“泡沫砂”改良黏重黃壤孔隙結(jié)構(gòu)的粒徑效應(yīng)①

孫益權(quán)，王美艷，張 龍，陳 雪，張忠啟，史學(xué)正，徐勝祥，孫維俠，班國軍，夏中文

“泡沫砂”改良黏重黃壤孔隙結(jié)構(gòu)的粒徑效應(yīng)①

孫益權(quán)1,3，王美艷1*，張 龍2，陳 雪2，張忠啟3，史學(xué)正1，徐勝祥1，孫維俠1，班國軍2，夏中文2

(1土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國科學(xué)院南京土壤研究所)，南京 210008；2貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州畢節(jié) 551700；3江蘇師范大學(xué)地理測(cè)繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，江蘇徐州 221116)

以貴州畢節(jié)黏重的黃壤為研究對(duì)象，通過摻入等量不同粒徑的泡沫砂進(jìn)行溫室模擬試驗(yàn)，泡沫砂粒徑分別為0.5~2 mm(1T)、2~7 mm(2T)和7~10 mm(3T)，研究孔隙特征改良的粒徑效應(yīng)。研究表明：與CK相比，添加3種粒徑泡沫砂的處理均增加了土壤的通氣孔隙，但在同等添加比例下，隨著泡沫砂粒徑的增大，土壤通氣孔隙度也隨之增加，1T、2T和3T處理相較于CK處理分別增加了4.68%、7.39% 和14.5%；不同粒徑泡沫砂對(duì)不同當(dāng)量孔徑的孔隙影響不同，1T、2T和3T處理分別顯著提升了當(dāng)量孔徑200~500、1 000~2 000、>2 000 μm的孔隙；不同處理均很好地提升了土壤孔隙連通度，但不同處理之間無顯著差異。2T處理在改良土壤總孔隙和容重方面，與3T處理一同并為較優(yōu)處理；在改良土壤通氣孔隙度方面，2T處理的土壤通氣孔隙度達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最適宜區(qū)間，為最優(yōu)處理；在改良分級(jí)孔隙配比方面，2T處理為次優(yōu)處理。因此，從土壤通氣孔隙、土壤分級(jí)孔隙和土壤孔隙形態(tài)等多角度考慮，2~7 mm粒徑泡沫砂可作為黏重土壤改良的最佳材料。

泡沫砂；黃壤；粒徑效應(yīng)；孔隙結(jié)構(gòu)

黃壤是貴州植煙土壤中分布最廣的土壤類型[1]，其質(zhì)地黏重，多為黏壤土和黏土，具有保水性好、通透性差等特點(diǎn)[2-3]。一方面，黃壤中黏粒含量高、砂粒含量低，土粒間隙較小，多為毛細(xì)孔隙，不利于水分的排出[4]；另一方面，常年連作、過度施用化肥等高強(qiáng)度人為作用，導(dǎo)致土壤孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)一步變差[5]，土壤通氣孔隙銳減，抑制土壤好氣微生物的活動(dòng)，降低土壤有機(jī)質(zhì)的分解，不利于作物的生長[6-7]。因此，改善煙區(qū)土壤孔隙結(jié)構(gòu)、增加土壤孔隙對(duì)于當(dāng)前煙葉生產(chǎn)具有重要意義。

當(dāng)前針對(duì)土壤孔隙結(jié)構(gòu)差、孔隙不足等問題，國內(nèi)外已經(jīng)開展了較多的工作，添加土壤結(jié)構(gòu)改良劑是改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤孔隙的重要方法。土壤結(jié)構(gòu)改良劑類型可分為天然改良劑和人工改良劑[8]，天然改良劑主要包括沙子、沸石、蛭石、珍珠巖、粉煤灰等[9-12]；人工改良劑主要包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、脲醛樹脂等[13-15]。藺亞莉等[9]在內(nèi)蒙古河套平原進(jìn)行了黏性堿化鹽土中摻入不同比例沙子試驗(yàn)，研究表明，黏性堿化鹽土中摻入20% 沙子后，其土壤容重下降0.15 g/cm3，土壤通氣孔隙度增加了9.60%。Ghodrati等[12]在美國大西洋平原進(jìn)行砂壤土中添加不同比例的粉煤灰試驗(yàn)，結(jié)果表明，添加30% 粉煤灰處理的土壤含水量從12% 增加到25%。王璽洋等[13]在福建茶園中進(jìn)行了添加不同量聚丙烯酰胺試驗(yàn)，研究表明，適量的聚丙烯酰胺可以有效降低土壤容重，過量的聚丙烯酰胺則會(huì)阻礙水分滲透，增加土壤容重。萬建偉等[14]在室內(nèi)模擬試驗(yàn)中，施用0.2% 的聚乙烯醇可使黏壤土水穩(wěn)性團(tuán)聚體從25% 左右提高到90% 以上。

