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。     

有机物料改良土壤对小白菜生长及其抗旱效果的影响

通过对种植小白菜的土壤施用蚯蚓粪、生物质炭和吸水剂,探讨蚯蚓粪及生物质炭对土壤含水率、小白菜生长及其抗旱效果的影响。试验结果表明:在土壤中施用生物质炭、蚯蚓粪后,小白菜的平均株高(40 d后)分别比未施改良剂处理增加了9.89%和81.32%,产量则提高了42.06%和71.96%,土壤施用蚯蚓粪、生物质炭有利于小白菜的生长。施用蚯蚓粪、生物质炭后土壤平均含水率分别比未施改良剂处理提高了21.08%和16.15%,在持续高温干旱胁迫下,施用蚯蚓粪、生物质炭分别使小白菜植株出现永久性萎蔫的时间推迟了2 d和1 d,明显延长了干旱时期小白菜的存活时间。蚯蚓粪及生物质炭改土不仅可以增加小白菜的产量,而且可提高土壤的保水能力,特别是蚯蚓粪。     

准噶尔盆地沙漠梭梭造林中保水剂应用技术研究

对几种保水剂在沙漠梭梭造林中所表现的吸水倍率和释水特性进行了测试,分析了保水剂施用对土壤含水量和梭梭幼苗成活率的影响,并对沙漠沙丘施用保水剂进行梭梭造林的关键技术进行了归纳。结果表明,在充分吸水情况下,吸水倍率表现为:鸿森保水剂>海明保水剂>金元易保水剂>沃特保水剂。从综合吸水倍率和释水速率来看,海明保水剂的保水效果最好。在自然条件下,干施保水剂可极大降低保水剂吸水性能。保水剂湿施可显著提高20-30cm土层的土壤含水量和沙漠梭梭造林成活率(p<0.01),湿施60g效果最好。建议在沙漠梭梭造林中,采用湿施法,每株施60g,施用前将保水剂充分吸水(30min),施入深度为20-30cm的根系周围。     

生物质炭复混肥对土壤肥力与玉米和大豆生物量的影响

将玉米秸秆在300℃和500℃下裂解制备生物质炭,再按照一定比例(0%,5%,10%,15%)与NPK化肥混合制成颗粒状生物质炭复混肥料,通过盆栽试验,比较不同生物质炭复混肥对玉米和大豆生长的影响。结果表明,土壤碱解氮和有效磷,种植玉米的土壤比种植大豆的土壤平均分别高21%和25%;与施用常规复混肥相比,施用生物质炭复混肥时,玉米干物质质量增加了6%~58%,平均增加了35%。总体来看,不同处理间土壤性质和作物生物量均没有显著性差异。这一方面说明,肥料效果受肥料本身性质、施肥量、作物等多种因素的影响,另一方面可能与实际输入土壤生物质炭量比较少有关。长期施用生物质炭复混肥料能否对土壤性质及作物生长产生显著的影响还有待进一步研究。     

施用生物质炭对黄淮海地区玉米生长和土壤性质的影响

本文通过大田试验研究了施用生物质炭对玉米的生长性状、产量以及土壤性质的影响。生物质炭是小麦秸秆在350℃~450℃下限氧热裂解制成。田间设置了20 t/hm2和40 t/hm2两个生物质炭施用水平。结果表明:①施用生物质炭在玉米拔节期抑制了植株生长,其株高、地上部生物量和叶片叶绿素含量均显著低于对照;在生育后期施用生物质炭20 t/hm2处理的玉米生物量、叶面积指数和叶绿素含量显著高于对照,40 t/hm2处理则没有显著性差异。②施用生物质炭显著影响土壤特性,在施用量为20 t/hm2和40 t/hm2时,土壤有机碳含量较对照分别提高34.79%和44.93%,土壤全氮含量在40 t/hm2水平下显著增加12.2%,同时还显著提高了土壤的pH和土壤含水量,显著降低土壤体积质量;③施用生物质炭玉米产量的提高范围为2.2%~4.8%,但不同施用量间差异不显著。本研究结果为生物质炭改良和培肥土壤、提高作物生产效率、促进土壤可持续利用及作物增产提供了一定的理论依据。     

保水剂与磷肥的相互影响及节水保肥效果

采用茶袋法测定保水剂在磷酸一铵、过磷酸钙溶液中的吸水倍率,并以差减法计算保水剂对磷素养分的吸持量,研究不同磷肥对保水剂吸水性能以及保水剂对不同磷肥的吸持作用的影响;盆栽条件下以玉米为供试作物,研究保水剂和不同磷肥配合施用下的节水保肥效果。结果表明:保水剂在不同磷肥溶液中的吸水倍率随肥料浓度的增加而下降,过磷酸钙对保水剂吸水倍率的影响大于磷酸一铵;保水剂在大量吸水的同时,也对溶于水中的磷素养分有吸持作用,吸持量随肥料浓度的增加出现先增大后减小的规律;保水剂和磷肥配合施用能增加叶片净光合速率和气孔导度,提高玉米生物量和水肥利用效率,保水剂与磷酸一铵配合施用水肥调控效果较好。     

