【摘要】：東北區(qū)黑土是我國(guó)極其珍貴的土地資源。近年來(lái),在人為加速侵蝕下,土壤侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。特別是黑土區(qū)臺(tái)地低丘的地形特點(diǎn)及降雨集中的氣候特點(diǎn)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)特定季節(jié)的水土流失嚴(yán)峻,面源污染風(fēng)險(xiǎn)巨大。然而,關(guān)于坡耕地農(nóng)業(yè)在降雨條件下土壤流失的防治措施還沒有引起國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者、專家足夠的重視。黑土區(qū)土壤侵蝕如得不到有效控制,東北商品糧基地的重要地位將會(huì)面臨嚴(yán)重威脅。因此,以東北區(qū)域坡耕地為研究對(duì)象,深入探究其水土保持的方法成為重要研究課題�；谔镩g裸露處理易侵蝕和全覆蓋處理阻滲透的不足,本論文有針對(duì)性的研制了一種透水、保水、固土且易降解的土壤表面固定劑,并在雨強(qiáng)、坡度等不同模擬條件下評(píng)價(jià)地表覆蓋類型對(duì)坡耕地表面土壤侵蝕的影響。本研究主要是通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面相關(guān)試驗(yàn)對(duì)制備工藝條件的優(yōu)化,成功研制出土壤表面固定劑;以及對(duì)其一些性能進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)對(duì)其形成的固化層和表層土壤顆粒間界面進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)表征,進(jìn)而分析二者的微結(jié)構(gòu)行為與固結(jié)機(jī)理。并將最優(yōu)條件下制得的土壤表面固定劑應(yīng)用到室內(nèi)模擬降雨坡面土壤防蝕探究試驗(yàn)的研究中。本論文旨在為應(yīng)用于坡面水土保持方面新型覆蓋材料的研發(fā)開辟新途徑。經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)后,研究結(jié)論如下:(1)根據(jù)土壤表面固定劑研制試驗(yàn)可知:所述土壤表面固定劑包含的原料組分及其配比最佳參數(shù)范圍確定為,淀粉含量在3.0%~5.0%范圍之內(nèi),檸檬酸含量在2.0%~6.0%范圍之內(nèi),堿化玉米秸稈粗纖維含量在1.5%~2.5%范圍之內(nèi),甘油含量為35.0%。進(jìn)一步通過(guò)對(duì)各因素范圍的優(yōu)化,得出影響土壤表面固定劑力學(xué)性能的工藝條件因素結(jié)果如下:就抗拉強(qiáng)度/TS而言,制備條件3個(gè)工藝參數(shù)(A:淀粉含量,B:檸檬酸含量,C:堿化玉米秸稈粗纖維含量)對(duì)TS影響的主次排列順序?yàn)?BCA;就斷裂伸長(zhǎng)率/E而言,3個(gè)工藝參數(shù)(同上)對(duì)E影響的主次排列順序?yàn)?CAB。將優(yōu)化后合成原料比例進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn),在淀粉含量4.0%、甘油含量35.0%(甘油占淀粉比例,下同)、檸檬酸含量4.0%、堿化玉米秸稈粗纖維含量2.0%時(shí),平均抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率分別為(6.91±0.12)MPa,(60.55±0.95)%。(2)根據(jù)土壤表面固定劑結(jié)構(gòu)及其性能試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可知:土壤表面固定劑因加入堿化處理粗纖維,使得表面粗糙度增加,整體上呈現(xiàn)出較為均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在24 h靜泡處置后重量損失率為22.6%。隨含水量增加,力學(xué)強(qiáng)度顯著降低(TS由5.1 Mpa降到1.8 Mpa;E由30.1%降到26.1%)。(3)由SEM表征可知:在坡耕地土表施用本土壤表面固定劑即可滿足避免水蝕和防土壤侵蝕。分析其原因,一是土壤表面固定劑表面明顯比較粗糙,有利于增加雨水入滲;二是土壤表面固定劑-表層土壤顆粒之間明顯形成的雙層結(jié)構(gòu)粘結(jié)層起固土透水作用。(4)根據(jù)室內(nèi)模擬降雨條件下覆蓋劑類型在坡地水土保持效益的探究試驗(yàn)結(jié)果可知:土壤表面固定劑最佳施用量為65 g·m~(-2)。與CK相比,土壤表面固定劑覆蓋后容重指標(biāo)測(cè)試結(jié)果低于液體地膜覆蓋,土壤孔隙度卻有所增加,2種覆蓋處理均能顯著提高土壤中水分保持量。土壤表面固定劑在降雨強(qiáng)度1.67 mm/min時(shí),抗水蝕效果明顯可以達(dá)到84.4%。研究不同地面覆蓋處理對(duì)2種坡度土壤侵蝕(過(guò)程)的影響,從地表徑流比較,土壤表面固定劑覆蓋下徑流量與液體地膜覆蓋相比最大可減少37.9%;從泥沙流失量對(duì)比分析,土壤表面固定劑覆蓋和液體地膜覆蓋抑制產(chǎn)沙作用更明顯,減沙率分別為74.5%和86.6%以上;從侵蝕過(guò)程產(chǎn)沙規(guī)律分析可知,坡地土壤侵蝕過(guò)程產(chǎn)沙規(guī)律經(jīng)降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出略有不同的變化情況。綜合比較覆蓋劑類型作用效果由高到低順序?yàn)橥寥辣砻婀潭▌└采w、液體地膜覆蓋、裸地。(5)根據(jù)土壤表面固定劑降解性試驗(yàn)可知,土壤表面固定劑生物降解性良好,35 d時(shí)降解率高達(dá)71%。
【圖文】：