合理施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑可有效增加土壤孔隙度，改善土壤結(jié)構(gòu)，施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑過量或不足時(shí)，則改良效果有限，甚至有可能起反作用。對(duì)于聚丙烯酰胺等化學(xué)改良劑，使用時(shí)僅需要考慮土壤中改良劑的添加比例對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響；而對(duì)于無機(jī)固體改良劑，不僅需要研究土壤改良劑比例對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響，改良劑粒徑是否會(huì)影響土壤孔隙結(jié)構(gòu)也很重要，而相關(guān)研究較少。鑒于此，中國科學(xué)院南京土壤研究所研發(fā)了一種具有內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、生產(chǎn)成本低和環(huán)境友好等特點(diǎn)的新型多孔材料——泡沫砂，并以貴州畢節(jié)煙區(qū)黃壤為研究對(duì)象，通過添加不同粒徑的泡沫砂，研究泡沫砂粒徑對(duì)供試土壤孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙度的影響，探討泡沫砂粒徑與土壤孔隙結(jié)構(gòu)之間的量化關(guān)系，為畢節(jié)煙區(qū)黃壤改良提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

要進(jìn)一步強(qiáng)化基層檢疫申報(bào)點(diǎn)建設(shè)，科學(xué)配置檢疫、日常辦公所需設(shè)施設(shè)備，合理安排檢疫工作人員，優(yōu)化檢疫申報(bào)點(diǎn)設(shè)置，明確檢疫申報(bào)點(diǎn)功能，產(chǎn)地檢疫申報(bào)點(diǎn)和屠宰檢疫申報(bào)點(diǎn)應(yīng)分開設(shè)置，嚴(yán)禁混合辦公。要進(jìn)一步完善檢疫人員準(zhǔn)入、退出、考核、獎(jiǎng)懲和監(jiān)督管理制度，加強(qiáng)崗前培訓(xùn)和在崗人員輪訓(xùn)，提高檢疫人員業(yè)務(wù)水平。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)土壤取自貴州省畢節(jié)市金沙煙草科技園，土壤類型為黃壤。試驗(yàn)土壤風(fēng)干后過5 mm篩作為盆栽用土，其pH為6.4，有機(jī)質(zhì)含量為19.5 g/kg，有效磷含量為42.0 mg/kg，速效鉀含量為450 mg/kg，有效硫含量為83.6 mg/kg，氯離子含量為21.3 mg/kg，土壤黏粒(<0.002 mm)含量為475.6 g/kg，粉粒(0.05~0.002 mm)含量為349.8 g/kg，砂粒(>0.05 mm)含量為174.6 g/kg，土壤質(zhì)地為黏土。

從表2關(guān)鍵工序出口工藝指標(biāo)實(shí)測(cè)情況可以看出，采用新型的梗預(yù)處理加工工藝和流程，用“浸梗+儲(chǔ)?！惫に嚾〈鷤鹘y(tǒng)的“洗梗+潤梗+儲(chǔ)?！惫に嚭?，干燥后梗絲質(zhì)量得到明顯改善。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

通常的化學(xué)防治是指使用農(nóng)藥和殺蟲劑來實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲害的控制。將農(nóng)藥噴灑在小麥田上方，或?qū)⑺巹┌枞胄←湻N子內(nèi)，起到預(yù)防和治療小麥病蟲害的作用。化學(xué)防治是小麥病蟲害防治最主要的措施，能防治絕大多數(shù)的病蟲害。

表1 土壤改良試驗(yàn)處理

1.3 樣品采集

試驗(yàn)結(jié)束后，用PVC管(直徑50 mm，高度50 mm)取樣，采樣深度為3 ~ 8 cm，共12個(gè)PVC管樣品用于CT掃描。另，每盆取環(huán)刀樣品(直徑50.46 mm，高度50 mm)2個(gè)，采樣深度為3 ~ 8 cm，共24個(gè)環(huán)刀樣品，分別用于測(cè)定土壤容重和總孔隙度。

