掺砂对土壤水分入渗和蒸发影响的室内试验

通过掺砂调控农田土壤水分入渗和蒸发,对新疆干旱绿洲农田抑盐、保水及合理的掺砂制度制定具有重要意义。该研究以不同的掺砂率为影响因子进行土柱模拟试验,设置了4个掺砂率水平,分别是0（对照）、25%、50%、75%。结果表明：不同掺砂率条件下湿润锋和累积入渗量与入渗历时有显著地乘幂关系,影响顺序为75%＞50%＞25%＞0,且在掺砂率≥25%影响幅度较大;不同掺砂处理对土壤水分蒸发过程同样也有显著地影响,随着掺砂率的增加,土壤蒸发显著减弱,随着掺砂率的增加,抑制土壤蒸发越强,且在掺砂率≥75%时有较大幅度影响。土壤在连续20 d蒸发过程中,各个处理的土壤累积蒸发量随时间的关系和Rose经验公式拟合度高; 不同掺砂处理能显著提高土壤掺砂层以下的土壤含水率,随着掺砂率的增加而增加,其中掺砂75%时最高。     

干粉PAM溶解时间对土壤饱和导水率的动态影响

本试验选取两种质地土壤(黏壤土和砂壤土),采用3种干粉PAM施用水平(0、22.5 kg/hm~2和45 kg/hm~2),测定土样在10.25 mm/h入渗速度下的土壤饱和导水率(KS),然后根据土样团聚体含量和稳定性及团聚结构的微观图片,分析干粉PAM影响下土壤结构的变化特征,进而说明干粉PAM溶解时间对KS的影响机理。结果表明:施用PAM后,KS随干粉PAM在水中溶解时间的延长而逐渐减小,最终趋于稳定;干粉PAM溶解时间较短时,PAM处理的KS高于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时砂壤土KS提高幅度最大,较对照提高26.87%,但不同PAM施用量处理间的KS差异不显著。干粉PAM溶解时间足够长时,PAM处理的KS均显著低于对照,其中PAM施用水平45 kg/hm~2时黏壤土KS降低幅度最大,较对照降低10.86%,但是不同施用量处理间KS差异不显著。从影响机理上分析,PAM主要是通过增加土壤团聚体含量及稳定性来提高KS;而干粉PAM溶解时间足够长时,由于PAM易吸附土壤颗粒,水解后的PAM分子链不断伸张延长,堵塞了土壤孔隙,加上PAM本身的黏滞特性,从而降低了KS。研究干粉PAM溶解时间对KS的动态影响,可以为PAM在改善土壤导水能力方面的应用提供理论依据。     

湿润速度对土壤饱和导水率的影响机理

为了揭示不同湿润速度对土壤饱和导水率(Ks)的影响机理,针对2种类型土壤(粘壤土和砂壤土),设置8个湿润速度(2.25mm/h,4.25mm/h,6.25mm/h,8.25mm/h,10.25mm/h,12.25mm/h,14.25mm/h和16.25mm/h),以无湿润速度(0mm/h)的环刀浸泡饱和为对照(CK),共9个处理,进行室内Ks的测定,最后通过分析团聚体指标和试验后土体微观结构照片验证结论。结果表明:湿润速度显著影响Ks,湿润速度越大,Ks越小。2种土壤Ks与湿润速度呈线性负相关,相关系数R2均达到0.96以上。湿润速度从0mm/h增加到16.25mm/h,粘壤土Ks由2.94cm/h变化至2.01cm/h,降低31.50%,而砂壤土则在3.97~2.86cm/h之间变化,降低27.79%。粘壤土的Ks受湿润速度影响非常明显,而砂壤土的Ks只有在高速湿润下才表现出显著差异。对于不同类型土壤,同一湿润速度下Ks也不相同,且差异显著,这与2种土壤的团聚体指标密切相关。湿润速度对Ks影响机理主要是土体中水流运动产生的剪切力破坏了土壤结构,湿润速度越大,产生的剪切力也越大,土壤结构破坏越完全,从而导致土壤导水能力显著下降。     

