原状土基础

原状土基础（共4篇）

原状土基础 篇1

由于原状土基础具有良好经济和环境效益等优点, 被广泛应用在输电线路中, 特别是丘陵、山地的塔位, 几乎全部采用掏挖基础或挖孔桩基础。但是, 这些塔位地形多斜坡或临坡地形, 如何利用最小边坡保护距离选择塔位施工基面。因此, 计算极限抗拔承载力成为上拔基础设计中的关键问题。

1 计算公式和模型

施工基面是指有坡度的塔位计算基础埋深的起始基面, 也是计算定位塔高的起始基面。确定施工基面的原则是在基础上部保证足够的土壤体积, 以满足基础受上拔力或受倾覆力矩时的稳定要求。

对于平地地形掏挖基础, 采用规范中的破裂面模型和提供的破裂面方程。其破裂面形状为弯曲半径r随基础深宽比 (H/D) 增大而减小的近似圆弧回转面, 如图1所示。形状参数分别如下:

上述公式中:r——破裂面曲率半径;

H——原状土上拔基础深度;

α——r随H/D而变化的特征;

D——原状土上拔基础宽度;

n——土体物理特性的参数;

α1/α2——边界角, 取值范围详见参考文献[2]。

假定斜坡地形掏挖基础破坏机理和滑裂面形状与平地相同, 设图1中破坏面圆弧MN和斜坡交点为Q, Q点到基础底面和基础中心线的距离分别为H′和L′, 即分别为斜坡地形掏挖基础有效抗拔深度和最小边坡保护距离, y=H′为施工基面, 由以下公式确定:

式中:β——斜坡地面倾角;

解 (4) 式、 (5) 式得到:

式中:M= (1+tan2β)

上拔和倾覆稳定性是杆塔基础设计控制条件, 当塔位处于斜坡地形时, 为保证基础上拔和倾覆稳定, 需调整基础埋置深度H和底板宽度D, 满足H′≥0.8H要求, 并采用由此确定的H′作为基础埋深, 再按 (8) 式计算基础极限抗拔拔承载力T。

式中各参数意义详见《架空送电线路基础设计技术规定》 (DL/T 5219—2005) 。

对于原状土挖孔灌注桩基础, 当灌注桩最小边坡距离一般不小于其设计直径的2.5倍时, 单桩极限抗拔拔承载力按 (9) 式计算。

2 影响因素

以粉土原状土掏挖基础为例, 说明极限抗拔拔承载力 (T) 、最小边坡保护距离 (L′) 和有效抗拔深度 (H′) 与斜坡倾角 (β) 的关系。

假定塔位地质为粉质黏土, 硬塑, C=26 k Pa, g=18 k N/m3。

有效抗拔深度 (H′) 、最小边坡保护距离 (L′) 和极限抗拔拔承载力 (T) 与斜坡倾角 (β) 的关系如表1、表2和表3所示, 变化规律见图2、图3和图4。

从图2、图3和图4可以看出, 随坡度角 (β) 增加, 基础极限抗拔承载力 (T) 迅速减小, 有效抗拔深度 (H′) 快速减小, 最小边坡距离 (L′) 逐渐减小;并且平坡时极限抗拔承载力 (T) 越大, 随坡度角 (β) 增加, 各参数减小速度越快。

图5表明, 基础极限抗拔承载力 (T) 越大, 最小边坡距离 (L′) 就越大。

3 方法措施

上述规律表明, 对于处于约45°陡坡且基础作用力较小的塔位, 可采用增加有效抗拔深度H′和减小H′/D的方法提高基础极限抗拔承载力 (T) ;对于缓坡且基础作用力不太大的塔位, 可采用在基础最小边坡保护距离以外加砌挡土墙, 挡土墙内回填土夯实的方法提高基础极限抗拔承载力 (T) ;对于处于约45°陡坡、边坡距离满足2.5 d (d为桩直径) m且基础作用力较大的塔位, 可采用挖孔桩基础的方法提高基础极限抗拔承载力 (T) 。

4 结束语

斜坡地形上原状土上拔基础承载力受地形坡度倾角影响很大, 设计时要给予充分的重视, 希望上文的分析可以为这些的方面设计提供参考。

摘要：通过公式和算例对斜坡地形影响原状土上拔基础的相关因素进行分析, 提出三种有效提高原状土极限抗拔承载力的方法, 以供今后相关方面的设计参考。

关键词：斜坡地形,原状土上拔基础,抗拔承载力,设计分析

参考文献

[1]中华人名共和国发展和改革委员会.DL/5219—2005架空送电线路基础设计技术规定[S].北京:中国电力出版社, 2005.

