混杂纤维轻骨料混凝土压拉性能及强度预测

为了研究混杂纤维对浮石轻骨料混凝土力学性能的影响,对聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m³,改变纤维素纤维掺量的6组浮石轻骨料混凝土试块进行立方体抗压和劈裂抗拉试验.结果表明:立方体抗压强度和劈裂抗拉强度都先升高后降低.劈裂抗拉强度增加显著,最优掺量时为3.2 MPa,比基准组增加了77.8%,纤维掺入可以有效阻止裂缝发展并起到增强增韧的作用.最优掺量为聚丙烯纤维掺量0.6 kg/m³,纤维素纤维0.9 kg/m³,此时拉压比相比基准组提高了57.7%,显著改善了其脆性;最优掺量时3,7,14 d早期强度比基准组分别提高了25.2%,20.7%,15.6%.纤维素纤维对早期强度影响较大,根据其力学特性,提出了天然浮石轻骨料混凝土28 d立方体抗压强度的计算公式,并与其他公式进行了对比验证.采用BP神经网络对28 d强度进行预测,并用预测数据对抗压强度计算公式进行验证,验证结果良好.     

Effects of organic carbon and clay contents on structure-related properties of arable soils with high clay content

Understanding of factors governing soil structural features is necessary for managing key processes affecting crop productivity and environmental impacts of agriculture, for example, soil water balance, aeration, and root penetration. Organic matter is known to act as a major binding agent in soil aggregation and thus constitutes a central pillar in soil structure formation. However, knowledge of the structural role of organic matter or carbon (OC) in soils highly rich in clay-sized particles (<0.002 mm) is limited. In this study, the effects of clay and OC contents on aggregate stability, water holding capacity, near-saturated hydraulic conductivity, total porosity, and pore size distribution were assessed in cultivated fields with high clay content located in private crop production farms in southern Finland. Significant positive correlations were found between OC content and proportion of water stable aggregates and specific pore sizes from the range of 30 μm up to 1 mm diameter determined by image analysis. Porosities on a smaller size range derived from water retention measurements likewise showed a positive correlation with OC in <0.2 μm sizes. On the range of 0.2–1 μm, a negative relationship was observed, which induced a negative effect of OC on soil plant available water reserves. In line with the positive correlation between OC and larger soil pores, free water, representing the amount of water that can be drained by gravity, exhibited a positive relationship with OC suggesting that OC content can enhance aeration of soils with high clay content. Compared to OC, clay content tended to have an adverse effect on soil structural properties. Clay correlated negatively with pores larger than 30 μm, free water content, and extrapolated field saturated hydraulic conductivity. Further, our imaging results showed how saturated hydraulic conductivity was controlled by pore morphology, and there was a power law relationship between the conductivity and critical pore diameter. $K\propto d_c^2$ in agreement with the percolation theory. Overall, the structural impacts and hydrological implications of OC and clay in heavy clay soils vary by pore size ranges and their emergent practical impacts are thus not straightforward.     

甘肃小陇山林区不同林分对土壤团聚体稳定性的影响

为探究甘肃小陇山不同林分对土壤团聚体稳定性的影响,选取小陇山林区3种典型林分(油松林、日本落叶松林、锐齿栎林)为研究对象,用Le Bissonnais中的快速湿润(FW)处理方法测定其不同土层深度(0—10,10—20,20—40 cm)土壤团聚体平均质量直径(MWD),并进一步研究土壤基本理化性质(土壤机械组成、SOC、CEC、pH)和根系特征(细根与极细根比例、RLD、RMD、SRL)对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:不同林分下土壤团聚体稳定性表现为锐齿栎林油松林日本落叶松林。不同土层深度土壤团聚体MWD表现为0—10 cm10—20 cm20—40 cm。由一元线性回归模型可知,对土壤团聚体MWD贡献较大的土壤特征因子是CEC(R~2=0.55)和SOC(R~2=0.54),贡献较大的根系特征因子是RMD(R~2=0.60)和RLD(R~2=0.45),土壤团聚体稳定性与这4个因子均呈显著正相关(P0.05)。总体而言,不同林分土壤团聚体稳定性差异不同,团聚体稳定性随土层深度增加而降低,且对土壤团聚体稳定性影响最大的因子是根质量密度。     

