不同配比改良材料对典型城市绿地土壤物理性质的影响

选择土壤物理性质退化的典型绿地——上海辰山植物园,进行不同配比改良材料的现场试验,结果显示:与对照相比,不同配比改良材料能显著改善土壤物理性质;并以配比3(土︰绿化植物废弃物︰有机肥=8︰3︰0.8和0.5 kg/m3脱硫石膏)改良效果最好,其土壤体积质量最低,土壤含水量、饱和持水量、田间持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和有效水含量最高,土壤饱和导水率也达到良好水平。在30、90和180天的试验时间内,同一配比土壤物理性质较稳定;各配比土壤水分特征曲线均较好拟合Gardner模型(R20.9)。砂虽能增加土壤导水率,但对绿地土壤物理性质改良综合效果不及绿化植物废弃物或草炭等有机材料;而脱硫石膏对土壤各物理性质的改良作用随试验时间延长,其作用越来越明显。在所有改良材料中,以有机材料和脱硫石膏混合使用效果最佳。     

脱硫石膏对盐碱土一维水平吸渗特征及水分运动参数的影响

为探明添加脱硫石膏对盐碱土水分运动参数的影响,以改善和提高银川北部地区土壤结构和土地生产力,进行了室内一维水平土柱吸渗试验。选取6种脱硫石膏添加比例0,1.5%,3%,4.5%,6%和7.5%,探究不同脱硫石膏添加比例下盐碱土水平吸渗特征及水分运动参数的变化。结果表明:脱硫石膏添加减缓了土壤水分入渗过程,随着脱硫石膏添加比例增加,各处理累积入渗量与湿润锋运移距离均逐渐减小。幂函数与Philip模型能较好地拟合不同脱硫石膏添加比例下盐碱土水分吸渗特征,吸渗率随脱硫石膏配比增加逐渐减小,毛管力对水的吸持作用减弱。随着脱硫石膏配比增加,土壤饱和含水率依次增加,饱和导水率依次减小,土壤持水能力明显提高。在Brooks—Corey模型中,形状系数n逐渐增加,进气吸力h_d逐渐减小,土壤通气性增强。在相同含水率情况下,随着脱硫石膏配比增加,土壤水分扩散率减小。添加脱硫石膏增加了土壤持水性能,改变了土壤水分分布状况,对土壤水分运动参数有显著影响。研究结果可为合理利用脱硫石膏改良盐碱地提供参考依据。     

砂粒含量对土壤水分蓄持能力影响模拟试验研究

通过人工配制不同质地土壤,测定土壤水分特征曲线,研究了土壤中砂粒含量对其水分蓄持能力的定量影响.结果表明:(1)砂粒含量对土壤水分蓄持能力有较大影响.土壤持水能力随砂粒含量增加递减,表征土壤持水能力的水分特征曲线Gardner模型参数及表征土壤饱和含水量的Van Genuchten模型参数均随砂粒含量增加逐渐减小.(2)砂粒含量对土壤比水容量有较大影响,试验土壤在任一吸力水平下的比水容量值均随其砂粒含量增加递减.(3)试验土壤饱和含水量与砂粒含量呈线性关系,田间持水量、凋菱系数与砂粒含量都呈开口向下抛物线右半段的关系.(4)试验土壤有效水、迟效水含量随砂粒含量增加递减,二者与砂粒含量均呈开口向下抛物线右半段的关系.易效水含量与砂粒含量呈开口向上抛物线关系.     

深耕对黑土水分特征及动态变化影响

水分特征曲线是反映土壤持水性、供水性和水分有效性的重要参数。为明确深耕对黑土土壤水分特征及有效性的影响,通过田间多点取样,比较研究了深耕与常规耕作对土壤水分特征曲线、孔隙组成及水分动态变化影响。研究结果显示:深耕提高土壤饱和含水量和田间持水量,土壤水分特征曲线符合Van Genuchten模型,相关显著;深耕提高土壤有效孔隙比例,有效孔隙增加5.48%~82.00%;深耕提高了0~40 cm土层有效水储量,其中速效储水量和迟效储水量分别比对照增加1.54和1.21倍;深耕改变了作物整个生育期间土壤水分动态变化,5 cm土层土壤受降雨影响波动性大,对照、深耕无差异,15 cm、25 cm土层对照水分高于深耕,60 cm土层土壤水分含量对照低于深耕;对照0~30 cm土层土壤耗水量高于深耕7.8 mm,30~60 cm土层低于深耕7.2 mm,深耕深层土壤水分利用率高,是对照的1.74倍。黑土深耕可提高土壤水分有效性和总储量。     