[2]鲁先龙, 程永锋, 乾增珍.输电线路斜坡地形原状土基础抗拔计算理论研究[J].电力建设, 2009, 30 (02) :11-13.

浅谈土工试验中原状土试样的制备 篇2

原状土(即不扰动土)是指土的原位应力状态虽已改变,但土的结构、密度和含水率变化很小,没有物理成分及化学成分的改变,能够满足室内试验各项要求,能用近似测定土的原位强度、固结、渗透以及其他物理性质指标的土样。其质量直接影响着工程地质调查、地质构造判断、矿产资源评价、水文地质调查,以及提交矿产储量的准确性与可靠性。

土工试验成果的质量,首先,取决于试样的扰动程度,实际上,真正的不扰动土样是不存在的。因为,土样从地层内取出后,由于其所处应力场的改变,其原始应力状态和物理状态总是有不同程度的改变。因此,要求在野外的取土操作中、实验的封装运输中、在送检试验室中的管理以及试样的制备时都要十分小心,尽量保持土的原始状态,避免土样的扰动。下面结合汕头市91960部队2#水库工程的土工试验工作,浅谈室内土工试验中几个常规试验项目的原状土制备的步骤及应注意的问题。

2工程实例

2011年10月8日,受91960部队后勤部委托,本检测站承担了91960部队2#水库工程土工试验工作,检测项目为天然状态土的物理指标(包括含水率、密度、干密度、孔隙比、饱和度)、土粒比重、界限含水率、颗粒大小分析、渗透、饱和固结试验和饱和固结慢剪试验,具体工作及注意问题如下。

2.1准备工作。对密封的原状土样除小心搬运和妥善存放外,在试验前不应开启。收样时,应检查土样是否封闭,未受扰动,并附有标签,记录工程名称和每一个试坑或钻孔的编号、高程、取样深度或位置、取样日期、注明原状土的取土方向和取样说明,并收取填有相关信息的送样单。试验前如需要进行土样鉴别和分类必须开启时,则在检验后,应迅速妥善封好贮藏,放置于阴凉的地方(冬季应采取防冻措施),尽量防止扰动和水分蒸发。由于土试样采取之后至开土试验期间,受自然或人为因素影响极易受到扰动,且贮存期间的扰动对土试样的影响很大,而又往往被人们忽视,在此期间的扰动可能更甚于取样过程中的扰动,因此应尽可能缩短土样贮存时间,一般不宜超过两周。91960部队2#水库工程于2013年8月2日送检,共10个土样,均为原状土,检测项目为天然状态土的物理指标、界限含水率试验、颗粒大小分析试验、渗透试验、饱和固结试验、饱和固结慢剪试验。本检测站样品收发室对送检样品检验合格后收样,将其进行室内编号(编号为:2013504T~2013513T)后送本检测站土工试验室。本检测站土工试验室领取后于2013年8月3日开土。

2.2试样制备。以编号为2013504T的土样为例,根据委托单位要求的试验项目,本检测站试验室的试样制备步骤如下:(1)开启土样筒取出土样。(2)用渗透试验环刀、固结试验环刀、剪切试验环刀分别制备1个渗透试验土样、1个固结试验土样和4个剪切试验土样。(3)切取试样后剩余的原状土样,用蜡纸包好置于保湿器内,以备补作试验之用,切削的余土作天然状态土的物理指标、界限含水率试验、颗粒大小分析试验。(4)将试样进行饱和(如委托方要求做天然固结试验和天然剪切试验,则这两个项目的试样不需饱和)。

