PAM与PG对土壤水分蒸发的影响

干旱地区地表蒸发引起土壤水的散失是造成作物低产的重要原因之一。聚丙烯酰胺(PAM)与磷石膏(PG)是效果良好的土壤结构改良剂,用于改良土壤结构,可能影响土壤水分的运动/输运及蒸发过程。本研究以不同PAM与PG用量的组合,定量研究这两种土壤结构改良剂用量对土壤水分蒸发的作用效果及其作用机理。在实验室人工气候箱内,采用不同的土柱高度(10,20,30cm)、PAM用量(0、1、2、4gm-2)、及PG用量(0、200、400、800gm-2),在温度为恒定(15、25、25℃)、相对湿度为(50±2)%的条件下,用称重法逐日测量各处理的土壤蒸发动态过程。实验结果表明,土壤结构改良剂对蒸发确有抑制作用,且随着PAM用量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均有所降低;而PG的作用效果则不同,表现为随着PG用量的增加,累积蒸发量有所增加,且这种差异随着用量渐趋明显,而蒸发失水比在各PG用量间差异不显著。     

聚丙烯酰胺对不同土壤坡地降雨产流产沙的影响研究

聚丙烯酰胺(PAM)是一种新型高效土壤结构改良剂,对适宜的土壤它可抑制土壤表面结皮,增加土壤水分入渗。研究表明,土壤结构是影响施用PAM效果的决定性因素,粗砂土施用后可以增加径流量、减小产沙量,而壤土施用后径流量和产沙量都减小了,并且减少产沙量的效果要好于减少径流量的效果。壤土PAM的施用量以1.4 g/m2较为合适。     

聚丙烯酰胺改良盐渍土壤的适宜用量研究

盐渍土的改良一般采用物理、化学、生物及工程措施,其中化学改良剂应用广泛。聚丙烯酰胺(PAM)作为高分子聚合物,能溶于水,并且有良好的凝聚作用,能够改良土壤物理结构,但是其用量的选择至关重要。本研究设计了不同的PAM浓度梯度(0.01、0.03、0.09、0.27、0.81 g/kg)进行盆栽试验,以得到改良中度盐渍障碍土壤的较适宜PAM用量。试验结果表明:PAM在盐渍土改良中较适宜的施用量为0.09 g/kg,在此施用量下,土壤电导率为最低值,为1.63 d S/m,较对照(不施PAM)下降13.42%;土壤毛管孔隙度为45.38%,较对照增加5.35%;总孔隙度为48.44%,较对照增加5%;土壤容重为1.35 g/cm~3,较对照降低5.71%;饱和导水率为0.052 mm/min,较对照提升76.7%。而施用量为0.81 g/kg时,改良效果下降。该结果对使用PAM改良中度盐渍土具有一定的指导意义。     

施加PAM和PG对坡地产流产沙的影响研究

在人工降雨条件下,研究吕梁地区混合施加不同量的聚丙烯酰胺(PAM)和磷石膏(PG)对坡地产流和产沙的影响,结果表明:单独施加PAM可以明显减少产流量和产沙量,施加1、2 g/m~2PAM处理分别比CK总产流量减少58.6%和21.2%,总产沙量减少41.7%和54.1%;单独施加PG对产流量影响不明显,而且产沙量会增加,施加100、200 g/m~2PG处理比CK总产沙量增加7.8%和10.3%;PAM与PG混施可提高土壤的稳定入渗率,具有比单独施加等量PAM更佳的减流效果,但产沙量会有所增加;1 g/m~2PAM和200 g/m~2PG混施具有最优的减流、减沙综合效果,相比CK总产流量减少71.2%、总产沙量减少33.2%。实践中建议采用1 g/m~2PAM和200 g/m~2PG混施以达到最佳的蓄水减沙效果。     

微咸水入渗下施加PAM土壤水盐运移特性研究

土壤改良剂与微咸水灌溉相结合,对于合理开发利用微咸水、改善盐碱土结构及促进作物生长有着重要意义。基于一维垂直土柱积水入渗和水平土柱吸渗试验,研究了微咸水入渗条件下,不同聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)施量(0、0.02%、0.04%和0.06%)对盐碱土水盐运移特性的影响。结果表明:(1)微咸水入渗条件下,施加PAM能够降低土壤入渗速率,增加土壤保水性能。(2)施加PAM对Philip及Kostiakov入渗模型参数有显著影响,在PAM施量0.04%时,吸渗率S和经验系数K最小,而经验指数β最大。(3)在PAM施量为0.04%时,土壤饱和体积含水量最大,BrooksCorey模型进气吸力hd增加了15.30%,土壤持水性能显著提高;土壤水分扩散率最小,水分分布最均匀。(4)施加PAM能够显著提高土层的持水效率和微咸水的淋洗效果,在PAM施量为0.04%时,土层持水效率最高,盐分淋洗量最大。     

