摘要：使用2种化学改良剂（PAM和CMC）通过实验对陕北风沙土进行处理,通过对不同粒径的土壤团聚体的实验结果进行分析发现：不同化学改良剂均能够使>3 mm的土壤团聚体数量显著增加, 使<1 mm的土壤团聚体数量明显减少；在团聚体的形成机理方面2种化学改良剂（PAM和CMC）不同。根据实验结果可以看出 ，PAM促进了>10 mm的大团聚体形成，同时有利于1～5 mm团聚体的形成和稳定，CMC则对粒径较大的团聚体形成有显著作用。
关键词：聚丙烯酰胺，化学改良剂，羧甲基纤维素钠，陕北风沙土，团聚体
中图分类号：F156.2 文献标识码：A
Effect of Different Chemical Modifiers on Agglomeration Structure of Aeolian Sandy Soil in Northern Shaanxi
WU Hongmei
(Xibei Branch of ShaanXi Land Engineering Construction Group, Yulin 719000, China)
Abstract:Two chemical amendments (PAM and CMC) were used to treat aeolian sandy soils in northern Shaanxi Province. The analysis of soil aggregates with different particle sizes showed that different chemical amendments increased the number of soil aggregates > 3 mm and decreased the number of soil aggregates < 1 mm. The formation mechanism of aggregates was different between the two chemical amendments, and PAM promoted > 10 mm soil aggregates. PAM is also conducive to the formation and stability of 1-5 mm aggregates, while CMC has a significant effect on the formation of larger size aggregates.
Key words: Polyacrylamide, Chemical Modifier; Sodium Carboxymethyl Cellulose; Sandy Soil of Northern Shaanxi; Aggregate
0 引言
在土壤物理、化学等性质方面，土壤的团聚结构发挥着非常重要的作用，土壤团聚的结构组成比例能够很好的检验土壤的肥力水平，为土壤研究试验提供可靠的实验数据。经对棕壤的研究发现，其中粒径大于10μm的土壤微团聚体占了土壤总团聚体数量的72%，是主要的土壤团聚体。在水土保持及生物化学转化方面，粒径小于0.1 mm与大于0.1 mm的土壤微团聚体具有显著的作用。羧甲基纤维素钠（CMC）作为一种纤维素衍化学剂，在卫生、农业等行业中被广泛应用。CMC在黏性、稳定性等方面有明显优势，CMC能够通过土壤微生物进行分解且不具有毒性，因此可以作为土壤改良剂，能够有效促进土壤团聚体粒径增加，改良土壤结构组成形式。PAM化学剂可以通过氢键或吸附连接土壤颗粒，利用自身的带功能基团的分子和分散的土壤颗粒，使这些颗粒和分子之间通过吸附、黏结从而使较小的土壤颗粒团结成较大的土壤团颗粒，从而使较大的土壤团聚体数量明显增加，形成较大的土壤团聚体。PAM可有效改善土壤结构、改善土壤物理性质，增加土壤表面的粗造程度。本文通过使用CMC和PAM 化学改良剂对陕北风沙土进行实验处理，通过实验分析不同改良剂对土壤团聚体的实验结果，为陕北风沙土的结构改良和合理利用提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 实验材料
实验用土壤采集来自陕西省榆林市榆阳区小纪汗乡小纪汗村土豆地，采样地表0～30 cm的土样，土壤容重为1.35 g/cm3。土样经过风干（土壤初始体积含水率为0.03 cm3/kg）、经碾压、去除杂物后过2 mm筛后测定土壤全氮含量为1.19 g/kg；速效磷含量7.3 g/kg；速效钾含量120 mg/kg；有机质含量6.24 g/kg、pH值8.30。土壤质地以沙土为主（砂粒89%、黏粒5%、粉粒6%）。
1.2 实验方法
实验设3组样本进行处理：对照处理（CK）为未施用PAM、CMC进行处理的田间原状土样，PAM处理土样和CMC处理土样。分别取3份风干土样各1000g，分别加入250 mL蒸馏水、250mL PAM水溶液（含2gPAM）、250mLCM水溶液（含2gCMC），在室温下自然晾干。
1.3 团聚结构分析