1.4 樣品測(cè)定

2)土壤孔隙結(jié)構(gòu)的掃描與分析。本研究通過CT掃描技術(shù)測(cè)量PVC原狀土柱結(jié)構(gòu)，獲取原狀土柱掃描圖像，基于掃描圖像的處理與分析獲得土壤孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。土壤樣品掃描的空間分辨率為25 μm ×25 μm × 25 μm，掃描所得孔隙當(dāng)量孔徑>50 μm。掃描后的圖像利用ImageJ軟件進(jìn)行處理和分析[19]。

式中：為土壤容重；為干土壤質(zhì)量；為環(huán)刀體積；為土壤孔隙度；為土壤密度(取平均土壤密度2.65 g/cm3)。

泡沫砂施入土壤后變化微小，是一種長效的土壤結(jié)構(gòu)改良材料。綜合Qu和Zhao[16]、潘金華等[17]及Angin等[18]對(duì)土壤結(jié)構(gòu)改良劑粒徑的設(shè)置，并結(jié)合泡沫砂的特點(diǎn)，本研究設(shè)置了CK、1T(0.5~2 mm)、2T(2~7 mm)和3T(7~10 mm)共4個(gè)處理(表1)，每個(gè)處理3次重復(fù)。按照表1的設(shè)計(jì)要求，將土壤與不同粒徑的泡沫砂混合均勻裝填至試驗(yàn)盆中，裝盆容積為9.5 L。土壤容重按1.3 g/cm3計(jì)。由于不同粒徑泡沫砂容重相差不大，為統(tǒng)一計(jì)算，泡沫砂容重均按0.26 g/cm3計(jì)。裝填結(jié)束后，對(duì)每個(gè)處理進(jìn)行多次澆水，以底部出水為標(biāo)準(zhǔn)，待土體無明顯下沉?xí)r確定為平衡狀態(tài)。土體穩(wěn)定后種植小青菜，每盆種植6株。第一茬小青菜收割后，對(duì)表層土壤進(jìn)行翻耕，然后種植第二茬小青菜，種植方式與第一茬相同。盆栽試驗(yàn)于2016年11月開始至2017年5月結(jié)束，試驗(yàn)總時(shí)長為6個(gè)月。

1)土壤容重和總孔隙度的測(cè)定與計(jì)算。土壤容重和總孔隙度的計(jì)算如式(1)和式(2)所示：

Lipiec和Hatano[26]將10% 的土壤通氣孔隙度定義為作物生長的臨界值，小于10% 則土壤通氣能力不足，作物生長受限，為保證作物正常生長，土壤通氣孔隙度需要大于10%；黃昌勇[4]認(rèn)為耕層的通氣孔隙度最合理的范圍是15%~20%；郝葳等[27]研究表明，優(yōu)質(zhì)煙區(qū)的土壤通氣孔隙度范圍為15.9%~19.6%。本研究中，未添加泡沫砂的CK處理，其通氣孔隙度最低，不足10%，使得CK處理的兩茬小青菜生物量均低于其他處理；添加泡沫砂后，土壤通氣孔隙隨著泡沫砂粒徑增加而增加，表層土壤變得疏松，有利于作物根系的下扎[28]。土壤通氣孔隙并不是越大越好，合理的通氣孔隙度(15% ~ 20%)可有效增加作物產(chǎn)量，通氣孔隙過大或過小均不利于作物的生長。2T處理通氣孔隙度為15.5%，符合作物生長所要求的通氣孔隙度最合理的范圍，并且最為接近優(yōu)質(zhì)煙區(qū)對(duì)土壤通氣孔隙度的要求，其為最優(yōu)處理。

圖1 灰度圖像的二值化處理

2 結(jié)果與討論

2.1 泡沫砂粒徑對(duì)土壤容重和總孔隙度的影響

4個(gè)處理的表層土壤容重和總孔隙度如圖2所示。與CK處理相比，添加泡沫砂的3個(gè)處理土壤容重隨泡沫砂粒徑的增加而降低，土壤總孔隙度隨著泡沫砂粒徑的增加而增加。1T、2T和3T處理的土壤容重分別下降了1.51%、6.48% 和7.21%，土壤總孔隙度分別增加0.70%、3.01% 和3.35%。試驗(yàn)表明，當(dāng)泡沫砂添加比重相同時(shí)，粒徑為0.5~2 mm的泡沫砂對(duì)土壤容重和總孔隙度的影響較??；粒徑為2~7 mm和7~10 mm的泡沫砂則能很好地改善土壤容重和總孔隙，2T和3T為較優(yōu)處理。

