土壤结构改良剂对风沙土水稳性团聚体改良效果及机理的研究

采用PAM、β-环糊精、沃特保水剂、腐殖酸等4种土壤结构改良剂，通过室内土柱培养，以研究其对风沙土有效的改良效果，并探讨其作用机理和合理的施用浓度。结果表明，4种改良剂均可促进〉0．25mm水稳性团聚体的形成，在低浓度（0．05％～0．1％）下其趋势为：沃特保水剂〉β-环糊精〉PAM〉腐殖酸，在高浓度（0．2％～0．4％）下趋势为：PAM〉β-环糊精〉沃特保水剂〉腐殖酸。4种改良剂在浓度为0．05％～0．4％时，均可有效地降低风沙土团聚体的分形维数，改善风沙土结构，尤其沃特保水剂改良效果最明显。在低浓度下，4种改良剂均可有效地降低土壤容重。回归分析和方差分析表明，沃特保水剂主要作用于5～1mm粒径的团聚体，其适宜浓度为0．05％左右。     

土壤改良剂对黄绵土持水性能的改良效应研究

通过室内土柱培养,研究了PAM、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸对黄绵土持水性能的改良效果.结果表明,不同改良剂在不同浓度下的土壤水分特征不同,但都符合土壤含水量与土壤吸力之间的关系式;在浓度0.05%～0.4%时,在同一改良剂处理下a值的大小变化规律是随浓度的增加而增大,即:0.4%>0.2%>0.1%>0.05%>CK;在同一浓度下,不同改良剂在培养3周和2个月时,不同改良剂处理下的a值的大小为PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在培养4个月后,在浓度＜0.2%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在浓度0.2%～0.4%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>腐殖酸>β-环糊精.     

PAM对黄土高原主要土壤类型水稳性团聚体的改良效果及机理研究

通过室内土柱培养,研究PAM对黑垆土、黄绵土、风沙土水稳性团聚体的改良效果,并探讨其作用机理和合理的施用浓度.结果表明,在浓度为0.05%～0.4%,PAM均可促进3种土壤＞0.25 mm水稳性团聚体的形成,并有效降低3种土壤团聚体分形维数,改善土壤结构;方差分析表明,PAM改良3种土壤结构的机理是一致的,将＜1mm的水稳性团聚体聚合为更大粒径的水稳性团聚体,使＞1mm的水稳性团聚体含量增加.PAM改良黑垆土、黄绵土和风沙土土壤水稳性团聚体达到显著水平时的浓度也不相同,其适宜浓度分别为0.2%～0.4%,0.05%,0.05%.3种土壤的黏粒含量和有机质含量的差异,可能是影响PAM对不同土壤的水稳性团聚体的改良效果差异的主要原因.     

不同胶结物质对黄绵土团聚体形成的影响

通过室内培养试验,采用PAM、腐殖酸、壳聚糖、硫酸铝4种土壤结构胶结剂对促进黄绵土0.25mm团聚体形成大团聚体的过程和效果开展研究。结果表明:(1)从新形成土壤团聚体的粒径分布来看,4种胶结剂均有利于0.25mm粒径的团聚体形成更大的团聚体,尤其是对于增加5mm的土壤团聚体含量效果明显;(2)4种胶结剂施入0.25mm黄绵土团聚体,均可有效地增加黄绵土团聚体的平均重量直径和几何平均直径,提高了团聚体稳定性,且随胶结剂施用浓度的增加呈升高趋势;(3)不同胶结剂对促进黄绵土团聚体形成的能力表现为腐殖酸≈PAM壳聚糖硫酸铝。研究结果可为合理利用外源胶结剂改善土壤结构提供一定的科学依据。     