试样制备中,应注意的事项如下:(1)开启土样筒取出土样时,应小心开启原状土样包装皮,辨别土样上下和层次,整平土样两端,将土样筒按标明的上下方向放置,开启后,检查土样结构,确定该土样是否受扰动,如受扰动,影响试验成果,应将土样重新封好,并与委托单位联系。如果取土质量符合规定,则可以制备力学性质试验的试样。(2)根据试验要求用环刀切取试样时。应注意:整平土样两端,无特殊要求时,切土方向与天然层次垂直。因原状土在切削过程中,试样的结构会受到破坏,破坏产生的影响,随试样径高比而不同。扰动对于试验成果有影响,试验成果的精度将决定于扰动的程度,也就是决定于切削的技术。所以在切削试样时,应该十分耐心地操作,尽可能避免破坏土的结构。操作中不允许直接将环刀压入土样,应该用钢丝锯(或薄口锐刀)按略大于环刀的尺寸沿土样外缘切削,待土样的直径接近于环刀的内径时,在环刀内壁涂一薄层凡士林,刃口向下放在土样上,将环刀垂直下压,并用切土刀沿环刀外侧切削土样,边压边削至土样高出环刀,根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样,不允许在削去环刀两端余土时,用刀来回涂抹土面,而致孔隙堵塞,最好用钢丝锯慢慢地一次割去多余的土样。擦净环刀外壁,称环刀和土的总质量。此外,在大气压力下,饱和土失去水分,比在高湿度时所吸收水分较快,而本试验一般是在饱和状态进行的,因此饱和试样最好在雾室内切取,若条件不具备,切削试样应尽快进行,以免水分蒸发,但也不得因此而使土的结构破坏。(3)剪切试验每组试样不得少于4个。切取试样,试样与环刀要密合,同一组试样的密度差值不宜大于0.03g/cm2,含水率差值不宜大于2%,因而每个试样切取后,都必须称环刀和土的总质量。完成试验后,将其烘干,称干土质量,用于计算该试样的含水率,发现密度差值大于0.03g/cm2,含水率差值大于2%,应另外补做试验。(4)从余土中取代表性试样测定含水率、土粒比重、颗粒大小分析、界限含水率等试验项目的取样。(5)切削试样时,应细心观察土样的情况,并描述它的层次、气味、颜色,有无杂质,土质是否均匀,有无裂缝等。如果土质不均匀、有裂缝,不得用于制备渗透试验、固结试验和剪切试验的试样。应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述,对低塑性和高灵敏度的软土,制样时不得扰动。原状土试样制备除可在某一试验项目试验记录中记载之外,可利用密度和含水率试验记录,不另制定专用记录,鉴于原状土开土时的土样描述对于试验成果的分析有很大的用处,所以增列了“原状土开土记录”,内容包括:土样编号、取土高程、取土深度、包装情况、扰动情况、颜色、气味、结构、夹杂物等,其它的描述可记载在其它一栏中。(6)视试样本身及工程要求,决定试样是否进行饱和(91960部队2#水库工程要求进行饱和),如不立即进行试验或饱和时,则将试样暂存于保湿器内。(7)切取试样后剩余的原状土样,应用蜡纸包好置于保湿器内,以备补作试验之用,切削的余土作物理性试验。

3结论

原状土的试样制备,人为主观误差所占比例较大,制备过程中如何保持土的原始状态,直接关系到土工试验成果的准确性,而土工试验成果与以后工程的设计施工息息相关,因而要求土工试验人员必须严谨细心的工作,避免土样的扰动。

摘要：文章结合汕头市91960部队2~#水库工程的土工试验工作,浅谈室内土工试验中几个常规试验项目的原状土制备的步骤以及应注意的问题。

原状土基础 篇3

对于膨胀土边坡而言,膨胀土强度对于维持边坡的稳定至关重要。对大量膨胀土边坡滑坍失稳现象的分析表明,其破坏形式主要为浅层滑坍,破坏常常有两种情况:(1)边坡开挖过程中或刚结束即发生,这主要是由于开挖卸载、超固结膨胀土应力释放或土体膨胀变形所致,由于发生在施工期间,滑坍的治理相对容易且经济;(2)边坡开挖(或填筑)若干年后发生破坏,这主要是由于季节性干湿效应的影响,边坡土体干缩湿胀,结构逐渐变化,强度衰减。而后者往往难以预测和治理。因而研究非饱和膨胀土在季节性干缩湿胀循环条件下的抗剪强度变化,对膨胀土边坡稳定性进行准确的预测、预报,无论在理论上还是工程应用上都具有重要意义[1~4]。

本文主要针对广西南宁地区膨胀土在干缩湿胀循环条件下的膨胀变形和强度特性作出室内试验研究,为广西地区膨胀土工程问题的处理提供参考。

1 试验土样与试验方法

1.1 试验土样

试验土样来自南宁市郊外广西农业科学院水牛所草场坡地。土样取自地表以下1.5~1.8m,呈灰白色,可塑,粘性较强,天然含水率较高,裂隙面呈蜡状光滑,具有典型膨胀土的特征。试验测试获得的基本物理性质指标和胀缩指标见表1、表2,根据膨胀潜势等级判定标准[5],该灰白色粘土为强膨胀土。

