【摘要】：土壤既是微生物的家園,也是其生長(zhǎng)繁殖的天然媒介。水溶液的理化性質(zhì)可顯著影響溶液中微生物的生長(zhǎng),當(dāng)水源中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入土壤,土壤重復(fù)性的濕潤(rùn)、干燥變化,使土壤含水量變得不穩(wěn)定,并出現(xiàn)諸如土壤板結(jié)等問題。而土壤理化性質(zhì)的改變作用到土壤中微生物群中,可引起微生物種類的變化,對(duì)土壤以及土壤微生物環(huán)境造成影響;同時(shí)水源營(yíng)養(yǎng)物中的C、N、P、K等元素,對(duì)土壤中微生物的生長(zhǎng)有著重要的影響,也使土壤的理化性質(zhì)發(fā)生變化。因此,土壤微生物的生長(zhǎng)繁育、代謝規(guī)律,尤其是水源營(yíng)養(yǎng)物中碳氮的改變都影響著土壤的滲透性。通過這些影響規(guī)律的研究,對(duì)促進(jìn)土壤的良性循環(huán)利用具有重要的意義。本文采用室內(nèi)試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法,以陜西涇陽的馬蘭黃土為例,取馬蘭黃土中的革蘭氏陰性菌作為試驗(yàn)菌種,控制水源營(yíng)養(yǎng)液中不同C/N比以及黃土中初始不同菌數(shù),系統(tǒng)地研究了革蘭氏陰性菌對(duì)重塑馬蘭黃土飽和滲透系數(shù)的影響規(guī)律。通過對(duì)土樣中微生物種類、數(shù)量、生長(zhǎng)速率、EPS以及表面自由能進(jìn)行分析,研究黃土滲透性變化規(guī)律的內(nèi)在機(jī)制。論文研究得到以下認(rèn)識(shí)和結(jié)論:(1)馬蘭黃土中分布有廣義細(xì)菌、真菌、革蘭氏陽性菌及革蘭氏陰性菌,其中以革蘭氏陰性菌的數(shù)量居多。通過對(duì)蘭氏陰性菌的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的C/N比從5:1升至40:1時(shí),革蘭氏陰性菌的生長(zhǎng)速率也依次增大。(2)通過土樣的滲透試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著滲透距離的增加,土樣中革蘭氏陰性菌的堵塞程度逐漸減小。從時(shí)間上來看,起初,土樣的滲透性變化并不顯著;隨著滲透時(shí)間的增加,土樣的滲透性快速下降,土樣中革蘭氏陰性菌的堵塞快速發(fā)生;滲透最后階段,革蘭氏陰性菌已經(jīng)徹底堵塞土樣,土樣的滲透性又逐漸重新趨于穩(wěn)定。(3)不同C/N比營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給條件下,隨著C/N比越大,土樣的滲透系數(shù)減小的速率越快;不同初始革蘭氏陰性菌數(shù)量條件下,初始菌的數(shù)量越大,滲透系數(shù)減小的速率越快;而未添加菌種且供水源為去離子水的土樣滲透性前期基本保持不變,后期僅出現(xiàn)略微下降。(4)滲透試驗(yàn)結(jié)束后,有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給條件下的所有滲透土樣表面均觀測(cè)到了革蘭氏陰性菌的生物膜,而去離子水條件下的滲透土樣未觀測(cè)到生物膜;試驗(yàn)測(cè)定了營(yíng)養(yǎng)液供給條件下土樣中革蘭氏陰性菌的表面自由能,不同C/N比營(yíng)養(yǎng)液的革蘭氏陰性菌的表面自由能由大到小順序?yàn)?5:120:110:130:140:1。(5)土樣滲透系數(shù)的下降是多種因素共同造成的,一是由于營(yíng)養(yǎng)液C/N比、初始菌數(shù)的不同,革蘭氏陰性菌的生長(zhǎng)特性情況不同;二是由于革蘭氏陰性菌生長(zhǎng)代謝作用在土樣表面形成的生物膜,它影響了革蘭氏陰性菌與土樣之間的粘附性且占據(jù)了黃土孔隙;此外,革蘭氏陰性菌代謝所釋放的氣體也可能產(chǎn)生對(duì)滲透的堵塞。
【圖文】：

