棕壤與褐土擊實(shí)容重對(duì)含水量的響應(yīng)①

邱德勛，張含玉，姜自龍，劉前進(jìn)*，陳錦鴻，韓曜蔚

棕壤與褐土擊實(shí)容重對(duì)含水量的響應(yīng)①

邱德勛1,2，張含玉1,2，姜自龍3，劉前進(jìn)1,2*，陳錦鴻1,2，韓曜蔚1,2

(1 臨沂大學(xué)山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東臨沂 276005；2 臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山東臨沂 276005；3 臨沂市蘭山區(qū)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，山東臨沂 276000)

土壤在農(nóng)業(yè)機(jī)械或者夯實(shí)壓力下，容重會(huì)發(fā)生變化，其變化的程度受到土壤含水量的影響。為揭示棕壤與褐土受力后容重變化對(duì)含水量的響應(yīng)特征，對(duì)土壤在不同的含水量下進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。結(jié)果表明：隨著擊實(shí)能量的增大，棕壤容重迅速增大后趨于穩(wěn)定，而褐土容重達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)較慢。兩種土壤容重隨含水量的變化，因擊實(shí)次數(shù)不同而具有差異性。棕壤容重隨含水量增加，總體呈先增大后小幅度減小趨勢(shì)，但在較低擊實(shí)次數(shù)下，含水量為88.3 g/kg 時(shí)容重略微減??；褐土容重在擊實(shí)次數(shù)較低時(shí)，隨土壤含水量增加呈先減小后增大趨勢(shì)，而在擊實(shí)次數(shù)較高時(shí)，呈先減小后增大而后又減小趨勢(shì)，在含水量136.5 g/kg 時(shí)出現(xiàn)最大值。含水量與擊實(shí)能量對(duì)土壤擊實(shí)容重的影響存在差異。在耕作條件(容重≤1.6 g/cm3)和工程條件(容重>1.6 g/cm3)下，影響棕壤擊實(shí)容重的最主要因素分別為含水量和擊實(shí)次數(shù)，而影響褐土擊實(shí)容重的最主要因素均為擊實(shí)次數(shù)。在耕作條件下，棕壤擊實(shí)容重在較低含水量(<50 g/kg)下數(shù)值較低，且隨擊實(shí)次數(shù)增多，容重變化較小；褐土的較小容重出現(xiàn)在較低擊實(shí)能量范圍內(nèi)(<90 kJ/m3)，且受含水量的影響較小。在工程條件下，當(dāng)棕壤與褐土的含水量為150 g/kg左右時(shí)，獲得較大容重所需的擊實(shí)能量最低。

容重；含水量；擊實(shí)；棕壤；褐土

土壤壓實(shí)是普遍存在的現(xiàn)象，通常是指受外力作用導(dǎo)致表層土壤下沉、容重增加，土壤透水透氣性降低[1]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，幾乎所有類(lèi)型的農(nóng)業(yè)機(jī)械在行駛過(guò)程中都會(huì)明顯增加土壤緊實(shí)度，造成土壤壓實(shí)[2-4]。土壤壓實(shí)可使土壤對(duì)水分的調(diào)節(jié)能力下降[5]，降低土壤的水分儲(chǔ)存能力，減少土壤中水分入滲[6]，增大徑流和水土流失風(fēng)險(xiǎn)[7]。土壤壓實(shí)成為導(dǎo)致土壤環(huán)境破壞與退化的主要因素之一[8-9]。土壤容重增大還會(huì)使耕作阻力增大，造成能源損耗和工作效率降低，增加土地管理成本[10]。因此，減輕農(nóng)機(jī)對(duì)于土壤的壓實(shí)程度已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要解決的重要問(wèn)題。在工程建設(shè)中，如水壩、擋土墻、公路和機(jī)場(chǎng)，需要將土壤夯實(shí)，使土壤處于高容重的狀態(tài)，其目的是為了改善土壤的工程性質(zhì)，提高其抗剪強(qiáng)度，降低其壓縮性及滲透性[11]。在土壤侵蝕試驗(yàn)研究中，經(jīng)常采用夯實(shí)法按照一定的容重[11-13]或者一定的擊實(shí)力[14-15]填充土壤。因此，研究土壤擊實(shí)容重對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)研究具有指導(dǎo)意義。

