天然沸石改良黑土的物理力學(xué)性質(zhì)及其微觀結(jié)構(gòu)

張 凡， 冀曉東?， 馬媛媛， 李鑫媛

(1.北京林業(yè)大學(xué)水土保持國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100083，北京；2.碧桂園控股有限公司，100193，北京)

東北黑土區(qū)的糧食年產(chǎn)量約占全國(guó)的1/5，是中國(guó)重要的玉米、粳稻等商品糧供應(yīng)地[1-2]。其糧食產(chǎn)量主要依賴于肥沃的黑土層，然而研究表明，截止到2011年底，東北黑土區(qū)的水土流失面積為25萬(wàn)9 800 km2，占總土地面積的25.22%，并且將繼續(xù)惡化[3]。黑土作為典型的草原草甸土壤，具有肥力高、土質(zhì)疏松等特點(diǎn)，其中土壤侵蝕是導(dǎo)致黑土資源退化乃至徹底破壞的主要原因[4]，嚴(yán)重影響了黑土良好肥力的發(fā)揮；因此，提升黑土的抗侵蝕能力是緩解當(dāng)前水土流失形勢(shì)的必要手段。

沸石具有良好的結(jié)構(gòu)特性和礦物性質(zhì)，是一種環(huán)境友好型材料，價(jià)格低廉且無(wú)毒無(wú)害[5-6]，在改良土壤的理化性質(zhì)，改善土壤的結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分情況和抗侵蝕能力方面發(fā)揮重要作用。馬媛媛等[7]將天然沸石按照不同比例摻入重塑黑鈣土中，通過(guò)擬合天然沸石改良黑鈣土的水分特征曲線，發(fā)現(xiàn)天然沸石能夠提高黑鈣土的保水能力。張薇[8]將沸石作為隔鹽層應(yīng)用于濱海鹽堿地，發(fā)現(xiàn)可以有效降低土壤的全鹽量和pH值。戴顯慶[9]通過(guò)將天然沸石摻入到黑土中，有效提高了土壤團(tuán)聚體的團(tuán)聚度和黑土的抗剪強(qiáng)度，表明黑土團(tuán)聚體穩(wěn)定性和抗侵蝕能力得到增強(qiáng)。

抗剪強(qiáng)度是衡量土壤抗侵蝕能力的一個(gè)重要指標(biāo)[10]，通常用黏聚力和內(nèi)摩擦角這2個(gè)力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。土壤密度和總孔隙度都是土壤的基本物理性質(zhì)，能夠反應(yīng)土壤的密實(shí)程度和土壤結(jié)構(gòu)[11]，土壤結(jié)構(gòu)的改變會(huì)引起力學(xué)性質(zhì)的變化。土壤的微觀結(jié)構(gòu)影響土壤的宏觀性質(zhì)[12]，要研究土壤力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的機(jī)理，還需深入研究土壤微觀結(jié)構(gòu)的差異。目前關(guān)于定性研究沸石對(duì)土壤性能改良的成果已有很多[6-9]，但是對(duì)于天然沸石改良土壤力學(xué)性能及微觀結(jié)構(gòu)方面的研究還不充分，尚不能科學(xué)地回答天然沸石對(duì)土壤的內(nèi)在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的改良機(jī)制；因此，筆者通過(guò)測(cè)定不同沸石摻配量對(duì)于黑土力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的影響，分析其力學(xué)性能發(fā)生變化的原因，進(jìn)而研究天然沸石改良土壤力學(xué)性能的效果，為改良土壤的抗侵蝕能力提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

