稻草灰和硅藻土对上海土壤稠度和击实性影响的对比研究
VIP免费
`
摘 要
目前国内外对于提高土壤的持水性能的研究较多，但研究均是从土壤学的角
度考虑改良土的持水性能，而岩土工程方面，专家学者更是从未考虑过用土体物
理性能参数用于土木工程以外的领域。本文试图通过岩土工程中的土体稠度和击
实性，来研究稻草灰和硅藻土掺入到土壤后对其产生的影响，运用岩土工程的知
识，结合农业工程方面知识，分析这些因素对改善土壤的持水能力的影响。为农
业土壤改良提供一种新的思路和方法。
稻草灰含有丰富的有机质，还含有 K、Ca、P等无机营养元素，它还是亲水物
质其表面既有巨大的表面能，又带有电荷，在灰土胶体表面能够能通过氢键等作
用吸附极性水分子，提高土壤的持水能力。而且我国秸秆年产量达 6亿多吨，燃
烧后产生的秸秆灰为稻草灰大规模推广应用提供保障。而硅藻土具有无毒，悬浮
性能好，吸附性能强，容重轻，细度均匀，混合均匀性好，在土壤中能起到保湿、
疏松土质、延长药效肥效时间，提高农作物生长效果等等诸多优点。将它与土壤
混合后，会很好改善土壤的持水能力。此外，我国硅藻土矿藏量居世界第二，为
大规模应用提供保障。
因此，本文选择稻草灰和硅藻土作为掺加剂，对上海滨海盐土、潮土、黄泥
盐化土，进行液塑限联合测定试验和击实试验，研究其对土壤液限、塑限、塑性
指数、最大干密度和最佳含水率的影响。同时，比较稻草灰和硅藻土的影响效果。
论文的主要研究成果如下：
（1）塑限、液限和塑性指数的影响
对于上海滨海盐土：稻草灰在灰土体积比为 30%时，塑限增长了 32.2%，液限
增长了 23.6%，而塑性指数增长了 10.7%；硅藻土在灰土比为 30%时，对液限和塑
性指数的影响效果最好，液限增长了 10.3%，而塑性指数增长了 33.4%。比较两种
掺加剂的影响效果可知：体积比为 30%时，稻草灰对于滨海盐土的液限效果最好，
而硅藻土对塑性指数效果最好。
对于上海潮土：稻草灰在灰土体积比为 20%时，液限和塑性指数最大，液限
增长了 51.9%，而塑性指数增长了 167.3%，灰土体积比为 30%时，塑限增长了 1.3%；
硅藻土在灰土比为 30%时，对塑限、液限和塑性指数的影响效果最好，塑限增长
了1.3%，液限增长了 15.5%，塑性指数增长了 44.4%。比较两种掺加剂的影响效
果可知：体积比为 20%时，稻草灰对于潮土的液限和塑性指数效果最好。
对于上海黄泥盐化土：稻草灰在灰土体积比为 30%时，对液限和塑性指数的
影响效果最好，液限增长了 17.6%，而塑性指数增长了 21.3%，体积比为 20%时，
塑限增长了 18.9%；硅藻土在灰土比为 30%时，对液限和塑性指数的影响效果最好，
液限增长了 4.8%，而塑性指数增长了 4.2%，灰土体积比为 20%时，塑限增长了
12.1%。比较两种掺加剂的影响效果可知：体积比为 30%时，稻草灰对于黄泥盐化
土的液限和塑性指数效果最好。
（2）最大干密度和最佳含水率的影响
对于上海滨海盐土：稻草灰和硅藻土都能显著改善土壤的最大干密度和最佳
含水率。两者均呈现随着含量的增大，土壤的最佳含水率逐渐增大，而最大干密
度逐渐减小的规律。比较两种掺加剂的影响效果可知：随着含量的增大，硅藻土
的作用更加显著。
对于上海潮土：稻草灰和硅藻土都能显著改善土壤的最大干密度和最佳含水
率。两者均呈现随着含量的增大，土壤的最佳含水率逐渐增大，而最大干密度逐
渐减小的规律。比较两种掺加剂的影响效果可知：随着含量的增大，硅藻土的作
用更加显著。
对于上海黄泥盐化土：稻草灰和硅藻土都能显著改善土壤的最大干密度和最
佳含水率。两者均呈现随着含量的增大，土壤的最佳含水率逐渐增大，而最大干
密度逐渐减小的规律。比较两种掺加剂的影响效果可知：随着含量的增大，硅藻
土的作用更加显著。
关键词：稻草灰 硅藻土 塑限 液限 塑性指数 最大干密度 最佳含水
率
`
ABSTRACT
The studies which improve the soil's water holding capacity are many at home and
abroad. But the studies considered soil water holding capacity from the perspective of
soil science. In geotechnical engineering, the experts are never considered soil physical
performance parameters for using outside of the field of civil engineering. This paper
try according to soil water aggregate stability content and consistency indicator and
compaction performance indicator in geotechnical engineering, then to research and
discuss the impact on physical parameters of the soil when the straw ash and diatomite
as modifier. These factors improve soil water holding capacity and prevent soil
compaction, increase soil porosity combine the rock knowledge with soil engineering.
