生物质炭保水剂的吸水保水性能研究

以生物质炭为原料,选择保水性和黏结性较强的MW型、阴型和阳型等聚丙烯酰胺(PAM)对生物质炭进行了亲水性改性,分析了改性后的生物质炭保水剂吸水特性的变化以及对土壤水分蒸发和苗期玉米生长的影响。研究结果表明,施用3%生物质炭两周后可降低土壤水分蒸发量4.1%施用2.5%和5%的生物质炭后盆栽土壤含水量分别比对照显著提高了39.7%和50.4%。通过PAM改性后的生物质炭可显著提高保水能力,施用改性的生物质炭后盆栽土壤含水量较生物质炭本身提高了10.5%~63.0%。3种生物质炭保水剂的吸水倍率均表现为2:10型>1.5:10型>1:10型,说明生物质炭保水剂的吸水倍率随PAM的质量比的升高而升高,且MW型的吸水效果最好。施用2.5%和5%保水剂的土壤含水量分别比对照提高了54.3%~84.0%和119.5%~145.1%,但从土壤保水作用和对作物生长两方面出发,2.5%的生物质炭保水剂对其持水性和玉米植株的生长较为适宜。     

甜柿抗旱造林新技术应用研究

甜柿栽培经济效益高、水土保持效果好,但因苗期在北方干旱半干旱地区造林成活率低,严重影响着其大面积推广。研究表明:保水剂能显著提高干旱半干旱地区土壤含水量,大幅度提高甜柿建园成活率并对生长量有明显影响,单独使用时以株施50g为宜;综合应用ABT生根粉+SAP高效抗旱保水剂+地膜覆盖多因素配套技术效果最好,可使造林成活率达到98%以上,宜在生产中大力推广。     

保水剂在造林绿化中的应用

保水剂共分两大类 ,丙烯酰胺 -丙烯酸盐共聚交联物类的特点是使用周期和寿命长 ,但其吸水能力会逐年降低 ;淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物类的特点是吸水倍率高 ,吸水速度快 ,但使用寿命短。造林绿化适宜采用 2～ 4mm粒径的大颗粒保水剂产品。合理的使用量以占施入范围内 (植树穴 )干土重的 0 1%为最佳 ,每公顷成本从 60 0元到 12 0 0元不等。配合其他技术措施 ,使用保水剂后植苗造林的成活率可达到 90 %以上 ,并且造林后 3～ 4年间植树带内的土壤含水量可比对照提高 2 0 %～ 3 0 %。     

γ射线引发合成P(AA-co-AM)/FA新型农林保水剂的性能研究

为了合成绿色环保农林保水剂,解决农林保水剂功能单一的问题,以丙烯酸和丙烯酰胺为原料,富里酸为添加剂,通过~(60)Co-γ射线引发合成聚丙烯酸/丙烯酰胺/富里酸[P(AA-co-AM)/FA]高吸水性材料,探讨了辐照剂量、FA添加量对保水剂吸水倍率、吸盐倍率的影响,保水剂的反复吸水性能以及其对土壤水分的影响。结果表明,当保水剂中富里酸(FA)含量为15 wt%,辐照剂量为6 kGy时,吸水倍率和吸0.9%NaCl溶液倍率分别为437倍和61倍;30 min达到溶胀平衡,重复吸水10次后,保水剂溶胀倍率为199倍,下降54%;自制保水剂的施用明显增加了土壤含水量,促进了玉米生长。该方法提高了保水剂的吸水保水性能,克服了传统合成方法污染大、能耗高等问题,同时具有多功能性,合成的高吸水性材料适合制作农林保水剂,为植酸类保水剂合成工艺提供了参考。     