我國(guó)東北黑土區(qū)是世界3大黑土區(qū)之一[13]，主要集中在內(nèi)蒙古呼倫貝爾和興安盟、松嫩平原及三江平原。其中，吉林省的黑土區(qū)面積為110萬(wàn)1 000 hm2。研究區(qū)位于吉林省中北部榆樹(shù)市(E 126°01′44″～127°05′09″，N 44°30′57″～45°15′02″)，處于松遼平原的中間地帶，屬于典型的黑土區(qū)。海拔為157～220 m，坡度范圍為1～5°。氣候類型為溫帶亞濕潤(rùn)型氣候，氣溫多受季風(fēng)影響，春季干旱多風(fēng)，夏季濕潤(rùn)多雨，秋季溫和涼爽，冬季漫長(zhǎng)寒冷。年均降雨量500～700 mm，降雨主要集中在6—9月；凍土深度為1.5～2 m。年均溫度為4 ℃左右，平均無(wú)霜期為145 d。土層厚度35～60 cm，最厚超過(guò)100 cm，有機(jī)質(zhì)含量高。

2 材料與方法

2.1 材料與表征

1)天然沸石。采用的天然沸石主要為斜發(fā)沸石。沸石粒度100目，質(zhì)量密度0.879 g/cm3。分別采用X射線熒光光譜分析法(XRF，Siemens model D5000，德國(guó))、X射線衍射分析法(XRD，Rikaku D/max-RB，日本)和掃描電子顯微鏡分析法(SEM，Regulus8100，Hitachi)測(cè)定天然沸石的主要化學(xué)組成、礦物組成和表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)。

本研究采用天然沸石的主要化學(xué)成分為二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵，還存在少量的其他氧化物。由圖1可知，天然沸石的主要礦物組成為斜發(fā)沸石、高嶺石、石英以及其他硅鋁氧化物。由圖2可知，天然沸石是一種表面形態(tài)不規(guī)則、比表面積較大的晶體，粗糙的表面結(jié)構(gòu)能夠提供更多的吸附點(diǎn)位，有利于提高其吸附性能，進(jìn)而促進(jìn)其在土壤改良的過(guò)程中與土壤顆粒膠結(jié)。

圖1 天然沸石的X射線衍射圖譜Fig.1 XRD patterns of nature zeolite

圖2 天然沸石SEM圖Fig.2 SEM(scanning electron microscope)images of nature zeolite

2)黑土。黑土取自榆樹(shù)市耕地。采用蛇形布點(diǎn)法進(jìn)行布點(diǎn)采樣，取樣深度15～30 cm，攪拌均勻、除去雜物并風(fēng)干，然后過(guò)5 mm篩備用。根據(jù)NY/T 1121《土壤檢測(cè)》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定黑土基本理化性質(zhì)，結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 黑土各粒徑團(tuán)聚體含量Tab.1 Percentage of aggregates size of black soil %

表2 黑土基本理化性質(zhì)Tab.2 Physical and chemical properties of black soil

2.2 試驗(yàn)方法

1)土壤重塑。筆者采用重塑土進(jìn)行試驗(yàn)。土壤重塑過(guò)程如下：將風(fēng)干后的黑土按照各級(jí)團(tuán)聚體粒徑進(jìn)行篩分(各粒徑團(tuán)聚體所占比例如表1所示)后按照質(zhì)量比例重新?lián)脚?，充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，形成重塑黑土。再將天然沸石按照質(zhì)量比例：0、5%、10%、15%和20%的摻配量摻配到重塑后的黑土中充分?jǐn)嚢瑁蛊浠旌暇鶆?，依次編?hào)，以沸石摻配比例為0的土樣作為對(duì)照組。為使黑土與沸石充分接觸以及均勻混合，將各組土樣(每組2 kg)置于大花盆中培養(yǎng)，每隔3 d澆水1次，澆至土樣完全濕透為止，實(shí)現(xiàn)沸石與土壤的充分結(jié)合，培養(yǎng)期為60 d。培養(yǎng)后待用。

2)土壤力學(xué)性質(zhì)測(cè)定。土壤的黏聚力和內(nèi)摩擦角測(cè)定采用三軸壓縮實(shí)驗(yàn)(ZS08-D3型全自動(dòng)三軸壓縮儀，北京華勘科技有限責(zé)任公司)。具體方法如下：根據(jù)SL237-017—1999《土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，采用擊實(shí)法制備重塑土圓柱形土樣。采用灑水法配置每份土樣的含水率為22.5%，與取土?xí)r天然含水率一致。剪切試驗(yàn)條件為不固結(jié)不排水(UU)，試樣類型為多樣剪，剪切速率為0.800%/min，圍壓分別設(shè)置為100、200、300和400 kPa。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)2次，結(jié)果取平均值。土壤的抗剪強(qiáng)度主要由土壤黏聚力和內(nèi)摩擦角表示，用摩爾-庫(kù)倫公式表達(dá)為