、可持續(xù)發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)效益，緩解水土流失和相關(guān)問題帶究?jī)r(jià)值。型黑土區(qū)及水土流失概述型黑土區(qū)概述，黑土是世界上最為稀少和珍貴的農(nóng)業(yè)資源。按照美國(guó)或者，世界上存在的黑土區(qū)應(yīng)該是四大片，即烏克蘭和俄羅斯大、阿根廷和烏拉圭的潘帕斯大草原和我國(guó)東北（見圖 1.1）為在世界上有三大片黑土區(qū)，，其中不包括阿根廷和烏拉圭 8 月 8 日召開的“世界黑土保護(hù)國(guó)際研討會(huì)”會(huì)議上，其中一屆“世界黑土學(xué)術(shù)研討會(huì)”將在烏拉圭召開，這一決定也圭的潘帕斯大草原被重新加入到世界四大黑土區(qū)中[17]。在我范圍相對(duì)廣闊，土壤肥力優(yōu)勢(shì)相對(duì)明顯，植被豐富，正常情土侵蝕。黑土地土壤的類型相對(duì)特殊，底土比較黏、重，中的含水量總體較高，易在坡面形成地表徑流。

圖 1.2 淀粉顆粒層狀結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1.2 Schematic diagram of layered structure of starch granule下，隨著增塑劑的添加，合成材料的功能特性也會(huì)隨之伸展，尤其是在柔軟性和光滑性方面改善顯著，最終表現(xiàn)的增塑劑有甘油、聚乙二醇、吐溫等，其中甘油(丙三醇甘油的添加可大大提升淀粉薄膜的柔韌性。可見，通過(guò)料性能是新型材料制備的一個(gè)重要研究方向。（本文主詳細(xì)說(shuō)明。）產(chǎn)品已經(jīng)多用到交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)改性，交聯(lián)劑在最終產(chǎn)交聯(lián)成網(wǎng)的作用。交聯(lián)劑種類的選擇同樣會(huì)影響最終產(chǎn)劑有磷酰氯、表氯醇、三偏磷酸鈉、1,2,3,4-二環(huán)氧丁烷
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S157

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2649618