4种剂型保水剂吸水和保水特性研究

对旱宝贝保水剂（B）、植物体保水剂（D）、营养型保水剂（N）、生态功能型保水剂（L）等4种剂型保水剂的吸水与保水特性,粒径与吸水倍率关系以及冷冻对吸水和保水性的影响进行了研究。结果表明,不同剂型保水剂均具有较好的吸水性,但剂型不同,吸水特性不同。吸水过程中,L型保水剂具有明显的吸水高峰;B3和N型保水剂吸水曲线平缓,达到吸水饱和所需时间较长;吸水初期,D型保水剂的吸水速率大于B3和N型保水剂,之后则变小。同种溶液中,保水剂的吸水倍率表现为L型保水剂最大,B3和N型保水剂次之,D型保水剂最小;不同溶液中,保水剂吸水倍率表现为：蒸馏水〉井水〉土壤提取液。剂型不同,保水性不同;充分吸水情况下,保水剂吸水倍率越大,完全失水所需时间越长;相同吸水量下,4种保水剂间保水性差异可分为差异显著期和差异不明显期。成份相同的保水剂,小颗粒吸水较快,大颗粒吸水较慢。水溶液中的离子对保水剂影响较大,能显著降低其吸水倍率。经冷冻处理后,保水剂的吸水倍率和保水性变化不大。     

半干旱地区多因素保水措施对土壤水分及造林成活率的影响

以神府-东胜煤矿采煤沉陷区为试验地,通过正交试验,分析了覆盖材料、保水剂施用量、肥料配比的保水效果及对成活率的影响。结果表明,覆盖材料、保水剂施用量、肥料配比对长梗扁桃成活率、土壤含水量的影响极显著,其影响程度为:覆盖材料>保水剂施用量>肥料配比。在地膜覆盖-保水剂(60 g)-当地土:肥料(4:1)的保水措施下,土壤含水量最高达到17.11%,长柄扁桃成活率最高,为80.5%。无任何保水措施的处理土壤含水量为8.59%,成活率仅为30.13%。栽植长柄扁桃的多因素保水技术措施最佳组合为:地膜覆盖-保水剂60 g-当地土:肥料(4:1)。     

2种保水剂对旱作土壤物理性状及马铃薯产量的影响比较

为促进宁夏干旱半干旱区马铃薯支柱产业的发展,解决马铃薯生产,特别是苗期干旱缺水等问题,以2种土壤保水剂(沃特保水剂和微生物保水剂)为对象,研究了不同保水剂施用量对旱作土壤物理性状及马铃薯产量的影响。结果表明,相对于不施保水剂处理(对照),2种保水剂均可有效降低土壤容重,改善土壤孔隙结构,穴施沃特保水剂90 kg·hm-2的0~30 cm土层土壤容重显著降低9.0%,穴施微生物保水剂90 kg·hm-2的30~60 cm土层土壤孔隙度显著增加8.9%。施用微生物保水剂各处理使0~30 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量均较对照显著提高,施沃特保水剂各处理使30~60cm土层0.25 mm团聚体数量较对照显著提高。在马铃薯关键生育期,施用微生物保水剂可改善马铃薯生育前期0~100 cm土层土壤贮水量,而施用沃特保水剂可提高马铃薯生育中后期土壤水分状况。2种保水剂处理下,马铃薯产量均显著高于对照,其中穴施沃特保水剂60~90 kg·hm-2的增产效果最佳(41.4%),商品薯率最高(21.1%)。该研究可为宁夏旱作区马铃薯合理施用保水剂提供参考。     

保水剂对冬小麦土壤水分和光合生理特征的影响

 为探明保水剂施用对冬小麦不同生育期的土壤水分、叶片相对含水量及光合生理等的作用,采用保水剂大田试验,研究分析了冬小麦不同生育时期保水剂对土壤水分动态变化、叶片相对含水量及光合特征等的影响。结果表明:1)从返青期到孕穗期,随保水剂用量的增加,020cm土壤含水量显著提高,且2040 cm土壤水分均提高,其基本表现为:60 kg/hm2>90 kg/hm2>30kg/hm2>对照。2)叶片相对含水量表现为:拔节期,随保水剂用量的增加,叶片相对含水量降低,但均显著高于对照（P0.05）,但均显著高于对照（P<0.05）。3)冬小麦各生育期的光合生理特征表现为:用量为60kg/hm2的光合速率、蒸腾速率及叶片水分利用效率均相对最高,而30和90kg/hm2保水剂用量结果各异,但均显著高于对照（P<0.05）。综上所述,保水剂显著提高了冬小麦各生育期的土壤水分、叶片相对含水量及其光合速率、蒸腾速率及水分利用效率等,且以60kg/hm2保水剂用量的效果为佳。     