τf=c+σtanφ。

(1)

式中：τf為土壤抗剪強(qiáng)度，kPa；c為土壤黏聚力，kPa；σ為剪切面法向應(yīng)力，kPa；φ為土壤內(nèi)摩擦角，(°)。

3) 土壤物理性質(zhì)測(cè)定。土壤密度采用環(huán)刀法測(cè)定。土壤總孔隙度測(cè)定采用經(jīng)驗(yàn)公式[14](式2)計(jì)算：

Pt=93.947-32.995d。

(2)

式中d為土壤密度，g/cm3。

4)土壤微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定。土壤的微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定采用壓汞儀法。測(cè)定方法：首先使用真空冷凍干燥法(SCIENTZ-10N型冷凍干燥機(jī))對(duì)壓汞試驗(yàn)樣品進(jìn)行真空脫水，然后使用壓汞儀(Autopore IV 9500型全自動(dòng)孔徑分布?jí)汗瘍x)進(jìn)行壓汞試驗(yàn)。筆者采用低壓加高壓全范圍孔徑測(cè)試。具體步驟如下：稱量樣品，然后將樣品放入粉末膨脹劑中進(jìn)行真空密封并稱其質(zhì)量，記錄。依次安裝到壓汞儀的低壓站和高壓站進(jìn)行分析，具體步驟分為抽真空、進(jìn)汞和加壓。記錄每次壓力增加時(shí)的進(jìn)汞量，然后根據(jù)式(3)計(jì)算黑土樣品的孔隙半徑，得到黑土中孔隙直徑的大小和分布。實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21650.1—2008《壓汞法和氣體吸附法測(cè)定固體材料孔徑分布和孔隙度 第1部分：壓汞法》。

壓力、材料進(jìn)汞量和孔隙之間的關(guān)系可以采用圓柱型孔隙模型的公式[15]表示為

(3)

式中：F為施加的載荷,N；σ為汞表面的張力,N/m，純汞σ的范圍是0.410～0.515 N/m，根據(jù)文獻(xiàn)[15-16]本研究取σ=0.485 N/m；r為所測(cè)樣品的孔隙半徑, mm；θ為汞與所測(cè)樣品的接觸角度(°)，本研究取θ=130°。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同天然沸石摻配量對(duì)黑土力學(xué)性質(zhì)的影響

經(jīng)過(guò)三軸壓縮試驗(yàn)，不同沸石摻配量下的黑土力學(xué)參數(shù)結(jié)果如表3所示。相對(duì)于對(duì)照組，經(jīng)沸石摻配改良后的黑土的土壤黏聚力均增大，分別增大1.3、14.1、15.8和32.8 kPa；內(nèi)摩擦角均增大，分別增大2.6°、0.2°、0.1°和0.6°。

表3 黑土不同天然沸石摻配量下的力學(xué)參數(shù)Tab.3 Mechanical parameters of black soil in different natural zeolite dosages

由圖3可知，黑土的黏聚力隨著天然沸石的摻配量增多而增大，呈正相關(guān)關(guān)系。天然沸石的摻配量從5%～10%和15%～20%時(shí)黑土的黏聚力增加幅度較大，0～5%和10%～15%之間黑土的黏聚力提升幅度相對(duì)不大?？梢钥闯?，在黑土中添加天然沸石可以有效增強(qiáng)黑土的黏聚力。

圖3 黑土不同天然沸石摻配量下的黏聚力和內(nèi)摩擦角Fig.3 Cohesion and internal friction angle of black soil in different natural zeolite dosages

