生物炭对和田风沙土水力特性的影响

为探究生物炭的施入量对和田风沙土水力特性的影响,设置了5个生物炭施用量处理,质量比(生物炭质量/干土质量)分别为0%(CK)、4%(T1)、8%(T2)、12%(T3)、16%(T4),利用离心机法获取土壤水分与吸力关系,定水头法获得饱和土壤导水率,通过VG-M组合模型拟合土壤水分特征曲线,探究生物炭对风沙土持水性、土壤水分有效性、释水性和导水规律的影响。结果表明:生物炭显著影响了风沙土的持水特性,改变了其孔隙分布规律,对VG模型参数θ_s、θ_r、α、n均有不同程度的影响。随着生物炭的增加,田间持水量(体积含水量)由19.42%增加到30.64%,全有效水含量由18.15%增加到25.63%,萎蔫系数由1.27%增加到5.01%,饱和导水率平均降低80.93%,各处理的比水容量在PF=1.8～3.8(土壤水吸力对数值)阶段为T3T4T2T1CK,在相同的土壤含水量下各处理的非饱和导水率表现为CKT1T2T3T4,毛管孔隙比例与生物炭用量呈二次函数趋势变化。生物炭能够改善风沙土的孔隙结构,增大其有效水分含量,减小其入渗速率。从土壤水力特性角度出发,利用生物炭改良和田风沙土生物炭适宜的施入量为12%。     

新疆阿瓦提丰收灌区砂壤土非饱和土壤水分运动参数的测定与计算

采用负压计法和双环入渗法在田间分别测定了阿瓦提丰收灌区砂壤土土壤含水率及其对应的土壤水吸力和土壤饱和导水率,采用Sigmaplot软件拟合了Van Genuchten水分特征曲线公式.根据Mualem提出的非饱和土壤导水率公式,建立了该灌区砂壤土非饱和土壤导水率的计算公式,并间接推导了非饱和土壤扩散率和比水容量两个参数...     

毛乌素沙地复配土壤水分特征曲线模型筛选研究

针对国家增加可利用土地、降低水土流失的需求,利用复配土壤对风沙土进行改良,是实现毛乌素沙地治理、区域生态修复的重要手段。测定不同复配比例土壤的水力学性质,并进一步筛选出合适复配土壤使用的水分特征曲线模型,运用高速离心机法测定对复配土壤水分特征曲线,环刀法测定复配土饱和导水率,并对比不同水分特征曲线模型对于不同比例复配土壤的模拟效果。研究表明:相同土壤水吸力下,添加砒砂岩处理的土壤含水率均高于纯风沙土处理;复配比例中砒砂岩含量越高,土壤保水性越高;当砒砂岩与风沙土复配比例高于5:1后,土壤水分特征曲线与纯砒砂岩差异不大;低吸力阶段,砒砂岩的添加减少了土壤中大孔隙的比例,而在中高吸力阶段,砒砂岩的添加增大了土壤中小孔隙的比例,进而提高土体的持水能力。模型适宜性分析结果表明,能够适配各处理的非饱和导水率模式最优模型为van Genuchten模型;砒砂岩与沙复配比例高于1:5后,Gardner模型的相关系数从0.9473上升至0.9929,残差平方和0.041降低至0.010,模拟效果逐渐超越van Genuchten模型,间接推求公式Arya-Paris模型物理概念明确,但影响因素过多,相较经验公式拟合效果不佳。     

四种方法推求土壤导水参数的差别与准确性研究

利用土壤水分特征曲线拟合公式和实测的饱和导水率间接推求土壤非饱和导水参数K(θ)和D(θ)是目前大多数水文模型普遍采用的方法。以长武黑垆土为例,对其中比较流行的Broadbrige-White模型、VanGenuchten模型、Burdine模型和Mualem模型推求土壤导水参数的差别和准确性进行了比较分析。结果发现:在较高含水量范围内,4种方法推求的土壤导水参数与实测值相差很小,具有较高精度;用4种方法计算土壤水分扩散率D精度要明显高于对非饱和土壤导水率K计算精度;对黑垆土而言,用Broadbrige-White模型推求的土壤非饱和导水参数K和D精度最高。     