And it provides a new way of thinking and methods to improve agricultural soils.
Straw ash contains not only rich organic matter, but also it contains K, Ca, P and
other inorganic nutrients, it is hydrophilic substance. And its surface has a huge surface
energy and electric charge. On the dust colloid surface passing hydrogen to adsorb
bonding polar water molecules to increase soil water holding capacity, and the straw
production is more than 600 million tons in our country. Produced by burning straw
after straw ash gray to provide protection for large-scale application. The diatomite has
a neutral PH value, good non-toxic, suspension performance, strong adsorption
properties, light weight, fineness uniform mixing uniformity, can play in the soil
moisture, loose soil, fertilizer extend the efficacy period, the effect of contributing to the
growth of crops and so on. It will be a good mix of loose soil and soil water holding
capacity. In addition, the amount of diatomite ranks second in the world, so it provide
protection for large-scale applications.
Therefore, to choose straw ash and diatomite as a modifier for Shanghai coastal
saline soil, Chao Soil and salinization soil. doing Wet Sieve Test, Liquid - Plastic
Combined Test and Compaction Test. To study its effect on soil liquid limit, plastic limit,
plasticity index, maximum dry density and optimum water content. At the same time,
comparing the different effect on straw ash with diatomite earth. The main findings are
as follows:
(1) The impact of plastic limits, liquid limit and plasticity index
For Shanghai coastal saline soil, when dust volume ratio of straw ash is 30%, the
plasticity increased by 32.2%,the liquid limit increased by 23.6%,while the plasticity
index increased by 10.7%; when dust volume ratio of diatomite is 30%, the effect of
both the liquid limit and the plasticity index were the best. the liquid limit increased by
10.3%,while the plasticity index increased by 33.4%; It can be known the effect of
admixture. when dust volume ratio is 30%, the liquid limit effect of straw ash to coastal
saline is the best. While the plasticity index of diatomite was the best.
For Shanghai Chao Soil, when dust volume ratio of straw ash is 20%, the liquid
and the plasticity index are the best. the liquid limit increased by 51.9%,while the
plasticity index increased by 167.3%, when dust volume ratio is 30%, the plasticity
limit increased by 1.3%,when dust volume ratio of diatomite is 30%, the effect of both
the liquid limit and the plasticity index were the best. the liquid limit increased by 1.3%,
the plasticity limit increased by 15.5%, the plasticity index increased by 44.4%; It can
be known from the effect of admixture. when dust volume ratio is 20%, the liquid limit
and plasticity index effect of straw ash were the best.
For salinization soil, when dust volume ratio of straw ash is 30%, the liquid and the
plasticity index are the best. the liquid limit increased by 17.6%,while the plasticity
index increased by 21.3%,when dust volume ratio is 20%, the plasticity limit increased
by 18.9%; when dust volume ratio of diatomite is 30%, the effect of both the liquid limit
and the plasticity index were the best. the liquid limit increased by 4.8%, the plasticity
limit increased by 4.2%, when dust volume ratio is 20%, the plasticity limit increased
by 12.1%; It can be known from the effect of admixture. when dust volume ratio was
30%, the liquid limit and plasticity index effect of straw ash were the best.
(2)The effect of maximum dry density and optimum water content
For Shanghai coastal saline soil, straw ash and diatomite can significantly improve
soil maximum dry density and optimum water content. with content increasing, the
optimum moisture content of the soil increased slowly,while the maximum dry density
decreases slowly.compare the effect of two admixture,it can be known that with content
increasing, the role of diatomaceous earth was more significant.