由圖3可知，黑土的內(nèi)摩擦角隨著天然沸石摻配量變化的規(guī)律不明顯，不同天然沸石摻配量的土壤內(nèi)摩擦角均高于對(duì)照組。當(dāng)天然沸石的摻配量為5%時(shí)，黑土的內(nèi)摩擦角增大，為對(duì)照組的2倍以上，繼續(xù)增加天然沸石的摻配量到10%時(shí)，改良黑土的內(nèi)摩擦角有所下降，與對(duì)照組黑土內(nèi)摩擦角相差不大，再繼續(xù)增加天然沸石的摻配量，可以看出天然沸石的內(nèi)摩擦角變化不大。

3.2 不同天然沸石摻配量對(duì)黑土物理性質(zhì)的影響

經(jīng)過(guò)環(huán)刀試驗(yàn)，不同天然沸石摻配量下的黑土物理性質(zhì)結(jié)果如表4所示。相對(duì)于對(duì)照組，經(jīng)天然沸石摻配改良后的黑土的密度均增大，分別增大0.01、0.011、0.014和0.003 g/cm3，總孔隙度均減小，分別減小0.330%、0.363%、0.462%和0.099%。

表4 不同天然沸石摻配量下黑土的物理性質(zhì)Tab.4 Physical properties of black soil in different natural zeolite dosages

由圖4可知，黑土的密度隨著天然沸石摻配量的增多而增大，呈正相關(guān)關(guān)系。當(dāng)天然沸石的摻配量從0～10%時(shí)，土壤密度的增長(zhǎng)接近線性關(guān)系，從10%～15%的天然沸石摻配量時(shí)，土壤密度的增長(zhǎng)幅度最大，繼續(xù)增加天然沸石的摻配量，從15%～20%時(shí)，土壤密度依然增長(zhǎng)，但是增長(zhǎng)的幅度相對(duì)較小。

由圖4可知，黑土的總孔隙度隨著天然沸石摻配量增加而減小，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)天然沸石摻配量從0～15%時(shí)，總孔隙度降低幅度較大。天然沸石摻配量繼續(xù)增大到20%，孔隙度變化幅度相對(duì)變小。

圖4 不同沸石摻配量下的土壤密度與土壤總孔隙度Fig.4 Soil density and total soil porosity of black soil in different natural zeolite dosages

隨著天然沸石摻配量的增加，黑土的密度變大，總孔隙度變小。這可能是因?yàn)樘烊环惺c小粒徑團(tuán)聚體膠結(jié)，并附著在大粒徑團(tuán)聚體表面，填充了土壤顆粒之間的大孔隙，使土壤密度增大，土壤更加密實(shí)。

3.3 天然沸石摻配量對(duì)黑土微觀結(jié)構(gòu)的影響

為了更加清晰的對(duì)比天然沸石摻配量對(duì)于黑土的力學(xué)性質(zhì)的影響效果及機(jī)理，筆者將相鄰2種天然沸石摻配量下的土壤微觀孔隙特征曲線繪制在一張圖內(nèi)，結(jié)果如圖5所示。其中，單位土體積進(jìn)汞量曲線圖可以表示出土壤孔隙直徑的大小分布，而累計(jì)進(jìn)汞量曲線的高低可以反映出土壤的總孔體積的大小。

由圖5(a)、(c)、(e)、(g)的孔隙分布曲線可以看出，各組黑土樣品均呈現(xiàn)出單峰狀態(tài)，孔隙直徑分布結(jié)構(gòu)大致相似。數(shù)量最多的孔隙主要集中在500～3 000 nm，該直徑范圍內(nèi)的孔隙主要是土壤顆粒與顆粒之間以及團(tuán)粒內(nèi)部的小孔隙[16-17]。當(dāng)天然沸石的摻配量逐漸增加時(shí)，其對(duì)土壤孔隙直徑分布曲線的影響規(guī)律不相同。當(dāng)天然沸石摻配量從0～5%和10%～15%時(shí)，孔隙直徑分布曲線的峰值稍向上方變化，說(shuō)明最可幾孔徑的數(shù)量有所增加；當(dāng)天然沸石摻配量從5%～10%和15%～20%時(shí)，孔隙直徑分布曲線的峰值稍向下方變化，此時(shí)最可幾孔徑的數(shù)量有所降低。隨著天然沸石的摻配量逐漸增加，各組曲線兩端的變化均呈現(xiàn)微小孔隙稍有上升趨勢(shì)，大孔隙稍有下降趨勢(shì)，表明黑土中較小直徑孔隙所占比例稍有上升。