微咸水与生物炭协同作用对盐碱土入渗特征及水盐运移的影响

为研究添加生物炭条件下微咸水矿化度对盐碱土水盐运移的影响，采用一维垂直土柱入渗试验，研究了微咸水灌溉并施用生物炭对盐碱土水盐运移特征及其对Philip和一维代数入渗模型参数的影响，并对入渗模型的适用性进行了评价。本研究设置淡水对照CK(0 g·L^-1)及4种微咸水矿化度水平(2、3、4、5 g·L^-1)与施用玉米秸秆生物炭(5 t·hm^-2)组合试验方案。结果表明：使用微咸水灌溉或施用生物炭均会增加土壤水分入渗速率及土壤含水率，提高土壤保水能力，且微咸水和生物炭协同作用下效果更好。灌溉微咸水并施用生物炭降低了土壤含盐量，在0～30 cm深度内的平均含盐量比初始含盐量降低了34.75%～74.00%,具有良好的盐分淋洗效果。Philip入渗模型能够较好模拟微咸水和生物炭协同作用下的土壤水分入渗情况，灌溉微咸水或施用生物炭会使吸渗率S增加，且两者结合使用时S增幅更大；由代数模型计算而得的土壤各层理论含水率值与实测值之间的平均绝对误差与均方根误差均小于2.2%,表现出一维代数模型较好的适用性。综上所述，使用微咸水灌溉并配施生物...     

添加γ-聚谷氨酸条件下Philip模型与Green-Ampt入渗模型的对比分析

干旱加剧及土壤退化严重,使新型保水剂γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的应用在农田节水灌溉中开始暂露头角。基于室内垂直一维入渗试验,在分析了γ-PGA对土壤水分入渗能力的影响的同时还对Philip模型和Green-Ampt入渗模型进行对比分析。结果表明:与未施加聚谷氨酸的处理(对照组)相比,随着γ-PGA施量的增加,累积入渗量和入渗率均呈单调递减趋势;两个入渗模型的拟合结果显示:Philip公式中,吸渗率呈减小趋势,Green-Ampt公式中,饱和导水率、饱和导水率与土壤水吸力的乘积都呈减小趋势,但土壤水吸力无明显变化。Philip模型与Green-Ampt入渗模型的对比分析结果表明:利用模型参数互推关系计算的Philip模型计算参数与拟合参数的一致性较好,而Green-Ampt模型的计算参数与拟合参数的一致性较差;利用Philip模型计算参数计算的累积入渗量与实测累积入渗量之间的吻合程度高,均方根误差小于0.5,而利用Green-Ampt模型计算参数计算的累积入渗量与实测累积入渗量之间的吻合程度较差,均方根差均大于0.5。说明在添加保水剂的条件下采用Philip入渗模型确定入渗参数时较为精确。     

生物炭对亏缺灌溉下温室重壤土栽培番茄产量及品质的影响

探究生物炭对亏缺灌溉下温室重壤土栽培番茄产量和品质的影响，确定番茄产量和综合品质最优的灌水量及生物炭添加量，为重壤土地区温室番茄栽培提供灌水及生物炭施加依据。采用桶栽试验，设置3个生物炭添加量（0，3%，6%，按干土重的百分比计）和3个灌水水平（充分灌溉W1：75%~85%θ_f；中度亏缺W2：55%~65%θ_f；重度亏缺W3：40%~50%θ_f。θ_f为田间持水量），共9个处理。结果表明：无生物炭添加时，亏缺灌溉下番茄产量降低了13.8%~54.0%（P＜0.05），果实硬度、果色指数、VC、可溶性固形物、有机酸含量等营养品质指标均显著降低，果型指数、番茄红素则呈现增加的趋势，灌溉水利用效率在重度亏缺下降低了10.9%（P＜0.05）；在充分灌溉条件下添加生物炭，番茄产量和灌溉水利用效率分别提高了12.3%~22.0%和23.3%~28.6%，可溶性固形物含量降低了6.4%~17.7%（P＜0.05），对VC、番茄红素、有机酸含量及外观品质无显著影响；在亏缺灌溉条件下添加生物炭不利于增产，C1W3、C2W3处理产量较C0W3处理分别降低了37.6%（P<0.05）、17.1%（P>0.05），但外观品质指标、VC、可溶性固形物均有一定幅度的提升，对灌溉水利用效率的影响表现为低添加量时降低而高添加量时提高。综合分析表明，各灌水水平下添加生物炭均能提高番茄品质的综合排名，充分灌溉下生物炭低添加量效果较好，而亏缺灌溉下高添加量较优，尤其是C2W2处理，番茄品质综合排名可达到充分灌溉的效果。综合考虑番茄品质、产量及灌溉水利用效率，C1W1处理（灌水水平为75%~85%θ_f，施炭量为3%）为最优处理。     

