Changes in soil aeration and soil respiration of simulated grave soils after quicklime application

生石灰施用后模擬墓土土壤通氣性和土壤呼吸的變化

來源: Journal of Plant Nutrition and Soil Science, Volume 180, 2017, Pages 153-164

《植物營養與土壤科學雜志》，第180卷，2017年，第153-164

 

摘要：

論文摘要指出，墓土中人類遺體的分解可能因土壤通氣不良而延遲，原因是高水位和低滲透性孔隙系統。研究測試了在墓土回填中添加生石灰（CaO）以改善通氣性，生石灰通過脫水和水化作用促進土壤團聚和穩定。實驗在德國北部的墓地上進行模擬，比較了添加生石灰和不添加的情況。結果表明，生石灰處理提高了氣體擴散性和空氣滲透性，表明孔隙系統更連通。土壤呼吸率的變化受采樣時間影響，微生物在堿性條件下仍活躍，但CO2測量受化學反應的干擾。結論是生石灰應用是改善墓土通氣的有前景的方法。

 

研究目的：

研究的主要目的是通過添加生石灰來改善墓土的通氣性，確保有氧分解過程有足夠的氧氣供應。次要目的是評估生石灰對微生物活性的影響，驗證其是否不會負面影響土壤呼吸。

 

研究思路：

研究在德國北部的墓地上挖了兩個模擬墓坑（無遺體）：一個添加生石灰（CaO），一個不添加（NIL）。土壤類型為Terric Anthrosol (Stagnic)，質地為壤質沙土。在回填前和回填后每隔3個月取樣，分析氣體傳輸功能（空氣填充孔隙度、空氣滲透性、氣體擴散性）和土壤呼吸（代表微生物活性）。使用未擾動土芯進行實驗室測量，包括空氣滲透性、氣體擴散性和呼吸率，并進行統計比較。

 

測量的數據及研究意義：

1. 空氣滲透性（ka）數據來自Figure 1，研究意義是評估對流氣體傳輸能力，反映孔隙系統的連通性，生石灰處理顯示了更高的滲透性，表明改善了氣體流動。

 

2. 氣體擴散性（Ds/D0）數據來自Figure 2，研究意義是評估擴散氣體傳輸，表明孔隙系統的擴散性能，生石灰處理提高了擴散系數，顯示更連通的孔隙。

 

3. 孔隙特性數據來自Table 2和Figure 3、4，包括空氣填充孔隙度（θa）、孔隙連續性指數（C1、C2、C3）和曲折度（τ），研究意義是量化孔隙結構變化，生石灰處理顯示更高的連續性指數，表明孔隙更直連和功能更好。

 

 

 

 

4. 土壤呼吸（CO2排放）數據來自Figure 5，研究意義是評估微生物活性，生石灰處理導致CO2排放變化，反映堿性條件下微生物仍活躍，但受碳酸化反應影響。

 

 

結論：

生石灰添加顯著改善了墓土的通氣性，提高了氣體擴散性和空氣滲透性，表明孔隙系統更連通。土壤呼吸測量顯示微生物在堿性條件下仍活躍，但CO2排放受碳酸化反應影響。生石灰應用是改善墓土通氣的有效方法，尤其適用于粘土含量高的土壤。

 

使用丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：

使用丹麥Unisense電極測量氧氣濃度，用于氣體擴散性實驗（雙室法），提供連續高精度的氧氣變化數據。研究意義是使氣體擴散系數（Ds）的計算更準確，可靠評估孔隙系統的擴散性能，從而直接驗證生石灰如何改善土壤通氣。這增強了實驗的可靠性，有助于理解生石灰引起的孔隙結構變化對氣體傳輸的影響。