保水剂对滴灌土壤湿润体影响的室内实验研究

利用室内模拟实验，在均质土槽中埋设TDR时域反射仪自动检测滴灌条件下土壤水分，并采用suffer软件绘制水分等势图，研究了层施保水剂条件下点源交汇入渗及蒸发过程中土壤水分运动规律。结果表明：受保水剂的影响，入渗过程中，保水剂层土壤含水率迅速增大到23.60％，且大于0～20 cm和30～60 cm层土壤含水率；蒸发过程中，各层土壤含水率都在减少，在110 d时，0～20 cm土层的含水率为3.5％，30～60 cm土层的含水率为4.5％，但20～30 cm层土壤的含水率却为12.5％。因此，作物根系层施用保水剂可以起到蓄水保墒的作用。     

保水剂和微生物菌肥对半干旱区造林和土壤改良的影响

试验分别设置低、中、高浓度保水剂(20,40,60g/株)和微生物菌肥(150,300,450g/株)用于张北半干旱区风沙土樟子松造林。通过分析不同处理对土壤田间持水量、有效水分含量、水稳性团聚体含量、微生物菌落数量和微生物量碳、氮等指标的差异,研究保水剂与微生物菌肥对土壤物理性质、土壤微生物以及樟子松成活率的影响,探究适用于干旱、半干旱区樟子松造林的最佳配比。结果表明:保水剂和微生物菌肥能够显著改良土壤,提高造林成活率,但不同浓度配比对各项指标影响效果不同。高浓度保水剂单施对田间持水量,有效水分含量和水稳性团聚体含量提高最明显,分别较对照组提高了141%,150%,63.8%;中浓度保水剂和高、中浓度菌肥混施显著提高了土壤微生物活性和土壤微生物量,其中真菌,细菌和放线菌分别较对照组高77%,108%,93%,微生物碳、氮分别较对照组增加132%,178%。此外,施加保水剂和微生物菌肥对樟子松生长具有显著促进作用,株高、地径平均值分别较对照组提高6%,12%。保水剂提高樟子松成活率的效果优于其与微生物菌肥混施,且中浓度保水剂条件下造林成活率最高。在干旱、半干旱区造林时,采用中浓度保水剂和微生物菌肥配施可以改良土壤,提高造林成活率。     

石羊河流域干旱荒漠区人工梭梭林对土壤碳库的影响

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究石羊河流域民勤干旱沙区种植人工梭梭林4,13,36年后的土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、无机碳(Soil inorganic carbon,SIC)、全氮(Total nitrogen,TN)和总碳(soil total carbon,TC)含量及储量变化特征。结果表明:流动沙地种植梭梭后,0-50cm层灌丛下和行间SOC和TN含量总体随造林年限增加而增加,5-50cm层灌丛下SIC含量在13年梭梭林地最高。36,13年林地0-50cm层灌丛下SOC和TN储量均高于行间,而13年灌丛下SIC储量低于行间,4年灌丛下5-50cm层SOC、TN和SIC储量均低于行间。0-50cm层土壤有机碳、无机碳、全氮储量增幅分别为102.44%,24.66%,54.55%,36年林地SOC和TN储量随土层加深先降低后增加,但4,13年和流动沙地SOC、SIC和TN储量均随土层加深而增加。土壤有机碳占总碳比例随造林年限增加而增加。相关分析结果表明,土壤颗粒组成、造林年限、土层深度等与土壤有机碳和全氮储量显著相关(P0.01)。民勤干旱沙区造林提高了土壤碳库截存量,并且随林龄增长而增长。     

