PAM与不同土壤调理剂混合施用对降雨入渗和土壤侵蚀的影响

土壤中施用聚丙烯酰胺(PAM)可以提高降雨入渗率,减少土壤侵蚀量。PAM大多施用于土壤表面。为了研究PAM与不同土壤调理剂混合施用对入渗率和侵蚀量的影响,对PAM(22.5kg/hm2)与保水剂(45kg/hm2)、粉煤灰(1 500kg/hm2)、腐殖酸(900kg/hm2)混合的6种施用方法进行了试验。结果表明,施加了PAM的土壤调理剂均能显著提高降雨入渗率和减少土壤侵蚀量。与对照相比,施加了PAM处理的降雨入渗率较对照试验提高了1.8～2.7倍,土壤侵蚀量减少约50%～70%,PAM与粉煤灰和腐殖酸混合施用提高降雨入渗率效果最为显著,PAM和保水剂混合施用减少土壤侵蚀量最多,PAM与粉煤灰和腐殖酸混合施用相比单独施用PAM均没有显著性差异。综合比较结果发现,PAM与粉煤灰混合施用增加降雨入渗率和减少径流的效果最好,PAM与保水剂混合施用抗土壤侵蚀效果最好。     

Effects of bentonite on water infiltration in a loamy sand soil

Water loss as deep percolation is considerable in furrow irrigation in light soils due to the high infiltration rate. Application of soil conditioners such as bentonite reduces the infiltration rate and improves irrigation application efficiency (E_a) in these soils. The effects of bentonite application rates (BAR) of 0, 2, 4 and 6 g L^?1 on infiltration of a loamy sand soil were determined in a soil column in the laboratory. The exponent of the Kostiakov infiltration equation was not influenced by BAR. Maximum reduction in infiltration equation coefficient and final infiltration rate (i _f) occurred with 2 g bentonite L^?1 and this reduction was lower on increasing BAR from 2 to 4 and 4 to 6 g L^?1 compared with control. The effect of 2 g L^?1 BAR on infiltration and its effect on the design of furrow irrigation in a field with a loamy sand soil indicated that in the first irrigation after field ploughing and seed planting, longer furrow length, lower deep percolation and higher E_a are obtained.     

Evaluation of two soil conditioners for limiting post‐fire erosion as part of a soil conservation strategy

Soil conservation is a major concern for catchments affected by forest fires. The lack of vegetation cover and the development of soil water repellency increase the risk of topsoil erosion. This paper evaluates two soil conditioners (a wetting agent and a polyvinyl acetate) for limiting overland flow and erosion in inter‐rill areas. Unburned and burned soil samples were treated with one or both soil conditioners. The effects of these treatments on run‐off, water retention, erosion and plant growth were assessed using laboratory rainfall simulations. Polyvinyl acetate had little impact on water retention but was effective in reducing soil loss. The surfactant had little impact on water run‐off or soil loss but substantially improved water retention and plant biomass production. Application of soil conditioners on post‐fire areas could be a valuable technique in a soil conservation strategy. To maximize their benefits, soil conditioners could be applied with seeding using hydroseeding techniques and be limited to particular areas, such as paths and roadsides. Laboratory results indicate that field testing should also be carried out.     

改良剂对滴灌棉田镉分布及迁移特征的影响

通过田间桶栽试验研究了高浓度镉(40mg/kg)条件下,4种改良剂(有机—无机复合稳定剂、无机高分子复配材料、聚丙烯酸盐复配材料、有机高分子复配材料)对棉田土壤剖面中土壤pH、阳离子交换量(CEC)、镉含量及其形态分布迁移的影响。结果表明:(1)4种改良剂均显著提高了棉田土壤剖面各层的pH和CEC,无机高分子复配材料在0—20cm土层效果最好,分别增加了0.43个单位和4.43cmol/kg;(2)改良剂促进土壤可交换态镉向其余4种形态的转化,相关分析表明碳酸盐结合态与可交换态镉含量呈极显著负相关(P0.01),在0—20cm和20—40cm土层中效果尤为突出,以无机高分子复配材料对土壤可交换态镉的降低效果最好,降低了3.61mg/kg;(3)各土层中的pH和CEC均与可交换态镉呈负相关,与其他形态呈正相关。即改良剂通过改变土壤pH和CEC,影响土壤镉的分布及迁移,从而降低镉的有效性,达到改善土壤环境的目的。     

放牧对希拉穆仁草原土壤入渗过程影响的定量评估

为定量评估放牧对草原土壤入渗的影响,了解和防治放牧造成的水土流失,科学评估草原水文调节功能,采用双环入渗法研究了放牧对典型草原土壤入渗性能的影响,并收集影响土壤入渗的环境特征变量.结果表明:(1)土壤入渗能力均受到放牧活动的干扰,随着放牧强度的增加,土壤初渗速率、稳渗速率减小,达到稳渗时的历时缩短,而轻度放牧对土壤入渗...     

