超越Gompertz模型：对数正态函数能更精准地模拟添加黄原胶后的土壤压缩曲线

《European Journal of Soil Science》：Beyond Gompertz: Lognormal Function Improves Modelling Compression Curves of Xanthan-Amended Soils

本研究通过黄原胶改性两种土壤（ fluvo-aquic 和 black soil）的压缩试验，探讨其双重作用机制。结果表明对数正态模型优于Gompertz和logistic模型，黄原胶同时提升土壤膨胀指数和降低预压应力，但增加压缩敏感性，且fluvo-aquic土壤的预压应力降幅更显著。

　　

摘要

本研究探讨了生物聚合物（通过黄原胶）在调节土壤压缩动力学方面的双重作用，并评估了用于参数化压缩曲线的经验模型。通过对两种不同类型的土壤（潮土和黑土）进行单轴压缩试验，研究了在不同的体积密度（1.3和1.6 g cm^?3）和基质势（?0.06、?3和?5 bar）条件下的压缩行为。我们比较了Gompertz函数、逻辑函数和对数正态函数在拟合添加了黄原胶的土壤及其对照组压缩曲线方面的表现。结果表明，对数正态函数在捕捉土壤压缩特性方面优于Gompertz函数和逻辑函数，尤其是在高应力下的残余孔隙度方面。我们的研究结果支持采用对数正态函数来改进土壤力学参数化，这挑战了长期以来对Gompertz函数的依赖。此外，黄原胶的添加产生了双重效应：一方面通过粘弹性恢复增强了土壤的韧性（表现为膨胀指数C_s的升高）；另一方面降低了预压缩应力σ_p并增加了土壤的压缩敏感性。这种效应通过改善初始压缩性和减少根系生长的阻力，促进了根系的穿透。具体来说，潮土的σ_p降低程度比黑土更为显著，且这种变化受体积密度和含水量的影响。总体而言，本研究强调了生物聚合物作为自优化根际润滑剂的进化作用，它们在平衡变形性和恢复能力方面发挥了关键作用，从而最大化了根系的生长。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。