聚丙烯酰胺对盐渍化土壤水分垂直入渗特性的影响

为了探明聚丙烯酰胺(PAM)对盐渍化土壤水分入渗性能及变化过程的影响,通过室内模拟入渗试验,比较分析了不同盐分含量、不同PAM掺量处理的盐渍化土壤水分的入渗速率、累计入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明:(1)经PAM处理的盐渍化土壤入渗速率随PAM浓度的增大而显著减小;(2)对于重度盐渍化土壤,PAM掺量的多少对累计入渗量的影响不显著,而非盐渍化土壤、轻度盐渍化及中度盐渍化土壤均随着PAM浓度的增大而显著减小;(3)对于盐分含量不同的土壤,在同一PAM处理水平下,入渗速率、累计入渗量及湿润锋总体呈现随着盐分增加而减小的趋势;(4)土壤含水率随着PAM掺量及盐分含量的增加而增加的趋势,而对于重度盐渍化土壤PAM施用量之间的差异同样不显著。     

羟丙甲纤维素对土壤水分入渗特性及水稳性团聚体的影响

通过向土壤中施加不同含量的羟丙基甲基纤维素(简称HPMC),研究了HPMC对土壤水分入渗特性及土壤水稳性团聚体的影响。结果表明:(1)土壤中施加一定量的HPMC可以显著降低土壤入渗能力,在施加量为0～1.0g/kg范围内,累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗率均随施加HPMC含量的增加而显著减小;利用Philip方程和Kostiakov公式对实测数据进行拟合发现,两者均能较好模拟施加HPMC后土壤的入渗过程,随HPMC施加量的增加,吸渗率S、稳渗率A和经验系数K明显减小,经验指数β逐渐增大。(2)随HPMC含量的增加,0.25mm的水稳性团聚体百分比明显增大,供试土壤的分形维数逐渐减小,其平均重量直径与水稳性团聚体含量间呈显著正相关关系,表明施加HPMC之后,土壤结构更趋于稳定,土壤抗破坏和抗侵蚀能力增强。HPMC加入土壤后具有明显的减渗效果,一定程度上可以增加水稳性团聚体含量,改良土壤结构,并提高土壤的抗侵蚀能力。     

聚丙烯酰胺对黄土坡面水分入渗及溶质迁移的影响

通过研究上方供水方式模拟降雨径流条件下,聚丙烯酰胺(PAM)对黄土坡面水分入渗及溶质(Br-)迁移的影响,结果显示:施加PAM能显著减少坡面产沙率及溶质的流失量,不施PAM(CK)的坡面累积产沙量分别是施加PAM1、PAM2、PAM3和PAM4的5.2,3.0,13.1,30.5倍;冲刷试验前期不同施量的PAM均能增加土壤水分入渗,约5～10min后与PAM施量较少的处理(<1g/1.25m2)相比,施量较大的处理(>1g/1.25m2)地表径流量较大;对于提高降雨径流的就地利用、增加地表入渗,PAM的最佳用量约为1g/1.25m2;对于集蓄和利用坡地径流、减少入渗,PAM最佳用量约为3g/1.25m2;不同PAM用量条件下,坡面溶质Br-浓度变化过程与时间存在y=axb的幂函数关系。     

生物炭和PAM混施影响煤矸石基质水分的入渗和蒸发

探究生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)混施对煤矸石基质水分入渗和蒸发的影响,可为矿区矸石山土壤水分的调节提供依据。采用模拟土柱方法,研究不同矸土比(1∶2,1∶1和2∶1)的煤矸石基质,在混施生物炭(1%,2%和4%)和PAM(0.5‰和1‰)条件下,基质水分的吸持性能、入渗及蒸发特征。结果表明:(1)对煤矸石基质入渗性能的影响程度为生物炭PAM矸土比;随生物炭施用量的增加,基质的饱和含水量以及入渗速率均呈增加趋势,而PAM施用量的增加则减弱了煤矸石基质的饱和含水量和入渗速率。(2)添加1‰PAM处理的基质累积蒸发量均低于添加0.5‰PAM的处理;矸土比对煤矸石基质水分蒸发影响程度较生物炭和PAM大。(3)聚类分析表明,4%生物炭和0.5‰PAM混施时煤矸石基质的水分吸持性能及入渗速率较高;而矸土比为2∶1时,2%的生物炭和1‰的PAM混施可减弱基质水分的蒸发。总之,增加生物炭施用量有利于基质水分入渗,而PAM用量的增加,可抑制煤矸石基质水分的蒸发。     