水氮调控对苜蓿与无芒雀麦混播草地生长和辐射利用的影响

针对我国内陆干旱区人工草地生产管理粗放及气候资源利用不充分等问题,探究合理的牧草种植与水氮供应模式,以充分挖掘区域牧草的生产潜力。采用3 a生(2018年播种)紫花苜蓿(简称‘苜蓿’)和无芒雀麦,分析种植模式(苜蓿与无芒雀麦混播,D1;无芒雀麦单播,D2)、施氮量(低氮量N1:60 kg·hm^-2;高氮量N2:120 kg·hm^-2)和灌水量(以灌水下限占田间持水量θ_f的百分比计,分枝期均充分灌水(75%～85%θ_f),现蕾和初花期轻度亏水W1:65%～75%θ_f、中度亏水W2:55%～65%θ_f、重度亏水W3:45%～55%θ_f,灌水上限均为85%θ_f)对牧草叶面积指数(LAI)、干物质累积量、累积截获光合有效辐射量(CIPAR)、辐射利用效率(RUE)、产量(Y)、耗水量(ET_a)、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFP_N)的影响。结果表明：(1)牧草LAI和...     

不同改良方法对盐碱土壤水盐运移效果的影响

以取自山东省东营市的中度盐碱土为研究对象，为探究表层（0~20 cm）掺沙和掺生物炭处理对黄河三角洲地区盐碱土的改良效果，在室内进行了垂直一维积水入渗试验，分别研究两种方法对土壤水分入渗、土壤剖面含水率和含盐量的影响。试验土壤为中度盐碱土(含盐量2.381 g·kg^-1)，试验共设置7个处理，分别是：CK(掺沙或生物炭0%)、S1(掺沙5%)、S2(掺沙10%)、S3(掺沙20%)、C1(掺生物炭0.5%)、C2(掺生物炭1%)、C3(掺生物炭2%)。结果表明：在相同入渗情况下，表层（0~20 cm）掺沙、生物炭均能提高盐渍化土壤中水分入渗效果，掺加生物炭显著提高添加层的蓄水能力，掺沙显著提高掺沙层以下土壤含水率，在土层20~40 cm中，掺沙处理平均土壤含水率比掺生物炭处理提高1.37%；不同改良剂处理下，掺沙更有利于盐碱化土壤脱盐，20%掺沙处理平均脱盐率比掺生物炭处理提高5.26%~13.80%，脱盐区深度增加2.35%~3.92%，达标脱盐区深度增加1.70%~3.00%。根据河沙和生物炭在室内一维垂直积水入渗试验结果来看，土壤表层掺沙能有效解决黄河三角洲地区盐碱化土壤问题，改善土壤水盐分布，为作物生长提供良好的生长环境。     

生物炭配施沼液对番茄根区土壤养分环境的影响及评价

为探明施用生物炭对沼液灌溉时作物根区养分滞留量的影响，将生物炭的强吸附特性与沼液绿色有机的特点相结合，在2019年和2020年开展两季大田试验，设置1个当地常规化肥处理(CF)和4个沼液-生物炭处理(沼液浓度20%,T₀、T_0.5、T_1.0、T_2.0处理生物炭施用量分别为0%、0.5%、1.0%、2.0%,质量比),探求不同生物炭施加量配施沼液对番茄根区土壤养分环境的影响，并采用层次分析法(AHP)进行了评价。结果表明：灌溉沼液浓度为20%时，番茄根区0～60 cm土层土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有机质含量以及0～40 cm土层土壤pH值随生物炭施加量的增加而逐渐增大，T_2.0处理土壤全氮、硝态氮、铵态氮和有机质含量均高于其他处理；层次分析法对生物炭配施沼液处理下番茄根区土壤养分环境质量评价的结果表明，各处理对根区土壤养分环境质量的影响表现为：T_2.0>T_1.0>T_0.5>T₀     