2.2 泡沫砂粒徑對(duì)土壤通氣孔隙的影響

煙葉產(chǎn)質(zhì)量的提升取決于土壤質(zhì)量的改善[23]。土壤質(zhì)量提升的基礎(chǔ)是土壤結(jié)構(gòu)的改善[24]。土壤結(jié)構(gòu)是維持土壤功能的基礎(chǔ)，直接影響著土壤的通氣、透水性能[25]，因此好的土壤結(jié)構(gòu)使得土壤各項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而提高作物的產(chǎn)量。由于貴州黃壤黏粒含量高，長期連作以及過量使用化肥等原因，通氣孔隙嚴(yán)重不足，已經(jīng)直接影響種植作物的產(chǎn)質(zhì)量。通過CT掃描獲取的不同處理的通氣孔隙度，如圖3所示。添加泡沫砂的處理通氣孔隙度均顯著高于CK處理，土壤通氣孔隙度隨著泡沫砂粒徑的增加而增加，不同處理之間差異顯著(<0.05)。CK、1T、2T和3T處理的土壤通氣孔隙度分別為8.2%、12.8%、15.5% 和22.7%，通氣孔隙度最高的3T處理則超過20%，最低的CK處理通氣孔隙度不足10%。1T、2T和3T處理相較于CK處理分別增加4.68%、7.39% 和14.5%，提升幅度分別為57.5%、90.6% 和178%，添加泡沫砂處理的土壤通氣孔隙度均有較大幅度的提升。

試驗(yàn)采用全局闕值法對(duì)灰度圖像做分割處理以獲取孔隙和固體顆粒以及土壤基質(zhì)的黑白二值圖像(圖1)。選取30 mmí30 mmí40 mm的興趣區(qū)，將切割圖像存儲(chǔ)為8位(256級(jí))的灰度圖像。將孔隙當(dāng)量孔徑>50 μm的孔隙面積占圖像總面積的比例作為通氣孔隙度[20]，并將通氣孔隙按當(dāng)量孔徑(直徑)分級(jí)，分別為50~100、100~200、200~500、500~1 000、1 000~2 000和 >2 000 μm[21]。另外，通過BoneJ插件計(jì)算孔隙的連通度，用于表示孔隙的連通性；計(jì)算孔隙的分形維數(shù)來表示孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度[22]。

泡沫砂是通過特殊工藝制成的一種新型無機(jī)礦物材料，呈蜂窩狀，具有孔隙發(fā)達(dá)、容重小、通氣性能良好等優(yōu)點(diǎn)。其pH為9.2，松散容重(2~7 mm)為0.26 g/cm3。

(圖中不同小寫字母表示處理間差異在P<0.05水平顯著，下同)

圖3 不同泡沫砂粒徑處理下的土壤通氣孔隙

2.3 泡沫砂粒徑對(duì)土壤分級(jí)孔隙的影響

由表2可知，添加泡沫砂對(duì)增加當(dāng)量孔徑 >200 μm的孔隙效果顯著，其中1T、2T和3T處理分別對(duì)當(dāng)量孔徑200~500、1 000~2 000、>2 000 μm的孔隙提升效果顯著。隨著當(dāng)量孔徑的增加，CK處理相應(yīng)孔徑的孔隙度呈現(xiàn)先增加再降低的趨勢(shì)，而添加泡沫砂處理則呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，上升幅度隨著泡沫砂粒徑的增加而增加。不同處理之間各級(jí)孔徑的孔隙度差別不大，僅在 >2 000 μm這一級(jí)別差異顯著，CK、1T、2T和3T處理當(dāng)量孔徑 >2 000 μm的孔隙占通氣孔隙的比例分別為7.61%、13.72%、37.64% 和56.6%。土壤孔隙孔徑越大，孔隙度越高，則土壤的氧氣和水分的交換越頻繁，越有利于土壤的礦化[31]，并為作物的生長提供必要的養(yǎng)分；然而，當(dāng)土壤孔隙孔徑過大，則會(huì)加速水肥的流失，無法有效地蓄積水分[32]，使得作物生長受限。CK處理當(dāng)量孔徑50~200 μm的孔隙稍高于其他處理，其余孔徑的孔隙遠(yuǎn)低于其他處理；3T處理當(dāng)量孔徑 >2 000 μm的孔隙度過大，超過10%，水肥流失嚴(yán)重；僅1T和2T處理各級(jí)通氣孔隙配比合理，因此，從泡沫砂粒徑對(duì)土壤分級(jí)孔隙的影響來看，1T和2T為較優(yōu)處理。