采用干筛法进行土壤团聚体分析，根据团聚体的粒径将三种实验土壤分别划分为10个级别：1(小于0.1 mm)、2(0.1-0.25 mm)、3(0.25-0.45 mm)、4(0.45-1 mm)、5(1-2 mm)、6(2-3 mm)、7(3-5 mm)、8(5-7 mm)、9(7-10 mm)、10(大于10 mm)。
2 结果与分析
2.1 CK处理的团聚体分布
表1显示了三种实验土壤的10个级别的土壤团聚体各自的数量。实验结果表明，3-5 mm的土壤团聚体在土壤总重量中占比例最大，为土壤总重量的15.5%；其次为2-3 mm、0.45 -1 mm的土壤团聚体，占土壤总重量的比例分别是10.21%、9.55%，土壤团聚体在土壤总重量中所占比例最小的为大于10 mm的土壤团聚体，占土壤总重量的比例为5.3%。
2.2 PAM处理土样团聚体分布情况
表1的实验结果表明,在土壤团聚体加入PAM化学改良剂, 径粒大于10 mm的土壤团聚体在土壤总重量中所占的比例为25.23%，达到最大的比例水平；其次是径粒为7-10 mm、3-5 mm、2-3 mm的土壤团聚体在土壤总重量中所占比例分别为14.88%、10.6%、10.6%；再次是径粒为 1-2 mm、5-7 mm、0.45-1mm的土壤团聚体在土壤总重量中所占比例分别为7.82%、7.65%、6.31%；土壤团聚体在土壤总重量中所占比例较小的是0.25-0.45 mm、0.1-0.25mm，所占比例为 5.31%、3.22%；土壤团聚体在土壤中所占比例最少的为径粒小于0.1m土壤团聚体，所占土壤总重量的比例为1.32%。
2.3 CMC处理土样团聚体分布情况
试验结果表明, 在土壤团聚体加入CMC化学改良剂, 在土壤总重量中所占的比例最大的土壤团聚体是粒径大于10 mm的土壤团聚体, 所占土壤总重量的比例为35.01%；在土壤重量中所占的比例较大的土壤团聚体是粒径3-5 mm、7-10 mm的土壤团聚体,所占土壤总重量的比例分别是15.56%、13.05%；其次土壤团聚体径粒是 1-2 mm、0.45 - 1 mm、2- 3 mm,在土壤重量中所占的比例分别是10.64%、 9.18%、 8.25%；占土壤总重量的比例较小的土壤团聚体为径粒是 5 - 7 mm、0.25- 0.45 mm的土壤团聚体, 占土壤总重量的比例是6.32%、3.7%;占土壤总重量的比例最少的土壤团聚体是径粒小于0.1 mm、0.1-0.25mm的土壤团聚体,占土壤总重量的比例分别是1.53%、2.12%。
2.4 改良剂对土壤团聚体影响的比较
通过实验发现, 在土壤团聚体加入PAM化学改良剂后,在土壤团聚体占土壤总重量的比例方面，径粒大于3mm的土壤团聚体所占土壤总重量的比例明显高于中未经处理的图样,其中土壤团聚体所占土壤总重量的比例径粒大于10 mm的团聚体比未经处理的径粒大于10 mm土壤团聚体所占土壤总重量的比例高四倍；径粒小于3mm的土壤团聚体占土壤总重量的比例比未经处理的径粒大于10 mm的土壤团聚体低，比例最小的<0.1m团聚体不到原土壤的 1/6。
使用 CMC处理土壤后, 大于3mm的土壤团聚体在土壤团聚体总重量中的比重高于未经处理的土壤团聚体, 在土壤总重量所占比例最大的径粒大于10 mm的土壤团聚体，比未经处理的土壤团聚体占土壤总重量的比例高六倍;小于3 mm的团聚体所占土壤总量的比例比未经处理的土壤团聚体低，比例最小的小于0.1m的土壤团聚体所占土壤总重量的比例不到未经处理的土壤团聚体所占土壤总重量比例的 1/7。
通过比较和分析 PAM和CMC两种化学改良剂处理土样的实验数据, 可以得出结论，当土壤团聚体的粒径小于0.1 mm时， PAM和CMC对土壤图具体的改良效果几乎相同； 对于径粒在0.1-0.45 mm之间的土壤团聚体， PAM比 CMC能够更好的促进土壤粒径增大，更好的改变土壤特性，促进土壤形成团聚体。对于粒径大于0.45 mm的土壤团聚体, CMC处理土壤团聚体的效果明显优于PAM处理土壤团聚体的效果。因此，通过实验可以得出结论， PAM比CMC能够更好的粒径较小的土壤团聚体的形成， 在促进粒径较大的团聚体形成方面 , CMC比PAM有更加显著的效果。
3结论
通过实验检测PAM和 CMC对不同粒径的土壤团聚体在改良土壤结构方面的数据，通过实验数据可以得出结论, PAM和 CMC能够显著的促进土壤团聚体的结构改良，形成大颗粒的土壤团聚体，增加土壤表面的粗造程度。实验数据表明， PAM和 CMC两种化学改良剂在粒径大小不同的土壤团聚体形成方面的作用明显不同,在粒径较小的土壤团聚体的形成方面， PAM比CMC能够更好促进粒径较小的土壤团聚体的形成；在粒径较大的土壤团聚体的形成方面，CMC比PAM能够发挥更好的改良土壤团聚体的作用。
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论文作者:吴红梅
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第16期
论文发表时间:2019/10/17
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