生物炭配施沼液对渗出液电导率、全氮含量及土壤理化性质的影响

为增加沼液中养分在土壤中的滞留量,提高沼液利用效率,采用室内土柱试验,设置不同沼液配比(沼液∶水(体积比)分别为1∶4、1∶6、1∶8)、生物炭混掺量(0.0%、0.5%、1.0%、2.0%(土壤质量分数))和生物炭混掺厚度(5、10、15、20 cm),探讨生物炭配施沼液对土柱渗出液电导率、土壤全氮、土壤容重、土壤水稳定性团聚体、土壤总孔隙度、pH值和土壤有机质的影响。结果表明:沼液配比为1∶8时,生物炭配施沼液对全氮淋失无明显作用,沼液配比为1∶6时,渗出液全氮淋失幅度为34.49%～66.79%,沼液配比为1∶4时,渗出液全氮淋失幅度为4.17%～71.67%,即生物炭配施沼液能有效地提高土壤中的全氮含量。随生物炭混掺量的增加,土壤0.25 mm水稳定性团聚体含量、土壤总孔隙度和土壤有机质含量均有所增加,而随沼液配比的减小均逐渐降低,土壤0.25 mm水稳定性团聚体较CK增加幅度为8.47%～31.99%,土壤总孔隙度增加幅度为0.76%～3.72%,土壤有机质增加幅度为4.83%～37.17%;土壤容重随土壤中生物炭混掺量和沼液配比的增大而逐渐减小,降低幅度为2.22%～8.15%,表明生物炭配施沼液有益于土壤理化性质的改善。     

基于AHP-EWM-TOPSIS的温室辣椒最佳调亏灌溉方案优化研究

辣椒对土壤水分非常敏感,传统的灌溉方式以单一追求高产为目的,对农作物进行大量灌溉,辣椒产量的提高往往伴随品质的下降。为选出能平衡产量和品质的最优调亏灌溉方案,本试验以辣椒为研究对象,以全生育期充分供水(75%～85%θ_f,θ_f为田间持水量)作为对照(CK),在3个调亏时期(苗期M、花期H和果期G)分别设置2种调亏程度(轻度水分调亏LS:65%～75%θ_f,重度水分调亏SS:55%～65%θ_f)和2种调亏历时(短期调亏：连续亏水4 d,长期调亏：连续亏水8 d),研究不同调亏处理对辣椒生长、产量和品质的影响。结果表明,在各生育期进行调亏灌溉均会减小辣椒株高、茎粗、叶面积及营养器官干物质。与花期和果期相比,苗期水分调亏对辣椒生长指标及营养器官干物质的抑制程度最大,尤其在苗期长期重度水分调亏(MSS-8)下,营养器官干物质最少,较CK下降27.85%。另外,苗期和花期适度的水分调亏有利于提高辣椒生殖器官干物质和产量,其中,苗期短期轻度(MLS-4)、苗期长期轻度(MLS-8)及花期短期轻度(HLS-4)水...     

聚丙烯酸钠的释水特征及对土壤物理参数的影响

聚丙烯酸钠作为保水剂的一种,在农业应用中能够防止水土流失,改善土壤水分状况,促进作物增产,提高作物品质。通过室内试验分析了聚丙烯酸钠的释水特征及土壤中混施不同比例(0、0.3%、0.5%、1%和1.5%)聚丙烯酸钠对土壤饱和导水率、收缩比和紧实度的影响。研究结果表明,聚丙烯酸钠释水与混施土壤后释水存在较大差异,100%聚丙烯酸钠在1.5 MPa吸力条件下能保持46.4%的水分,而在干土中可以快速100%的释放水分;随着土壤聚丙烯酸钠用量的增加,土壤透水性急剧降低,均匀混施达到1%时,饱和导水率接近0 m·d~(-1);干燥后土壤紧实度和收缩比增加,导致聚丙烯酸钠的农业应用也存在一定的潜在风险。     