由圖5(b)、(d)、(f)、(h)的累計(jì)進(jìn)汞曲線可以看出，各組黑土樣品的孔隙直徑分布趨勢(shì)相似。當(dāng)天然沸石的摻配量逐漸增加，累計(jì)進(jìn)汞曲線呈現(xiàn)出向下移動(dòng)的趨勢(shì)，說(shuō)明填充黑土中的孔體積需要比原來(lái)少的汞，即黑土的總孔體積呈減小趨勢(shì)。當(dāng)天然沸石摻配量逐漸增大，曲線左端的變化較為明顯，表明各組孔隙的變化主要是大孔隙數(shù)量的變化，小孔隙只是稍有上升趨勢(shì)。

圖5 天然沸石摻配量對(duì)單位土體積進(jìn)汞量及累計(jì)進(jìn)汞量的影響Fig.5 Effect of natural zeolite dosage on the log differential intrusion and cumulative intrusion

因此，在黑土中添加天然沸石，能夠填充土壤內(nèi)部的較大孔隙，改變黑土的孔隙直徑分布和總孔隙體積。當(dāng)天然沸石的摻配量不同時(shí)，對(duì)于土壤的孔隙直徑分布曲線的影響規(guī)律也不相同。總體來(lái)說(shuō)，隨著沸石摻配量的增加，黑土的總孔體積逐漸降低，較小直徑的孔隙所占比例升高，這一趨勢(shì)說(shuō)明天然沸石能夠增大黑土顆粒間的接觸面積。

4 討論

土壤黏聚力是土顆粒與顆粒之間的相互作用力。土壤黏聚力的大小是土壤顆粒之間物理作用和化學(xué)作用共同作用的結(jié)果，其中包括范德華力、靜電引力和土壤顆粒之間的膠結(jié)作用。土壤的內(nèi)摩擦角體現(xiàn)的是土壤顆粒之間的摩擦力，包括土壤的固體顆粒間的滑動(dòng)摩擦和土壤顆粒與顆粒之間的咬合，其中固體表面之間的滑動(dòng)摩擦是土壤摩擦強(qiáng)度的主要部分[18]。

實(shí)驗(yàn)表明，黑土的黏聚力隨天然沸石摻配量增加而逐漸增大，與黑土密度逐漸增大、總孔隙度逐漸減小這一規(guī)律相符合，說(shuō)明天然沸石能夠填充黑土中的較大孔隙，使土壤密度增大，黑土更加密實(shí)，進(jìn)而影響黑土的結(jié)構(gòu)性，達(dá)到增強(qiáng)黑土黏聚力的效果。隨著天然沸石摻配量的增加，黑土的總孔體積呈減小趨勢(shì)，較小直徑的孔隙所占比例升高，這與宏觀物理性質(zhì)的變化相一致。與黑土的力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果相比較，可以看出天然沸石作為微小團(tuán)聚體添加到黑土中，改變了黑土的機(jī)械組成，減小了黑土的總孔體積，使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使黑土的黏聚力逐漸增大。同時(shí)由于填充了土壤顆粒與顆粒之間的大孔隙，并附著在大粒徑團(tuán)聚體表面，使土壤內(nèi)部的小孔隙所占比例呈上升趨勢(shì)，改變了土壤的顆粒間和團(tuán)粒內(nèi)部的孔徑分布，能夠?yàn)轭w粒之間提供更多的接觸點(diǎn)，并增加土壤團(tuán)聚體表面的粗糙程度，有利于摩擦力的發(fā)揮[19]，從而增大了內(nèi)摩擦角。但隨著天然沸石摻配量的增加，黏聚力和內(nèi)摩擦角的變化規(guī)律與微觀結(jié)構(gòu)的某一因素的變化規(guī)律并不一致，說(shuō)明天然沸石改變了黑土的土壤顆粒與顆粒之間和團(tuán)粒內(nèi)部的孔隙分布特征以及黑土的總孔體積，這2種因素共同作用導(dǎo)致黑土抗剪強(qiáng)度發(fā)生改變，不能只用孔隙度的變化或者內(nèi)部微觀孔隙的分布對(duì)黑土力學(xué)參數(shù)的變化進(jìn)行單一的評(píng)價(jià)。