目前，對(duì)于土壤壓實(shí)所引起的容重變化研究，主要集中在工程建設(shè)和農(nóng)業(yè)耕作兩方面。土木工程中的擊實(shí)試驗(yàn)研究表明，影響土壤擊實(shí)容重的因素包括土壤含水量、質(zhì)地等[16-17]。土壤在一定的擊實(shí)能量下達(dá)到最大容重時(shí)對(duì)應(yīng)的含水量稱(chēng)為最優(yōu)含水量。處于最優(yōu)含水量的土壤擊實(shí)效果最好，含水量過(guò)低與過(guò)高均不利于擊實(shí)質(zhì)量。土壤中的粉粒和黏粒含量越高，土壤的塑性指數(shù)越大，土壤的最優(yōu)含水量也就越大，但所對(duì)應(yīng)的最大容重越小。砂性土的最優(yōu)含水量小于黏性土，但最大容重大于黏性土[18]。通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)得到最優(yōu)含水量和最大容重，以及達(dá)到最大容重需要的擊實(shí)能量，可指導(dǎo)施工過(guò)程中選擇合理的擊實(shí)方案，提高擊實(shí)效果和擊實(shí)效率[19]。在耕作條件下土壤受到壓力后容重變化的研究較少[20]，主要研究表明土壤壓實(shí)直接造成土壤容重增大，孔隙度降低[1]。Munkholm和Schj?nning[21]提出在一定載荷作用下，土壤壓實(shí)程度隨著含水量增加而增大。Liu等[15]研究表明，粉壤土與粉黏土在耕作條件(容重<1.6 g/cm3)下，容重隨著含水量增加呈先減小后增大趨勢(shì)，而在工程條件(容重>1.6 g/cm3)下則呈先增大后減小趨勢(shì)。但是，含水量與擊實(shí)次數(shù)對(duì)容重的影響并未定量化，且其他質(zhì)地土壤的擊實(shí)容重隨著含水量的變化趨勢(shì)仍不清楚。

棕壤與褐土是分布于我國(guó)暖溫帶濕潤(rùn)與半濕潤(rùn)地區(qū)的地帶性土壤。兩種土壤都是我國(guó)北方地區(qū)的主要農(nóng)業(yè)土壤[22]，農(nóng)業(yè)歷史悠久。本試驗(yàn)選取棕壤與褐土為研究對(duì)象，定量研究擊實(shí)能量與含水量對(duì)擊實(shí)容重的影響，可為深入理解耕作土壤的擊實(shí)特征，以及確定工程施工中土壤擊實(shí)的最優(yōu)含水量和最大容重提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用棕壤與褐土為耕作層土壤，基本物理特性見(jiàn)表1。土壤采回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行風(fēng)干處理，并過(guò)2 mm篩。土壤顆粒組成采用Mastersizer2000型激光粒度分析儀(英國(guó)馬爾文公司)測(cè)定，按美國(guó)土壤質(zhì)地標(biāo)準(zhǔn)(USDA)進(jìn)行分類(lèi)。

表1 供試土壤的顆粒組成(%)

1.2 研究方法

試驗(yàn)于2017年7—9月在山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。擊實(shí)試驗(yàn)常規(guī)方法是將土壤在模具中進(jìn)行擊實(shí)[14,23-24]。土壤的擊實(shí)過(guò)程是土壤顆粒在不排水條件下的重組過(guò)程，因此，試驗(yàn)土壤含水量一般低于土壤塑限。采用搓滾法[25]得到棕壤和褐土的塑限分別在231 g/kg 和205 g/kg。采用烘干稱(chēng)重法測(cè)定棕壤與褐土的風(fēng)干土含水量分別為12.4 g/kg 和25.5 g/kg。本試驗(yàn)將含水量設(shè)置在風(fēng)干土含水量與塑限之間，即棕壤含水量為8個(gè)處理(20、40、60、90、120、150、180和200 g/kg)，褐土含水量為6個(gè)處理(30、60、90、120、150和180 g/kg)，每個(gè)處理重復(fù)3次，共42個(gè)樣品。利用公式(1)計(jì)算不同處理土樣的加水量：