土壤孔徑分布是表征土壤孔隙的重要指標(biāo)，這是由于土壤孔徑分布對(duì)作物生長和土壤過程(易于根滲透、水和氣體的儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng))有重要影響。Pagliai和Nobili[29]認(rèn)為當(dāng)量孔徑(直徑)50~500 μm的土壤孔隙為傳輸孔隙，用以為作物生長提供水分和養(yǎng)分，是土壤孔隙中較為重要的孔隙。當(dāng)量孔徑 >1 000 μm的土壤孔隙為生物孔隙，多為蚯蚓等天然生物活動(dòng)所生成[30]，可以快速傳輸土壤空氣、水和養(yǎng)分，但也容易造成水肥流失等。

配電線路應(yīng)具備光纖通信，方案采用光纖復(fù)合低壓電纜（OPEC）技術(shù)和以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力光纖到戶（PFTTH），服務(wù)于三網(wǎng)融合，同時(shí)為用電信息采集、低壓配電自動(dòng)化、電動(dòng)汽車充電樁、光伏發(fā)電系統(tǒng)等提供通道；實(shí)現(xiàn)了小區(qū)各種信息的采集、分析、處理、控制，以及相關(guān)子系統(tǒng)的信息綜合利用，與小區(qū)物業(yè)管理子系統(tǒng)和智能小區(qū)95598互動(dòng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)集成；通過互動(dòng)展示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能小區(qū)系統(tǒng)的綜合展示。用電信息采集方案在智能小區(qū)的應(yīng)用是智能電網(wǎng)建設(shè)各類成果在用戶端的集中體現(xiàn)，是聯(lián)系電力用戶和智能電網(wǎng)的樞紐，是智能電網(wǎng)優(yōu)越性的最終體現(xiàn)環(huán)節(jié)。

不過在現(xiàn)實(shí)中，針鼴的嘴部為管狀，而電影中的嗅嗅的嘴卻是扁平的鴨嘴狀，所以電影里的嗅嗅被認(rèn)為是針鼴和鴨嘴獸的融合產(chǎn)物。

2.4 沫砂粒徑對(duì)孔隙形態(tài)參數(shù)的影響

為了更好地表現(xiàn)不同處理土壤孔隙結(jié)構(gòu)的連通性和復(fù)雜性，本文引入連通度和分型維數(shù)兩個(gè)參數(shù)，可以進(jìn)一步解釋土壤孔隙的連通性和復(fù)雜性，連通度越高則代表連通性越高，分型維數(shù)越高則代表復(fù)雜程度越高[24]。由表3可知，計(jì)算分形維數(shù)的回歸方程的決定系數(shù)2均為0.999，說明本方法計(jì)算分形維數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[33]。CK處理的連通度最小，添加泡沫砂的處理的連通度均遠(yuǎn)大于CK處理，其中1T和3T處理與CK之間差異顯著，2T處理與CK之間差異不顯著。這表明CK處理的連通性最差，添加不同粒徑的泡沫砂均可以有效改善土壤的連通性，進(jìn)而有利于土壤水分和氣體的流通。不同處理之間分形維數(shù)差異較小，且差異不顯著，僅1T和2T處理的分形維數(shù)略微有0.01下降；3T與CK處理分形維數(shù)相同，土壤孔隙結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和復(fù)雜性沒有變化。