保水剂对粘质潮土团聚体分布、稳定性及玉米养分积累的影响

通过玉米盆栽试验,研究了4种不同类型保水剂对粘质潮土团聚体分布、稳定性和玉米养分积累及吸收利用的影响。结果表明:保水剂保水效果在玉米生长中后期显现,收获期各处理土壤含水量比对照提高21.45%~65.09%;通过计算5种土壤团聚体特征参数并分析其与土壤粒径组成的相关性发现,聚丙烯酸钠(WT_1)与自制有机肥型保水剂(OSC)的土壤水稳性大团聚体数量(R_(0.25))比施肥处理(T_1)显著提高72.40%和58.00%,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较T_1分别显著提高45.91%,67.89%和57.34%,64.11%,土壤不稳定团粒指数(E_(LT))显著降低18.51%和14.83%;各保水剂处理使分形维数(D)降低0.10%~2.64%;GMD与土壤各级颗粒含量均呈极显著相关(p0.01),较其他参数可更准确的反应土壤团聚体分布及稳定性;聚丙酰胺型保水剂(AS)和OSC对于土壤氮素的保持和促进氮素转化效果更好,籽粒含氮量比T_1分别显著上升10.37%和15.67%。OSC对提高土壤团聚体和促进养分吸收利用均具有显著效果,这对进一步研制复合功能保水剂提供了参考。     

保水剂和PAM对人工土壤颗粒水分蒸发的影响

合理的保水剂和聚丙烯酰胺(PAM)用量能够减缓土壤水分的蒸发,增加土壤水分有效量,对干旱地区或者土壤缺水条件下的植物生长具有重要作用。通过模拟试验,分别从累积蒸发量、含水率变化及蒸发失水比等方面进行分析比较,定量研究了保水剂与PAM用量对人工土壤颗粒水分蒸发的作用规律。结果表明:保水剂和PAM对蒸发确有抑制作用,随着PAM用量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均呈现降低趋势,其中PAM用量为2 g/m2的处理水分蒸发量最小,保水效果最好;而随着保水剂用量的增加,累积蒸发量与蒸发失水比呈现先增加后减少的趋势,当保水剂用量超过175 g/m2后对蒸发的抑制作用开始显现。     

生物炭对土壤水分特征及水胁迫条件下高粱生长的影响

为明确生物炭对土壤水分有效性及作物生长的影响,采用室内模拟和盆栽试验,研究了不同生物炭添加比例(0,0.5%,1%,3%和6%(w/w))对土壤水分特征和水胁迫(相对含水量45%)条件下高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)苗期生长的影响。结果表明,随生物炭添加比例增加,土壤吸湿系数、凋萎湿度、田间持水量、饱和含水量、土壤毛管孔隙和总孔隙度呈增加趋势,而容重降低;生物炭明显提高了土壤的EC值,0,0.5%,1%,3%和6%处理分别为0.16,0.33,0.47,0.89,1.58mS/cm。添加生物炭在一定程度上能够控制土壤的水分蒸发,提高土壤保水能力和土壤的有效水含量,但在相同含水量下土壤水的有效性降低。在水分胁迫条件下,6%处理提高了高粱叶片相对含水量,但其植株水势最低,同时蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和净光合速率最低;0.5%处理叶水势最高,蒸腾速率、气孔导度和净光合速率较高,同时干物质累积最大,表明施用0.5%的生物炭能够改善土壤水分环境,促进水胁迫条件下高粱生长。     

木醋液—生物质炭基肥对玉米苗期生长及氮素利用率的影响

利用玉米秸秆炭、木醋液与化肥等原料制成生物质炭基肥,通过盆栽试验研究生物质炭与木醋液复配制肥对玉米苗期农艺性状、氮素利用率的影响。结果表明,与常规炭基肥比较,添加20%、40%木醋液的炭基肥氮素利用率分别提高13.87%和23.49%。炭基肥处理对玉米苗期各农艺性状有显著(P 0.05)提高作用,其中木醋液添加量在40%的炭基肥处理最大叶面积较常规炭基肥显著提高10.24%,地下部生物量比其他处理提高9.16%~22.76%。在玉米生长过程中,炭基肥各个处理土壤铵态氮和硝态氮含量均高于化肥,20%和40%高木醋液含量的炭基肥处理玉米植株茎和叶的硝酸盐含量分别比常规炭基肥提高14.95%、17.45%和60.98%、75.61%。因此,复配木醋液的生物质炭基肥在提高肥料利用率、促进植物生长方面具有很好潜力。     