式中：1為配置一定含水量土樣所需加水量，g；2為風(fēng)干土質(zhì)量，g；0為風(fēng)干土含水量，g/kg；為預(yù)制含水量，g/kg。

采用攪拌法制備不同含水量的土壤樣品。將4 000.00 g風(fēng)干土置于攪拌機(jī)中 (38 r/min)，在攪拌的過(guò)程中，用噴霧器將水以霧狀的形式均勻噴灑在土壤上(300 ml/min)，使土壤與水充分混合，達(dá)到規(guī)定加水量后，關(guān)閉攪拌機(jī)。用刮刀將附著在攪拌機(jī)轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁上的土壤刮下，之后啟動(dòng)攪拌機(jī)再轉(zhuǎn)動(dòng)1 min左右，使其全部混合。將攪拌后的土壤放置在加蓋小桶中，密封保存24 h，使水分再分配和土壤顆粒水化。在擊實(shí)試驗(yàn)前，利用烘干法測(cè)定不同處理的土壤實(shí)際含水量。

式中：為土壤體積，cm3；為擊實(shí)筒的內(nèi)直徑，cm；為容重，g/cm3。

根據(jù)普氏擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，由公式(4)計(jì)算擊實(shí)能量。

式中：E為擊實(shí)能量，kJ/m3；W為擊實(shí)錘的重量，N；H為擊實(shí)錘下落的高度，m；NB為每層擊打的次數(shù)；NL為擊實(shí)土層的數(shù)量；V0為土壤體積，m3。

2 結(jié)果與分析

2.1 擊實(shí)能量對(duì)容重的影響

圖2表明，擊實(shí)能量隨擊實(shí)次數(shù)增加呈線(xiàn)性增大，但是增大的幅度在不同處理間具有差異性。棕壤含水量在118.9g/kg 時(shí)，擊實(shí)能量增速最大，而在22.7 g/kg時(shí)，擊實(shí)能量增速最?。缓滞梁吭?36.5 g/kg時(shí)，擊實(shí)能量增速最大，在79.5g/kg和57.7g/kg時(shí)增速最小。其原因是在不同含水量下，土壤體積受力變化的幅度不同[26]。

圖3是棕壤和褐土不同含水量處理下?lián)魧?shí)能量與容重的關(guān)系。隨著擊實(shí)能量的增大，兩種土壤的擊實(shí)容重均呈先增大后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。相對(duì)于棕壤，褐土在不同含水量下的變化曲線(xiàn)出現(xiàn)交叉現(xiàn)象較多，表明變化趨勢(shì)更為復(fù)雜。棕壤在含水量大于151.7 g/kg 時(shí)，擊實(shí)容重達(dá)到基本穩(wěn)定時(shí)所需能量較小，容重穩(wěn)定在2.0 ~ 2.2 g/cm3；隨著含水量減小，穩(wěn)定容重呈減小趨勢(shì)?？傮w上，褐土的擊實(shí)容重比棕壤小，穩(wěn)定后最大值范圍(1.8 ~ 1.9 g/cm3)出現(xiàn)在含水量為136.5 g/kg 的處理，穩(wěn)定容重的最小值出現(xiàn)在57.7 g/kg 和79.5 g/kg 含水量處理。試驗(yàn)結(jié)果與以往研究結(jié)果一致，即土壤擊實(shí)程度隨著農(nóng)機(jī)行駛次數(shù)的增加而增大，多次進(jìn)地會(huì)產(chǎn)生持久性破壞，造成嚴(yán)重土壤壓實(shí)[27]。但是，本試驗(yàn)進(jìn)一步表明，在相同的壓力下，土壤容重隨著含水量的不同具有較大差異。

圖2 棕壤和褐土不同含水量處理下?lián)魧?shí)次數(shù)與擊實(shí)能量關(guān)系

圖3 棕壤和褐土不同含水量處理下?lián)魧?shí)能量與容重關(guān)系

2.2 含水量對(duì)容重的影響

土壤含水量是影響土壤擊實(shí)過(guò)程的重要因素[28-29]。在一定能量下，由試驗(yàn)確定的擊實(shí)土壤容重與含水量的關(guān)系稱(chēng)為擊實(shí)曲線(xiàn)，如圖4所示。棕壤擊實(shí)曲線(xiàn)總體呈先升高后小幅度降低趨勢(shì)，容重最小值出現(xiàn)在最低含水量22.7 g/kg處。在較低擊實(shí)次數(shù)下(<55次)，含水量為88.3 g/kg時(shí)容重呈略微減小趨勢(shì)。棕壤最優(yōu)含水量隨擊實(shí)次數(shù)的增加而減小，由197.7 g/kg逐漸減小至118.9 g/kg，對(duì)應(yīng)最大容重為2.23 g/cm3。