红壤调理剂的改土培肥及作物增产研究

在南方红壤地区,土壤酸化加剧、养分贫瘠化严重,研发红壤改良的技术和物化产品,对作物均衡增产和红壤可持续利用有重要意义。红壤旱地连续3年定位种植油菜-花生,花生品种为赣花5号,油菜品种为丰油730。调理剂为自行研制的专利产品,已经实现了产业化。研究了红壤调理剂对土壤微结构、物理性状、养分和pH值的影响,并对花生、油菜的产量进行了分析。结果表明:1)施用调理剂后,从微观结构来看,红壤的致密性降低、孔隙度增加,土壤颗粒直径4μm;2)施用调理剂的土壤容重显著降低,孔隙度增加到59%以上,大颗粒水稳性团聚体(0.25 mm)含量增加幅度为1.6%~14.0%,分形维数显著降低,并且与0.25mm粒径的团粒结构含量间呈极显著线性相关;3)施用调理剂的土壤电导率、有机碳、矿质态氮、有效磷、速效钾含量均提高,提高幅度在4.3%~143.7%之间;4)施用调理剂还降低了红壤的酸性,pH值从对照处理的5.28提高到5.82,差异显著;5)施用调理剂,花生和油菜增产幅度分别在13.1%~24.8%、10.3%~21.6%之间;6)应用笔者研制的红壤调理剂,可有效改善红壤旱地的理化性质,提高油菜和花生产量,其用量在2 250~3 000 kg/hm~2时较佳。     

不同有机物料对黄土高原治沟造地土壤水分运移的影响

为了改善黄土高原治沟造地土壤结构较差的问题,采用一维定水头土柱模拟试验,探讨了不同有机物料(生物有机肥、粉碎秸秆、50%粉碎秸秆+50%生物有机肥、尿素、对照)对治沟造地土壤湿润锋推移、累积入渗量、入渗速率和土壤水分蒸发特征的影响,并采用Green-Ampt模型、Philip模型和Kostiakov模型拟合分析土壤水分入渗规律。结果表明:(1)粉碎秸秆与有机肥均降低了土壤水分移动速率,增强了土壤持水能力;粉碎秸秆同时降低了土壤稳定入渗速率,与对照相比减小了17.65%;(2)湿润锋推进深度与累积入渗量呈良好的线性关系;通过对3种入渗模型拟合发现,Philip模型和Kostiakov模型的拟合效果较好,符合黄土高原治沟造地土壤入渗率和时间的动态关系;(3)土壤水分蒸发过程中,添加粉碎秸秆具有阻截和蓄积土壤水分,提高土壤含水量的积极作用。     

土壤调理剂对日光温室土壤理化性质和蔬菜产量、品质的影响

试验研究了土壤调理剂对日光温室土壤理化性质和蔬菜产量、品质的影响。结果表明,施用土壤调理剂能够明显改善土壤结构,增强土壤保水能力,与对照相比,施用2次调理剂后土壤容重降低6.36%,土壤总孔隙度增加4.97%,田间持水量增加6.75%,渗透系数提高46.28%;调理剂还能增加土壤养分含量,提高土壤保肥能力;调理剂能够提高蔬菜的产量和品质,对番茄品质的改善效果尤为明显;调理剂与秸秆配合施用效果更佳。     

Jag C162对黄土坡面降雨入渗的调控效应研究

在土壤中添加高分子化合物是一种新兴的水土保持措施,阐明其对水土流失的影响可为黄土坡面水土流失治理及其措施选择提供科学依据。采用人工模拟降雨试验,研究新化学材料Jag C162对黄土坡面降雨入渗的调控效应。主要结果有:(1)撒施不同剂量Jag C162后,随着降雨时间的增加,入渗率呈减少的趋势,撒施Jag C162的入渗率减小速率均小于裸土;降雨过程中裸土达到了稳渗阶段,而撒施Jag C162的入渗率没有达到稳定状态;初始产流的时间也相应的推迟。(2)同坡度不同雨强和同雨强不同坡度下,撒施Jag C162后,入渗率显著提高。随着雨强和坡度的增大,裸土的稳定入渗率增加,3种不同撒施剂量下的平均入渗率减小。(3)撒施Jag C162的入渗量明显高于裸土的入渗量,在不同剂量下,入渗量随雨强的增加而呈现递增变化总趋势;入渗量随坡度的增加而减小。(4)撒施Jag C162可增加入渗率,减少地表径流和土壤侵蚀。     

