W-OH砒砂岩固结体干湿循环特性及其细观机理

[目的]对W-OH砒砂岩固结体干湿循环特性及其细观机理进行研究,为实现W-OH固结改良砒砂岩及其耐久性研究提供科学依据。[方法]采用W-OH(亲水性聚氨酯材料)对砒砂岩进行固结处理,基于无侧限抗压试验、三轴抗压试验,研究其在干湿循环条件下的力学性能,并结合SEM,EDS和称重法对其干湿循环后样品微观结构、元素和质量损失进行分析,以获得其破坏机理。[结果]W-OH砒砂岩固结体的无侧限抗压强度、弹性模量和黏聚力在1～3次干湿循环后升高;在3～9次干湿循环后,固结体的力学强度降低;9次之后,剩下高黏结力的W-OH胶结体包裹于砒砂岩颗粒表面,力学强度趋于稳定。内摩擦角在1～9次干湿循环后上下波动,9次干湿循环后趋于稳定。采用碳元素分析和质量损失分析相结合的方法对土样中W-OH流失特性进行评价,发现土样在1～9次干湿循环中W-OH胶结体逐渐降低,并在9次干湿循环后达到稳定,这与上述宏观力学变化的规律相似,验证了破坏机理,为判断其长期特性提供理论依据。[结论]研究表明可将9次干湿循环后达到稳定的W-OH砒砂岩固结体的力学性质作为土体的长期力学特性。     

砒砂岩与沙复配土壤的物理性状和相关光谱特性

为研究砒砂岩与沙以不同比例混合复配成土0~30cm土层土壤质地、贮水量及相关光谱特性的差异,于2010-2013年在陕西富平设置了砒砂岩与沙混合比例分别为1∶1(C1)、1∶2(C2)、1∶5(C3)和黄土与沙混合比例为1∶2(CK)的4种复配土模式,测定和分析了复配"土壤"的质地、贮水量、土壤光谱和在其上栽培的冬小麦光谱差异。结果表明,(1)随着种植年限的增加,C1、C2和C3复配土壤0~30cm土层均呈现砂粒含量减少、粉粒含量增加趋势;CK处理则粘粒减少、砂粒增加。三个种植季后,C2复配土0~30cm土层中的砂粒、粉粒和粘粒平均含量分别为76.69%、18.72%和4.70%。(2)各处理在三个种植季间,0~60cm土层贮水量差异明显,随着混合沙比例的增加呈先增加后减少趋势,C2复配土0~60cm土层中,3年平均贮水量较CK、C1和C3复配土分别高21.34%、11.59%和3.91%。(3)2013年,各处理冬小麦在拔节期和灌浆期的全波段(350~2 500)反射光谱曲线特征相似,且拔节期冠层反射率明显高于灌浆期;在绿光波段550nm左右形成反射峰;在冬小麦拔节期,C2处理下小麦叶片冠层反射率最高。(4)2013年小麦收获后各复配土光谱曲线特征一致,在350~1 750nm波段土壤相对反射率呈增加趋势,且随混合沙的比例增加而增加;CK、C1、C2和C3的光谱反射率(y)与波长(x)呈现良好的对数关系,其方程分别为:y=0.187ln(x)-0.979,y=0.159ln(x)-0.801,y=0.177ln(x)-0.911,y=0.185ln(x)-0.945。综合考虑各复配土的物理性状及其相关光谱指标,C2处理是砒砂岩与沙复配成土的最佳比例。     

梅江盆地叶塘组紫色岩上发育土壤的物理性质研究

采用野外调查、取样和室内实验分析相结合的方法,研究了梅江盆地白垩系上统叶塘组（Kyt^2）紫色岩上土壤物理性质特征扣差异,结果表明：叶塘组紫色岩母质发育的土壤粘粒含量低而砂粒含量高,具有容重较大,比重相对偏小,孔隙度不高,自然含水量偏低的特点。从丘顶、丘腰到丘脚,土层逐渐增厚,土壤粘粒含量逐渐增加,砂粒含量逐渐减少,容重递增而比重减小。孔隙度表现出丘顶〉丘腰〉丘脚的趋势,含水量则表现出丘顶〈丘腰〈丘脚的趋势。针对情况,提出相应建议以维护紫色土利用的可持续发展。     