1.2 试验方法

以往进行的干湿循环条件下膨胀土膨胀率和抗剪强度试验,通常直接采取小环刀样进行干湿循环过程制样,实践表明尺寸效应影响较大,试样边缘破碎明显,与自然条件下土样干湿循环过程相差较远。本文采取大环刀样进行干湿循环过程制样,再转制为小环刀样进行膨胀变形和强度试验,目的是降低尺寸效应对土样胀缩过程的影响。

(1)干湿循环作用下膨胀土膨胀变形试验

将含水率和密度相近的土样制成大环刀样,抽气饱和后,分成4组按表3所示土样数量备样。大环刀样脱湿至预定含水率后,放入保湿缸超过48h,再抽真空饱和,如此往复达到如表3所示的干湿循环次数后,在预定含水率将大环刀土样制成小环刀样,依据《土工试验规程》(SL237-026-1999)进行垂直荷载分别为0k Pa、12.5k Pa、25k Pa和50k Pa的侧限膨胀率试验。

(2)干湿循环作用下膨胀土强度特性试验

1)无荷膨胀强度特性试验

将含水率和密度相近的土样制成大环刀样,抽气饱和后,分成4组按表3所示土样数量备样。大环刀样脱湿至预定含水率后,放入保湿缸超过48h,再抽真空饱和,如此往复达到如表3所示的干湿循环次数后将大环刀饱和土样制成小环刀样,放入四联直剪仪,进行垂直荷载分别为12.5 k Pa、25 k Pa、50 k Pa和100 k Pa的固结快剪试验。

2)有荷膨胀强度特性试验

将含水率和密度相近的土样制成大环刀样,抽气饱和后,分成3组,每组3个按表3将大环刀样脱湿至预定含水率后,放入保湿缸超过48h,再制成小环刀样,按规范进行上部荷载分别为12.5k Pa、25 k Pa和50 k Pa的侧限膨胀率试验,再将膨胀完全后的土样放入直剪仪,在与膨胀率试验相同的上部荷载下进行固结快剪试验。试验中土样干湿循环次数为1次。

2 试验结果分析

2.1 干湿循环作用下膨胀土的膨胀变形

土样膨胀率与干湿循环次数的关系如图1,可见,由于本试验方法主要反映的是土样相对膨胀率与干湿循环次数的关系,所以土样的膨胀率随干湿循环的次数增加呈现出逐渐变小的趋势。干湿循环过程会使土样的比表面积减小,孔隙率增大,颗粒定向性变差[6],从而导致绝对膨胀率的增加和相对膨胀率的降低。由于试样缩限基本在20%,所以15%含水率土样的膨胀率与20%的土样相接近,而随着含水率的增加土体膨胀幅度有所降低,说明含水率变化幅度对膨胀性影响较大。

在垂直荷载较小或无垂直荷载时,土样膨胀变形幅度较大,说明自然状态下浅层土体较容易受到大气风化影响。而在垂直荷载较大时,不同初始含水率土样的膨胀率在不同干湿循环条件下比较接近,说明部分限制土体膨胀,会降低含水率变化幅度不同对土体膨胀变形产生的影响。

从以上对试验结果进行的分析可见,考虑干湿循环作用对膨胀土膨胀变形的影响,更符合膨胀土在自然状态下的胀缩变化过程。

2.2 干湿循环作用下膨胀土的饱和强度

不同起始含水率土样在不同干湿循环次数下的饱和强度如图2,可见垂直荷载较小时,土样的抗剪强度随干湿循环次数的增加明显降低。制备的土样在有垂直荷载限制膨胀后的饱和强度与无荷载限制膨胀的土样强度同时整理见图2,通过对比可见,有垂直荷载限制膨胀的土体抗剪强度,在小荷载时与无荷载限制时比较接近,当垂直荷载较大时,膨胀土的强度得到较大幅度的提高。可以看出,部分限制土体膨胀变形可有效降低干湿循环过程引起的抗剪强度衰减。