不同改良剂对宁夏地区盐碱土土壤结构的影响

采用玉米室内盆栽试验的方法,研究了宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、有机肥、石膏、PAM等不同土壤改良剂对土壤结构的影响.研究结果表明,4类改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了当地盐碱土的改良;硫磺的最佳用量确定为在30.45 g/盆,并需要注意土壤通气性,防止发生反硫化作用,对玉米根系产生毒害;综合而言,PAM改良效果最佳.其次是石膏和S3处理.     

河西绿洲灌区土壤调理剂改良盐碱土的效果初探

增施土壤调理剂是改良盐碱土壤的主要措施之一,但因盐碱土改良调理剂种类繁多,成分差别大,使用尚存争议,为给土壤调理剂在盐碱土改良中的应用及绿洲土壤盐碱化防治提供科学依据,选用5种不同成分土壤调理剂,在不改变河西绿洲灌区施肥水平和方式的前提下,研究了增施土壤调理剂对盐碱土的改良效果及对作物生长的影响。结果表明,增施土壤调理剂不同时期后,同土层各处理pH、EC值较不施土壤调理剂均有不同程度的降低,pH和EC值总体表现为增施硫黄粉9 000 kg/hm2 ＞ 增施磷石膏30 000 kg/hm2 ＞ 增施腐植酸1 200 kg/hm2 ＞ 增施禾康土壤调理剂45 kg/hm2 ＞ 增施盐地宝盐碱土改良剂45 kg/hm2 ＞ 不施用土壤调理剂。增施磷石膏30 000 kg/hm2、硫黄粉9 000 kg/hm2、腐植酸1 200 kg/hm2均可降低Na+、Cl-含量,增加Ca2+、SO42-含量,对盐碱土改良效果明显。各处理对玉米折合产量的影响由高到低依次呈现为增施腐植酸1 200 kg/hm2、增施硫黄粉9 000 kg/hm2、增施磷石膏30 000 kg/hm2、增施禾康土壤调理剂45 kg/hm2、施盐地宝盐碱土改良剂45 kg/hm2、不施用土壤调理剂。综合考虑认为,在河西绿洲灌区不改变当地施肥水平和方式的前提下,增施腐植酸1 200 kg/hm2和增施硫黄粉9 000 kg/hm2对河西绿洲灌区盐碱地的改良效果较好。     

不同改良剂对黄绵土水稳性团聚体的改良效果及其机制

通过室内土柱培养,采用聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸等4种土壤结构改良剂对黄绵土水稳性团聚体进行改良。结果表明:4种改良剂均可促进>0.25 mm水稳性团聚体的形成,在浓度0.05%～0.40%范围内,其改良效果表现为PAM>β-环糊精>沃特保水剂>腐殖酸,且黄绵土团聚体分形维数显著降低,尤以PAM改良效果最明显;在低浓度条件下,4种改良剂均可有效地降低土壤密度;土壤粒径分布表明,PAM改良黄绵土水稳性团聚体的机制是使<1 mm粒径的团聚体团聚为更大的团聚体,尤其是团聚为>5 mm的团聚体,PAM在4种改良剂中对黄绵土改良效果最好。阐明不同改良剂对黄绵土水稳性团聚体的改良效果及机制,可为合理利用改良剂改良土壤结构提供理论依据。     

秸秆-膨润土-聚丙烯酰胺对砂质土壤吸附氮素的影响

为提高土壤对氮素的吸附能力,减少土壤氮素流失,通过土壤培养试验和等温吸附试验研究了经堆腐的玉米秸秆、膨润土和聚丙烯酰胺(PAM)配制成的复合改良材料对砂质土壤NH4+-N吸附特性的影响。结果表明,复合改良材料对土壤NH4+-N吸附的影响随土培时间的延长呈先增大后减小的趋势,60d时最大。各处理NH4+-N的等温吸附曲线可用Langmuir方程很好地拟合。提高复合改良材料用量使砂质土壤NH4+-N的最大吸附量Qmax提高,吸附常数(k)降低,表明复合改良材料可以提高土壤对NH4+-N的吸附容量,但不能增加其吸附强度。同一用量下,Qmax随改良材料中PAM比例的提高呈先增大后减小的趋势,以PAM比例为0.99%时为最大,k则最低。提高复合改良材料用量使砂质土壤NH4+-N的最大缓冲容量(MBC)减小,改良材料中PAM添加比例对MBC无明显的影响规律。结果说明复合改良材料对土壤NH4+-N的保持量具有明显的促进作用,改良材料中PAM的添加比例以0.99%最佳。     