秸秆不同处理方式对黄绵土团聚体特性的影响

以采自中国科学院安塞水土保持综合试验站基地的粉砂质黄绵土壤为试验用土,研究秸秆不同处理方式对黄绵土结构的影响。结果表明,(1)粉碎秸秆与硫酸钙配施处理能显著增加黄绵土水稳性团聚体,各评价指标与对照组(裸土)差异显著(P0.05),同时该处理降低了土壤结构的分形维数,有效提高土壤结构稳定性;(2)粉碎氨化秸秆以及与硫酸钙改良剂混合施用对提高黄绵土水稳性团聚体含量有一定的迟效性;(3)在整个培养期内,长秸秆改良土壤结构作用缓慢,单施硫酸钙对黄绵土结构无明显改良作用,土壤结构分形维数与团聚体评价指标大于0.25的土壤团聚体结构含量(R0.25)、平均质量直径(WMD)、平均几何直径(GMD)各值均呈极显著负相关关系(P0.01)。总之,不同处理方式的秸秆施入土壤后,对原状土的扰动方式不尽相同;采用团聚体分形维数可定量描述土壤结构的动态演变过程。     

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.     

改良剂施用对矿区复垦土壤水稳性团聚体及有机碳组分的影响

  目的  探究施用不同种类和数量改良剂对矿区复垦土壤水稳性团聚体和有机碳的影响。  方法  在山西省古交市屯兰煤矿复垦6年的地块上设置随机区组试验,在0 ~ 20 cm土层按土壤重量的1%、3%、5%分别施用腐殖酸和泥炭两种改良剂,于施用后1年和2年时两次取样测定0 ~ 20 cm土壤团聚体组成、有机碳含量及其组分,对不同种类和数量改良剂的改良效果进行评价。  结果  施用腐殖酸、泥炭后1年时各处理土壤 > 2 mm水稳性团聚体质量分数均高于对照,增幅为1.53% ~ 62.27%,且土壤水稳性团聚体均以大团聚体（> 0.25 mm）为主;施用改良剂后2年时各处理土壤水稳性大团聚体含量降低,降幅为1.73% ~ 11.35%,土壤团聚体以 < 0.053 mm粒级的团聚体为主。施用改良剂后腐殖酸处理的土壤有机碳储量、固碳量和固碳速率呈先增加后减少的趋势,泥炭处理随泥炭施用量的增加而增加。施用改良剂后土壤 > 2 mm粒级团聚体质量分数与土壤有机碳储量呈显著正相关。施用改良剂能增加复垦土壤矿物结合态有机碳含量,且施用腐殖酸处理的含量高于泥炭处理。施用改良剂后2年时与1年相比,复垦土壤颗粒态有机碳含量呈增长的趋势,土壤铁铝键结合态有机碳含量则呈降低趋势。施用腐殖酸、泥炭可增加复垦土壤羧酸、醇类等官能团含量,显著增加土壤中多糖物质的含量。  结论  在矿区复垦土壤上施用腐殖酸、泥炭可显著增加土壤大团聚体数量,提高土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒态有机碳含量及土壤固碳量;随腐殖酸、泥炭施用量增加,土壤固碳速率增加、固碳效率减小;复垦区土壤改良需逐年施用腐殖酸、泥炭等改良剂,才能获得稳定的改良效果。     

连续失水-复水中不同粒径保水剂对土壤结构和水分特性的影响

为明确土壤干湿交替环境下保水剂与土壤颗粒之间的作用方式及保水剂对土壤结构和水分有效性的影响。通过土柱模拟试验,研究连续失水—复水条件下,不同粒径(0.85,0.6～0.85,0.30～0.45 mm)保水剂对土壤水分特性、土壤团聚体分布和结构稳定性的作用,以及保水剂—土壤混合体价键结构的微观变化特征。结果表明:第1次(T1)和第2次(T2)失水取样阶段,除T2阶段的最小粒径处理外,其余各粒径保水剂促使土壤相对含水量较对照显著增加72.9%以上(P0.05)。保水剂粒径大小和土壤水分状况均会影响保水剂对土壤供水能力的作用效果,粒径最小的保水剂改变土壤持续吸水和供水的能力较差,促进土壤水稳性大团聚体组成和团聚结构稳定的性能最优。在连续的干湿交替影响下,保水剂与土壤的作用加剧,壤土中的Si-O-Si键、-OH、蒙脱石和石英等矿物胶体会进入到保水剂网状结构中,反应的剧烈程度会影响土壤水稳性大团聚体的形成和稳定性。初步分析认为,随着反复失水—复水进程,更多黏粒矿物对保水剂分子结构的破坏,是减弱保水剂吸持水性能的主要因素之一。     