将干湿循环作用下,土样粘聚力和内摩擦力与干湿循环次数的关系整理见图3和图4。可见,随着干湿循环次数的增加,饱和土样的粘聚力呈逐渐减小的趋势,干湿循环幅度越大,土样粘聚力的减小幅度也越大;随着干湿循环次数的增加,饱和土样的内摩擦角,呈缓慢增加的趋势。究其原因,干湿循环的作用使原状土体的结构性产生破坏,从而造成土颗粒间的胶结变弱;粘粒之间作用着的不可逆的范德华力使粘粒集聚成较大集聚体,土中分散细粒含量减少,从而导致饱和土样的内摩擦角小幅增加。缩限含水率时土样的饱和强度与小于缩限含水率土样的饱和强度比较接近,说明当含水率小于缩限后,干湿循环幅度对土体的饱和强度影响不大。试验中考虑干湿循环过程,获得的土体强度参数c、φ,更接近自然状态下膨胀土的强度指标,试验结果可为边坡稳定性计算中参数的取值提供参考。

由试验结果可以看出,干湿循环作用会使土体趋于松散,这种作用对浅层膨胀土的强度和变形特性影响较大。由现场试验可见膨胀土边坡的浅层土体含水率变化幅度较大[7],而在季节性干湿循环过程中这部分土体强度的衰减量也就最大,这就解释了膨胀土边坡破坏的浅层性的特点。而当上部荷载对土体膨胀过程进行限制后,土体的强度衰减过程得到有效遏制。这也说明类似框锚结构系统在边坡的防护中,结构物对土体的反作用可有效降低干湿循环过程引起的土体强度衰减,从而达到维持边坡稳定的目的。

3 结语

(1)在干湿循环条件下膨胀土的膨胀变形和抗剪强度试验中,采取大环刀样进行干湿循环过程模拟,再转制为小环刀样进行膨胀率和抗剪强度试验,制样和试验过程表明这种试验方式可降低尺寸效应对土样胀缩过程的影响,试验状态更接近于自然条件下土样的干湿循环过程。

(2)土体经历干湿循环过程后,其膨胀变形和强度特性会产生较大变化。干湿循环作用会使土体趋于松散,这种作用对浅层膨胀土的强度特性影响较大,干湿循环的过程可有效降低土体的抗剪强度。膨胀土边坡的浅层土体含水率变化幅度较大,而在季节性干湿循环过程中这部分土体强度的衰减量也就最大,这就解释了膨胀土边坡破坏浅层性的特点。新开挖膨胀土边坡需即时防护,选择边坡防护设计方法和施工措施时,需考虑保湿,减小干湿循环过程的发生频率,降低含水率变化幅度。

(3)当膨胀土膨胀过程受到部分限制后,土体的强度衰减得到有效遏制。结合试验结果说明,在对边坡进行工程防护时,可考虑采用结构措施部分限制土体的膨胀过程,从而有效阻止干湿循环过程中土体强度的衰减,达到维持边坡稳定的目的。本文的试验结果,可为相关边坡设计中参数的选取提供参考。

参考文献

[1]廖世文.膨胀土与铁路工程[M].北京:中国铁道出版社,1984.

[2]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[3]廖世文.安康膨胀土抗剪强度初步探讨[J].铁道部第二勘测设计院科技简讯,1979,1.

[4]韩华强,陈生水.膨胀土的强度和变形特性研究[J].岩土工程学报,2004,26(3):422～424.

[5]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册《路基》[M].北京:人民交通出版社,1996.

[6]刘松玉,季鹏,方磊.击实膨胀土的循环膨胀特性研究[J].岩土工程学报,1999,21(1):9～13.

原状土基础 篇4

土壤腐殖质是土壤的重要组成部分,对土壤的物理、化学和生物学性质以及土壤肥力有着极为重要的影响,因此一直是国内外学者研究的热点。本文通过对黑土长期定位试验搬迁前后土壤中腐殖质组成及光谱学性质变化规律的研究,为黑土长 期定位土 壤搬迁前 后的数据 衔接提供 依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

农业部黑龙江耕地保育与农业环境科学观测试验站始建于1979年,土壤类型为黑土,是东北黑土区坚持时间最长的肥料长期定位监测试验。 由于城市扩展的规划,试验站面临搬迁的局面。 因此,本试验在保证最大程度保持土壤原貌和原结构不被破坏的情况下,采用原状土冻土整体搬迁方法,于2010年12月18日至2011年3月15日成功实现了原状土冻土整体搬迁。搬迁新址为哈尔滨市民主乡,与原试验地直线距离40km,其气候条件、成土母质、地下水位、土壤理化性质与原址基本一致。