人为侵入体对城市绿地土壤水分入渗特征的影响

在快速城市化过程中,人为侵入体大量混入绿地,改变了土壤的三相组成及孔隙特征,但其对城市绿地土壤的入渗影响仍不清楚。基于一维垂直土柱入渗模拟,以典型人为侵入体砖块和混凝土碎块为例,研究其对城市绿地土壤水分入渗的影响特征。结果表明:(1)人为侵入体的混入均会抑制城市绿地土壤水分下渗,导致其稳定入渗速率降低,累积入渗量、湿润锋距离和土壤体积含水量减小,深层土壤水分变化滞后。同一配比下,以混凝土碎块对土壤水分入渗的抑制作用更为明显(P0.1);(2)随着人为侵入体配比从10%增加到20%,土壤稳定入渗率、累积入渗量、湿润锋距离和土壤体积含水量仍持续减小或略有增加,但差异均不显著(P0.1),其对土壤水分下渗的抑制作用渐趋减弱。(3)不同类型人为侵入体及配比下,城市绿地土壤水分的入渗量随时间变化更加符合Kostiakov模型。研究结果可为未来海绵城市的高效建设提供科学依据。     

黄土区不同地类土壤水分入渗与模拟研究

以晋西黄土区为研究对象,研究黄土区土壤的水分入渗规律。为了更好地研究不同环境因子（尤其是立地、坡度、植被）对于土壤入渗性能的影响,在不同的土地利用条件下,对不同地貌部位进行了野外入渗实验。研究结果表明土壤渗透率随时间的变化规律是:在开始时渗透率最大,继之随时间而降低;林地累计入渗量明显高于其它用地。此外,林地的土壤入渗速率为最优,道路路面为最小。研究表明Philip方程能够很好地对当地土壤入渗进行模拟。     

坡度影响下的砒砂岩区裸露坡面水分入渗特征及模拟

为探究不同坡度(5°,10°,20°,30°)条件下,不同质地砒砂岩土壤(灰白色、混合色、紫红色)的水分入渗特征及最优入渗模型。通过室内模拟土柱法对土壤的水分入渗特征和拟合结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区不同坡面土壤容重在1.513~1.737 g/cm³,30°坡面下的灰白色砒砂岩土壤入渗能力较强,5°坡面下的紫红色砒砂岩土壤入渗能力较弱。(2) 在砒砂岩土壤一维垂直 入渗过程中,初始入渗率为2.000~8.600 cm/min,入渗时间3.500~5.000 min后达到稳定入渗率(0.160~1.800 cm/min)。入渗率、湿润锋运移速率与时间呈幂函数递减关系。坡度的大小、砒砂岩的质地均影响砒砂岩土壤入渗能力,坡度越小、颜色越深, 入渗率、累计入渗率越低,湿润锋运移越慢;且初始入渗速率、稳定入渗速率、初始湿润锋运移速率、稳定湿润锋运移速率的值均随着坡面坡度的减小、砒砂岩土壤颜色的加深呈现减小趋势。(3)Kostiakov模型、Philip模型对于砒砂岩区土壤水分入渗结果拟合较好,决定系数均在0.900以上。Kostiakov模型 决定系数的平均值0.948拟合效果最优;Philip模型决定系数的平均值0.937拟合效果其次;Horton模型决定系数的平均值0.688拟合效果较差。通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、偏差百分比(PBIAS)、纳什效率系数(NSE)验证Kostiakov模型和Philip模型模拟值与实测值的差异性小、两者吻合程度高。     