覆砂对土壤入渗、蒸发和盐分迁移的影响

探讨覆砂厚度对土壤水分入渗、蒸发、盐分迁移的影响,对新疆干旱区农田抑盐、保水及合理的覆砂制度制定具有重要意义。本文采用定水头法入渗和模拟稳定蒸发条件,研究覆砂厚度对土壤水分入渗、蒸发过程以及盐分迁移的影响。以覆砂厚度为影响因子,在土壤表层设置4个厚度,分别是0(对照)、1.7、3.6、5.7 cm。研究结果表明:(1)覆砂抑制了土壤水分净入渗能力,这一抑制作用随着覆砂厚度增加而减弱;(2)覆砂可以显著抑制土壤蒸发,随着覆砂厚度的增加抑制力增大。在20天蒸发过程中,覆砂处理蒸发呈稳定态势,且累积蒸发量符合线性方程,而对照符合Rose经验公式;(3)覆砂可以改变土壤盐分在剖面中的运移,尤其减弱了盐分的表聚。总之,覆砂显著地抑制了土壤蒸发和盐分表聚,即在覆砂厚1.7 cm上就可达显著效果,但对土壤的净入渗能力具有抑制作用。     

保水剂对半干旱区砂壤土水分运动的影响试验研究

采用室内土柱试验,研究了BJ2101XM型保水剂3种施用量及沟施和混施的方法对典型半干旱砂性土壤的入渗和蒸发的影响。结果表明:施用后,入渗速率最大降至对照的0.77(混施)和0.89(沟施);相同初始含水率下,连续蒸发下,土壤含水率均高于对照,其中混施6kg/亩的各层含水率是对照的1.3-39倍,其15cm处提高了42%;混施比沟施减少了6-25%的土壤蒸发量。     

基于不同湿润速度下PAM水解过程对砂壤土入渗的影响

为揭示土壤结构改良剂聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)在不同湿润速度下对土壤入渗的影响机制, 通过土槽入渗试验, 研究混施干粉PAM(0、22.5、45 kg·hm^-2)的砂壤土在不同湿润速度(2.5 mm·min^-1和6.25 mm·min^-1)下土壤入渗参数的变化, 通过测定非毛管孔隙率、导气率和团聚体含量来描述土壤结构特征。结果表明:湿润速度显着影响土壤累计入渗量和稳定入渗率, 高速湿润条件下的累计入渗量和稳定入渗率比低速度湿润条件分别降低了23.75%和26.70%.在同一湿润速度下, PAM在不同阶段对土壤入渗的影响截然相反:湿润阶段, 在PAM作用下土壤累计入渗量、土壤非毛管孔隙率和导气率等均有不同程度降低, 且PAM用量越大降低幅度越大, 此时正处在逐渐水解过程中的PAM分子长链堵塞了土壤孔隙, 抑制了土壤水流运动;连续流阶段, PAM能够提高土壤稳定入渗率、土壤非毛管孔隙率和导气率, 且PAM用量越大提高幅度越大, 此时PAM分子已经完全水解, 发挥了稳定土壤结构的作用, 增加了土壤结构中水稳性团聚体含量, 从而促进水流入渗。研究不同湿润速度下PAM水解过程对砂壤土入渗性能的影响, 可以为PAM在改良土壤结构方面更广泛的应用提供理论依据。     