表2 不同泡沫砂粒徑處理下的土壤分級(jí)孔隙

注：表中不同小寫字母表示處理間差異在<0.05水平顯著。

添加泡沫砂處理的連通性大于未添加泡沫砂的CK處理，而不同泡沫砂處理之間差異不顯著。這主要是由于泡沫砂改變了土壤結(jié)構(gòu)，土壤的通氣性能與通水性能均得以提高，從而使得土壤中孤立的大孔隙得以連通，產(chǎn)生連接通道，可有效促進(jìn)土壤中空氣、水分和養(yǎng)分的快速流動(dòng)。良好的孔隙連通性能有利于良好團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，疏松板結(jié)土壤，促進(jìn)作物根系的生長[34]。三維分形維數(shù)反映了物體的自相似性和占有空間的有效性，分形維數(shù)越大表明該物體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，且其值介于2 ~ 3[24]。4個(gè)處理的分形維數(shù)沒有顯著差異，差別較小，表明添加泡沫砂并未對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和穩(wěn)定產(chǎn)生影響。

表3 泡沫砂粒徑對(duì)孔隙分形維數(shù)和連通度的影響

3 結(jié)論

泡沫砂能有效提升土壤總孔隙，增加土壤通氣孔隙與土壤孔隙連通度，進(jìn)而改善土壤結(jié)構(gòu)，達(dá)到改良板結(jié)土壤的目的。添加泡沫砂粒徑越大則土壤大孔徑的提升效果越明顯，土壤通氣孔隙度則越大。2T和3T處理可以很好地改善土壤容重和總孔隙度，且2T和3T處理之間差異較??；2T處理的土壤通氣孔隙度為15.5%，達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最適宜通氣孔隙區(qū)間(15% ~ 20%)，并且也最為接近優(yōu)質(zhì)煙區(qū)土壤通氣孔隙范圍(15.9% ~ 19.6%)；從土壤分級(jí)孔隙來看，1T處理的各級(jí)孔隙配比較為合理，其次為2T處理；1T、2T和3T處理對(duì)土壤孔隙連通度和分形維數(shù)的影響差異均不顯著。因此，從增加土壤通氣孔隙度和改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)等綜合考慮，2 ~ 7 mm孔徑的泡沫砂為貴州黏重黃壤改良的最佳粒徑范圍。

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Particle Size Effects of “Foam Sand” on Improving Pore Structure of Clayey Yellow Soil

SUN Yiquan1,3, WANG Meiyan1*, ZHANG Long2, CHEN Xue2, ZHANG Zhongqi3, SHI Xuezheng1, XU Shengxiang1, SUN Weixia1, BAN Guojun2, XIA Zhongwen2

(1 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 2 Bijie Branch Company, Guizhou Tobacco Company, Bijie, Guizhou 551700, China; 3 School of Geography, Geomatics and Planning, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu 221116, China)

Yellow soil in Bijie of Guizhou was taken as the research object, and simulation test in the greenhouse was carried out to study the effect of foam sand on pore structure by incorporating equal amount of foam sands with different diameters, which include 0.5-2 mm (1T treatment), 2-7 mm (2T treatment) and 7-10 mm (3T treatment). The results showed that soil aeration porosity increased with the increase of diameter of the foam sand under the same ratio of addition, compared with CK (without foam sand), 1T, 2T and 3T treatments increased soil aeration porosity by 4.68%, 7.39% and 14.5%, respectively. Foam sands with different diameters had different effects on pores with different equivalent diameters, 1T, 2T, and 3T treatments increased porosities with 200-500 μm, 1 000-2 000 μm and >2 000 μm in diameters, respectively. Foam sands improved pore connectivity compared with CK, but no significant difference was found among 1T, 2T and 3T treatments. 2T and 3T treatments improved soil bulk density and total porosity most, and 2T treatment improved the proportion of soil aeration porosity the second most. Therefore, from the perspectives of aeration pores, soil porosity proportions and pore morphology, foam sand with 2-7 mm diameter is best in improving clayey yellow soil.

Foam sand; Yellow soil; Particle size effect; Pore structure

S156.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.03.025

孫益權(quán), 王美艷, 張龍, 等.“泡沫砂”改良黏重黃壤孔隙結(jié)構(gòu)的粒徑效應(yīng). 土壤, 2020, 52(3): 597–602.

貴州省煙草公司畢節(jié)市公司科技專項(xiàng)(畢節(jié)合2015-02，省市院合2015-06)和中國煙草總公司貴州省公司科技項(xiàng)目(合同號(hào)201703)資助。

(mywang@issas.ac.cn)

孫益權(quán)(1992—)，男，江蘇豐縣人，碩士研究生，主要從事土壤資源與環(huán)境方面的研究。E-mail: sunyiquan305@163.com