【摘 要】
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据相关统计,我国盐碱土面积约占国土总面积的10%,尤其在鲁西南黄泛区,土壤盐碱化严重制约着该地区农业的生产与发展。该地区土壤退化严重,具有结构致密、容重大和饱和导水率低等典型特征。冻融对土壤结构和理化性质的影响越来越频繁和剧烈,进一步影响了冻土区土壤排盐效率。研究鲁西南黄泛区盐碱土的基本理化性质,分析冻融循环对该地区土壤水力性质和微观结构的影响,将对黄泛区盐碱土的修复具有重要指导意义。本研究以鲁西
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据相关统计,我国盐碱土面积约占国土总面积的10%,尤其在鲁西南黄泛区,土壤盐碱化严重制约着该地区农业的生产与发展。该地区土壤退化严重,具有结构致密、容重大和饱和导水率低等典型特征。冻融对土壤结构和理化性质的影响越来越频繁和剧烈,进一步影响了冻土区土壤排盐效率。研究鲁西南黄泛区盐碱土的基本理化性质,分析冻融循环对该地区土壤水力性质和微观结构的影响,将对黄泛区盐碱土的修复具有重要指导意义。本研究以鲁西南黄泛区典型盐碱土为试验材料,首先分析原状盐碱土的基本理化性质、粒度分布和矿物组成。其次,通过室内试验研究了不同含水率（13%、16%、19%）、容重（1.48 g·cm-3、1.53 g·cm-3、1.58 g·cm-3）和冻融循环次数（0、1、5、10、15、20）下的重塑土壤的饱和导水率和微观结构特征。最后,采用BP神经网络建立了该地区盐碱土渗透性预测模型。通过对试验过程的观察和试验数据的分析,主要研究结果如下:（1）鲁西南黄泛区盐碱土为粉质黏土,其饱和导水率为1.48×10-5 cm/s,属于弱透水类土壤,渗透性极差。土壤Cu=7.14＞5,Cc=0.33＜1,土壤粒度差异大,分布不均,颗粒以小颗粒（1＜d＜100 μm）为主,黏土颗粒（d＜0.002 mm）的含量占比仅为4.95%。通过X射线衍射试验可知,该地区土壤矿物主要以原生矿物为主,其黏土矿物含量仅占总矿物含量的9.55%。故该地区土壤的粒度分布和矿物组成均不是导致其低渗透性的主要原因。（2）冻融循环加剧了土壤样品表面的宏观裂纹分布。在冻融循环15次时影响最明显,E1（1.48 g·cm-3,13%,N=15）分形维数较未经冻融增大23.44%,复杂度最高。含水率的提高加剧土壤样品表面宏观裂纹分布,提高分形维数和复杂度,分形维数F7（1.48 g·cm-3,19%,N=20）较F1（1.48 g·cm-3,13%,N=20）提高13.47%。干密度的增大起反作用,随着干密度增大,分形维数降低。（3）冻融循环共20次,0-15次中,盐碱土饱和导水率随着冻融循环次数增加而线性增加,20次时略有下降。E1（1.48g·cm-3,13%,N=15）达到 5.91×10-5cm/s,较未冻融提高180.57%。含水率的提高相应提高土壤饱和导水率,冻融循环20次,干密度1.48 g·cm-3,F7（19%）较F1（13%）增大31.68%。干密度增大相应减小土壤饱和导水率,冻融循环20次,含水率13%,F3（1.58 g·cm-3）较F1（1.48 g·cm-3）减小71.19%。（4）盐碱土的渗透性与其微观结构密切相关。经历冻融循环后（N＞0）的土壤样品中含有较多的超微孔（＜0.05 μm）和微孔（0.05-2 μm）,大孔（≥20 μm）含量较少。随着冻融循环进行,土壤孔径分布曲线的峰值右移且增大,10次冻融循环后,曲线呈现双峰分布,第二峰的孔径分布范围大于10 μm,属中孔范围,对孔径分布的影响更为剧烈,冻融循环15次影响最剧烈。高含水率可以促进冻融循环的作用,高干密度的增加则有抑制效果。含水率增加,主导孔径由0.05-2 μm的微孔逐渐向2-10 μm的小孔转变,且含量增加,进而增大孔隙度。随着干密度增大,孔径分布曲线中主导孔径的分布范围几乎不会受到影响,但主导孔径的含量呈减小趋势,孔隙度随之减小。（5）通过扫描电镜试验观察发现,冻融循环次数增大了粒间孔隙直径,并且拓宽了颗粒间接触形式,由原来单一的面-面接触转变为面-面接触、点-面接触、点-点接触为主的多种接触方式共存。较高含水率会使土壤颗粒碎片化,产生“片”状结构,促进土壤孔隙发育。随着干密度的增加土壤颗粒会产生“板”状结构,从而导致土壤微观结构更加致密。（6）基于BP神经网络,建立鲁西南黄泛区盐碱土渗透性预测模型。该神经网络预测模型预测效果良好,可以利用该模型进行该地区盐碱土的饱和导水率预测。
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