For Shanghai Chao Soil, straw ash and diatomite can significantly improve soil
maximum dry density and optimum water content. with content increasing, the optimum
moisture content of the soil increased slowly,while the maximum dry density decreases
slowly.compare the effect of two admixture,it can be known that with content increasing,
the role of diatomaceous earth was more significant.
For salinization soil, straw ash and diatomite can significantly improve soil
`
maximum dry density and optimum water content. with content increasing, the optimum
moisture content of the soil increased slowly,while the maximum dry density decreases
slowly.compare the effect of two admixture,it can be known that with content increasing,
the role of diatomaceous earth was more significant.
Key Word: Straw ash, Diatomite, plastic limits, liquid limit, plastic
index, optimum water content, maximum dry density
目 录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪 论 .................................................... 1
1.1 引言 ........................................................ 1
1.2 研究目的和意义 ............................................... 2
1.3 稻草灰和硅藻土的研究概述 ..................................... 3
1.3.1 稻草灰 ................................................... 3
1.3.2 硅藻土 ................................................... 4
1.4 国内外研究概述 ............................................... 6
1.5 本论文主要研究内容、方法、方案和安排 ......................... 7
1.5.1 研究内容 ................................................. 7
1.5.2 研究方法 ................................................. 7
1.5.3 研究方案 ................................................. 8
1.5.4 论文进度安排 ............................................. 8
第二章 试验材料和方案 ........................................... 10
2.1 试验材料 ................................................... 10
2.1.1 稻草灰 .................................................. 10
2.1.2 硅藻土 .................................................. 10
2.1.3 上海滨海盐土 ............................................ 11
2.1.4 上海潮土 ................................................ 11
2.1.5 上海黄泥土 .............................................. 15
2.2 试验方案 ................................................... 15
2.2.1 液塑限测定试验 .......................................... 15
2.2.2 击实性能试验 ............................................ 17
2.2.3 水稳定性大团聚体组成测定试验 ............................ 19
第三章 稻草灰对上海土壤稠度的影响 ............................... 20
3.1 引言 ....................................................... 20
3.2 作用机理 ................................................... 20
3.3 稻草灰对上海土壤的水稳定性团聚体的影响 ...................... 20
3.3.1 稻草灰对上海滨海盐土的水稳定性团聚体的影响 .............. 20
`
3.3.2 稻草灰对上海潮土的水稳定性团聚体的影响 .................. 21
3.3.3 稻草灰对上海黄泥盐化土的水稳定性团聚体的影响 ............ 23
3.4 稻草灰对上海土壤稠度的影响 .................................. 24
3.4.1 稻草灰对上海滨海盐土稠度的影响 .......................... 24
