MICP技术加固季节性冻土区分散性土壤的耐久性研究及其农业生态意义

《Soils and Foundations》：Durability analysis of using MICP to address dispersive soil issues in seasonal freezing areas

本综述系统探讨了微生物诱导方解石沉淀（MICP）技术对季节性冻土区分散性土壤的改良效果。研究表明，MICP通过离子交换与胶结作用显著降低土壤分散性，提升抗压强度（UCS）并优化微观结构。经历冻融（freeze-thaw）和干湿（wet-dry）循环后，改良土壤仍保持稳定的非分散特性，且对冻融循环的耐受性优于干湿循环。该技术为季节性冻土区农田基础设施保护及土地退化防治提供了可持续解决方案。

　　

Highlight

本研究通过系统的实验分析，揭示了MICP技术对分散性土壤的强化机制及其在环境循环压力下的持久性表现。以下是核心发现：

土壤取样

实验土壤采自松嫩平原腹地的乾安县（45°02′29″N, 123°47′05″E），该区域是分散性土壤的典型分布区，对农业可持续性构成严峻挑战。

QA土壤（未处理土壤）的分散性

如图7所示，针孔试验中渗出水泥浊，流速达2.16 mL/s，最终孔径为5.0 mm，表明QA土壤属于D1类分散性土壤。碎块试验显示容器底部出现大量雾状胶体悬浮物，进一步证实其高度分散性。

结论

本研究主要结论如下：

1. 1.
   MICP处理显著降低土壤分散性，提升土壤强度并减少孔隙率。使用24小时培养的巴氏孢子菌（Sporosarcina pasteurii）结合14天养护周期可实现最优改良效果，支持高细菌活性与方解石沉淀生成。
2. 2.
   冻融循环与干湿循环虽轻微改变颗粒分布和可交换钠含量，但改良土壤仍保持稳定的非分散特性。
3. 3.
   MICP处理土壤对冻融循环的耐久性优于干湿循环，方解石胶结虽部分降解但未被完全破坏。