常用绿地土壤改良材料对土壤水分入渗的影响

利用一维垂直土柱法研究几种常用的绿地土壤改良材料及其不同配比对土壤水分入渗的影响,结果表明:土壤水分稳定入渗率、累积入渗量和湿润峰下移距离随土壤含砂量和粒径的增加而显著增加;绿化植物废弃物能提高土壤入渗及湿润峰下降深度,但单独应用效果不明显;脱硫石膏增加土壤入渗,加快湿润峰下移速度;但表施聚丙烯酰胺阻碍土壤水分下渗。Kostiakov入渗模型(I=Kt~(1-α))及幂函数(F=at~b)分别能很好地拟合几种改良材料的累积入渗量以及湿润峰随时间的变化,拟合系数R~2均在0.99以上,且模型中各项指标均较好地表征了几种改良材料的初始累积入渗量、土壤入渗能力的衰减程度及湿润峰变化。以体积比70%土+10%砂+20%绿化植物废弃物+0.5kg/m~3脱硫石膏配比对绿地雨水入渗和蓄积能力最佳。     

生物质炭对旱地红壤理化性状和水力学特性的影响

[目的]研究生物质炭对旱地红壤基本理化性质及水分特征曲线的影响,为红壤地区土壤改良提供依据。[方法]分层测定不同生物质炭施用量水平下的土样容重、孔隙度和有机碳含量,采用原状土压力膜法分层测定土壤的水分特征曲线。[结果]施用生物质炭能显著降低土壤的容重,提高土壤的孔隙度及有机碳含量,且随着施用量的增加,土壤容重逐渐降低,孔隙度及有机碳含量逐渐提高;随着生物质炭施用量的增加,土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量逐渐增加,凋萎系数逐渐减小,施用生物质炭30t/hm2的土壤处理饱和含水量、田间持水量和有效水含量最高;生物质炭施用量与土壤饱和含水量、田间持水量和有效水含量呈极显著正相关关系,与凋萎系数呈极显著负相关关系。[结论]施用生物质炭能显著提高红壤田间持水量和有效水含量。     

九寨沟黏性土含量对改良碎石土水分特性的影响

[目的] 分析九寨沟2017年"8·8"地震后崩坡积碎石土和当地沉积黏性土不同比例混合体的土壤水分特性,选出适宜研究区植物生长的最佳改良碎石土,为九寨沟地区灾后生态环境修复提供科学依据。[方法] 将九寨沟当地黏性土与九寨沟地区碎石土以不同体积比进行混合,通过土水特征曲线试验、水分常数试验、土柱试验来探究不同比例下土壤水分特性,挑选适宜于植物生长的混合土比例。[结果] ①van Genuchten模型能够很好地拟合改良碎石土的土水特征曲线,土壤进气值随着黏性土比例的增加而增加,参数α在一定程度上能够表征进气值的状态。②改良后的碎石土使吸湿系数、凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等都随着黏性土比例的增加而增加。相较于碎石土,添加黏性土的改良碎石土可用水量增大22.26 %~50.00 %,最大有效水量增大70.96 %~131.46 %,更加有利于植物生长。③3种模型对比下,Philip模型对土壤水分入渗模拟效果最好,吸渗率S大小能够在一定程度上代表初始入渗速率的变化趋势。[结论] 综合对比不同比例改良碎石土水分特性可见,当下覆土层为储水层,可选择碎石土与黏性土比例为7:3作为改良碎石土最佳配比;当下覆土层为非储水层,无法储存水分时,可选择碎石土与黏性土比例为3:7作为改良碎石土最佳配比。     

气化渣改良风沙土对土壤水分物理性质的影响

为了探讨气化渣对毛乌素沙漠风沙土的改良效果,利用气化渣作为一种风沙土改良材料,与风沙土按不同掺入量混合,通过对土壤粒径组成、保水性能以及土壤水分特征曲线的变化情况分析,探讨了气化渣对风沙土土壤水分物理性质的影响。结果表明:添加气化渣使风沙土的粒径组成得到明显改善,砂粒含量降低5.89%～35.8%,黏粒、粉粒含量分别提高0.89%～2.92%,7.94%～32.88%,风沙土土壤容重显著降低(p<0.05),降低幅度为7.75%～55.5%; 风沙土土壤质地也由砂土转向砂质壤土,保水性能也随之呈现上升的趋势,显著影响了土壤饱和含水量、毛管持水量和田间持水量(p<0.05),增长幅度分别为13.53%～158.93%,7.12%～126.95%,23.19%～252.47%; Van Genuchten模型可以很好地拟合气化渣添加后风沙土的土壤水分特征曲线,表明气化渣的添加明显提高了土壤保水性,并且风沙土土壤保水性能的主成分分析结果表明气化渣添加量越高土壤保水性提高越明显。由此可以得出,水煤浆气化渣能够有效地改善风沙土的水分物理性质,显著提高风沙土的保水性能,对风沙土改良效果明显。     