3.4.2 稻草灰对上海潮土稠度的影响 .............................. 24
3.4.3 稻草灰对上海黄泥盐化土稠度的影响 ........................ 25
3.5 本章小结 ................................................... 26
第四章 硅藻土对上海土壤稠度的影响 ............................... 28
4.1 引言 ....................................................... 28
4.2 作用机理 ................................................... 28
4.3 硅藻土对上海土壤水稳定性团聚体的影响 ........................ 28
4.3.1 硅藻土对上海滨海盐土水稳定性团聚体的影响 ................ 28
4.3.2 硅藻土对上海潮土水稳定性团聚体的影响 .................... 29
4.3.3 硅藻土对上海黄泥盐化土水稳定性团聚体的影响 .............. 30
4.4 硅藻土对上海土壤稠度的影响 .................................. 31
4.4.1 硅藻土对上海滨海盐土稠度的影响 ........................... 31
4.4.2 硅藻土对上海潮土稠度的影响 ............................... 32
4.4.3 硅藻土对上海黄泥盐化土稠度的影响 ......................... 33
4.5 本章小结 ................................................... 33
第五章 稻草灰对上海土壤击实性的影响 ............................. 35
5.1 引言 ....................................................... 35
5.2 作用机理 ................................................... 35
5.3 稻草灰对上海土壤击实性的影响 ................................ 35
5.3.1 稻草灰对上海滨海盐土击实性的影响 ........................ 35
5.3.2 稻草灰对上海潮土击实性的影响 ............................ 37
5.3.3 稻草灰对上海黄泥盐化土的击实性的影响 .................... 38
5.4 本章小结 ................................................... 39
第六章 硅藻土对上海土壤击实性的影响 ............................. 40
6.1 引言 ....................................................... 40
6.2 作用机理 ................................................... 40
6.3 硅藻土对上海土壤击实性的影响 ................................ 40
6.3.1 硅藻土对上海滨海盐土击实性的影响 ......................... 40
6.3.2 硅藻土对上海潮土击实性的影响 ............................. 42
6.3.3 硅藻土对上海黄泥盐化土击实性的影响 ....................... 43
6.4 本章小结 ................................................... 44
第七章 稻草灰和硅藻土对上海土壤稠度和击实性的影响对比 ............ 45
7.1 引言 ....................................................... 45
7.2 稻草灰和硅藻土对上海土壤稠度的影响对比 ...................... 45
7.2.1 稻草灰和硅藻土上海滨海盐土稠度的影响对比 ................. 45
7.2.2 稻草灰和硅藻土对上海潮土稠度的影响对比 .................. 47
7.2.3 稻草灰和硅藻土对上海黄泥盐化土稠度的影响对比 ............ 49
7.3 稻草灰和硅藻土对上海土壤击实性的影响对比 .................... 51
7.3.1 稻草灰和硅藻土对上海滨海盐土击实性的影响对比 ............ 51
7.3.2 稻草灰和硅藻土对上海潮土击实性的影响对比 ................ 53
7.3.3 稻草灰和硅藻土对上海黄泥盐化土击实性能的影响对比......... 54
7.4 本章小结 ................................................... 56
第八章 统计分析 ................................................. 59
8.1 相关分析 ................................................... 59
8.1.1 稠度和击实性的相关性分析................................. 59
8.2 均值比较分析................................................ 62
8.2.1 稠度的均值比较分析 ...................................... 62
8.2.1 击实性的均值比较分析 .................................... 64
8.3 本章小结 ................................................... 67
第九章 结论与展望 ............................................... 69
9.1 结论 ....................................................... 69
