【摘要】：東北黑土區(qū)是我國(guó)最重要的糧食主產(chǎn)區(qū)之一,隨著開(kāi)墾年限的延長(zhǎng),土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸降低、黏粒含量逐漸增加,機(jī)械耕作尤其是大型機(jī)械的普遍使用導(dǎo)致黑土壓實(shí)及土壤侵蝕問(wèn)題日趨嚴(yán)重。黑土區(qū)秸稈還田不僅具有傳統(tǒng)蓄水保墑、培肥改土的效應(yīng),還可以緩解機(jī)械壓實(shí)及土壤侵蝕,其機(jī)理分屬土力學(xué)中固結(jié)與剪切的研究范疇。本研究以土力學(xué)為理論基礎(chǔ),以典型黑土區(qū)未經(jīng)開(kāi)墾(高有機(jī)質(zhì)低黏粒含量)以及開(kāi)墾40年(低有機(jī)質(zhì)高黏粒含量)的耕作土壤為研究對(duì)象,采用室內(nèi)固結(jié)和三軸剪切相結(jié)合的方法,通過(guò)壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、黏聚力及內(nèi)摩擦角的測(cè)定與分析,模擬研究了不同長(zhǎng)度(1、5、15、25 mm、無(wú)添加)、不同含量(還田比例25%、50%、75%、100%、無(wú)添加)的小麥秸稈以及不同還田位置(上部、中部、下部、均勻混合、無(wú)添加)對(duì)黑土壓縮、回彈及抗剪切行為的影響機(jī)制,探究秸稈還田措施對(duì)黑土力學(xué)特性的影響。研究結(jié)果表明:(1)秸稈長(zhǎng)度與壓縮指數(shù)呈負(fù)相關(guān),與回彈指數(shù)呈正相關(guān),且添加15 mm長(zhǎng)度秸稈的黑土壓縮指數(shù)最低而回彈指數(shù)最高,即此時(shí)其抗壓能力及壓實(shí)后自然恢復(fù)能力最強(qiáng);隨著秸稈長(zhǎng)度的增加,黑土的抗剪強(qiáng)度逐漸顯著增強(qiáng),但增幅逐漸減小。(2)秸稈全量還田時(shí),抗壓縮能力最強(qiáng),且壓實(shí)后恢復(fù)能力亦最強(qiáng);秸稈半量還田時(shí),土體抗剪強(qiáng)度最大;當(dāng)秸稈還田比例為50-100%時(shí),黑土抗壓與抗蝕綜合效應(yīng)最好。(3)秸稈上部還田時(shí),黑土最不易被壓縮且壓實(shí)后恢復(fù)能力最強(qiáng),中部還田時(shí),黑土的抗剪強(qiáng)度最大;即中上部還田時(shí),黑土的抗壓與抗蝕效果較好。綜上所述,未經(jīng)開(kāi)墾的黑土固有抗剪強(qiáng)度較高,模擬秸稈還田措施可以有效改善黑土力學(xué)特性,以長(zhǎng)期耕作的有機(jī)質(zhì)含量低黏粒含量高的黑土改善效果更為顯著。秸稈添加長(zhǎng)度為15 mm、添加量為50%-100%以及添加在中上部時(shí),抗壓實(shí)抗剪切改善效果最顯著、自然恢復(fù)力強(qiáng)。研究結(jié)果可為黑土壓實(shí)與修復(fù)方面的研究提供理論依據(jù);未來(lái)將從室內(nèi)模擬轉(zhuǎn)向田間,開(kāi)展秸稈還田方式與秸稈分解時(shí)間、分解程度方面的組合研究,可進(jìn)一步為傳統(tǒng)土壤學(xué)與土力學(xué)交叉的農(nóng)田土力學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖４－２秸稈含量與黑土力學(xué)特性的相關(guān)關(guān)系逡逑Ｆｉｇ．４－２邋Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｓｔｒａｗ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ｏｆ邋ｂｌａｃｋ邋ｓｏｉｌ逡逑４．２＿４討論逡逑秸稈還田改善農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境是通過(guò)微生物分解增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，而秸稈還田對(duì)逡逑土壤力學(xué)行為的影響主要是通過(guò)改變土體孔隙度和容重、土粒間摩擦力和粘結(jié)作用１１２３１逡逑以及加筋作用實(shí)現(xiàn)。添加秸桿含量較少時(shí)，，加筋作用無(wú)法抵抗增加孔隙度帶來(lái)的壓實(shí)風(fēng)逡逑險(xiǎn)，從而增加了土體的可壓實(shí)性［２４］。秸稈含量較多時(shí)，秸稈與土體的接觸面積充足，而逡逑且稻稈的彈性模量大于土體的彈性模量，當(dāng)土體表面施加外界壓力荷載時(shí)，稻稈與土體逡逑間產(chǎn)生較大的摩擦阻力，充分發(fā)揮了秸桿的加筋作用，相當(dāng)于對(duì)土樣施加了約束力，限逡逑制了土體的變形［４５〗，從而抵抗由外界壓力產(chǎn)生的土體錯(cuò)動(dòng)而壓縮［１２３］，有效增強(qiáng)土體的抗逡逑壓能力。相同秸稈含量處理下，ＬｏｍＨｃ邋土樣的壓縮指數(shù)均顯著小于ＨｏｍＬｃ邋土樣，是由逡逑于ＨｏｍＬｃ邋土樣的有機(jī)質(zhì)含量較高（１０９．２４邋ｇｋｇ－ｌ），導(dǎo)致土壤的壓實(shí)敏感性增強(qiáng)［１２９］。添逡逑加秸桿后的土體的回彈指數(shù)均增加，即土體壓實(shí)后的恢復(fù)能力增強(qiáng)。這是由于當(dāng)外界壓逡逑力卸載后，秸稈的加筋作用消失，秸稈逐漸恢復(fù)到挺實(shí)狀態(tài)支撐土體，使其更易恢復(fù)到逡逑初始狀態(tài)。當(dāng)秸桿含量較多時(shí)，可能存在秸桿的重疊現(xiàn)象，而且土體壓縮變形時(shí)秸稈同逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S141.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2699739