[發明專利]一種鹽堿土壤孔隙結構測定分析方法

在審

• 申請號: 201711163420.1
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107941673A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 隆小華;邵天韻;熊迎軍;劉兆普;趙耕毛
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及一種鹽堿土壤孔隙結構測定分析方法，屬于土壤結構測定分析方法領域。

背景技術

土壤位于地球陸地表面，具有一定肥力，能夠生長植物的疏松層。土壤是在特定成土條件下，經過漫長的成土過程逐漸發育和形成的歷史自然體。土壤是固態地球表面具有生命活動，處于生物與環境間進行物質循環和能量交換的疏松表層。土壤由巖石風化而成的礦物質、動植物，微生物殘體腐解產生的有機質、土壤生物(固相物質)以及水分(液相物質)、空氣(氣相物質)，氧化的腐殖質等組成。固體物質包括土壤礦物質、有機質和微生物通過光照抑菌滅菌后得到的養料等。液體物質主要指土壤水分。氣體是存在于土壤孔隙中的空氣。土壤中這三類物質構成了一個矛盾的統一體。它們互相聯系，互相制約，為作物提供必需的生活條件，是土壤肥力的物質基礎。土壤是陸地植物著生的基地，是人類從事農業生產的物質基礎。

而鹽堿土與酸性土是兩大主要低產土類，隨著工業的發展，灌溉地和設施栽培面積的不斷擴大，海水倒灌形成海濱、灘涂鹽堿地有不斷擴大的趨勢。土壤鹽漬化已成為一個世界性的資源和生態問題。據聯合國糧農組織和教科文組織統計，全球有各種鹽漬土約10億hm²，占全球陸地面積的10％，廣泛分布于100多個國家和地區。據統計，我國鹽漬土面積約3.69×10⁷hm²，耕地鹽堿化7.6×10⁶hm²，農業利用潛力的鹽堿荒地和鹽堿障礙耕地面積近1.3×10⁷hm²，近1/5耕地發生鹽堿化。我國人多地少，大面積鹽堿地的存在和土壤鹽漬化程度的加劇，已成為制約我國農業生產發展的重要因素，改良鹽漬土以保證農業的可持續發展已迫在眉睫。

孔隙性和結構性良好的土壤，能夠同時較好的滿足植物對水分和空氣的要求，土壤溫度狀況適宜，并有利于養分的轉化；能使植物根系得到良好的發育，更充分的利用各種肥力因素。土壤大孔隙是在土壤漲縮、可溶性物質溶解、凍融循環交替、耕種等物理過程及蚯蚓等動物活動、植物根系生長等生物過程的作用下，土體內形成使水分和溶質優先遷移的物理孔隙。大孔隙的存在可形成大孔隙流或優勢流，使淺層土壤中的水分快速滲入土壤深處或地下水中，加快了地下水響應速度，增加土壤通氣性，提高降水的入滲率。而鹽堿耕地土壤中的鹽分對農作物的根系傷害非常嚴重，農作物的根系受到鹽毒害后，根系發育不良而早衰。鹽堿地土壤中鹽分多，土表常有白色鹽堿沉淀，通氣、透水不良，農作物根系常有中毒、爛根、死亡現象，即使投入了大量的肥料也不能被農作物吸收利用，造成了高投入低產出的負效應。為了更好的分析土壤大孔隙的特性及其對水流、溶質運移特性的影響，首先要確定土壤中大孔隙的數目、大小、形狀以及連通性等基本屬性。

傳統的測定土壤孔隙度的方法一般不采用直接測量，而是根據土壤容重和土壤密度計算而得：土壤孔隙度＝(1-土壤容重/土壤密度)×100％，式中土壤密度是指單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙的容積)的質量(實際上多以重量代替)，單位g/cm³。多數土壤的密度為2.6-2.7g/cm³，通常情況下，土粒密度以多數土壤的平均值2.65g/cm³作為通用數值，稱為“通用密度值”。土壤容重是指單位容積土體(包括孔隙在內的原狀土)的干重，單位g/cm³，一般為1.0—1.8g/cm³。；土壤容重是指單位容積土體(包括孔隙在內的原狀土)的干重，單位g/cm³，一般為1.0-1.8g/cm³。

中國科學院南京土壤研究所的劉多森在“關于土壤孔隙度測定的商榷”提到過“依據環刀內土壤飽和水的克數除以環刀容積的毫升數計算總孔隙度，是一種錯誤方法。依據環刀內土壤最大毛管水(含束縛水)的克數除以環刀容積的毫升數計算毛管孔隙度，也是一種錯誤方法。這些方法實際上蘊含了一個錯誤假設：飽和水和毛管水各個部分的密度均取為1g/cm³。但束縛水的密度>l g/cm³，且在貼近土粒處可高達1.7g/cm³，而束縛水占飽和水的重量比例以及占最大毛管水的重量比例都是不可忽略的”。此外，眾多研究表明，由于缺乏先進的非破壞性的定量技術，測量大孔隙屬性的工作十分困難。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種無擾動非破壞性的鹽堿土壤孔隙結構測定方法及其應用，以解決現有技術無法在不破壞土壤的情況下對大孔隙屬性的土壤進行測量。