褐土在擊實(shí)次數(shù)<40次時(shí)，擊實(shí)容重隨土壤含水量增加呈先減小后增大趨勢(shì)，容重最大值出現(xiàn)在最高含水量197.6 g/kg處，含水量在79.5 ~ 103.0 g/kg范圍內(nèi)獲得容重最小值。隨著擊實(shí)次數(shù)增加，擊實(shí)曲線(xiàn)呈先降低后升高，而后又降低的趨勢(shì)，擊實(shí)容重在含水量136.5 g/kg時(shí)出現(xiàn)最大值，在含水量57.7 g/kg ~ 79.5 g/kg范圍內(nèi)出現(xiàn)最小值。

圖4 棕壤和褐土不同擊實(shí)次數(shù)下含水量與容重關(guān)系

已有研究表明，土壤中的粉粒和黏粒含量越高，其最優(yōu)含水量越大，對(duì)應(yīng)的最大容重越小，而砂性土的最優(yōu)含水量小于黏性土，但最大容重大于黏性土[18]。本試驗(yàn)中，在擊實(shí)次數(shù)>200次時(shí)，與已有研究結(jié)果相同。但是在較低擊實(shí)次數(shù)時(shí)，砂壤土(棕壤)的最優(yōu)含水量高于粉壤土(褐土)。表明土壤最優(yōu)含水量不僅與土壤質(zhì)地有關(guān)，且受擊實(shí)能量的影響。

棕壤與褐土擊實(shí)曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)可能受土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)的影響[30]。土壤容重隨含水量增加呈先增大后減小趨勢(shì)，其原因可能是[31]：在土壤含水量較低時(shí)，增加含水量，會(huì)使土壤顆粒周?chē)纬伤?，具有?rùn)滑作用，使土壤顆粒易移動(dòng)和重新分布，形成更致密的結(jié)構(gòu)，容重隨之增大；當(dāng)土壤含水量超過(guò)一定限度時(shí)，含水量的增加只能增大土壤顆粒間的空隙，由于空隙中所填充水的質(zhì)量小于同體積土壤的質(zhì)量，因此容重減小。凹形擊實(shí)曲線(xiàn)可以歸因于土壤結(jié)構(gòu)受擊實(shí)作用的破碎程度和土壤水對(duì)土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的潤(rùn)滑作用：當(dāng)含水量較低(<30 g/kg)時(shí)，褐土中團(tuán)聚體很小，基本呈粉末狀，結(jié)構(gòu)較差；隨著土壤含水量的增加，團(tuán)聚體變大，從絮狀結(jié)構(gòu)(含水量50 ~ 80 g/kg)變?yōu)閴K狀結(jié)構(gòu)(含水量>80 g/kg)。受到擊實(shí)力后，當(dāng)含水量較低(<80 g/kg)時(shí)，絮狀土樣結(jié)構(gòu)未被全部破壞，其空隙大于粉末狀土樣，從而具有較小容重；當(dāng)土壤含水量較高(>80 g/kg)時(shí)，土壤水的潤(rùn)滑作用對(duì)土壤顆粒運(yùn)動(dòng)的影響比中等含水量(50 ~ 80 g/kg)大，因此容重較大。擊實(shí)曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)反映了棕壤與褐土在低擊實(shí)能量(農(nóng)業(yè)耕作)和高擊實(shí)能量(工程建設(shè))下容重對(duì)含水量的響應(yīng)機(jī)制。