1.2材料

供试土壤分别于搬迁前的2010年、搬迁后的2013年收获后进行了土壤的样品采集。

1.3方法

1.3.1试验设计试验设4个典型处理,分别为CK(对照不施 肥处理)、M(施用有机 肥马粪处 理)、NPK(施用化肥氮磷钾处理)、MNPK(有机肥马粪与无机肥氮磷钾混合施用处理)。分别于搬迁前的2010年、搬迁后的2013年收获后进行了土壤的样品采集,取样深度为0~20cm和20~ 40cm。小区面积为36 m2,每个处理3次重复。 供试土壤基本理化性质及施肥量见表1和表2。

1.3.2测定项目与方法1不同组分腐殖质的分离制备。风干土样在分离出水溶性有机碳后, 采用0.1 mol·L-1的NaOH+Na4P2O4溶液提取土壤中可提取腐殖质(HE),将剩余胡敏素(HM) 残渣清洗烘干备用。可提取腐殖质使用6mol·L-1HCl调节pH分离出胡敏酸(HA)及富里酸(FA) 组分。固体有机碳及提取液中有机碳采用TOC分析仪测定,其中胡敏酸含碳量采用差减法计算: HA碳含量 = HE碳含量 -FA碳含量。 2腐殖质光学性 质的测定。 各组分调 节碳浓度 至136mg·L-1,利用T6紫外分光光度计测定400、 465、600和665nm处的吸光 值,并计算 △logK值、E4/E6值。

△log K值计算方法:

△log K=log K400-log K600

E4/E6计算方法:

E4/E6=K465/K665

式中:K400、K465、K600、K665分别为在 波长400、465、600和665nm处的吸光值。

1.3.3数据分析数据的计算与处理采用MicrosoftExcel2003软件和SPSS分析软件。

2结果与分析

2.1土壤搬迁后黑土腐殖质组成的变化

由图1可以看出,搬迁前后定位试验各处理的土壤有机碳含量呈现动态变化,但变化趋势趋于平稳。 土壤搬迁 前2010年有机碳 含量在11.79~16.20g·kg-1,0~20cm土层的有机碳含量高于20~40cm土层的碳 含量,各处理间 以MNPK含量最高;搬迁后2013年各试验处理土壤有机碳含量呈现与搬迁前同样变化趋势,搬迁后2013年土壤有 机碳含量 在11.68 ~ 15.07g·kg-1。通过搬迁前后各处理土壤有机碳的含量表明:各处理有机碳总体含量和趋势相一致,有机碳含量的高低顺序依次是MNPK>M> NPK>CK,各处理有机碳年际间对比变化较小, 说明搬迁没有对土壤有机碳产生影响,只是年际间动态变化。

2.1.1土壤搬迁对不同处理黑土腐殖质各组分碳含量的影响有研究显示,土壤腐殖质的含量始终处在动态变化中,因其进入土壤的有机物料一部分被微生物同化,一部分木质素或其分解的中间产物(多元酚、多元醌、氨基酸等)经腐殖化作用进一步缩合成为高分子的腐殖物质胡敏酸、 富里酸和胡敏素[3]。腐殖物质含量的多少取决于形成量和分解量的相对大小[4]。如图2所示:搬迁前后土壤腐殖质组分碳含量变化为:胡敏酸碳含量和富里酸碳含量在土层0~20cm和20~ 40cm呈现动态变化中,但整体趋势略有下降;胡敏素碳含量呈逐年增加趋势。施入有机肥MNPK处理2013年较2010年0~20cm土壤胡敏酸碳和胡敏素碳含量分别增加2.2%和7.1%,其它处理土壤 腐殖质组 分碳含量 都略有下 降;20~ 40cm试验处理中NPK单施化肥处理富里酸碳含量下降10.1%,其它处理土壤腐殖质组分碳含量都增加。2013年20~40cm土层各试验处理土壤腐殖质组分碳含量较2010年都呈现增加趋势, 可能是因为0~20cm土层土壤微生物代谢能力较强,消耗大量养分,再经过长期的雨水渗透、作物生长等过程,易分解的 土壤有机 碳进入20~ 40cm土层,也与逐年 种植作物 根茬归还 土壤有关。