晋陕蒙矿区排土场不同改良模式下土壤养分效应研究

探究晋陕蒙矿区排土场不同改良模式下土壤养分效应及差异。在内蒙古准格尔旗永利煤矿排土场,选取砒砂岩沙黄土混掺(FS)、风化煤沙黄土混掺(WC)、沙黄土(SL)三种人工熟化的新构土体,与周边以长芒草为主的原地貌土壤(OL)以及新建排土场(CK)作对比,分析3种改良模式下0～20 cm表层土壤中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷的含量变化及改良效果差异,并采用加权综合法对几种土壤类型的养分质量进行综合评价。结果表明:(1)不同改良模式排土场相比新建排土场,土壤各养分含量均有显著提高,原地貌土壤在0～10 cm和10～20 cm两个土层中,有效磷含量较对照分别降低了0.36 mg·kg-1和0.9 mg·kg-1。(2)重构小区中不同改良模式下土壤有机碳、有效磷、硝态氮均已超过原地貌土壤养分含量,土壤铵态氮基本达到原地貌水平,土壤全氮尚未恢复至原地貌水平。(3)由5种土壤养分指标计算出的土壤质量指数在0～10 cm土层中的变化范围是0.16～0.79,在10～20 cm土层中的变化范围是0.16～0.55,几种土壤类型的土壤质量指数排序为WCFSSLOLCK。总体而言,不同改良模式土壤养分质量以风化煤掺混土体最高,其次是砒砂岩掺混土体,沙黄土高于原地貌土壤,对照质量最差。     

砒砂岩区主要造林树种枯落物及林下土壤持水特性

为了探究砒砂岩区不同造林树种水文特征,以该地区油松、侧柏、青杨、山杏、沙棘、柠条为研究对象,通过浸泡法和环刀法,对比分析了不同树种枯落物层和土壤层的持水特性。结果表明:砒砂岩区主要造林树种枯落物蓄积量变动范围为1.55~7.89t/hm~2,青杨林下枯落物最大持水率最高为281.26%,其他树种枯落物最大持水率依次为油松(217.14%)、侧柏(201.05%)、山杏(202.79%)、沙棘(170.96%)、柠条(158.08%)撂荒地(143.88%)。油松林下土壤层容重最小为1.46g/cm3,总孔隙度和毛管孔隙度最大分别为43.55%和36.99%,毛管持水量最大为14.50mm;山杏林下土壤非毛管孔隙度最大为13.12%,非毛管持水量最大为6.86mm。油松枯落物及其林下土壤层持水能力良好,更适宜作为砒砂岩地区植被建设树种。     

沙棘柔性坝影响下砒砂岩沟道土壤水分空间变异分析

根据典型砒砂岩区内蒙古鄂尔多斯准格尔旗境内植有沙棘柔性坝的东一支沟道与无任何植物的对比沟道的表层(0-30cm)土壤含水量数据,运用地统计学方法分析与探讨了沙棘对砒砂岩区小流域沟道土壤水分小尺度空间变异的影响。结果表明:沙棘可明显提高砒砂岩区小流域沟道土壤含水量;沙棘柔性坝沟道与对比沟道土壤含水量具有明显的空间变异特征,沙棘柔性坝沟道土壤含水量在1-6m变程内具有中等程度的空间自相关性,对比沟土壤含水量在1-5m变程内具有较高的空间自相关性;土壤含水量分数维值表明,沙棘柔性坝沟道土壤含水量的空间依赖性比对比沟的要弱些;沙棘对小尺度土壤水分空间分布格局及其异质性有显著影响。应当指出的是,虽然降雨是土壤含水量空间自相关与分布格局影响的主要因素,但干旱条件也不容忽视,在长时间地表蒸发及植物蒸腾作用下,沟床表层土壤含水量空间变异性会进一步加强,且在一定程度上会影响沟床表层短根系及一年生草本植物的生长与分布。     

强风化砂岩夹板岩重塑土的剪切强度特性

以江苏省无锡市滨湖区雪浪山复绿边坡A段发生的大滑坡为例,研究强风化砂岩夹板岩重塑土在不同含水率和干密度下的三轴UU剪切强度特性,以便更好地服务于边坡的复绿工程.结果表明:含水率从15％增加到25％时,其黏聚力和内摩擦角均随着含水率的增加显著减小;当含水率分别为15％和25％时,随着干密度的增加,其黏聚力和内摩擦角均随着干密度的增加显著增大;但当含水率为20％时,其黏聚力随着干密度的增加而减小,内摩擦角不变.     

