秸秆长度对黑土力学特征的影响

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1、第４１卷第５期南京林业大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．５２０１７年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐｔ．，２０１７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－２００６．２０１６１１０１５秸秆长度对黑土力学特征的影响１２１∗林琳，张程程，王恩姮（１．东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨１５００４０；２．东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０）摘要：【目的】研究了秸秆还田时不同长度秸秆对黑土力学特

2、性的影响机制，为黑土压实与恢复、侵蚀与保护提供理论依据。【方法】试验于２０１６年６月以黑龙江省西北部的克山农场境内典型黑土区未经开垦（高有机质低黏粒含量）以及耕作４０ａ（低有机质高黏粒含量）的土壤为研究对象，在还田秸秆质量分数为１％、土壤含水量为３２０％，以及土壤容重为１．１ｇ／ｃｍ的条件下，采用室内固结和三轴剪切相结合的方法，通过压缩指数、回弹指数、黏聚力及内摩擦角的测定与分析，模拟研究了不同长度（１、５、１５、２５ｍｍ和空白对照）小麦秸秆对黑土压缩、回弹及抗剪切行为的影响机制。【结果】模拟秸秆还田可以

3、有效改善黑土力学特性，长期耕作的低有机质高黏粒含量的土壤在添加秸秆后抵抗剪切能力的增强效果最为显著。秸秆长度分别与压缩指数呈负相关，与回弹指数呈正相关，且添加１５ｍｍ长度秸秆的黑土压缩指数最低而回弹指数最高，即此时其抗压能力及压实后自然恢复能力最强。随着秸秆长度的增加，黑土的抗剪强度逐渐显著增强，但增幅逐渐减小。【结论】秸秆还田措施对黑土力学特征有显著的改善效果，且模拟试验结果的秸秆最佳长度为１５ｍｍ。关键词：有机质；黏粒；压缩－回弹；黏聚力；内摩擦角；抗剪强度；黑土；秸秆中图分类号：Ｓ１５２．９文献标志

4、码：Ａ文章编号：１０００－２００６（２０１７）０５－０１２８－０７Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｃｈｏｐｐｅｄｓｔｒａｗｌｅｎｇｔｈｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｌａｃｋｓｏｉｌ１２１∗ＬＩＮＬｉｎ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＥｎｈｅｎｇ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔ

5、ｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ】Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙａｉｍｓｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｃｈｏｐｐｅｄｓｔｒａｗｌｅｎｇｔｈｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｌａｃｋｓｏｉｌ．Ｉｔｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｃｏｍｐａｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ，ｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｂｌａｃｋｓｏｉｌ．【Ｍｅｔｈｏｄ】Ｗｅｃｈｏｓｅｔｙｐｉｃａｌｂｌａｃｋｓｏｉｌｗｉｔｈｏ

6、ｕｔｒｅｃｌａｍａｔｉｏｎ（ｈｉｇｈｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄｌｏｗｃｌａｙｃｏｎｔｅｎｔ）ａｎｄｔｉｌｌａｇｅｄｆｏｒ４０ｙｅａｒｓ（ｌｏｗｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄｈｉｇｈｃｌａｙｃｏｎｔｅｎｔ）ａｓｓｕｂｊｅｃｔｓｉｍｐｌｅｓｏｎＫｅｓｈａｎＦａｒｍｏｆｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｉｎＪｕｎｅ２０１６．Ｔｈｅａｄｄｉｎｇｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒａｗｗａｓ１％，ｓｏｉｌｇｒａｖｉｔｙｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗａｓ２０％，ａｎｄｔｈｅｉ

7、ｎｉｔｉａｌｄｅｎｓｉｔｙ３ｗａｓ１?１ｇ／ｃｍ．Ｗｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅｉｎｄｏｏｒｏｅｄｏｍｅｔｅｒｔｅｓｔａｎｄｔｒｉａｘｉａｌｔｅｓｔ，ｔｏｏｂｔａｉｎａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｄｅｘ，ｒｅｂｏｕｎｄｉｎｄｅｘ，ｃｏｈｅｓｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈｏｐｐｅｄｓｔｒａｗｌｅｎｇｔｈｓｒｅｔｕｒｎｉｎｇ（１，５，１５，２５ｍｍ，ｓｏｉｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｗｉｔｈｏｕｔｓｔｒａｗ），ｔｈｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ

8、ｄｔｈｅｉｒｅｆｆｅｃｔｓｏｎｓｏｉｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｒｅｂｏｕｎｄａｎｄｓｈｅａｒｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．【Ｒｅｓｕｌｔ】Ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｌａｃｋｓｏｉｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇｏｎｌｏｗｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｈｉｇｈｃｌａｙｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｄｕｅｔｏｌｏｎｇｔｅｒｍ