不同剂型聚丙烯酰胺对冷沙黄泥土壤持水性能的影响

为筛选用于提高沙质土壤保水能力的最佳保水剂型,以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,采用模拟试验,研究了不同水解度和不同相对分子质量的聚丙烯酰胺（PAM）对沙质土壤的持水效应。结果表明,不同剂型的PAM均能在一定程度上抑制沙质土壤水分的蒸发,提高土壤的保水能力。施用质量分数为0.02%,相同相对分子质量 （800万）,不同水解度（10%、20%、30%、40%）PAM的处理,冷沙黄泥累计蒸发量分别较对照减小7.76%～20.17%,平均含水率分别较对照增加2.65%～5.96%,以水解度为40%（高水解度）的PAM持水效果最好。相同水解度（40%）,不同相对分子质量（400万、600万、800万、1 000万）PAM的处理,冷沙黄泥累计蒸发量分别较对照减小14.37%～ 20.74%,平均含水率分别较对照增加4.85%～6.11%,以相对分子质量为1 000万的PAM持水效果最好。可见施用质量分数为0.02%,水解度为40%,相对分子质量为1 000万的PAM对冷沙黄泥持水效果最好, 是有效提高冷沙黄泥吸水和保水能力最佳PAM剂型。     

生物炭施用方式及用量对土壤水分入渗与蒸发的影响

研究生物炭施用方式及用量对土壤水分入渗、蒸发特性的影响,可为旱区农业与生态建设中应用生物炭改良土壤水文特性提供科学依据与技术支持。该文采用室内土柱模拟方法,研究了3种生物炭施用方式A(施在表层0~10 cm)、B(施在下层10~20 cm)和C(施在耕层0~20 cm)和4种质量添加比例(0、1%、2%和4%)对土壤水分湿润峰、累积入渗量及蒸发的影响。结果表明:生物炭对土壤水分入渗、蒸发的影响受施用方式和用量的共同制约。与对照(不施生物炭)相比,A与C施用方式在1%和2%用量均可以减缓湿润峰运移速度,而较高用量(4%)可以促进湿润峰运移;B施用方式2%用量明显促进湿润峰运移,1%与4%用量无明显影响;以入渗时间50 min为例,A4%能显著增加累积入渗量,增量达对照的10.63%(P0.05),而B1%、A1%、C2%、C1%、C4%可显著降低累积入渗量(P0.05),减少量分别达对照的13.90%、12.46%、8.49%、5.32%、4.66%,其余处理与对照相比差异不显著。在同一施用方式下,除C2%和C1%外,各处理累积入渗量均随生物质炭用量增加而呈上升趋势。各处理土壤湿润峰运移距离与时间之间呈幂函数关系,且累积入渗量与时间关系可用Kostiakov入渗经验公式描述,Philip入渗模型可用于描述耕层(0~20 cm)混合生物炭土壤累积入渗量变化过程。各处理35d累积蒸发量与对照相比差异不显著。A4%可显著增加耕层土壤入渗能力,在改良质地较黏土壤入渗性能时,在土壤表层添加较高用量(4%)生物炭效果较好。     

Effects of biochar application on phreatic water evaporation and water-salt distribution in coastal saline soil

A 35-day simulated evaporation experiment was conducted to evaluate the effects of biochar application on phreatic water evaporation and water-salt distribution in coastal saline soil. Three biochar rates (0, 1%, and 5%; w/w) were applied to 65-cm-long soil columns. Results showed that applying the low biochar application rate effectively inhibited soil water evaporation. The 1% biochar treatment resulted in 4.4% lower cumulative soil water evaporation compared with the control, while it caused salt accumulation in the surface soil. By contrast, the high biochar application rate had little effect on cumulative soil water evaporation. Nonetheless, the 5% biochar treatment significantly increased the soil water-holding capacity while decreasing sodium adsorption ratio and salinity in the surface soil. In conclusion, applying a higher biochar rate (e.g., 5%) could improve salt water-distribution in the coastal saline soil under the experimental conditions.     