研究區(qū)位于陜西省咸陽市的涇陽縣，地處關(guān)中地區(qū)的中部，涇河下游，距西安約 60公里，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 108°29 40 －108°58 23 ，北緯 34°26 37 －34°44 57 。東與三原、高陵區(qū)交界，南與咸陽市渭城區(qū)接壤，西隔涇河與禮泉縣相望，北依北仲山、嵯峨山與淳化、三原縣毗鄰，總面積為 780 km2[37]。地勢(shì)總體來看西北高、東南低，海拔約為 361~1621m。境內(nèi)北部為石灰?guī)r土石山地，面積約為 97 km2；中部為沖洪積平原，海拔大約在 400m 左右，面積約為 503 km2，地勢(shì)平坦，土地肥沃，是涇陽果蔬和糧棉菜基地，也是涇陽縣重要的工業(yè)聚集區(qū)，被譽(yù)為關(guān)中 白菜心 ；南部為黃土臺(tái)塬區(qū)，海拔高程為 420~490m，塬區(qū)面積約為 70km2，東西長(zhǎng)約 27.1km，橫跨太平、蔣劉、高莊三鄉(xiāng)鎮(zhèn) 21 個(gè)行政村，塬面開闊，黃土覆蓋層較厚，，利于農(nóng)作物生長(zhǎng)[38]。本次重塑土取樣點(diǎn)位于涇陽縣高莊鎮(zhèn)的大堡子村，如圖 2.1 中所示，取樣點(diǎn)坐標(biāo)為北緯 34°29 77 ，東經(jīng) 108°48 82 ，海拔為 400－500 米，屬馬蘭黃土。馬蘭黃土呈淺灰黃色，富含孔隙、質(zhì)地疏松，顆粒較細(xì)且均勻，孔隙比在 0.942－0.978 之間，分布有植物根須，發(fā)育有蟲孔。

式中：LOIW 為供試土樣有機(jī)質(zhì)含量，%；1M 為空坩堝質(zhì)量，g； 為灼燒后空坩堝加土樣的質(zhì)量，g；3M 為灼燒前空坩堝加土樣的質(zhì)量，g。根據(jù)燒失量法，測(cè)得供試馬蘭黃土的有機(jī)質(zhì)含量為 3.12%。2.3 試驗(yàn)裝置及材料2.3.1 滲透試驗(yàn)裝置滲透試驗(yàn)裝置如圖 2.5 所示，主要由 TST-55 型滲透儀、供水瓶（容量為 10000ml）、測(cè)壓管以及水箱 4 部分組成。試驗(yàn)用的水箱的尺寸為 10cm320cm326cm。該水箱由 6塊亞克力玻璃板組成，水箱頂蓋因?qū)嶒?yàn)需要設(shè)計(jì)為可拆卸，玻璃板外側(cè)有 12 個(gè)孔。水箱底部有 2 個(gè)孔，左側(cè)孔為安裝有閥門的進(jìn)水孔，與水箱連接，并且可以調(diào)節(jié)進(jìn)水量；右側(cè)孔與測(cè)壓管連接，監(jiān)測(cè)水箱進(jìn)水口的水頭。其余孔作為調(diào)節(jié)水力梯度的定水頭孔。當(dāng)滲透試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，供水瓶中的營(yíng)養(yǎng)液從滲透儀下端進(jìn)水口流入滲透儀，流經(jīng)滲透儀內(nèi)馬蘭黃土土樣，從滲透儀上端的出水口流出。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S154.3;S152

【參考文獻(xiàn)】

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10 黃晟;陳e

本文編號(hào)：2648977