古尔班通古特风沙土NaCl、Na2SO4单盐及混合盐盐结皮特性研究

作     者：李胜辉 

作者单位：新疆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李诚志

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：盐结皮 抗压强度 微观结构 抗风蚀性 

摘      要：沙漠化是荒漠化的重要组成部分,对我国西北生态环境造成了严重破坏。流动沙丘不仅会导致村庄、农田、道路被流沙淹没,还会引发大规模沙尘暴,对沙区的交通运输、绿洲农业均会产生极大危害。因此,防止沙漠流动是沙区现在亟需解决的生态问题。土壤盐结皮可以改变风沙土颗粒间的松散结构,提高风沙土的抗风蚀能力,遏制风沙流动。自然盐结皮中含有大量的Na、Cl、SO离子,本文对NaCl、NaSO两种单盐及两种盐混合形成的结皮进行研究。实验设置6个盐浓度梯度:0.1、0.5、1、1.5、2、2.5 mol/L,11个盐混合比例(摩尔比,NaCl:NaSO):0:10、1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1、10:0。通过分析不同盐浓度、盐混比形成结皮的表面形态、晶体覆盖度、结皮厚度、应力-进深曲线、结皮下方土体中盐分布、大颗粒质量、结皮微观结构,研究混合盐结皮的抗风蚀性能,主要得到以下结论:1)NaCl、NaSO两种单盐结皮及混合盐结皮的抗压强度均受盐浓度、盐种类、晶体形态等因素的影响。盐浓度较低时,晶体体积小,呈斑点状吸附在风沙土颗粒表面,盐晶体通过增加风沙土颗粒间的摩擦力增加结皮抗压强度,各盐结皮的抗压强度随盐浓度的增加而增加;盐浓度达到1.5 mol/L后,结皮抗压强度随盐浓度呈现不同的变化趋势,NaCl在结皮中形成立方体形或团状晶体颗粒,NaCl结皮的抗压强度随盐浓度的增加而增加;NaSO在结皮中形成针状、棒状、团毛状等晶体颗粒,晶体破坏结皮结构,NaSO结皮的抗压强度随盐浓度的增加而减小;混合盐结皮中,晶体形态复杂,混合盐结皮的抗压强度随盐浓度的变化复杂。2)盐种类、盐浓度影响结皮表面形态,NaSO晶体会使结皮表面破坏。NaCl、NaSO单盐结皮表面形态存在明显差异,混合盐结皮表面形态变化复杂。NaCl结皮表面晶体呈片状分布,盐浓度达到2 mol/L后形成一个粗糙的盐壳;NaSO结皮表面形成半月形斑块,盐浓度达到2 mol/L后形成一个透明的结晶层。NaCl盐结皮不会产生破坏;NaSO盐结皮在盐浓度大于1 mol/L不产生破坏。混合盐结皮表面破坏受盐浓度、盐混比的影响。盐浓度大于1.5 mol/L,结皮表面没有破坏;盐浓度不超过1.5 mol/L,盐混比在1:9-4:6间,结皮表面产生不同程度的破坏,其他盐混比,结皮表面没有破坏。3)结皮韧性受盐浓度、盐混比共同影响,结皮层数与盐混比、盐浓度无关。NaCl、NaSO单盐及盐混比在1:9-5:5间的混合盐,结皮韧性随盐浓度的增加呈先增后减再增的趋势,其他盐混比,结皮韧性随盐浓度的增加呈先增后减的趋势。混合盐结皮有时为单层结皮,有时为双层结皮,只有盐混比为5:5时,个别盐结皮有三个结皮层。4)混合盐在风沙土中结晶形态复杂,不同种类的盐晶体相互融合。混合盐风沙土形成棒状、阶梯状、片状、花椰菜状等多种形态,不同种类的盐会相互吸附、相互融合,大晶体不规则的边缘会为小晶体沉积提供沉积点,小晶体会相互融合形成大的晶体颗粒。5)综合分析结皮的抗压强度、结皮厚度、盐分布、大颗粒胶结物的质量等因素,盐浓度1.5 mol/L,盐混比为5:5的混合盐结皮,抗风蚀能力最佳。