城市土壤压实对土壤水分特征的影响——以南京市为例

通过对南京市不同土地利用下的土壤容重、孔隙度和土壤水分特征曲线的测定，研究了压实对土壤水分特征参数的影响。结果表明城市土壤存在严重的压实退化现象，土壤容重和孔隙度能够很好地反映土壤的压实程度。随着压实程度的增加，土壤的田间持水量增加，萎蔫点含水量增加，而土壤的最大有效水含量却明显减少。所以，压实土壤对水分的调节能力下降，使其上生长的植物更不容易获得水分供应。     

保水缓释氮肥水分状态与吸持特征研究

保水肥料的水分有效性不但取决于保水肥料的吸水倍率，还取决于水分在保水肥料中的存在状态及吸持特征。首次用差示扫描量热仪(DSC)和水分特征曲线方法对实验合成的保水缓释氮肥水分状态及吸持特征进行了研究。发现保水缓释氮肥的自由水+束缚水含量随着平衡含水量增大而提高，保水缓释氮肥平衡含水量中94％以上为自由水＋束缚水，其与普通水具有相同或相近的热力学性质，其相当于土壤重力水，毛管水和薄膜水之和，保水缓释氮肥所持水分90％以上是植物有效水。保水缓释氮肥的结合水占5％以下，其相当于土壤吸湿水，是植物难利用水。DSC测定的有效水(94％)和水分特征曲线测定的有效水(91％)十分接近，因此，DSC可作为评价吸水保水缓释肥料有效性快速方法。保水缓释肥料可增加土壤持水量，降低土壤水分蒸发，提高土壤保水和释水量。保水缓释氮肥合成过程中待聚液保温时间是一个重要工艺参数。     

宁夏红寺堡扬黄灌区次生盐渍化土壤改良成效研究

系统分析了利用脱硫废弃物和次生盐渍化土壤专用改良剂对宁夏红寺堡扬黄灌区次生盐渍化土壤的改良效应,结果表明:施用脱硫废弃物可以改善土壤理化性状,但改良效果不理想,同时施用脱硫废弃物和专用改良剂后土壤砂粒含量减少,粉粒、黏粒含量普遍增加;土壤体积质量平均增加5.34%、孔隙度降低5.61%,土壤pH和全盐均有不同程度的下降;施用脱硫废弃物和专用改良剂后土壤有机质和养分含量、枸杞产量都有较大幅度的增加,其中施用改良剂Ⅱ的增幅最大,但考虑改良剂原料成本后施用改良剂II当年最终经济效益最大。相同改良剂秋施改良效果明显优于春施;施用量越大对土壤理化性状的改良效果越好,枸杞干果产量和直接经济效益也越高,但最终经济效益以施用量为11.25 t/hm2的处理最佳。     

生物炭对东北黑土持水特性的影响

为探究生物炭对东北黑土持水特性的影响,系统研究3种添加比例(2%、5%、10%)、3种粒径(0.25、0.5、1 mm)的杨木炭和竹炭对3种质地东北黑土(壤土、砂壤土、砂土)田间持水量和含水率的影响规律,构建添加生物炭黑土的水分特征曲线,并采用Van-Genuchten和Broods-Corey模型进行拟合。结果表明:生物炭能显著提高不同质地东北黑土的持水能力,黑土的田间持水量与生物炭的添加比例呈显著正相关,而与生物炭的粒径呈负相关,0.5 mm和1 mm粒径的生物炭对黑土田间持水量的影响差异不显著,杨木炭显著优于竹炭,0.25 mm、10%添加比例的杨木炭对东北黑土持水能力的提高效果最优,壤土、砂壤土、砂土3种质地黑土的田间持水量和饱和含水率分别可提高64.97%、66.42%、69.39%和47.60%、38.93%、31.18%;Van-Genuchten模型能更精确的模拟添加生物炭黑土的水分特征曲线,最佳离心时间为100 min,三次函数曲线能够较好的拟合添加生物炭黑土的体积含水率与离心吸力之间的多元动态关系,为生物炭对各种质地东北黑土水分运动规律的深入研究提供理论依据。     