梭梭和沙拐枣对风沙土壤水热盐动态的影响

为揭示塔克拉玛干沙漠公路防护林不同植物类型下土壤水热盐运移规律,于2015年5—9月采用CS656土壤水热盐三参数传感器对防护林内梭梭和沙拐枣根区土壤水分、盐分和温度进行实时监测,分析了气温与土壤温度的相互关系和土壤水盐动态变化规律。结果表明:(1)梭梭和沙拐枣根区土壤温度基本一致,气温与土壤温度呈极显著相关(p0.01),各土层间土壤温度相关性随深度的增加逐渐减弱;(2)受灌溉制度影响,防护林土壤水盐呈现出明显的周期性变化规律,梭梭和沙拐枣根区土壤水盐动态变化趋势相似。在垂直方向上呈单峰曲线,其峰值分别位于30,10cm土层处。其中,梭梭林下土壤可分为水分速变层、弱变层和稳定层3个土壤层次,而沙拐枣林下土壤可分为水分速变层和弱变层2个土壤层次;(3)灌溉后土壤湿润体均呈"半椭球形"分布,梭梭和沙拐枣根区土壤灌溉水影响深度分别为60,150cm,而土壤盐分呈"表聚型"分布,但尚未造成土壤盐渍化(1.0 mS/cm);(4)6—9月份梭梭根区土壤平均贮水量(116.34mm)略大于沙拐枣(100.99mm),土壤水分亏缺明显,都大于270mm。     

河西走廊沙漠－绿洲过渡带固沙植物根区土壤物理性质及持水特性

河西走廊中部的临泽绿洲位于巴丹吉林沙漠西南缘,在沙漠－绿洲过渡带上生长发育了大量的防风固沙植物。以梭梭、沙拐枣、泡泡刺三种固沙植物根区的土壤为研究对象,探究不同固沙植物根区土壤物理性质指标和持水特性的变化规律及其相互间的关系,旨在为防沙治沙工程实践中固沙植物的选择和空间配置提供科学依据。结果表明:（1）三种固沙植物根区的土壤容重均随土层深度增加而降低,均值表现为:沙拐枣 > 泡泡刺 > 梭梭;土壤孔隙度均随土层深度增加而增大,均值表现为:梭梭 > 泡泡刺 > 沙拐枣;三种固沙植物根区的土壤物理性质指标随土层加深差异性增大。（2）0 ~ 120 cm土层深度范围内,梭梭根区的土壤持水特性最好,泡泡刺次之,沙拐枣最低;0 ~ 40 cm土层深度范围内三种固沙植物根区的土壤持水特性均不存在显著差异;40 ~ 60 cm土层深度范围内梭梭与沙拐枣根区的土壤持水特性存在显著差异;60 ~ 80 cm土层深度范围内三种固沙植物根区的土壤持水特性均存在显著差异。（3）三种固沙植物根区的土壤持水特性均与土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度呈显著相关关系（P < 0.01）,但与非毛管孔隙度的相关性却不同,其中梭梭根区的土壤持水特性非与毛管孔隙度呈显著正相关（P < 0.01）,而沙拐枣、泡泡刺根区的则呈不显著相关关系。     

