不同水分条件下保水剂对土壤结构的影响

为探明保水剂在不同水分条件下小麦生长过程中对土壤结构的作用过程与机理,在盆栽试验条件下研究了不同保水剂用量(T1:0 mg kg-1、T2:27 mg kg-1、T3:54 mg kg-1、T4:81 mg kg-1)对冬小麦拔节期和收获期的土壤结构和入渗能力的影响。结果表明:保水剂改善了冬小麦生长过程中的土壤结构,提高了土壤结构的稳定性和入渗能力。轻度胁迫条件下,随保水剂用量的增加,>0.25 mm水稳性团聚体含量提高,土壤结构稳定性增强,且拔节期效果更显著;充分灌水条件下,各处理中以T3和T4处理>0.25 mm水稳性团聚体含量较高。除T4处理外,随小麦生育期的推进土壤饱和导水率有所降低。而不同水分条件下,各处理中均以T4处理的饱和导水率较高,但轻度胁迫的处理高于充分灌水的处理。与充分灌水相比,在轻度胁迫条件下,保水剂的施用更有利于改善土壤结构,提高土壤结构稳定性和导水能力,但到小麦收获时土壤结构稳定性以充分灌水条件下的处理较佳。综合以上分析,各处理均有T4处理的改土效果为佳。     

保水剂与木质素结皮相结合对沙化土地植被恢复的调控机理

[目的] 阐明施用保水剂与木质素结皮结合的恢复措施对沙地植被的调控机制,为荒漠草原沙地植被恢复提供理论依据。[方法] 在内蒙古自治区乌拉特荒漠草原设置试验样地。试验处理包括对照和恢复措施（保水剂与木质素结皮结合）两个处理。测定了植物地上生物量、盖度、土壤含水量、土壤团聚体比例、土壤入渗速率、稳渗速率、碱解氮、速效磷和速效钾的含量。[结果] ①恢复措施显著提高了植物地上生物量和盖度;②恢复措施提高了水稳性大团聚体比例、入渗速率和稳渗速率,降低了微团聚体的比例,从而显著提高了土壤含水量;③恢复措施显著提高了土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量。[结论] 恢复措施提高了土壤含水量和养分含量,提高了沙地植被生产力,从而促进了沙地植被的恢复。     

紫色丘陵区坡耕地生物埂土壤结构特征及其对入渗的影响

以紫色丘陵区坡耕地生物埂为研究对象,采用土壤理化分析方法对紫色丘陵区坡耕地桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂和自然生草埂模式下的土壤结构特征及其对入渗性能的影响进行分析。结果表明:(1)生物埂有效增加了土壤有机质含量,提高了土壤孔隙度,均表现为桑树埂花椒埂紫花苜蓿埂自然生草埂,相比自然生草埂,桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂有机质含量分别增加了48.6%,45.8%,27.9%。生物埂提高了土壤大团聚体含量,改善土壤的团聚状况,增强了土壤结构稳定性;(2)不同生物埂土壤入渗速率随着时间的增加而逐渐减小,最后均趋于一个稳定值。入渗初期(0~2min),不同生物埂入渗率最大,桑树埂的初始入渗率最大(1.91mm/min),分别是花椒埂、紫花苜蓿埂和自然生草埂的1.05,1.28,1.61倍;随着时间的增加,土壤水分含量增加,入渗速率依然呈下降趋势,但下降趋势变缓;30min之后,土壤含水量达到饱和状态,入渗基本保持稳定,即达到了稳定入渗状态。且初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂花椒埂紫花苜蓿埂自然生草埂;(3)不同生物埂模式下土壤入渗性能与土壤容重呈极显著或显著负相关,与土壤有机质、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和粒径0.25mm水稳性团聚体呈极显著或显著正相关。     

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象,运用湿筛法,对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响,以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明:在温室土壤和农田土壤中,OM处理较NP和NPM处理显著降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量(P0.05),且在0~10 cm土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm~(-3),分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%,OM1的土壤有机质含量为54.81 g·kg~(-1),较NP1和NPM1增加104.8%和35.7%;在农田土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm~(-3),较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%,OM2的土壤有机质为22.67 g·kg~(-1),较NP2、NPM2分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OMNPMNP;OM处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低,NP处理下最大。OM处理显著降低0~20 cm土层内水稳性团聚体的D值,表层0~10 cm土层效果最为明显,土壤结构明显得到改善;相比农田土壤,温室土壤稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与0.25 mm水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.001),说明土壤有机质含量越高,0.25 mm水稳性团聚体的含量就越高,土壤团聚体水稳性越强,土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时,显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性,是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。     