绿化植物废弃物对土壤中Cu Zn Pb和Cd形态的影响

利用自制的Cu、Zn、Pb和Cd污染的灰潮土和黄泥土,通过室内培养实验研究了不同绿化植物废弃物添加量和不同培养时间对这两种污染土壤中这4种重金属形态的影响。结果表明,绿化植物废弃物的加入抑制了Cu的活化,且添加60%绿化植物废弃物时有机结合态Cu的含量最高;绿化植物废弃物与污染土培养2～3个月时,残余态Zn的含量最高,对植物的毒害最小;绿化植物废弃物添加量为60%时灰潮土中有效态Pb含量较低,而添加量为30%时黄泥土中有效态Pb含量最低;绿化植物废弃物添加量的多少对灰潮土Cd形态的影响较小,但黄泥土中的Cd则随绿化植物废弃物量的增加活性逐渐减弱,且两种土壤均在培养2～3个月时可交换态Cd的含量最低。     

不同改良剂对河套灌区盐渍化土壤性状和葵花生长特性的影响

为了评价不同改良剂对盐渍化土壤的改良效果,以葵花为研究对象,采用大田裂区试验方法,设置生物炭(DC,22.5 t/hm~2)、脱硫石膏(DS,37.5 t/hm~2)、脱硫石膏加有机肥(DSF,各37.5 t/hm~2)、对照(DCK)4种处理。结果表明:施加改良剂均降低了土壤容重,增加了土壤孔隙度,生物炭效果最明显,在耕层(0—20 cm)收获后较播种前土壤容重降低6.11%,是DCK的4倍,孔隙度增加12.89%,是DCK的5倍;脱硫石膏降低土壤pH和电导率效果最优,最大降幅分别为10.09%和28.51%;3种改良剂对盐渍化土壤的肥力效应不同,与对照相比,在收获后生物炭处理显著提高土壤耕层有机质、碱解氮、速效磷含量,脱硫石膏显著提高速效钾含量;各改良剂处理能显著增加葵花株高、茎粗、干物质积累量和百粒重,且生物炭处理的葵花产量最高,为4 539.60 kg/hm~2,较对照增产32.28%。综上所述,在河套灌区盐渍化土壤中施入不同改良剂后,土壤性状得到明显改善,促进葵花的正常生长,提高了产量。其中施入生物炭22.5 t/hm~2对盐渍土壤改良效果最佳,其次是施入脱硫石膏37.5 t/hm~2,能有效地提高土壤肥力和葵花产量。     

Soil salts reduce hydration of polymeric gels and affect moisture characteristics of soil

Abstract

Hydration of a hydrophilic crosslinked polystyrene (gel) in deionized water at 65 g of gel per g of soil was studied. Four different soil types were selected, three were light‐textured soils (loamy sand and sandy clay loam) and the other a clay. Container capacity, field capacity, permanent wilting point, and available water for these soils were measured for gel contents equal to 0,0.1, 0.2, and 0.3%. Absorption capacity of the gels when incorporated into the soil decreased considerably compared to its absorption in pure water. This was attributed to the increased ionic strength of soil moisture and the formation of additional ionic crosslinks in the gel network due to the presence of multivalent ions in the soils. It was found also that container capacity, field capacity, and available water capacity increased with the gel content in soil, whereas the permanent wilting point was not significantly affected.     

The Effect Of Municipal Solid Waste Compost Application On Soil Water and Water Stress in Irrigated Corn

Land application of municipal solid waste (MSW) compost increases soil organic matter content and influences soil physical properties. This study was conducted to measure the effect of compost on the water holding capacity of soil and water status in corn (Zea mays L.) from 1993 to 1995. The soil was a Hubbard loamy sand (sandy, mixed, Udorthentic Haploboroll) cropped to irrigated corn at the Sand Plain Research Farm at Becker, MN. Compost treatments on dry weight basis were 0 and 90 Mg ha^?1 yr^?1 from 1993 to 1995, and a one time application at 270 Mg ha^?1 in 1993. The soil moisture retention curves were generated in 1994 and corn leaf water potential and soil bulk density were measured each growing season. Based on water retention curves, the addition of compost increased the water holding capacity of soil without significant increase in the estimated available water. This was contradicted by field measurements which showed that compared to a fertilized control one compost source at the 270 Mg ha^?1 rate in the year of application increased plant water stress by 0.22 MPa, likely due to salt loading. In the year after the application of the 270 Mg ha^?1, two compost sources increased soil water content and corn yield 0.14 cm³ cm^?3 and 0.9 Mg ha^?1 respectively. The yield increase was also associated with a reduction in plant water stress of 0.14 MPa due to one of the compost sources.     