不同土地利用方式下盘式吸渗仪测定土壤导水率方法比较

为了对比分析土地利用方式计算导水率方法适用性,利用盘式吸渗仪在林地、农地、苜蓿地进行了不同盘径和负压下土壤吸渗试验,并利用不同公式计算了土壤导水率。结果表明,有机质含量和容重较大的林地以及人为因素影响较大的农地,采用稳态流方法计算导水率比较合适,而对于土质较为均一的苜蓿地来说,采用瞬态流计算会省时省力,并得到较好的结果。因此,不同的土地利用方式应该采用不同的计算方法。     

温室甜椒对不同灌溉方式的生理响应

为了分析不同灌溉方式的节水效果和作物对不同灌溉方式条件下的生理响应,通过对温室甜椒进行常规灌溉(GI)和分根交替灌溉(APRI)的试验,分析了不同灌溉方式对甜椒叶片光合特性、水分参数、叶绿素相对含量(CC)、根冠比(R/S)和根系导水率(RHC)的影响,以及不同灌溉方式甜椒对水分胁迫和复水的生理响应。试验结果表明:分根交替灌溉处理能够有效地调节气孔开度,减少无效蒸腾失水,比常规灌溉处理节水25.93%,WUE、叶片细胞液浓度(CSC)、叶绿素相对含量(CC)和R/S分别提高了3.19%、6.56%、8.04%、15.38%,RHC减小了3.01%。两种灌溉方式受水分胁迫复水后都表现出叶片光合速率(Tr)、水分饱和亏(WSD)、CSC值下降,叶鲜重含水率(FWC)值上升,且分根交替灌溉甜椒(APRI)对水分胁迫和复水都具有更优的生理调节功能。     

不同盐渍化土壤N2O排放对生物炭添加和土壤水分的响应

为探讨不同盐渍化程度土壤N₂O排放对生物炭添加和土壤水分的响应,开展为期30 d的室内培养试验,设置5个土壤盐渍化水平(S0、S1、S2、S3、S4:盐分添加量分别为土壤质量的0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%)、2个生物炭添加方式(B0:不添加;B1:添加量为土壤质量的5%)和2个水分条件(W0:60%田间持水量;W1:100%田间持水量)。结果表明：土壤盐分对N₂O累积排放量具有显著影响,盐分含量越高则降幅越大,与S0处理相比,S1、S2、S3、S4处理N₂O累积排放量分别降低43.9%、66.5%、91.9%、93.2%。土壤水分对N₂O累积排放量具有极显著影响,水分含量越高则累积排放量越大,与W0处理相比,W1条件下各盐分处理N₂O累积排放量分别增加3.0%、84.8%、187.4%、729.4%、306.7%。生物炭添加对N₂O累积排放量存在一定影响,与B0处理相比,低水含量下,B1处理累积排放量增幅为3.4%～20.6%,高水含量增幅...     

黄土高原藓结皮覆盖土壤导水性能和水流特征

生物结皮具有特殊的水文物理性质,为探究其对土壤水分渗透性和水流特征的影响,以黄土高原风沙土和黄绵土上3种典型地表覆盖类型(裸地、藓结皮、藓结皮-草本植物混合)为对象,采用环刀法和染色示踪法对其导水性质与水流特征进行探究。结果表明:藓结皮对2种土壤类型0~5 cm土层土壤理化性质影响较大,与裸地相比土壤容重降低了9.85%~10.00%,土壤黏粒含量增加了1.01~1.29倍,表层有机质含量提高了2.73~3.02倍;藓结皮使0~5 cm土层土壤饱和导水率降低了61.32%~88.89%,而在5~10 cm土层饱和导水率则有明显上升。另外,由于草本植物的影响,藓结皮-草本植物0~5 cm土层与藓结皮土壤相比土壤饱和导水率提高了1.32~6.43倍;黄绵土藓结皮与藓结皮-草本植物的染色面积比均高于裸地,且水分下渗深度增加了10 cm,而风沙土藓结皮与风沙土裸地的染色面积比差异不明显。综上所述,藓结皮和藓结皮-草本植物的存在改变了表层土壤水分渗透性以及水流运动特征和水分下渗深度,影响着黄土高原土壤水分保持和生态恢复。     