秸秆深还田两年对东北半干旱区土壤有机质、pH值及微团聚体的影响

采用田间小区定位试验,探讨秸秆深还田2a对东北半干旱区旱田土壤有机质、pH值、微团聚体的影响.结果表明:秸秆深还田后降低了土壤的pH值,且随土层深度的增加pH值逐渐增大;土壤有机质含量和微团聚体的团聚度在秸秆深还田各处理中分别高于CK和DT处理3.4％～32.7％和16.4％～53.7％,土壤分散系数较CK和DT 处理显著降低,均以秸秆深还田用量12000 kg/hm2效果最好.秸秆深还田2a后能够显著提高东北半干旱区土壤有机质含量,降低土壤pH值,改善颗粒组成状况,降低土壤分散系数,提高微团聚体的团聚度.     

太湖流域典型设施蔬菜地土壤结构特征研究

快速城市化背景下设施蔬菜产业迅速发展，研究设施蔬菜地土壤结构演变特征，对强烈人为作用下土壤资源的可持续利用具有重要意义。本文以太湖地区水稻田、露天菜地和设施菜地为研究对象，采集表层和犁底层土壤进行理化分析，以土壤大孔隙（>50μm）、土壤水稳性团聚体表征土壤结构，通过与当地传统的水稻田和露天蔬菜地两种土地利用方式对比，研究设施菜地土壤结构的变化特征，并分析了其影响因子。结果表明，设施蔬菜种植显著增加了土壤大孔隙，并提高了土壤团聚体的稳定性，大孔隙方面主要增加了耕层（0-15cm）50-500μm和>500μm部分的孔隙度，其孔隙度与水田相比分别提高了133%和141%，与露天菜地相比分别提高了120%和50.4%；土壤团聚体表现为小团聚体减少，大团聚体增加，相比于水稻田和露天菜地，耕层水稳性团聚体平均重量直径（MWD）提高了72.3%和26.6%，团聚体破坏率（PAD）降低了46.5%和37.8%；犁底层MWD分别提高83.9%和78.1%，PAD降低42.9%和44.8%。有机质和土壤质地与土壤传输孔隙和团聚体稳定性具有显著相关性。相关分析结果表明，土壤结构参数与有机质含量和砂粒粉粒含量显著相关，研究区土壤质地为粉砂壤土，质地轻，设施菜种植中有机肥施用量倍增，有机质含量显著提高，有利于增加设施蔬菜土壤的大孔隙，增加大团聚体含量，提高团聚体稳定性。轻质粉砂壤土进行设施蔬菜种植后每茬施用有机肥11.3t/ha，能改善土壤结构，有效避免集约化种植后土壤板结现象。     

盐化和有机质对土壤结构稳定性及阿特伯格极限的影响

对甘肃景电灌区盐化和有机质对土壤团聚体的稳定性、黏粒的分散性及阿特伯格极限进行了调查研究。研究结果表明该灌区盐化土壤中水溶性盐以钠盐为主,土壤具有钠质现象。随含盐量和交换性钠离子百分率（ESP）的增加土壤团聚体的稳定性显著降低,黏粒的分散性显著增加,阿特伯格极限具有降低的趋势,明确地说明盐化和伴随着的钠质化是土壤结构性能退化的主要原因。随有机质含量的增加,土壤团聚体的稳定性显著增加,黏粒的分散性显著降低,阿特伯格极限显著增加,说明增加有机质含量可以显著改善盐化土壤的结构性能。可以根据如下公式利用有机质含量（OM）和ESP预测团聚体的稳定性:WSAR=19.4 0.98OM-1.43 ESP（R2=0.5741,n=67）。团聚体稳定性、黏粒分散性、流限和塑限互相之间显著相关,说明流限和塑限可以作为反映盐化土壤结构状况的指标。     