有机酸改良剂对盐碱土水盐运移的影响

土壤盐碱改良剂的应用研究对土壤改良及作物生长有重要意义,其中富含有机酸的改良剂因其无毒无害效果显著被广泛使用。通过室内一维土柱入渗试验,选取“禾康”盐碱清除剂作为典型有机酸改良剂(简称OA),设置4组施用含量梯度(0.140,0.145,0.150,0.155 g/cm^2),以未施加OA的处理作为对照,同时设置不同的OA施加深度(5—10,15—20,25—30 cm),以研究OA对盐碱土水盐运移的影响。结果表明:混施OA处理中,随着OA施加量的增加,土壤入渗能力减弱,稳定入渗率显著下降,通过Philip和Green-Amp入渗模型对入渗过程拟合,Philip模型较Green-Ampt与拟合参数的一致性较好,更适合于土壤中含有有机酸改良剂作用的入渗过程模拟,吸渗率S、稳渗率A相对误差分别为9.82%,2.23%,吸渗率S、稳渗率A、饱和导水率KS及土壤水吸力Sf均呈减小趋势,土壤的持水性能和土壤脱盐率显著提升。在层施OA处理下,随着层施深度的增加,累积入渗量增大,稳渗率降低,土壤的脱盐率无明显提高。研究结果为有机酸改良剂在盐碱土改良应用中提供理论依据。     

土壤改良剂聚丙烯酰胺对紫色土物理性质及其空间变异的影响

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种良好的土壤改良剂.对土壤结构的改善及其土壤对水分和养分的保持发挥了巨大作用,为了研究PAM对紫色土物理性质及其空间变异的影响.进行了野外径流小区试验.试验采用PAM的4种施用模式,包括A模式(浓度为30 g/m~3PAM液施)、B模式(浓度为60 g/m~3PAM液施)、C模式(浓度为30g/m~3PAM液施结合添加剂)、D模式(浓度为60 g/m~3PAM液施结合添加剂),并对紫色土坡面及其不同坡位的土壤水稳性团聚体、机械组成、容重、初始含水率以及土壤渗透率进行了测定.结果表明,C模式对促进>0.25mm水稳性土壤团聚体形成最明显,增大了23.87%,而相同模式下的不同坡位>0.25 mm水稳性团聚体含量的增量排序均为:上坡>中坡>下坡;4种模式在坡面及其不同坡位都促进了土壤中砂粒、粘粒的增加和粉粒和土壤容重的减少,其促进作用为:C模式>B模式>A模式>D模式;在坡面位置C模式分别提高初渗速率和稳渗速率1.790 mm/min和0.701 mm/min,同一模式下,土壤稳渗率的增量表现为:上坡>中坡>下坡.因此适当浓度的PAM结合添加剂的方式对紫色土物理性质的改良效果最好.     

Effect of N-modified lignite granulates and composted biochar on plant growth,nitrogen and water use efficiency of spring wheat

ABSTRACT

Organic soil amendments such as biochar are increasingly used to improve the fertility of degraded soils and marginal lands, plant growth, water retention and carbon sequestration. The performance of biochar depends on the parent material, the pyrolysis conditions and the nutrient enrichment process, accounting for the variability of the final products. Recently lignite granulates came into focus offering an alternative characterised by homogeneity, vast availability of the raw material and a standardised production process including nitrogen enrichment through oxidative ammonolysis. In a greenhouse experiment the effects of N-modified lignite granulates (NLG) and composted biochar (BC) on the growth of spring wheat (Triticum aestivum) in a sandy, carbon-free substrate were compared. Additionally, the effect of different NLG application rates (5, 7.5, 11, 15, 28 t ha^?1) was investigated. Yields as well as nitrogen and water use efficiency of the soil-plant system were determined at the end of the experiment. Both organic amendments increased yields relative to control plants. An increase in yield, nitrogen and water use efficiency for NLG even at low application rates and a better growth performance compared to BC were observed. Present findings, therefore, indicate, that such granulates offer an alternative to existing organic soil amendments.     

