开垦对黑土表层土壤压缩—回弹行为的影响

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1、第53卷第3期土壤学报Vol.53，No.32016年5月ACTAPEDOLOGICASINICAMay，2016DOI：10.11766/trxb201511160357*开垦对黑土表层土壤压缩—回弹行为的影响†韩少杰　王恩姮　陈祥伟　罗　松（东北林业大学林学院，哈尔滨　150040）摘　要　　为探讨开垦对典型黑土表层土壤压缩与回弹行为的影响，以未经开垦天然次生林和开垦年限为17a、30a、40a耕地的表层（0～10cm）土壤为研究对象，采用快速固结试验方法，研究了土壤压缩与回弹过程中土壤孔隙比（e）、压缩指数（Cc）、压缩系数（a

2、）和回弹指数（Cs）的变化。结果表明：土壤孔隙比（e）、压缩指数（Cc）、压缩系数（a）和回弹指数（Cs）随着开垦年限-1的增加而降低，Cc、a、Cs变化范围分别为0.252～0.426、0.00204～0.00370kPa、0.041～0.070；未经开垦天然次生林地土壤Cc、Cs显著高于耕地土壤（p＜0.05）；Cc、a、Cs与容重均呈极显著负相关（p＜0.01），与有机质含量呈极显著正相关（p＜0.01）。土壤压缩性与回弹能力随着开垦年限的增加逐渐降低，容重、有机质含量对其影响最大。关键词　　开垦；黑土；孔隙比；压缩指数；回弹指

3、数中图分类号　　S152.9　　文献标识码　　A［1-3］土壤压实所引起土壤结构和物理性质的退化期固结压力已被广泛地用来评价农田土壤的压实敏［5］（如孔隙度减小，根系生长阻力增加，土壤水分渗感性和压实风险。［4-6］透率、持水能力减弱等）已成为世界范围内导黑土区主要位于东北松辽流域，是世界上仅有［13-14］致土壤退化的主要因素之一。近年来，国外一些学的三大黑土带之一。作为我国重要的商品粮［7-10］［15］者开始从土壤力学的角度对农业土壤的压实生产基地，东北黑土区广泛采用大规模机械化行为与压缩性进行定量化研究，了解土壤的压实行耕作，

4、而由此带来的土壤压实已成为农田管理不可［16］为有助于分析农田土壤的压实机制以及预测机械回避的问题。迄今，黑土区关于机械压实研究压实过程中土壤被压缩程度的大小。早期Thomas主要集中在压实对作物产量和土壤结构的影响等方［11］［12］［17］等与Díaz-Zorita和Grosso普遍采用普式击面，而有关黑土压缩与回弹行为及开垦对其影响（Proctortest）对土壤的最大干密度和最优含水率的研究文献较少。为此，本研究以典型黑土表层土壤进行测定，以击实曲线上升阶段的斜率做为评价土为研究对象，采用土力学快速固结试验方法，对比壤压实敏感

5、性的指标。随后由于固结试验在研究农分析了不同开垦年限土壤孔隙比（e）在相同外界压业土壤应力应变上的广泛应用，农业土壤压实行为力下降低程度的差异性以及土壤压缩指数（Cc）、的研究逐渐系统化。由固结试验得到的土壤压缩曲压缩系数（a）、回弹指数（Cs）的变化，探讨了开线已被广泛地用来理解和表达土壤的压实行为及压垦年限对黑土表层土壤压缩—回弹行为及压缩性大缩性，描述土壤孔隙比（e）和压强（p）之间的关小的影响，以期为研究典型黑土的压实机制及开垦系。通过压缩曲线得到的土壤压缩指数（Cc）和先过程中黑土力学性质的演变规律奠定基础。*国家自然科学基

6、金项目（41271293，41302222）资助SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina（Nos.41271293，41302222）†通讯作者Correspondingauthor：陈祥伟（1966—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，教授，主要从事水土保持与流域治理方面的研究。E-mail：chenxwnefu@163.com作者简介：韩少杰（1989—），男，河南安阳人，硕士研究生，主要从事土壤侵蚀与生产力恢复的研究。E-mail：837736250@qq.com收稿日

7、期：2015-11-16；收到修改稿日期：2015-12-21http：//pedologica.issas.ac.cn3期韩少杰等：开垦对黑土表层土壤压缩—回弹行为的影响647h=2.00cm）采集表层土壤（0～10cm）4～6cm深1　材料与方法度处的原状土样，作为固结试验试样。同时在环刀附近用铝盒采集土壤样品用于测定土壤含水量，并1.1　样品采集与分析结合固结试验计算土壤容重；用布袋采集土壤样土壤样品取自黑龙江省克山农场26连，采集品，经自然风干后，一部分碾碎过2mm孔径土壤时间为2014年9月份，采用时空替代法选择耕作措筛用移

8、液管法测定土壤颗粒组成（按国际制），一施、地形和环境条件等基本一致，开垦年限分别部分碾碎过0.5mm孔径土壤筛用液塑限联合测定为17a、30a、40a的玉米耕地和未经开垦的天然法测定土壤液限和塑限，一部分研磨过0.149