保水剂施用量对旱作土壤理化性质及马铃薯生长的影响

针对宁夏中部半干旱偏旱区土壤贫瘠,降水较少,土壤蒸发强烈、马铃薯低产等突出问题,采用以2种土壤保水剂为对象,研究了保水剂不同施用量对旱作土壤性状及马铃薯生长的影响。结果表明,穴施沃特保水剂90kg/hm2的耕层(0—30cm)土壤容重比不施保水剂处理显著降低5.2%。施用保水剂各处理耕层粒径0.25mm机械稳定性团聚体数量均较不施保水剂处理(对照)有所提高,而粒径0.1mm团聚体数量较对照明显降低;在马铃薯关键生育期(块茎形成至膨大期),与不施保水剂处理相比,施用保水剂各处理能明显提高0—100cm土层土壤贮水量,以穴施沃特保水剂处理的保水效果最佳。沃特保水剂改善了土壤结构和水分状况,加速土壤有机质的分解与矿化,促进土壤养分的转化供应,保蓄土壤的有效养分。施微生物保水剂能促进马铃薯初花期生长,进入块茎膨大期施用沃特保水剂效果显著。不同保水剂施用量植株养分含量和积累量显著提高,有利于提高肥料的利用率,且随保水剂施用量的增加,其养分利用率越高。不同保水剂施用量各处理的马铃薯产量均显著高于不施保水剂处理,其中穴施沃特保水剂90kg/hm2的增产效果最佳(44.1%),穴施沃特保水剂60kg/hm2的商品薯率最高(20.9%)。     

施用不同改良材料对黄土区空心村复垦土壤结构和有机质含量的影响

[目的] 解决黄土区空心村废弃宅基地复垦土壤结构不良,肥力低下的严重问题,为空心村复垦土壤的质量提升提供理论依据。[方法] 选取6种不同改良材料处理进行了5 a的田间定位试验,分析了对照(CK)、熟化剂(TM)、粉煤灰(TF)、有机肥(TO)、熟化剂+粉煤灰(TMF)、熟化剂+有机肥(TMO)、粉煤灰+有机肥(TFO)处理对复垦土壤结构稳定性和有机质含量的改善效应。[结果] 与对照处理相比,长期施用不同改良材料后空心村复垦土壤有机质含量明显增加,促使水稳性微团聚体(＜0.25 mm)胶结形成水稳性大团聚体(＞0.25 mm),水稳性大团聚体含量均呈增加趋势。在0—15 cm土层,TM,TF,TO,TMF,TMO,TFO处理下水稳性大团聚体含量分别比CK处理增加了328.2%,130.0%,87.8%,81.1%,36.7%,12.2%。TF,TO,TMF,TMO,TFO处理显著增加了土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值,降低了不稳定团粒指数(E_LT)、分形维数(D)(p＜0.05)。土壤有机质含量与MWD,GMD,＞2 mm粒级水稳性团聚体含量呈极显著正相关关系,与E_LT,D,＜0.25粒级水稳性微团聚含量呈极显著负相关。其中,粉煤灰+有机肥处理下空心村复垦土壤的水稳性大团聚体和有机质含量最高,土壤结构稳定性提升效果最好。[结论] 在黄土区空心村废弃宅基地复垦土壤整治中,粉煤灰+有机肥的有机无机结合处理是黄土区空心村复垦土壤结构改善和肥力提升适宜的改良措施。     

黄土丘陵区长芒草群落对土壤水分入渗的影响

以黄土丘陵区长芒草群落为研究对象,采用圆盘人渗仪对不同盖度长芒草群落下的土壤入渗过程进行了对比研究.结果表明,在0-80 cm土壤剖面上.不同盖度的长芒草群落下土壤初始入渗速率和稳定入渗速率都随着土壤深度增加而下降.在同一深度的土壤剖面上,群落盖度越大土壤初始人渗速率和稳定入渗速率也分别越高.影响土壤初始入渗速率的主要因素是土壤有效孔隙度、初始含水量和水稳性团聚体含量.影响土壤稳定入渗速率的主要因素是土壤有效孔隙度、根长密度和水稳性团体含量.但水稳性团聚体对表层土壤初始人渗速率和稳定入渗速率的影响不显著.长芒草群落不仅通过根系对土壤的物理机械作用以及根系周转过程中形成的生物性大孔提高了土壤入渗速率.还通过提高土壤有机质和水稳性团聚体含量提高了土壤入渗速率.     