9.2 展望 ....................................................... 70
附 录 ........................................................... 72
参考文献 ......................................................... 93
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .................... 97
致 谢 ........................................................... 98
第一章 绪 论
1
第一章 绪 论
1.1 引言
随着现代科学技术的快速发展，科技在农业方面的应用已经十分广泛，农药
和化肥的出现使得农作物的高产成为可能，但是随着农药和化肥的使用甚至滥用，
近年来它的副作用渐渐凸现出来，表现在环境的破坏，土壤变得紧实，养分流失
等，同时也会增加生产的成本。因此，在保证高产的同时，减少化肥的使用已经
成为现在农业发展的方向。
土壤水分是植物生长和生存的物质基础，它不仅直接影响农作物、蔬菜、水
果产量，并且是土壤体现种种性质和进行所有物理、化学及生物过程的必需条件[1]。
通常，我们所讲的持水性是指土壤吸持水分的能力。可见，提高土壤的持水能力
是提高农作物产量的一个新的途径，在现代农业滥用农药污染环境的背景下，显
得尤为重要。
近年来，国内外许多专家学者关于提高土壤持水能力方面也多有研究。概括
总结起来，改善方法大致有土壤免耕、秸秆覆盖和土壤混合法及使用保水剂这三
种。
土壤免耕、稻秆覆盖对于保持耕地水分具有较好的效果，而且简单易行。韩
丽文等[2]研究表明：与传统的耕地相比，免耕、秸秆覆盖土壤的含水率较高，持水
能力更强。究其原因是土壤的免耕、秸秆覆盖等作用改善了其土壤的理化性质，
提高了自身土壤储水量，而用结秆覆盖的土壤，由于稻秆有隔绝水分蒸发的作用，
所以有提高了土壤持水性的功能。蔺海明等[3]研究认为：免耕的土壤不仅能够阻止
无效水分的蒸发，而且还能够把无效水分转化为土壤有效水分；稻杆覆盖也能有
效地减少水分的蒸发；而处理过的土壤，持水性最强是因为这种形式耕地能够提
高水分的利用率。因此，土壤免耕、稻杆覆盖作为是一种能有效提高土壤持水能
力的方法具有非常好的作用，尤其适用于一些水资源相对紧缺的地方。
土壤混合法，顾名思义即是把两种土壤相混合，可以把持水能力较强的土壤
与持水能力较弱的土壤相混合，可以充分改善持水性较差的土壤物理结构，从而
达到保水的目的。庄季屏等[4]研究添加膨润土和黏性土对沙性土壤持水性和保水性
的影响。它指出这两种土壤能够显著提高沙性土壤的持水性和保水性。
保水剂其主要成分为高分子聚合物，当其施加在土壤中，一方面可以减少水
分的蒸发，另一方面可以增加外来水的入渗效果。为了追求高效率的保水效果以
及污染土地治理，施用保水剂是较为可行的方法之一。
土壤保水剂作为一种高分子聚合物，利用其具有很强的吸水能力这个特点广
泛用于土壤的保水、持水研究中。它既可以减少水分的蒸发，又可以增加外来水。
上海理工大学硕士学位论文
2
典型的保水剂如膨润土（PAM）， Trout[5]发现 PAM 除了具有以上功能外，还能增
加土壤孔隙度、提高土壤水容量以及增加水力传导性。蔡典雄等[6]也发现这种效果，
同时，更进一步说明，当雨季的时候 PAM 比旱季的时候更加明显。党秀丽等[7]研
究认为：在土壤低吸力段时，随着土壤保水剂量的增加，土壤的持水能力也随之
增大。
综上所述，虽然目前国内外对于提高土壤的持水性能的研究较多，但研究均
是从土壤学的角度考虑改良土的持水性能，而岩土工程方面，专家学者更是从未
考虑过用土壤物理性能参数用于土木工程以外的领域。本文试图通过岩土工程中
的土体稠度和击实性，来研究稻草灰和硅藻土掺入到土壤后对其产生的影响，运
用岩土工程的知识，结合农业工程方面知识，分析这些因素对改善土壤的持水能
力的影响。为农业土壤改良提供一种新的思路和方法。
1.2 研究目的和意义
通常，我们把土壤吸持水分的能力称为土壤的持水能力。土壤所吸持的水分
由两部分组成：一是由于土壤颗粒物的分子间引力吸持的水分，另一部分是土壤
孔隙中毛细管引力吸持的水分。水分是天然土壤中一个重要组成部分，它不仅影
响土壤的物理性质，制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动，是构成土
壤肥力的一个重要因素，同时，它本身更是所有植物赖以生存的基本条件[8]。
稠度表征土壤的软弱程度以及含水率的性能，直观地反映了土壤吸附结合水
的能力。因此，可用稠度参数反映土壤的保水能力。具体表现在工程性质上就是
液限L、塑限P和塑性指数 IP，当液限和塑性指数越大，则表明土壤的保水性能
越强，对作物生产也有影响。土的击实性能反映了土壤的密实程度，具体表现在
工程性质上就是最大干密度和最佳含水率，干密度的大小反映了土壤疏松程度，
最大干密度越小则土质越疏松；最佳含水率则从另一方面反映了土壤保水能力，
最佳含水率越高，则土壤的保水能力越强。
在上海市第二次土壤普查中，将上海郊区的土壤一共分成四种，分别是水稻
土、潮土、滨海盐土和黄棕壤。普查结果阐述了上海郊区的土壤肥力跟地域差异
的关系，以及应当采取改良土壤的措施。针对普查报告指出制约上海郊区土壤肥
力的原因，研究一种改善上海土壤持水能力和土壤疏松程度的方法，对上海土壤
的改良研究具有重要的现实意义。因此，本文选择滨海盐土、潮土和黄泥盐化土
作为试验土壤，加入稻草灰和硅藻土，通过土的稠度和击实性等物理参数来分析
研究改善土壤的持水性能。
相关推荐
-
新能源项目融资计划VIP免费
2024-12-31 12 -
新能源汽车运营服务公司商业计划书VIP免费
2024-12-31 8 -
上海xxx新能源股份有限公司商业计划书VIP免费
2024-12-31 47 -
绿特新能源商业计划书VIP免费
2024-12-31 9 -
关于新能源充电项目创业计划VIP免费
2024-12-31 13 -
太阳能充电器创业计划书模板VIP免费
2025-01-09 6 -
中国新能源及节能环保材料项目商业计划书VIP免费
2025-01-09 4 -
中国(陕西)xxxx新能源股份有限公司VIP免费
2025-01-09 5 -
阳光新能源公司创业计划书VIP免费
2025-01-09 4 -
新型纯电动安全汽车项目商业计划书VIP免费
2025-01-09 5
作者：侯斌
分类：高等教育资料
价格：15积分
属性：104 页
大小：2.8MB
格式：PDF
时间：2025-01-09
