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喷射工艺下PAM对土壤结构性状的调控效应研究

张继娟  
【摘要】:土壤是人类和生态系统赖以生存的物质基础,土壤退化与水土流失不仅对人类社会农业生产的可持续发展构成了威胁,也引发了一系列的生态环境问题,已成为人类生存和发展最为严重的制约因素之一。改良/改善土壤结构、防治水土流失、维持生态系统的健康与稳定、促进人类社会的可持续发展是当前人类面临的一项艰巨任务。随着人口的不断增长和经济的快速发展,土地资源压力越来越大,基础设施建设和矿产资源的开发不仅占用了大量的土地资源,也不可避免地产生了大量的人工创面和废弃矿渣堆,增加了土壤暴露和流失的趋势。水土流失不仅导致土壤退化、削弱植被生存的物质基础、动摇农业可持续发展,而且还会造成水体污染和生态平衡失调。 聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)作为一种有效的土壤改良剂,在世界不同的农业区和不同类型土壤上的施用都取得了很好的改良效果。然而,PAM的作用效果受其自身的理化性质、坡度、土壤种类和性质等多种因素的影响。已有的大多数研究常为单一剂型,很少对不同剂型的PAM土壤改良效果进行比较,并且这些研究绝大多数集中在农田土壤上,针对坡耕地、特定环境下的扰动土壤如人工创面、矿山弃渣堆等却很少涉及。本文针对目前存在的这些具体问题以及扰动土壤的改良存在坡度大、PAM不易施用等特点,选取24种阴离子型PAM,应用工程措施—喷射工艺进行模拟试验,探讨不同剂型PAM对大坡度土壤的改良效果和PAM与土壤的作用机理。以系统了解喷射工艺条件下PAM分子量和电荷密度对土壤物理结构性状的影响,筛选最优PAM剂型;然后,将筛选得到的最优PAM剂型应用于不同性质的土壤上,进行改良比较,探讨PAM改良效应的影响因素。为PAM在坡耕地、人工创面、矿山废渣堆的土壤改良和应用提供基础依据。研究结果显示: 喷射工艺条件下,所选的24种剂型的PAM处理在大坡度(64°)情况下对砂壤土依然具有改良效果,但是不同剂型的PAM对土壤物理性质的改善程度有明显差异。PAM与土壤颗粒之间的吸附作用依赖于土壤性质和PAM剂型,影响PAM吸附的土壤性质主要有土壤质地、土壤有机质、土壤溶液中的离子类型;而影响吸附的PAM性质是分子量和电荷密度。 1.PAM能够明显降低土壤容重,与对照相比,不同剂型的PAM处理,土壤容重由对照的1.36g/cm~3下降为1.32~1.22g/cm~3,降幅为3.2%/~10.3%,平均为6.7%,所有剂型中以分子量为10Mg/mol、水解度30%的PAM表现最优。主效应分析显示,PAM的两个特性参数(分子


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