性土或砂层密度时的步骤：(1)如为湿润的砂土，试验时不需要使用击实锤和定向筒。在铲平的地面上，细心挖出一个直径较环刀外径略大的砂土柱，将环刀刃口向下，平置于砂土柱上，用两手平稳地将

16、环刀垂直压下，直至砂土柱突出环刀上端约2cm时为止。(2)削掉环刀口上的多余砂土，并用直尺刮平。(3)在环刀口上盖一块平滑的木板，一手按住木板，另一手用小铁锹将试样从环刀底部切断，然后将装满试样的环刀反转过来，削去环刀刃口上的多余砂土，并用直尺刮平。(4)擦净环外壁，称环刀与试样合计质量(M1)，准确至0.1g。(5)自环刀中取具有代表性的试样测定其含水量。(6)干燥的砂土不能挖成砂土柱时，可直接将环刀压入或打入土中。4、用电动取土器测定无机结合料细土和硬塑土密度的步骤：(1)装上所需规格的取芯头。在施工现场取芯前，选择一块平整的路段，将四只行走轮打起，四根定位销钉采用人工加压的方法，压入路基土层中。松开锁紧手柄，旋动升降手轮，使取芯头刚好与土层接触，锁紧手柄。(2)将电瓶与调速器接通，调速的输出端接入取芯机电源插口。指示灯亮，显示电路已通；启动开关，电动机工作，带动取芯机构转动。根据土层含水量调节转速，操作升降手柄，上提取芯机构，停机，移开机器。由于取芯头圆筒外表有几条螺旋状突