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

根據土壤質地的生石灰應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》，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踐導致土壤結構破壞，影響氣體和水分傳輸功能，可能導致分解問題，如氧氣不足。研究測試了生石灰(CaO)應用作為結構改良方法，以改善墓穴土壤的通氣性。通過在德國三個不同質地地點（沙壤土、粉壤土、粘壤土）設置墓穴模擬（無尸體），比較添加生石灰和不添加的處理，測量擴散性和孔隙功能參數，并進行現場監測。結果表明，生石灰應用提高了擴散性和氧氣濃度，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用在墓穴土壤中改善土壤結構穩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更強的團聚和穩定，從而增強孔隙功能，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不同質地的地點（S1:沙壤土，S2:粉壤土，S3:粘壤土）設置墓穴模擬，每個地點包括兩個處理：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個月）測量土壤核心的擴散性和孔隙參數，同時進行現場監測，包括連續記錄基質勢和重復測量氧氣濃度。研究結合實驗室和現場數據，分析生石灰對通氣性的動態影響。

 

測量的數據及研究意義

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

 

2 孔隙特性：包括空氣填充孔隙度（θa）、孔隙連續性指數（C1）和曲折度（T），在標準基質勢（-6 kPa）下測量。數據來自Table 2。研究意義是揭示生石灰如何影響孔隙的連通性和結構穩定性，為理解土壤物理性質變化提供依據。

 

 

 

 

3 現場監測數據：包括基質勢（Ψm）和氧氣濃度，定期測量。數據來自Fig.2、Fig.3和Fig.4。研究意義是評估實際田間條件下生石灰的效果，考慮水分動態對通氣性的影響。

 

 

 

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

 

 

結論

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

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。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense電極（UNISENSE A/S）測量氧氣濃度變化，用于計算氣體擴散系數（Ds）。這些電極提供高精度、連續的氧氣監測，使研究能夠準確評估孔隙系統中的擴散動力學。研究意義在于，這些數據直接反映了生石灰應用后土壤孔隙的連續性和曲折度變化，幫助量化氧氣傳輸效率。例如，通過雙室實驗，電極數據用于推導Ds/Do，從而驗證生石灰對改善氣體擴散的有效性，為墓穴土壤管理提供科學依據。