Improvement of oxygen transport functions in grave soils due to quicklime application depending on soil texture

根據(jù)土壤質(zhì)地的生石灰應(yīng)用對土壤氧氣傳輸功能的改善

來源: Geoderma, Volume 331, 2018, Pages 18-28

《土壤學(xué)》，第331卷，2018年，第18-28頁

 

摘要

摘要描述了墓穴土壤因常見挖掘和回填實(shí)踐導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞，影響氣體和水分傳輸功能，可能導(dǎo)致分解問題，如氧氣不足。研究測試了生石灰(CaO)應(yīng)用作為結(jié)構(gòu)改良方法，以改善墓穴土壤的通氣性。通過在德國三個(gè)不同質(zhì)地地點(diǎn)（沙壤土、粉壤土、粘壤土）設(shè)置墓穴模擬（無尸體），比較添加生石灰和不添加的處理，測量擴(kuò)散性和孔隙功能參數(shù)，并進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。結(jié)果表明，生石灰應(yīng)用提高了擴(kuò)散性和氧氣濃度，但效果受粘土含量和土壤水分影響。

 

研究目的

研究的主要目的是確定生石灰應(yīng)用在墓穴土壤中改善土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和孔隙功能的有效性，特別是針對不同粘土含量的土壤。研究期望通過生石灰促進(jìn)更強(qiáng)的團(tuán)聚和穩(wěn)定，從而增強(qiáng)孔隙功能，改善氧氣傳輸，防止分解問題。

 

研究思路

研究思路包括在三個(gè)不同質(zhì)地的地點(diǎn)（S1:沙壤土，S2:粉壤土，S3:粘壤土）設(shè)置墓穴模擬，每個(gè)地點(diǎn)包括兩個(gè)處理：僅挖掘和回填（“Nil”處理）和回填前添加20 kg m?3生石灰（“CaO”處理）。定期取樣（如每3個(gè)月）測量土壤核心的擴(kuò)散性和孔隙參數(shù)，同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，包括連續(xù)記錄基質(zhì)勢和重復(fù)測量氧氣濃度。研究結(jié)合實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，分析生石灰對通氣性的動(dòng)態(tài)影響。

 

測量的數(shù)據(jù)及研究意義

1 氣體擴(kuò)散性（Ds/Do）：測量相對氧氣擴(kuò)散系數(shù)，評估孔隙系統(tǒng)的氧氣傳輸效率。數(shù)據(jù)來自Fig.1。研究意義是幫助量化生石灰應(yīng)用對氣體擴(kuò)散的改善程度，直接反映土壤通氣性。

 

2 孔隙特性：包括空氣填充孔隙度（θa）、孔隙連續(xù)性指數(shù)（C1）和曲折度（T），在標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)勢（-6 kPa）下測量。數(shù)據(jù)來自Table 2。研究意義是揭示生石灰如何影響孔隙的連通性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為理解土壤物理性質(zhì)變化提供依據(jù)。

 

 

 

 

3 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)：包括基質(zhì)勢（Ψm）和氧氣濃度，定期測量。數(shù)據(jù)來自Fig.2、Fig.3和Fig.4。研究意義是評估實(shí)際田間條件下生石灰的效果，考慮水分動(dòng)態(tài)對通氣性的影響。

 

 

 

4 其他參數(shù)：如pH值、容重（ρb）和空氣容量（AC），數(shù)據(jù)來自Table 1。研究意義是輔助解釋生石灰對土壤化學(xué)和物理性質(zhì)的改變。

 

 

結(jié)論

1 生石灰應(yīng)用改善了墓穴土壤的通氣性，表現(xiàn)為更高的擴(kuò)散性和氧氣濃度，但效果受土壤質(zhì)地和水分條件影響。

2 在沙壤土（S1）中效果最明顯，而在高粘土含量土壤（S3）中，高水分條件削弱了生石灰的積極作用。

3 建議在干燥條件下應(yīng)用生石灰，并對高滯水土壤添加排水措施，以確保足夠的氧氣供應(yīng)。

 

使用丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義

使用丹麥Unisense電極（UNISENSE A/S）測量氧氣濃度變化，用于計(jì)算氣體擴(kuò)散系數(shù)（Ds）。這些電極提供高精度、連續(xù)的氧氣監(jiān)測，使研究能夠準(zhǔn)確評估孔隙系統(tǒng)中的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。研究意義在于，這些數(shù)據(jù)直接反映了生石灰應(yīng)用后土壤孔隙的連續(xù)性和曲折度變化，幫助量化氧氣傳輸效率。例如，通過雙室實(shí)驗(yàn)，電極數(shù)據(jù)用于推導(dǎo)Ds/Do，從而驗(yàn)證生石灰對改善氣體擴(kuò)散的有效性，為墓穴土壤管理提供科學(xué)依據(jù)。