Impact of long‐term mineral and organic fertilizer application on the water stability,wettability and porosity of aggregates obtained from two loamy soils

The impact of fertilizer application on soil aggregate stability is of increasing interest to soil scientists. Aggregate water stability depends primarily on soil organic matter. We studied silty loam and loamy sand aggregates from three long‐term fertilizer treatments (control, pig manure and NPK) which significantly altered the quantity of organic matter. A new approach to examining aggregate stability was used: soil aggregates were immersed in methanol‐water solutions with methanol at 0, 20, 40 and 60% concentration (C), and non‐disrupted aggregates were separated after 30 minutes. The aggregate resistance R(C) against each solution was taken as the percentage of stable aggregates. Overall resistance of the aggregates was taken as the R_tot parameter given by the product of four R(C) values. The R(C) values of all aggregates were positively correlated with C. The R(60) values were independent of the applied fertilizer. The R(0) value for silty loam aggregates ranged from 28% (pig manure) to 7% (NPK), while that for loamy sand equalled 7–9% in all cases. The R(20) values were most effective at differentiating the soils and the fertilizer treatments. However, the R_tot value was a better indicator of aggregate stability. Greater differences in stabilities of aggregates were noted in loamy sand. Mineral fertilizer application seemed to decrease aggregate resistance in both soils. Total organic carbon and nitrogen content in all non‐disrupted aggregates were negatively correlated with methanol concentration (C) of the solution applied for aggregate separation. The largest decrease was for the pig manure treatment, and the smallest was for the control. Porosity and pore size distributions of the aggregates were derived from micro‐tomography and approximated to lognormal pore size distributions. Larger porosities and pores were found in water‐stable aggregates than in methanol‐stable aggregates. It seems that the dominant mechanisms for aggregate instability during fast wetting were not related only to the pore air compression, but to weakening of attractive forces between aggregate particles by water.     

再生水灌溉对农田土壤水流运动影响的研究进展

再生水灌溉农田既可节约宝贵的水资源、缓解农业用水紧缺,同时再生水中的多种营养元素和微量元素可促进作物生长、提高粮食产量。但再生水中的物质进入农田后将引起土壤孔隙结构、团聚体结构、黏粒分散特征和水土作用关系等一系列的变化,进而引起土壤入渗性能和导水性能的改变,增大环境污染风险。该文综述了再生水中的悬浮无机固体、大分子有机质、油脂、表面活性剂和盐分对农田土壤水流运动的影响及其作用机理,指出受灌农田土壤结构性质演化过程与驱动机制、受灌农田土壤与灌溉入渗水流之间的相互作用关系为该领域亟需开展的2个研究方向。文章对再生水农田灌溉制度制定、污染风险控制和生态环境保护均有参考价值。     

不同水分条件下保水剂对土壤持水与供水能力的影响

为探明水分条件对保水剂作用效果的影响,采用盆栽实验,测定冬小麦生长结束后不同水分条件下保水剂不同用量（T1：0、T2：27 mg/kg、T3：54 mg/kg、T4：81 mg/kg）处理的土壤持水、供水及导水性能等。结果表明：保水剂的施用均提高了土壤持水、供水、导水能力及土壤有效水含量。轻度胁迫条件下,以T3处理的持水能力、有效水含量及导水能力最强,而供水能力以T4处理为佳;充分供水条件下,随保水剂用量的增加,土壤持水能力、供水能力、有效水含量及导水能力均提高,但T3和T4处理间差异不显著。与轻度胁迫相比,充分供水条件下各处理的持水能力、供水能力及导水能力均较高,而有效水含量以轻度胁迫条件下的T3处理较高,较对照增加18.6%。从经济的角度考虑,2水分条件下以T3处理（54 mg/kg）效果为佳。     