2.3 含水量與擊實(shí)能量對(duì)容重的綜合影響

含水量和擊實(shí)次數(shù)(能量)是影響土壤擊實(shí)容重的主要因素。為使結(jié)果對(duì)耕作活動(dòng)和工程夯實(shí)具有實(shí)際指導(dǎo)意義，將擊實(shí)處理根據(jù)當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)耕作容重(<1.6 g/cm3)劃分為耕作和工程條件兩類(lèi)。通過(guò)一般線(xiàn)性模型分析，得到含水量和擊實(shí)次數(shù)及其交互作用的顯著性和貢獻(xiàn)率。棕壤在耕作與工程條件下的擊實(shí)容重均受含水量與擊實(shí)次數(shù)的極顯著影響(<0.01)(表2)。其中，耕作條件(容重≤1.6 g/cm3)下，含水量對(duì)容重的影響最大，貢獻(xiàn)率為50.1%；工程條件(容重>1.6 g/cm3)下，擊實(shí)次數(shù)對(duì)容重的影響最大，貢獻(xiàn)率為65.4%；總體來(lái)看，擊實(shí)次數(shù)的影響比含水量影響大，貢獻(xiàn)率達(dá)73.3%。耕地條件下，含水量與擊實(shí)次數(shù)之間交互作用不顯著(>0.05)，但在工程條件和總體上，兩者的交互作用達(dá)到極顯著水平(<0.01)，但貢獻(xiàn)率較低，分別為8.4% 和5.9%。

表2 含水量與擊實(shí)次數(shù)對(duì)棕壤和褐土擊實(shí)容重的影響和貢獻(xiàn)

注：×表示交互作用；Sig.為顯著性；VC為方差貢獻(xiàn)率。

褐土在耕作與工程條件下的擊實(shí)容重均受含水量、擊實(shí)次數(shù)及其交互作用的極顯著影響(<0.01) (表2)。在耕地和工程兩種條件下，擊實(shí)次數(shù)均比含水量的貢獻(xiàn)大；但是總體來(lái)看，含水量的影響比擊實(shí)次數(shù)影響大。由此表明，含水量與擊實(shí)次數(shù)對(duì)擊實(shí)容重的影響不但受到土壤質(zhì)地的影響，且在不同容重范圍內(nèi)影響程度具有差異性。圖5為棕壤與褐土擊實(shí)容重隨含水量和擊實(shí)能量變化的等值線(xiàn)圖。在耕作條件(容重≤1.6 g/cm3)下，棕壤擊實(shí)容重對(duì)含水量變化較敏感，但在較低含水量(<50 g/kg)下容重總體較低，且隨著擊實(shí)次數(shù)增加，容重變化幅度較小。表明在棕壤耕地中進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作時(shí)，農(nóng)業(yè)機(jī)械需在含水量較低條件下作業(yè)才能減小對(duì)土壤的壓實(shí)，當(dāng)機(jī)械載重加大時(shí)，土壤容重增大幅度較小。褐土較小容重出現(xiàn)在較小擊實(shí)能量范圍(<90 kJ/m3)內(nèi)，且在此范圍內(nèi)受含水量的影響較小，表明輕型農(nóng)業(yè)機(jī)械在褐土耕地進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕作，特別是土壤處于微濕潤(rùn)狀態(tài)(含水量約80 g/kg)時(shí)，對(duì)土壤的壓實(shí)作用較小。

在工程條件(容重>1.6 g/cm3)下，棕壤的較大擊實(shí)容重范圍大于褐土。棕壤在含水量120 ~ 200 g/kg 時(shí)，褐土在含水量130 ~ 170 g/kg 時(shí)，可獲得較大容重。另外，在不同的含水量下，為獲得較大容重需要選取相應(yīng)的擊實(shí)能量。當(dāng)棕壤與褐土的含水量在150 g/kg 時(shí)，獲得較大容重所需的擊實(shí)能量最低，分別為1 100、1 400 kJ/m3。

3 結(jié)論

1)土壤容重與擊實(shí)能量(次數(shù))密切相關(guān)，隨著擊實(shí)能量的增加，兩種土壤的擊實(shí)容重均呈現(xiàn)先增大后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。但是，棕壤容重迅速增大后趨于穩(wěn)定，而褐土容重達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)較慢，且變化趨勢(shì)更為復(fù)雜?？傮w上，褐土的擊實(shí)容重比棕壤小。在相同的壓力下，土壤容重隨著含水量的不同具有較大差異。