Groasis Waterboxx造林技术在沙丘的造林效果

[目的]为解决干旱荒漠区沙丘造林成活率低的技术难题,从荷兰Groasis引进Waterboxx保水、节水造林器及技术,并分析其应用效果。[方法]在甘肃省民勤县流动沙丘和半固定沙丘上,用梭梭、花棒、柠条锦鸡儿、柽柳等固沙植物进行造林试验,采用直观统计观测的方法,研究Groasis Waterboxx在沙丘上造林后的风蚀、温度、保水和苗木成活率情况。[结果](1)春季用Groasis Waterboxx沙丘造林技术,流动沙丘风蚀情况比半固定沙丘严重2.0~6.0倍,造林效果差;从沙丘迎风面不同部位的风蚀情况来看,流动沙丘和半固定沙丘总体均表现为:顶部中部底部;(2)Groasis Waterboxx沙丘造林技术在高温季节能有效降低苗木根际土壤地温近50%,保护苗木免受高温灼伤,促进苗木生长;低温季节还能有效保持根际表面地温在5℃左右,防止苗木遭受低温冻害;(3)Groasis Waterboxx沙丘造林技术能使苗木周边0—40cm表土层含水量长期保持在6%~12%,保证苗木成活期的水分持续供给;(4)Groasis Waterboxx沙丘造林技术能显著提高苗木成活率30%~60%。[结论]Groasis Waterboxx沙丘造林技术在半固定沙丘造林效果优于流动沙丘,能够显著提高苗木成活率。     

塔克拉玛干沙漠不同立地条件下咸水滴溉苗木的生长差异

为了开发利用塔克拉玛干沙漠地下高矿化度咸水进行沙漠公路绿化,2003年在肖塘进行了高矿化度地下咸水灌溉实验。实验点选择在流动沙丘和丘间平地上,按照荒漠林土覆沙厚度差异和坡向不同,选择了9种不同的立地条件的实验点。样地中栽植梭梭、柽柳、盐穗木等3种植物。实验结果如下:(1)立地条件对植物生长的影响主要是通过其对水分和太阳辐射的差异分布而引起的;(2)不同植物种对于高矿化度的咸水灌溉适应性不同,适应性因土壤母质条件的差异而变化;(3)植物生长的不同阶段,生长限制因子不同,在成活时期水分因子是其限制因子,而在生长时期中,在水分满足的条件下,地表太阳辐射能量是其限制因子。     

施用保水剂对干旱胁迫下大麦幼苗生长及光合特性的影响

为了探讨施用保水剂对干旱胁迫下大麦幼苗生长及光合特性的影响,给保水剂在大麦抗旱栽培中的应用提供理论依据。采用盆栽法通过测定在不同干旱胁迫下大麦幼苗根长、茎长、叶片相对含水量、叶片光合参数、叶绿素含量等指标,结果表明,在同等水分条件下,施用保水剂可增加大麦幼苗根长、茎长及叶片相对含水量,显著增加大麦幼苗叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率,说明保水剂可以通过保持大麦叶片较高的光合特性来增强其碳同化能力,进而促进大麦幼苗的生长。且施用保水剂后大麦幼苗叶绿素含量得到显著提高,从而减小了干旱胁迫对植株带来的损害,延缓植株衰老。施用保水剂可以较好地促进干旱胁迫下大麦幼苗的生长发育。     

Improvement of water application efficiency by moisture conservation methods for establishment of planted tree seedlings

Abstract

The survival rate of transplanted tree seedlings in the afforestation and reforestation programs of Ethiopia has been very often low due to, among others, inadequate soil moisture particularly during the establishment period. Irrigation of seedlings and conserving moisture at the early stage of growth in areas with inadequate rainfall can improve survival. The efficiency of water application can be improved not only through technical and technological consideration of the irrigation hardware (equipment and structures), but also through the application of appropriate soil water management practices. The principles underlying soil moisture movement under different soil conditions were applied on improvement of irrigation application efficiency for the establishment of transplanted tree seedlings at Alemaya Research Station. The principle that a coarser soil layer underlying a given soil prevents, in an unsaturated condition, its penetration by the moisture front, was used in Acacia saligna seedlings. This method of moisture conservation using a sand layer was also tested in combination with surface and vertical organic mulching. Three liters of water was applied to the individual seedlings planted in 2×2 m at a four‐day interval. A higher flesh biomass yield, plant height, and collar diameter were observed using the sand layer. Surface mulching used in combination with sand layer showed the highest value. The soil moisture content measured at 20 cm and 40 cm of the root depth was lower in the control treatment of tree seedlings without sand layer and mulching.     