不同降雨条件下沂蒙山区耕层土壤团聚体特征

降雨强度和时长对土壤团聚体的影响至关重要,不同降雨特征下沂蒙山区耕层土壤团聚体时空变异特征仍不清晰。基于模拟降雨试验,研究了不同降雨强度(16 mm/h,43 mm/h,71 mm/h)和降雨时长(10 min,30 min,60 min)下沂蒙山区褐土耕层土壤团聚体特征。结果表明:降雨强度16 mm/h,10 min降雨时长下仅对0—5 cm土层土壤团聚体产生影响,>5 mm粒级团聚体含量迅速降低。其他雨强和时长下,0—5,5—10,10—20 cm土层团聚体含量均发生变化。在43,71 mm/h的降雨强度下,随着降雨时长的增加,0—5 cm土层微团聚体含量均表现出先增加后降低的趋势。与供试土壤相比,雨强为71 mm/h,降雨时长60 min时,0—5 cm土层>5 mm粒级团聚体含量减少了93%,而<0.25 mm粒级团聚体含量增加了42%。土壤团聚体的平均重量直径(MWD)随降雨强度及时长的增加而减小,在降雨强度71 mm/h,降雨时长60 min时各土层MWD趋于一致。说明,随降雨强度及时长的增加,雨滴打击和雨水湿润作用对土壤大团聚体的拆分作用增强,大团聚体含量逐渐减少,微团聚体含量逐渐增加,土壤稳定性先降低后趋于稳定。     

香蕉秆及其生物炭对双季水稻土团聚体及碳库管理的影响

为探明香蕉秆废弃物资源化利用及其在改善土壤质量方面的可行性，以珠江三角洲区域种植面积广泛的双季水稻土为研究对象，采用室内培养试验，通过测定添加0.5%、1.0%和2.0%香蕉秆及其生物炭后土壤团聚体稳定性和有机碳的变化特征，阐明添加不同比例的香蕉秆及其生物炭对土壤团聚体稳定性、碳库组成和碳库管理的综合影响。结果表明：添加香蕉秆能提高土壤>0.25mm水稳性团聚体含量和团聚体稳定性系数（ASI），降低土壤团聚体破坏率（PAD）和不稳定团粒指数（E_LT）；而香蕉秆生物炭处理降低了土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量和ASI，增加了PAD和E_LT。添加香蕉秆及其生物炭均能不同程度提高土壤总有机碳（TOC）和活性有机碳（EOC）含量，降低土壤氧化稳定系数（Kos），其中香蕉秆处理对EOC的提高更显著，而香蕉秆生物炭处理对TOC的提高更显著。香蕉秆及其生物炭处理分别通过提高碳库活度指数（CPAI）和碳库指数（CPI）来提高土壤碳库管理指数（CPMI）。相关性分析表明，土壤团聚体稳定性主要取决于土壤EOC占比，而非TOC含量。研究表明，添加香蕉秆更有利于土壤结构改善和土壤EOC的积累，2.0%香蕉秆添加比例具有最佳的土壤培肥效果。     

新型硫酸铵肥料对土壤团聚体碳、氮含量及玉米产量的影响

为探究不同类型缓/控释硫铵肥料对土壤团聚体碳、氮贡献率及作物生长的影响，于2020年开始田间试验，采用完全随机区组试验设计，共设置5个处理：常规尿素(AU),普通硫酸铵(AS),缓/控释硫酸铵Ⅰ型(ASN、硫酸铵+硝化抑制剂),缓/控释硫酸铵Ⅱ型(ASG、油脂包膜硫酸铵),缓/控释硫酸铵Ⅲ型(ASD、油脂-腐植酸包膜硫酸铵)。采用湿筛法对土壤进行粒径分级，分析土壤粒径组成、稳定性状况、各粒径团聚体及粉黏粒有机碳、全氮含量，并测定玉米产量。结果表明：1)ASG处理>0.250～2.000 mm粒径团聚体质量分数最高，比AU处理提高68.00%,且>0.250 mm粒径团聚体ASG处理占比最高，AU处理占比最低；2)ASG处理平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、>0.250 mm水稳性团聚体占比(R_0.25)均高于其他施肥处理，相比AU、AS处理，ASG处理的MWD、GMD和R_0.25分别升高36.18%、7.62%,70.35%、26.54%和50.74%、13.37%;3)ASG、ASD处理<0.053 m...     