經(jīng)分析，添加天然沸石的黑土黏聚力和內(nèi)摩擦角發(fā)生改變可能是因?yàn)椋?)當(dāng)天然沸石添加到土壤中時(shí)，土壤的機(jī)械組成[20]和基本物理性質(zhì)都發(fā)生了改變，導(dǎo)致了黑土黏聚力的變化；2)天然沸石具有良好的吸附性能和膠結(jié)作用，可以作為微小的質(zhì)點(diǎn)吸附在其天然他團(tuán)聚體的表面，同時(shí)將更多的膠體團(tuán)聚體吸附到沸石的周圍，促進(jìn)團(tuán)聚體的形成，提升團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[21]和土壤顆粒之間的膠結(jié)力；3)土壤的黏聚力的增加表明土顆粒與顆粒之間的引力變得更大，這可能是因?yàn)樘烊环惺旧砭途哂斜容^強(qiáng)的靜電場(chǎng)[21]，增加土壤顆粒與顆粒之間的靜電引力；4) 天然沸石直徑微小，填充了土壤顆粒與顆粒之間的大孔隙，使小孔隙所占比例增多，能夠提供更多的接觸點(diǎn)，增加土壤團(tuán)聚體的表面的粗糙程度，有利于摩擦力的發(fā)揮[19]。

總體來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)的重塑黑土的團(tuán)聚體與天然沸石充分接觸，團(tuán)聚體分布更加均勻，黑土中小孔隙數(shù)量變多，黏聚力增加的同時(shí)黑土的顆粒更加均勻，顆粒之間的引力更強(qiáng)，黑土的抗剪強(qiáng)度也就更強(qiáng)，黑土的抗侵蝕性也隨之變強(qiáng)。這說(shuō)明，黑土的宏觀物理性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)變化能夠引起力學(xué)性質(zhì)的變化，解釋力學(xué)指標(biāo)變化的機(jī)理。其中，天然沸石的摻配量從5%～10%和15%～20%時(shí)黑土的黏聚力增加幅度較大，天然沸石的摻配量從5%～15%密度增加幅度較大，結(jié)合關(guān)于黑土的保水性能及抗侵蝕能力的研究成果[7,9]，考慮經(jīng)濟(jì)性，選取10%天然沸石摻配量改良黑土更為合適。

5 結(jié)論

1)在黑土中添加天然沸石可以影響黑土的力學(xué)性質(zhì)和宏觀物理性質(zhì)，隨著天然沸石摻配量的增加，黑土的黏聚力逐漸增大并與天然沸石摻配量呈正相關(guān)關(guān)系，內(nèi)摩擦角均較對(duì)照組增大但與天然沸石摻配量沒(méi)有明顯的規(guī)律，黑土土壤密度變大并與天然沸石摻配量呈正相關(guān)關(guān)系，總孔隙度減小并與天然沸石摻配量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2)在黑土中添加天然沸石可以改良黑土的微觀結(jié)構(gòu)，隨著天然沸石摻配量的增加，黑土的總孔隙體積呈減小趨勢(shì)，較小直徑的孔隙所占比例升高。

3)天然沸石能夠改善黑土的力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)與宏觀物理性質(zhì)的變化規(guī)律相一致，都會(huì)引起黑土力學(xué)性質(zhì)的變化，進(jìn)而有效提升黑土的抗剪強(qiáng)度，并且這種變化從某種程度上來(lái)講可以通過(guò)黑土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行解釋，為天然沸石改良黑土及提升黑土的抗侵蝕能力提供理論依據(jù)。綜合考慮黑土黏聚力、密度以及改良成本，選取10%天然沸石摻配量改良黑土更為合適。