生物炭对干旱胁迫下咖啡苗生长及非结构性碳水化合物的影响

为明确在干旱胁迫下施用生物炭对咖啡苗生长及非结构性碳水化合物（NSC）含量的影响，以正常水分处理（W1：土壤水分为最大持水量的65%~70%，不施用生物炭；W2：土壤水分为最大持水量的65%~70%，施用相当于烘干土质量5%的生物炭）为对照，设置不同生物炭处理（D1：不施生物炭；D2：施用量为干土质量的5%）下进行持续干旱与复水的盆栽试验，干旱与复水共设4个处理，分别为持续干旱9 d（DL）、持续干旱13 d（DS）、持续干旱9 d+复水后3 d（DL+R）、持续干旱13 d+复水后3 d（DS+R），分析各器官（根、茎、叶）干物质量、NSC组分含量及其质量的变化。结果表明：与正常水分处理（W1）相比，持续干旱9 d时（DL），D1处理咖啡苗叶的可溶性糖含量、淀粉含量和NSC比率分别下降22.5%、21.1%和21.1%，根的可溶性糖含量和NSC比率分别显著提高8.7%和62.8%，茎的可溶性糖含量和NSC比率分别显著提高22.0%和28.2%。持续干旱13 d时（DS），D1处理较W1处理的根、茎、叶干质量和总干物质量分别下降30.6%、22.2%、34.8%和30.8%，叶的NSC含量和NSC比率分别下降23.7%和16.4%，根的NSC含量和NSC比率分别增加33.8%和57.9%；生物炭处理（D2）较不施生物炭的处理（D1）总干质量增加16.7%，根的NSC含量和茎的NSC比率分别下降18.0%和24.1%，叶的NSC含量和NSC比率分别增加22.8%和15.0%。持续干旱9 d复水后3 d时（DL+R），生物炭处理（D2）对各器官NSC含量恢复作用显著，且与正常水分处理（W1）间无显著差异；干旱13 d复水后3 d时（DS+R），不施生物炭处理（D1）的咖啡苗生长未恢复，而生物炭处理（D2）对咖啡苗恢复作用显著，D2较D1处理的总干质量增加20.3%，叶的NSC含量增加22.7%，根和茎的NSC含量分别下降11.8%和15.3%。可见，施用生物炭是增强咖啡抗旱性和减缓咖啡NSC组分剧烈变化的有效途径。     

不同外源添加物质对土壤磷素淋溶和迁移特征的影响

采用室内模拟淋溶土柱的方法,研究四种外源添加物质(土壤调理剂、砒砂岩、秸秆、生物炭)对土壤磷素淋溶和迁移特征的影响。结果表明:(1)不同外源添加物质均增加了淋溶液中总磷(TP)的累积量,淋溶浓度介于0.05~2.86 mg·L~(-1),其中生物炭和秸秆的效果显著;(2)添加生物炭的土柱淋溶液中总可溶性磷(TDP)的变化趋势与TP相似,整体上先升高后降低;添加秸秆减少了土柱淋溶液中可溶性反应磷(DRP)在TDP中所占的比例。(3)添加秸秆减少了土柱中速效磷(Olsen-P)含量,而添加生物炭的处理,随着添加比例的增大,分别比对照增加141%、290%、382%;(4)添加秸秆的各土层中土壤可溶性磷(CaCl_2-P)含量无明显差异,在其它处理中,呈现先减小后增大的趋势。添加生物炭的各土层中CaCl_2-P含量变化幅度大。综上,生物炭显著地增大了土壤中磷素的淋溶和迁移能力,秸秆可减少淋溶液中DRP的含量,阻止土壤中CaCl_2-P向下层迁移。     

砂质潮土水分特性研究

通过对黄泛平原砂质潮土水分特征曲线、比水容量、水分常数、渗透系数、孔隙状况及部分物理性质的测定,发现经验方程θ＝AS-B在低、中吸力段(0.02×105Pa～15.0×105Pa)对土壤水分特征曲线有良好的模拟性.研究表明,砂质潮土有效水上限(田间持水量)为0.1×105Pa吸力所对应的土壤湿度;易效水与难效水的吸力界点(毛管断裂湿度)以0.5×105Pa为宜.研究发现并总结出砂质潮土水分特性为:持水量低,有效水少;渗透性强,释水量大;供水力小,耐旱性差.