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。     

PAM与天然土壤改良材料混合对部分土壤理化性质的影响

为了充分发挥高分子土壤改良剂和一些天然土壤改良材料改土培肥作用,选取了高分子土壤改良剂聚丙烯酰胺（PAM）,分别与具有改土培肥功能的天然土壤改良材料——油渣、秸秆、蛭石、草炭、页岩、风化煤按不同用量混合施入土壤,利用湿筛法、称重法、重铬酸钾容量法、离心机法,测定对土壤水稳性团聚体、孔隙度、土壤有机质、有效含水量和水分蒸发等土壤理化性质的影响。结果表明:（1）各处理与单施PAM相比,对土壤孔隙度没有明显影响,但对土壤水稳性团聚体含量均有不同程度的提高,其中PAM与0.6%秸秆处理和PAM与0.3%油渣处理对其影响最为显著,较单施PAM提高4.9%和4.6%;（2）通过天然土壤改良剂自身的有机质含量测定以及PAM分别与六种天然土壤改良材料混合施入土壤培养前后有机质含量测定,结果分析得出,随着材料施入量增加,各处理培养前后土壤有机质含量呈现递增趋势;风化煤处理对土壤有机质含量增加显著,培养后其土壤损失有机质百分比较高,幅度约50%,页岩处理培养土壤损失有机质的百分比较少,幅度约为6%;（3）通过各处理在不同水吸力下土壤持水量和蒸发观测得出,PAM与3%的风化煤处理显著提高土壤有效水含量,PAM与1%的秸秆处理和PAM与1%的油渣处理显著提高了土壤抗蒸发能力。总体上,PAM与风化煤、PAM与油渣和PAM与秸秆处理对土壤结构、土壤有机质含量、土壤水分等方面有显著改善作用。这对进一步研制具有多重功能的土壤改良剂提供参考。     

聚丙烯酰胺的水土保持机制及研究进展

水土流失是我国主要环境问题之一。聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高分子聚合物,具有絮凝作用和水合作用,可提高土壤水分入渗,减少地表径流。PAM对土壤无毒害作用,可保肥、增产、集雨,在农业生产中具有广泛的应用前景。针对PAM的水土保持功能,介绍PAM水土保持机制、施用过程中涉及的关键因素、应用前景及存在的问题。PAM的类型较多,水土保持效果随施用类型、施用方法、施用量变化而不同。PAM在水土流失治理过程中应与当地的土壤、气候、地貌、植被等密切结合,才能发挥其最大功能。今后研究中应注重PAM施用后土壤侵蚀通用模型的建立及新型PAM产品的开发,为PAM在水土保持中的推广提供理论依据。     

坡地间隔覆盖配施土壤改良剂的实用性研究

本文采用间隔覆盖配施土壤改良剂方法,利用室内人工降雨实验与土柱实验研究该方法对土壤水分运动及分布的影响,进而为其实际应用奠定理论基础。结果表明:(1)间隔覆盖法可增加入渗区蓄水量,面积比为1:1时,土壤蓄水量可达到降雨量的1.83倍。配施土壤改良剂情况下,雨强I=60 mm/h,面积比1:1时,降雨入渗率可达到未施加改良剂处理的2.60倍。湿润锋分布较深,水分分布均匀程度也有所提高。(2)对土壤水分蒸发及吸持水能力的研究发现,在施加土壤改良剂条件下,水分蒸发受到抑制,而土壤吸持水能力增强,但两方面作用均与PAM用量密切相关。虽然研究结果证实此种方法的实用性,但土壤改良剂的适宜用量、间隔覆盖法的适宜面积比、水分的实际调控效果及其对作物的影响需进一步研究。     

Soil Erosion as A ffected by Polyacrylamide Application Under Simulated Furrow Irrigation with Saline Water

The reduction of soil and water losses under furrow irrigation with saline water is important to environmental protection and agricultural production.The objective of this study was to determine the effect of polyacrylamide(PAM)application on soil infiltration and erosion under simulated furrow irrigation with saline water.Polyacrylamide was applied by dissolving it in irrigation water at the rates of 1.5,7.5,and 15.0 mg L^-1 or spreading it as a powder on soil surface at the rates of 0.3,1.5,3.0,and 6.0 g m^-2,respectively.The effectrolyte concentration of tested irrigation water was 10 and 30 mmolc L^-1 and its sodium adsorption ratio(SAR)was 0.5,10.0,and 20.0(mmol_c L^-1)_0.5.Distilled water was used as a control for irrigation water quality.Results indicated that the effectrolyte concentration and SAR generally did not significantly affect soil and water losses after PAM application.Infiltration rate and total infiltration volume decreased with the increase of PAM application rate.Polyacrylamide application in both methods significantly reduced soil erosion,but PAM application rate did not significantly affect it.The solution PAM application was more effective in controlling soil erosion than the powdered PAM application,but the former exerted a greater adverse influence on soil infiltration than the latter.Under the same total amounts,the powdered PAM application resulted in a 38.2%-139.6% greater infiltration volume but a soil mass loss of 1.3-3.4 times greater than the solution PAM application.