准噶尔盆地南缘绿洲——荒漠过渡带梭梭“肥岛”效应特征

通过野外调查取样和室内分析的方法研究了绿洲-荒漠过渡带典型灌木梭梭的灌丛下,灌丛间不同层次土壤养分、盐分的差异,旨在揭示干旱荒漠区灌丛的"肥岛"效应特征。结果表明:(1)灌丛下土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾都明显高于灌丛间的,其中表层(0～10cm)土壤分别比灌丛间的高83.1%、113.5%、44.6%、111.8%,土壤电导率提高了167.7%,土壤养分在灌丛下聚集,并且表层含量最高,形成灌丛的"肥岛效应",从而使灌丛植被所覆盖土壤的肥力性状明显区别于未受灌丛影响的土壤。(2)沙漠腹地的土壤养分富集率大于沙漠边缘,其"肥岛"效应也明显大于沙漠边缘的,灌丛土壤全氮和速效磷的富集率较沙漠分别高了25.3%和15.1%。沙漠腹地灌丛下土壤养分的富集程度高可能是荒漠植被适应逆境的一种机制,有利于荒漠植被的生长繁殖和干旱区绿洲生态屏障的形成。     

覆膜滴灌对玉米生长及苗期土壤温度的试验研究

为了探索河套灌区玉米不覆膜滴灌对其产量及土壤理化性质的影响,2015年在内蒙古河套灌区中游开展了玉米不覆膜滴灌试验研究。定株测试玉米不同生育期的株高、茎粗和产量对比分析,得出:在苗期和拔节期,覆膜滴灌玉米株高和茎粗显著优于不覆膜处理,抽雄期后对玉米植株生长性状影响差异不显著,但不覆膜处理玉米产量较覆膜处理下降了15.87%;在玉米苗期,0~40cm耕层土壤,覆膜处理较不覆膜处理土壤温度平均增加了5.62℃。土壤耕层温度的提高为玉米生长提高良好的土壤环境。     

不同土壤水分条件下施用黄腐酸与保水剂对玉米生长、耗水及水分利用效率的影响

为探讨保水剂和黄腐酸在土壤水分保持以及作物耗水的影响效果,2011年在中国农业大学温室进行了玉米盆栽试验,研究两种土壤水分条件下施用保水剂和黄腐酸对玉米的生长、耗水量和水分利用效率的影响。试验设置了2个土壤含水量水平（田间持水量为40%~50%的干旱条件和田间持水量为70%~80%的正常水分条件）、2个保水剂含量水平（分别为0和0.9 g/pot）和。试验用土来自内蒙玉米田间土壤,每个处理重复4次。结果表明：土壤水分状况严重影响玉米的株高、叶面积、穗粒数、干重、产量和收获指数,而保水剂和黄腐酸的施用可以缓解干旱对这些指标引起的不良影响;保水剂的单独施用降低了玉米的蒸腾速率,提高了产量,联合施用黄腐酸后效果更显著。研究结果显示在干旱缺水条件下,折算施用45 kg/hm²保水剂的基础上再施用120 kg/hm²的黄腐酸效果最好,水分利用效率约提高了90%,产量增加了50%。     

不同覆砂厚度对土壤水盐运移影响的实验研究

采用室内土柱模拟试验,研究了不同覆砂厚度条件下土壤潜水蒸发及蒸发后盐分(EC)分布特征,并就覆砂厚度对土壤水盐运移的影响进行了分析。结果表明:覆砂厚度对潜水蒸发的抑制率有显著效果,且抑制率随覆砂厚度的增加而升高,如当覆砂厚度1.7 cm时抑制率达到83%,当覆砂增加到3.6 cm和5.7 cm时,抑制率分别为95%和97%;土壤表层覆砂具有显著的抑盐效应,通过覆砂明显的减轻了土壤盐分向上运移和表聚,如当覆砂厚度1.7 cm时,表层盐分抑制率达到83%,当覆砂厚度为3.6 cm与5.7 cm时,盐分抑制率则分别上升到96%和97%。本试验表明,土壤表层覆砂是一种防止土壤水分蒸发,提高土壤保水能力和抑制土壤盐分表聚的有效方法,覆砂厚度达到3.6 cm是一种在新疆北疆绿洲合理覆砂厚度。