秸秆长度对黑土力学特征的影响

摘要

【目的】研究了秸秆还田时不同长度秸秆对黑土力学特性的影响机制,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40 a(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20%,以及土壤容重为1.1 g/cm^3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、25 mm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15 mm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15 mm。