准噶尔盆地南缘绿洲——荒漠过渡带梭梭“肥岛”效应特征

通过野外调查取样和室内分析的方法研究了绿洲-荒漠过渡带典型灌木梭梭的灌丛下,灌丛间不同层次土壤养分、盐分的差异,旨在揭示干旱荒漠区灌丛的"肥岛"效应特征。结果表明:(1)灌丛下土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾都明显高于灌丛间的,其中表层(0～10cm)土壤分别比灌丛间的高83.1%、113.5%、44.6%、111.8%,土壤电导率提高了167.7%,土壤养分在灌丛下聚集,并且表层含量最高,形成灌丛的"肥岛效应",从而使灌丛植被所覆盖土壤的肥力性状明显区别于未受灌丛影响的土壤。(2)沙漠腹地的土壤养分富集率大于沙漠边缘,其"肥岛"效应也明显大于沙漠边缘的,灌丛土壤全氮和速效磷的富集率较沙漠分别高了25.3%和15.1%。沙漠腹地灌丛下土壤养分的富集程度高可能是荒漠植被适应逆境的一种机制,有利于荒漠植被的生长繁殖和干旱区绿洲生态屏障的形成。     

电阻率成像法监测人工梭梭林土壤水分

土壤水分是影响干旱半干旱沙区植物生长发育的主要限制因素。快速、准确地监测土壤水分时空动态可为干旱半干旱区植被建设与生态恢复提供科学依据。以乌兰布和沙漠东北部人工梭梭固沙林土壤为研究对象,在林内、外(根际、冠中、冠缘、行间、林外)设置了5条监测样线,分别于一次强降雨后的第2天、第15天、第55天用多电极电阻仪定位测定了土壤电阻率,同步采取土样用烘干法测定了土壤实际含水率,建立了土壤含水率与土壤电阻率之间的相关关系,并对二维剖面土壤水分空间分布特征进行了分析。结果表明:1)土壤含水率与土壤电阻率之间为极显著负相关关系(P0.01),可用幂函数表示。2)5条测线的土壤电阻率在3次监测时均随土层深度增加而减小,而土壤含水量随土层深度增加而增大,根际冠中冠缘行间林外。强降水后的不同时间内,由于受土壤属性、树冠对水分再分配、树干径流、根系吸收水分等影响,二维剖面上土壤水分空间分布格局有明显变化。随着雨后干旱时间的延长,0～51 cm水分含量由于受蒸发、植物吸收利用的影响而明显降低。3)电阻率成像技术在野外能快速准确,长期定位监测土壤水分含量;对地表扰动小,实现了非破坏性测量;保证测定精度的同时,还能提供尺度较大的土壤水分空间分布的详实数据,可高效快速地获取连续的土壤水分分布信息。     

有机肥配施保水剂对紫色土水分入渗及氮素淋溶的影响

以有机肥、保水剂(聚丙烯酰胺PAM、高分子吸水树脂SAP和沃特)为供试材料,通过室内土柱模拟试验,研究有机肥配施保水剂对紫色黏土水分入渗及氮素淋溶的影响。结果表明:有机肥配施保水剂可有效增加土壤的保水保肥能力,是控制土壤水分和养分淋失的有效措施。单施有机肥和有机肥配施保水剂均降低了湿润锋运移深度和入渗速率。与对照相比,单施有机肥和有机肥配施保水剂处理的湿润锋运移深度降低了33.33%～46.49%,入渗速率降低了22.73%～31.82%,累计淋溶液体积降低了1.25%～6.78%。施用有机肥有一定增肥保肥能力,但随淋洗次数增加保肥能力逐渐降低,与对照相比,在持续淋溶条件下单施有机肥的硝态氮和全氮累计损失率分别升高了12.00%,17.51%。有机肥配施保水剂可有效减少氮素淋失量,降低氮素淋失率,提高土壤保肥能力。与施用有机肥相比,有机肥配施保水剂硝态氮损失率降低了35.49%～78.46%,全氮损失率降低了35.53%～71.85%,其中有机肥配施PAM处理保水保肥效果最好。