2)含水量對(duì)土壤容重影響顯著，相同擊實(shí)次數(shù)下，棕壤容重隨含水量增加，總體呈現(xiàn)先增大后小幅度減小趨勢(shì)，但在較低擊實(shí)次數(shù)下，含水量為88.3 g/kg 時(shí)容重略微減??；擊實(shí)次數(shù)較低時(shí)，褐土容重隨土壤含水量增加呈先減小后增大趨勢(shì)，擊實(shí)次數(shù)較高時(shí)，趨勢(shì)變?yōu)橄葴p小后增大再減小，在含水量136.5 g/kg 時(shí)達(dá)到最大值。

圖5 含水量和擊實(shí)能量控制的土壤容重等值線(xiàn)圖

3)在耕作條件和工程條件下，影響棕壤擊實(shí)容重的最主要因素分別為含水量和擊實(shí)次數(shù)，而影響褐土擊實(shí)容重的最主要因素均為擊實(shí)次數(shù)。含水量與擊實(shí)次數(shù)對(duì)擊實(shí)容重的影響不僅受土壤質(zhì)地的影響，且在不同的容重范圍內(nèi)影響程度具有差異性。

4)在耕作條件下，棕壤擊實(shí)容重在較低含水量(<50 g/kg)時(shí)數(shù)值較小，且受擊實(shí)次數(shù)的影響較?。缓滞凛^小容重出現(xiàn)在較小擊實(shí)能量范圍(<90 kJ/m3)內(nèi)，含水量的變化對(duì)其影響較小，特別是土壤處于微濕潤(rùn)狀態(tài)(含水量約80 g/kg)時(shí)，輕型農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)土壤的壓實(shí)作用最小。在工程條件下，當(dāng)棕壤與褐土的含水量在150 g/kg左右時(shí)，獲得較大容重所需的擊實(shí)能量最低。

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Responses of Compacted Bulk Density of Brown Soil and Cinnamon Soil to Moisture Content

QIU Dexun1,2, ZHANG Hanyu1,2, JIANG Zilong3, LIU Qianjin1,2*, CHEN Jinhong1,2, HAN Yaowei1,2

(1 Shandong Provincial Key Laboratory of Water and Soil Conservation and Environmental Protection, Linyi University, Linyi, Shandong 276005, China; 2 College of Resources and Environment, Linyi University, Linyi, Shandong 276005, China; 3 Lanshan Housing and Urban-Rural Development Bureau, Linyi, Shandong 276000, China)

Bulk density is the basic physical property of soil. The variation of soil bulk density is affected by soil moisture under agricultural machinery or rammed pressure. In this study, compaction experiment was conducted to evaluate the characteristics of bulk density for brown soil and cinnamon soil under different moistures. The results showed that bulk density of brown soil increased rapidly first and then tended to be stable with the increase of compaction energy, but cinnamon soil reached the stable state slowly. The change of soil bulk density with moisture was different under different compaction times, for brown soil, bulk density increased firstly and then decreased slightly, but when the moisture was 88.3 g/kg bulk density was slightly decreased under less compaction times, while bulk density of cinnamon soil decreased first and then increased with the increase of soil moisture when the compaction times was relatively low. However, when the compaction times was more, bulk density decreased firstly and then increased and finally decreased again with the maximum value appeared at moisture of 136.5 g/kg. The effects of moisture and compaction energy on soil bulk density were different under tillage condition (≤1.6 g/cm3) and engineering condition (>1.6 g/cm3). The main factors influencing the compaction density of brown soil were moisture and compaction times, respectively, but for cinnamon soil only was compaction time. Under tillage condition, the compaction density of brown soil was lowest at low moisture (<50 g/kg), and changed little with the increase of compaction times. While the lowest bulk density of cinnamon soil appeared at the lower compaction energy (<90 kJ/m3), and was less affected by moisture. Under engineering condition, when the moisture was about 150 g/kg the compaction energy required to obtain larger bulk density was the lowest.

Bulk density; Moisture content; Compaction; Brown soil; Cinnamon soil

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41571261；41701311)、山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(ZR2017JL019；ZR2017PD003)、山東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201710452021)資助。

liuqianjin@lyu.edu.cn)

邱德勛(1997—)，男，山東臨沂人，本科，主要從事土壤侵蝕過(guò)程研究。E-mail: 1165516158@qq.com

S152

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.06.023