不同灌溉方式对猕猴桃园土壤团聚体结构和养分的影响

为探究不同灌溉方式对猕猴桃园土壤结构和养分的影响,2017—2019年在陕西杨凌猕猴桃种植园布设地面灌溉、微喷灌2种处理,测定0—50 cm土层的土壤团聚体结构和有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,分析不同灌溉方式下土壤团聚体结构和养分的差异。结果表明:在0—50 cm土层,地面灌溉处理土壤中粒径分别为5.0,2.0～5.0,1.0～2.0,0.5～1.0,0.25～0.5,0.25 mm的颗粒在不同土层中的分布均匀程度高于微喷灌处理,2种灌溉方式下均以0.25 mm的土壤颗粒分布最为均匀;微喷灌处理土壤中粒径0.25 mm的水稳性大团聚体含量显著高于地面灌溉处理,土壤团聚体的平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)高于地面灌溉,而分形维数(D)低于地面灌溉,土壤氮磷钾总含量高于地面灌溉。微喷灌有利于保持猕猴桃园土壤结构的稳定性和土壤肥力,能促进土壤的可持续发展,是成龄猕猴桃园适宜的灌溉方式。     

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。     

再生水灌溉模式对潮土结构性质及导水性能的影响

为揭示再生水不同灌溉模式下土壤结构性质及导水性能的差异。通过室内模拟土柱入渗试验,以清水灌溉为对照(CK),研究了再生水持续灌溉(RW)、再生水—清水混合灌溉(RW-2)及再生水—清水交替灌溉(ARW)3种灌溉模式对土壤容重、总孔隙度、团聚体稳定性、入渗率及饱和导水率的影响。结果表明:相比CK,各处理容重呈降低趋势,总孔隙度增加,但差异均不显著;再生水灌溉促进潮土>1mm粒级团聚体向<1mm粒级团聚体转化,相比CK,各处理<1mm粒级团聚体含量分别增长11.51%~31.22%;潮土团聚体水稳定性降低;各处理>0.25mm粒级团聚体含量分别降低2.92%~9.75%,平均质量直径分别降低11.30%~38.38%,几何平均直径分别降低3.93%~12.78%,其中RW最为显著;相关性分析表明,>1mm粒级水稳性团聚体含量对潮土结构稳定性贡献最大;再生水3种灌溉模式下潮土入渗率分别显著增长80.00%~260.00%;ARW处理潮土有效导水率上升22.68%,而RW和RW-2处理土壤有效导水率分别下降14.47%和42.36%。保持潮土结构性质方面以RW-2处理最好,改善潮土导水能力方面则以ARW处理最为显著。     

保水剂对注水播种玉米土壤水分运移及水分生产效率的影响

通过大田免储水灌注水加保水剂播种玉米灌溉试验,分析了保水剂对土壤水分扩散规律及变化动态、玉米耗水量、水分生产效率和产量等指标的影响效果。结果表明,保水剂施量为2.5 g/m2的注水播种玉米（YB2.5）在全生育期都具有良好的保水效果,是既增产又节水的最佳处理;保水剂施量为1.5 g/m2和保水剂拌种处理只在播后101 d内可有效增加土壤含水率,之后保水效果逐步衰减;施量为0.5 g/m2处理与不施加保水剂处理相比,土壤含水率无明显提高,说明保水剂施量过小时,保水效果不明显。     

华北平原冬小麦对过去30年气候变化响应的敏感性研究

以气候变暖为主要特征的全球变化已经对人类的生产和生活产生重要影响。作物物候及产量对气候变化的响应和适应是研究气候变化对农业生产影响的重要内容。本文选择位于华北平原的4个典型农业气象试验站(唐山、惠民、商丘和驻马店),利用详细的物候和产量观测资料,在站点尺度上研究了冬小麦物候及产量对过去30年(1980—2009)气候变化的响应及其敏感性。结果表明:过去30年冬小麦出苗期推迟,而抽穗期和成熟期呈提前趋势。物候期的提前或推迟导致冬小麦不同生长发育阶段历时发生变化,出苗—抽穗阶段(营养生长阶段)呈缩短趋势,而抽穗—成熟生长阶段(生殖生长阶段)呈延长趋势。相关性研究表明:在4个研究站点,温度和辐射是制约冬小麦产量的主要气候因子;但不同生长阶段,冬小麦产量对气象因子的响应不同。利用多元回归统计方法研究冬小麦产量对不同生长阶段气候因子(温度、辐射和降雨)的敏感性发现:在出苗—抽穗生长阶段,除驻马店站点外,温度升高对冬小麦产量有正效应;而在抽穗—成熟阶段,温度升高会给产量带来负面影响。冬小麦产量与辐射呈正相关,辐射降低给冬小麦产量产生负效应。