2.1.2土壤搬迁对黑土胡/富(HA/FA)的影响土壤中胡敏酸和富里酸的绝对数量相比,胡/ 富(HA/FA)能更全面地反映出不同培肥措施下土壤腐殖质活力和土壤肥力水平的变化[5,6,7]。土壤富里酸分子量小于胡敏酸,是形成土壤胡敏酸的初级物质,同时也是胡敏酸进行分解后的初级产物,起到更新和积累胡敏酸的重要作用。其在不同施肥处理下含量的变化,表征着土壤胡敏酸的更新和积累[8,9]。在土壤搬迁后2013年,在0~ 20cm土层中NPK、M、MNPK的胡/富较2010年分别上升了0.06,0.24和0.47,CK下降0.2; 在20~40cm土层中CK、NPK上升了0.2和0.12,M和MNPK下降0.32和0.2。土壤胡/富的降低可能是由于有机物料迅速分解使土壤中的类富里酸以及新形成的富里酸大量增加所致;另一方面,土壤胡/富的增加表明新形成的富里酸以及一些小分子组分在矿化分解的同时,又进一步缩合成为结构复杂的胡敏酸[10,11]。

2.2土壤搬迁后黑土腐殖质光学性质的变化

腐殖质溶液一般呈现暗棕色或棕黑色,根据腐殖质溶 液颜色的 不同,可体现出 其含量的 差异[12,13,14],在实际研究中常常将腐殖质在特定可见光波段下的光学性质作为判定腐殖质性质的重要指标[15]。科诺诺娃等 人研究发 现[16],腐殖质溶 液吸收光谱曲线的斜率(E4/E6)反映着芳香环在腐殖质分子中的缩合程度、芳构化程度等;色调系数△logK可以反映出腐殖质分子结构的复杂程度,△logK越大,则腐殖质分子的结构越简单,分子量越小。

2.2.1土壤搬迁对黑土胡敏酸光学性质的影响由图4可以看出,2013年与2010年相比较, HA-△log K值在0~20cm土层内M、MNPK上升了0.3% ~0.7%,CK和NPK处理下降0.3%~0.2%;在20~40cm土层内CK、NPK、 M处理上升了0.7%、1.7%、1.9%;MNPK下降2.9%。 如图5,土壤HA-E4/E6值2013年与2010年相比较,在0~20cm土层内降 低了0.5%~1.7%,其中MNPK下降最小,CK处理下降最多;在20~40cm土层内CK处理上升1.8%,其它处理下降了1.2%~2.4%。

2.2.2土壤搬迁对黑土富里酸光学性质的影响由图6可知,2010年和2013年土壤0~20cm各试验处理FA-△log K值变化相一致,大小顺序依次是MNPK>M>NPK>CK。年际间变化为:在搬迁后的2013年,各处理CK除外在0~ 20cm土层的FA-△log K值降低了0.6% ~ 5.2%,在20~40cm土层降低了0.9%~1.8%。 由图7可知,0~20cm土层各试验处理FA-E4/ E6和FA-△log K变化相一致,20~40cm无规律性。2013年CK和NPK处理FA-E4/E6在土层0~20cm相对2010年份增加0.1%和0.6%, M、MNPK处理下降4.4%和16.3%;20~40cm土层MNPK处理FA-E4/E6上升47%,其它处理下降21.1%~45.2%。说明肥料的施入有利于形成年轻化的富里酸,使土壤中形成的富里酸芳香结构简单、缩合度小、平均分子量小 ,土壤腐殖化程度较低,其中有机物料的作用优于化肥。但年际间处理表层土壤长期施入有机肥、有机无机肥配施与长期 不施肥相 比,都降低了 土壤FA△log K值、E4/E6值,随着耕作、施肥年限 的增加,各处理土壤富里酸分子都向着芳构化、复杂化的方向转化,利于胡敏酸的形成。

3结果与讨论

搬迁前后定位试验各处理的土壤有机碳含量呈现动态变化,虽然整体趋势仍体现为0~20cm土层的有机碳含量高于20~40cm土层的碳含量,且各处理间以MNPK含量最高,但随着搬迁年限增加,土壤有机碳呈现增加趋势。搬迁对胡敏酸在两个土层中的影响不明显,但CK、NPK与M、MNPK两组处理的所受影响趋势不同。2013年20~40cm土层各试验处理土壤腐殖质组分碳含量较2010年都呈现增加趋势,可能是因为0~ 20cm土层土壤微生物代谢能力较强,消耗大量养分,再经过长期的雨水渗透、作物生长等过程, 易分解的土壤有机碳进入20~40cm土层,也与逐年种植作物根茬归还土壤有关。