砒砂岩地区沙棘生态工程的土壤修复效果分析

本文以砒砂岩地区沙棘生态工程为研究对象,探讨沙棘生态修复工程实施对表层土壤理化性状的改良作用,初步研究结果表明：实施造林工程8年后,沙棘林地表层土壤的总孔隙度比荒坡地提高7.4%,土壤粘粒含量占49.15%,比荒地增加了75%;〉5mm的大团粒含量为43.38%,是荒地的2.99倍,有机质含量为13.92g/kg,是荒地的3.68倍;全氮、全磷、全钾的含量分别为荒地的1.72倍、1.13倍与1.36倍,有效氮、速效钾、速效磷含量分别为荒地的4.54倍、3.29倍与7.6倍。说明沙棘造林使造林区的土壤结构得到显著改善,沙棘生态修复工程的生态效益突出,可有效降低该地区降雨对土壤的侵蚀和地表径流的冲刷。     

复合侵蚀作用下砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒特征

明晰砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒输移特征是研究黄河泥沙淤积问题的关键。采用水力、风力、冻融复合侵蚀实体模拟技术,研究在35°坡度和110 mm/h雨强条件下单一水蚀、冻融+水蚀、冻融+风蚀+水蚀3组不同侵蚀动力复合作用下,砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒变化特征。结果表明:砒砂岩坡面在单一水蚀作用下以整体侵蚀为主,侵蚀泥沙颗粒变化稳定;冻融+水蚀作用下粗颗粒产出明显,冻融作用对粗颗粒的影响凸显;冻融+风蚀+水蚀作用下坡面稳定性最差,侵蚀泥沙颗粒变化最剧烈。复合侵蚀作用下坡面侵蚀过程以搬运粒径较大的泥沙颗粒为主;各粒级侵蚀泥沙颗粒随侵蚀动力的增加起伏变化剧烈。     

砒砂岩区沙棘液流及细根变化对土壤水分变化的响应

[目的] 研究砒砂岩区土壤含水量对沙棘液流速率及细根变化的响应,为沙棘在砒砂岩等干旱缺水地区的合理栽培和经营提供参考。[方法] 利用Granier茎干液流测定系统,对砒砂岩地区鄂尔多斯市准格尔旗暖水乡沙棘（Hippophae rhamnoides）人工林的茎干液流进行长期监测,并同时对植物的细根及细根周围的土壤水分进行测定,运用相关性分析法分析沙棘人工林在生长季（6—10月）的茎干液流日变化规律及植物细根对土壤水分变化的响应。[结果] ①土壤含水量与沙棘液流速率呈现出在前期（6—7月）较低,中后期（7—9月）不断升高,后期（9—10月）有迅速下降的变化趋势。而沙棘细根的生长速率也呈现出中后期较高,前期和后期较低的变化趋势。②比较生长季各月份土壤含水量和沙棘液流速率的变化趋势趋于一致,从大到小排列依次为：8月>7月>9月>6月>10月。③土壤含水量变化与沙棘液流速率变化呈极显著正相关关系（p<0.01）,随着土壤含水量增大,沙棘液流速率逐渐升高;沙棘细根生长速率与沙棘液流速率呈显著正相关关系（p<0.05）,沙棘细根生长速度越快,沙棘液流速率越大;反之,沙棘细根生长速度越慢,沙棘液流速率越低。土壤含水量变化与细根生长速率呈极显著正相关关系（p<0.01）,随着土壤含水量升高,沙棘细根生长速率逐渐增大。[结论] 砒砂岩地区沙棘液流变化是影响土壤水分变化的主要因素,而沙棘细根变化同样影响土壤水分的变化,相对而言,沙棘液流变化比沙棘细根变化影响土壤水分变化大。说明植物蒸腾是砒砂岩区影响土壤水分变化的主要因素。