肥液浓度和生物质掺混比例对微润灌溉湿润体内水肥分布的影响

微润灌溉作为一种新型地下连续灌溉节水技术,可为农业水肥一体化提供有效载体。为探明不同生物质掺混比例下竖插式微润灌溉施肥湿润体内水分和养分的分布规律,开展室内入渗试验,设置3个肥液浓度（清水F₀：0 g·L^-1;低浓度F_L：0.2 g·L^-1;高浓度F_H：0.4 g·L^-1）和4个土壤生物质（花生壳粉末）掺混比例（无掺混B₀：0;低掺混B_L：1.5%;中掺混B_M：3.0%;高掺混B_H：4.5%）,研究微润灌溉施肥湿润体内土壤含水率、硝态氮、速效磷和速效钾的分布特性。结果表明：掺混生物质后湿润体内水肥分布范围显著增大,而肥液浓度对水肥分布范围的影响不显著。土壤水肥含量随着与微润管水平距离的增加而逐渐减小,水肥含量最大值出现在微润管周围。在与微润管水平距离为0~10 cm范围内,土壤含水率和硝态氮分布较均匀,速效磷和速效钾则形成累积区。肥液浓度和生物质掺混比例对湿润体内水肥含量均值影响显著。与F₀相比,增加肥液浓度提高土壤含水率和养分（硝态氮、速效磷和速效钾）含量均值3.94%~14.09%和124.92%~458.05%;与B₀相比,增大生物质掺混比例提高土壤含水率和养分含量均值12.89%~33.32%和28.37%~115.44%。微润灌溉施肥湿润体内土壤含水率和硝态氮的分布均匀性较高,而速效磷和速效钾分布均匀性较低。增大肥液浓度和生物质掺混比例可提高湿润体内土壤含水率和硝态氮的分布均匀系数,而降低速效磷和速效钾的分布均匀系数。微润灌溉施肥湿润体内水肥含量均值与至微润管水平距离的关系符合四参数Log-logistic模型。总之,在土壤中掺混生物质有利于微润灌溉施肥下水分和养分的运移,增加肥液浓度和土壤生物质掺混比例可显著提高湿润体内的水肥含量,增大水分和硝态氮的分布均匀性,促使速效磷和速效钾在微润管周围的累积量增多。研究结果可为微润灌溉水肥一体化技术提供理论依据和实践参考。     

施加脱硫石膏对盐碱土固碳的影响

增加陆地生态系统碳固定能力能有效缓解大气CO 2升高引起的温室效应。以干旱区典型盐土和碱土为研究对象,通过室内土柱模拟试验,研究不同施用量脱硫石膏(0,10,20,21.78,30,40 t/hm²)对盐土和碱土生态系统碳储量(包括土壤碳储量和生物量碳储量)的影响。结果表明:与对照相比,施加脱硫石膏盐土总碳储量(C)降低8.78%~15.72%,其中以土壤有机碳储量降低为主;碱土总碳储量(C)增加5.00%~23.94%,其中以土壤无机碳增加为主。脱硫石膏施加后盐土总生物量碳储量(C)较对照平均降低23.14%,碱土总生物量碳储量(C)较对照平均增加30.44%。施用脱硫石膏碱土生态系统碳储量(C)较对照增加0.09~0.42 kg/m²,而盐土生态系统碳储量(C)较对照降低0.33~0.56 kg/m²。相关分析结果表明,脱硫石膏施加量、土壤电导率以及由脱硫石膏施加引起的土壤含水量变化是影响盐碱土生态系统固碳的主要因素。总体上,施加脱硫石膏后,盐土生态系统碳储量显著降低,碱土生态系统碳储量显著增加,其中施加量30,40 t/hm²处理对盐碱土生态系统碳储量影响效果最大。研究结果可为增加干旱区生态系统碳固定提供科学参考。     

Penetration resistance of gypsiferous horizons

To assess the importance and the possible causes of penetration resistance of horizons with gypsum, 20 horizons in seven irrigated profiles were studied. Gypsum contents ranged from 0 to 900 g kg^?1. Penetrometer tests were performed on undisturbed soil cores by means of a needle penetrometer at different matric potentials. The increase of penetration resistance on drying was caused by changes in the effective stress of the soils, calculated from their soil water characteristic curves. Multiple regression tests showed that besides water content and bulk density, gypsum content was positively correlated with penetration resistance. It seems that in the soils studied the increase of penetration resistance caused by gypsum is due to the growth of gypsum crystals in pre-existing pores, which reduces the volume of regular and continuous voids necessary for root growth.