Jag S对黄土坡面降雨入渗的调控效应

[目的]Jag S是一种新型可用于调控水土流失的高分子化学材料,揭示Jag S对降雨入渗的化学调控效应,为黄土坡面水土流失治理提供科学依据。[方法]采用人工模拟降雨试验研究Jag S对黄土坡面入渗调控效应。[结果](1)撒施Jag S坡面入渗率随降雨过程的变化趋势与裸坡相似,起初皆随降雨历时的延长先快速减小,随后趋于稳定状态;(2)撒施Jag S的坡面和裸坡相比,初始产流的时间提前,入渗率减小速率较大,达到稳渗阶段所用的时间少,且前期入渗率小于裸坡坡面前期入渗率,但稳渗率大于裸坡;(3)撒施Jag S坡面的入渗量明显高于裸坡的入渗量,在各个剂量下,入渗量均随坡度的增加而减小,随雨强的增加而呈现递增变化趋势。[结论]因此撒施Jag S可有效增加土壤入渗和强化入渗效应。强化入渗效应的Jag S剂量顺序依次为:1g/m23g/m25g/m2。     

不同煤矸石厚度及位置对土壤水分入渗过程的影响

矿区土壤煤矸石的存在能够改变土壤的某些物理特性,并影响土壤水分入渗过程。采用一维定水头垂直入渗室内土柱模拟试验,对5种不同煤矸石厚度(0,4,8,12,16cm)及3个位置(上层、中层、下层)的土壤水分入渗过程进行研究。结果表明,煤矸石覆盖土壤表层有利于土壤水分入渗,土壤水分累积入渗量和稳定入渗速率随着煤矸石厚度(0～16cm)的增加呈现增大的趋势,但煤矸石厚度较大(8,12,16cm)或较小(0,4,8cm)时土壤稳定入渗速率差异不显著。当煤矸石位于中层时,煤矸石的存在抑制了土壤水分入渗过程,土壤水分稳定入渗速率随着煤矸石厚度(4～16cm)的增加而变大,但煤矸石厚度为12,16cm时土壤稳定入渗速率差异不显著。煤矸石位于下层时,煤矸石厚度对土壤水分入渗过程影响较小。不同煤矸石厚度情况下,煤矸石位于上层时累积入渗量最大,而位于中层时累积入渗量最小。与Philip方程相比,Kostiakov入渗模型可以更好地反映含有煤矸石土壤的累积入渗量变化过程。     

土壤基质入渗驱动下桉树人工林地表氮淋失模拟研究

为探究土壤基质驱动下桉树人工林施肥措施对地下水体的影响,以短轮伐期内不同林龄桉树(1年、2年、3年、5年)表层土壤(0—20 cm)为研究对象,采用室内填土土柱模拟基质入渗驱动下铵态氮、硝态氮、总溶解态氮和溶解态有机氮的淋失过程,分析基质入渗特征参数与不同形态的溶解态氮淋失过程的变化关系及其影响因素。结果表明:(1)桉树表层土壤基质稳定入渗率和累积入渗量随林龄的增大呈增加—降低—增加的趋势,其中,2年生桉树表层土壤的稳定入渗率(143 mm/h)和累积入渗量(279 mm)最高。(2)不同形态溶解态氮淋失浓度在淋失开始时达到峰值,并随基质入渗率的降低而逐渐减小,且基质入渗率与不同形态溶解态氮淋失浓度的变化关系可用线性方程表示。(3)硝态氮和溶解态有机氮是桉树人工林表层土壤氮淋失的主要形态,砂粒含量增加促进氮淋失,而黏粒和有机质含量增加抑制氮淋失。同时,淋失初期铵态氮淋失浓度高于地下水质控制范围,是污染桉树人工林地下水水质的潜在威胁。综上,土壤基质入渗是桉树人工林表层土壤氮淋失的重要驱动因素,两者变化趋势一致并存在线性关系,同时,土壤砂粒、黏粒与有机质含量也是影响桉树人工林地表层土壤氮淋失的重要影响因素。     

Effect of Application of Surfactants on Hydraulic Properties of Soils

This study explores the effect of surfactants, commonly found in detergents, on the hydraulic properties of soils. The soil properties examined included hydraulic conductivity, infiltration characteristics, and effective suction at the wetting front, capillary rise and soil penetrability. Two agricultural soils—a loam and a sandy loam, and three surfactants—one anionic surfactant (Sulphonic) and two non-ionic surfactants (Rexol and Rexonic), were used in the study. Changes in hydraulic properties with the application of surfactants were compared with properties obtained with deionised water (control). The results showed that Sulphonic, the anionic surfactant, had a significant effect on hydraulic properties of both soils. Applications of Sulphonic caused decreases in the capillary rise and penetrability, and an increase in the solid–liquid contact angle, shape factor and sorptivity. Except for a slight decrease in hydraulic conductivity resulting from the application of Rexol, the non-ionic surfactants did not reveal significant impact on the hydraulic characteristics of test soils.