土壤混掺生物炭对微咸水蒸发特性的影响

为探究不同生物炭混掺量对微咸水蒸发特性的影响,采用离心机试验和室内土柱模拟试验,设置3个生物炭质量添加比例(B₀、B₂、B₄)和4个微咸水矿化度(W₀、W₁、W₃、W₅),分析不同处理对微咸水蒸发下的土壤水分特征曲线、孔隙分布、累积蒸发量、盐分运移、土壤温度日变幅的影响,并应用蒸发模型进行拟合分析。结果表明:生物炭和微咸水联合应用下能提高土壤持水能力,增加土壤中的较大孔隙和较小孔隙的比例;土壤累积蒸发量随着生物炭混掺量的增加先减少后增加,生物炭混掺量为2%时可以更好地抑制微咸水蒸发;Rose蒸发模型可以较好地拟合微咸水蒸发;土壤中混掺生物炭可以降低盐分表聚,使其在土壤中均匀分布;混掺生物炭可以有效降低土壤温度日变幅;相同生物炭施用量下,矿化度为3 g/L的微咸水,可以降低0—10 cm土层土壤平均温度,提高10—50 cm土层土壤平均温度。综合考虑各项指标,处理B₂W₃的生物炭和微咸水更适宜农田施用,为西北干旱地区更好地利用微咸水灌溉提供理论依据。     

聚丙烯酰胺改性生物质炭对盐碱化土壤盐分洗脱的影响

为了提升生物质炭对滨海盐碱土壤盐分的洗脱效率,以海兴县盐碱土为研究对象,利用聚丙烯酰胺(PAM)、小麦秸秆生物质炭(BC)、黏土矿物(M)等材料制备聚丙烯酰胺改性生物质炭(PAM-BC),通过室内模拟淋溶试验研究对比不同环境材料对盐碱土盐分的洗脱效果。结果表明,相比于CK处理,PAM、BC和PAM-BC、CaSO₄(CS)处理均显著增加土壤盐分洗脱量,其中PAM-BC处理下增幅最高,达到12.3%。进一步对淋洗液中主要盐分离子分析,添加PAM-BC显著促进土壤Na⁺和Cl^-的洗脱,增幅分别为11.0%～27.3%和17.8%～42.3%。主成分分析表明,PAM-BC增强对主要盐分离子的洗脱效果。土柱淋溶结束后,PAM-BC添加处理土壤全盐量比其他处理显著降低6.0%～16.7%。此外,土壤水分特征曲线表明,添加PAM-BC提升盐碱土壤的保水性。研究结果可为聚丙烯酰胺改性生物质炭应用于滨海盐渍化土壤的降盐改土提供理论依据。     

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。     

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。     

铁改性生物炭抑制土壤中As的迁移

砷(As)的毒性极强,为了治理含As土壤,该研究通过室内土柱模拟试验,研究铁改性生物炭对土壤中As迁移能力和形态的影响。结果表明:添加1%~8%生物炭和铁改性生物炭后,能显著降低土柱灌水后渗滤液中As的含量,增加土壤表层(0~20 cm) As的含量,降低土壤深层(>20~50 cm) As的含量,促进土壤中有效态As向稳定态As转化,生物炭的添加量越大,土壤中R-As的含量就越高。对比铁改性生物炭和生物炭发现,生物炭负载Fe3+后,其吸附和固持能力更强,更能促进有效态As向R-As转化,进而降低As污染的风险。因此,在治理含As土壤时,可在表层土壤施加2%的铁改性生物炭,达到吸附和固化As的目的,进而提高土壤的安全性。     

Effects of Bentonite, Hydrogel and Biochar Amendments on Soil Hydraulic Properties from Saturation to Oven Dryness

Effects of hydrogel, bentonite, and biochar as soil amendments on soil hydraulic properties and improving water availability from saturation to oven dryness were investigated. Soils were mixed with hydrogel (0.10%, 0.25%, and 0.50%), bentonite (0.5%, 1.0%, and 2.5%), and biochar (1.0%, 2.5%, and 5.0%) as soil amendments (weight:weight). Three methods (extended multistep outflow (XMSO), evaporation (EVA), and WP4 dewpoint potentiometer) were used to measure soil hydraulic properties from saturation to oven dryness. The cumulative XMSO results were more uniform across all the applied pressure steps for the amended soils. The EVA exhibited a shorter linear decrease during the first evaporation stage and a lower evaporation rate during the second evaporation stage. The WP4 results also exhibited that soil amendments increased the soil water content of the amended soils at low matric potentials. The results of soil water retention curves revealed that the unamended soil retained less water at any matric potential compared to the amended soils. Soil hydraulic conductivity decreased with increasing amount of soil amendments. The saturated hydraulic conductivity was higher for the unamended soil than the soils amended with 2.5% bentonite, 0.50% hydrogel, and 5.0% biochar by 11, 3, and 18 times, respectively. These results suggested that soil amendments improved soil water retentivity, which confirmed the appropriateness of these soil amendments for potential use in sandy soil improvements. However, field experiments and economical perception studies should be considered for further investigation.     

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.