秸秆还田量对川中丘陵冬小麦-夏玉米轮作体系土壤物理特性的影响

【目的】探明秸秆还田量对农田土壤物理特征的影响，为川中丘陵紫色土区建立“提升土壤质量、高效利用秸秆”的种植业副产物利用模式，同时为秸秆资源化利用提供科学依据。【方法】基于田间长期定位试验(2006—至今)，采用原位监测和计算机断层微扫描技术(CT)相结合的方法，研究秸秆还田量(无秸秆还田(RMW₀)、秸秆30%还田(RMW₃₀)、秸秆50%还田(RMW₅₀)和秸秆100%还田(RMW₁₀₀))差异对冬小麦-夏玉米轮作体系耕层土壤物理特征的影响。【结果】(1)秸秆还田可明显改善土壤透气、持水和导水性能，随秸秆还田量增加改善效果明显增加。RMW₃₀、RMW₅₀和RMW₁₀₀处理较RMW₀处理土壤容重分别显著降低15.2%、11.7%和17.9%，土壤孔隙度则分别显著增加18.4%、13.7%和21.3%。另外，RMW₁₀₀处理饱和导水率高达1.62 mm·min^-1，导水性...     

干湿循环作用下硅粉轻骨料混凝土抗硫酸盐性能分析

为探究干湿循环条件下硅粉轻骨料混凝土的硫酸盐侵蚀机理,选取内蒙古和林格尔县浮石,以硅粉等质量取代6%的水泥,通过NMR技术,分析硅粉轻骨料混凝土在硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用下的孔隙变化规律,利用扫描电镜观察混凝土微观形貌变化,借助XRD进行物相分析.研究表明:在硫酸盐侵蚀过程中,硅粉混凝土与普通混凝土的质量损失率变化规律一致,均在60次时出现拐点;经历90次循环后,硅粉组的最大孔隙减小了56.5%,普通组的最大孔隙减小了18.8%,证明硅粉的掺入可有效细化孔隙;循环初期两组混凝土的无害孔均低于10%,循环过程中有小孔隙向大孔隙发展的趋势;在SEM扫描电镜照片中可看到孔隙中生成的石膏与钙矾石AFt,可观察到90次循环后混凝土内部的细长裂缝;2组混凝土在经历90次循环后均出现较多的CaSO₄·2H₂O衍射峰,生成物多为硫酸盐、碳酸盐结晶水合物.该研究成果可为在硫酸盐环境下水工构筑物的工程建设提供理论参考.     

秸秆不同处理方式对黄绵土团聚体特性的影响

以采自中国科学院安塞水土保持综合试验站基地的粉砂质黄绵土壤为试验用土,研究秸秆不同处理方式对黄绵土结构的影响。结果表明,(1)粉碎秸秆与硫酸钙配施处理能显著增加黄绵土水稳性团聚体,各评价指标与对照组(裸土)差异显著(P0.05),同时该处理降低了土壤结构的分形维数,有效提高土壤结构稳定性;(2)粉碎氨化秸秆以及与硫酸钙改良剂混合施用对提高黄绵土水稳性团聚体含量有一定的迟效性;(3)在整个培养期内,长秸秆改良土壤结构作用缓慢,单施硫酸钙对黄绵土结构无明显改良作用,土壤结构分形维数与团聚体评价指标大于0.25的土壤团聚体结构含量(R0.25)、平均质量直径(WMD)、平均几何直径(GMD)各值均呈极显著负相关关系(P0.01)。总之,不同处理方式的秸秆施入土壤后,对原状土的扰动方式不尽相同;采用团聚体分形维数可定量描述土壤结构的动态演变过程。