有机合成类土壤改良剂的制备及其对沙化土壤抗蚀性的改良效果

[目的] 探究以玉米芯、腐殖酸为原料制备纤维素基土壤结构改良剂对沙质土壤抗侵蚀性能的改良效果,为区域性水土流失治理工作提供科学参考。 [方法] 选择漆酶(Lac)和木素过氧化物酶(Lip)的单酶类型和双酶协同,设置3个酶活水平,2个玉米芯生物质添加处理,固定腐殖酸用量,通过水溶液聚合法制备纤维素基土壤改良剂。利用红外光谱对酶解产物及改良剂官能团进行表征,基于溶胀特性分析土壤保水持水能力和改良剂的网状特征,基于机械性和水稳性团聚体相关参数分析改良剂对沙质土壤抗蚀性的改良效果。 [结果] ①纤维素基土壤改良剂的吸纯水倍率为纯腐殖酸基改良剂的0.61～4.84倍。添加4 g漆酶(20 U)+木素过氧化物酶(20 U)酶解产物制备的土壤改良剂(LLP_3-4)的吸纯水倍率最高,为66.7 g/g。改良剂溶胀过程符合Schott二级动力学模型。 ②与CK相比,3种酶解方案制备的改良剂(Lac_3-4,Lip_3-4和LLP_3-4)1%添加处理,土壤的饱和持水量提高了20%～60%;LLP_3-4可使机械性大团聚体和水稳性大团聚体(粒径＞0.25 mm)含量分别增加了6倍和14倍,使土壤平均重量直径和几何平均直径分别增加了70.59%和46.67%,分形维数降低了21.36%。 [结论] 双酶预处理方案制备的纤维素基土壤改良剂可显著提升沙化土壤的保水持水能力及抗蚀性能。     

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%)。     

土壤调节剂对土壤物理性质的改善

Effects of non-ionic polyacrylamide(PAM),anionic polyacrylamide(PHP),cationic polyacrylamide(PCAM),non-ionic polyvinylalcohol(PVA),anionic hydrolyzed polyacrylonitrile(HPAN)and polyethleneoxide(PEO)on the physical properties of three different soil stpes were studied.content of water-stable aggregates larger than 0.25mm increased to varying extents for different soils and soil conditioners,Among the six kinds of condiftioners,non-ionic polyacrylamide(PAM) was the most effective for red soil while polyethyleneoxide(PEO)the least effective for Chao soil,red soil and yellow-brown soil.Water-stable aggregates with the molecular weight of PEO within a certain range.Only evaporation rate of Chao soil decreased after aplication of PAM and HPAN to Chao soil and red soil.     

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。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

施用生物质炭对黑土腐殖质组成及水稳性团聚体分布的影响

为探究生物炭对土壤腐殖质组成和团聚体特征的影响，以东北黑土区植烟土壤为研究对象，设置了3个处理，2019-2020年连续施用低量生物炭5t/hm2（C1）；高量生物炭25t/hm2（C2）和不施生物炭（CK），分析了不同用量生物炭对土壤腐殖质组分及水稳性团聚体分布的影响，并利用傅里叶红外光谱(FTIR)和13C核磁共振光谱(13C-NMR)对土壤胡敏酸化学结构进行表征。结果表明：C1和C2处理分别使富里酸减少了16.90%和40.85%，胡敏酸含量显著增加了14.86%和33.78%，胡敏酸在腐殖酸中所占比例（PQ值）也显著增加；FTIR和13C-NMR分析表明，C2处理的土壤胡敏酸的2920/1620值降低了11.82%，脂族C/芳香C比值降低了13.04%，表明高量生物炭使胡敏酸芳构化程度增强，脂肪结构比例降低；生物炭的添加促使土壤大团聚体（>0.25mm）比例增加，C2处理提升大团聚体的作用更显著。结合相关性分析发现，胡敏酸含量与2~0.25mm大团聚体含量显著正相关，胡敏酸分子的脂肪族官能团特征与>2mm粒级团聚体显著正相关。此外，C1和C2处理显著提高了烟叶产量。从而表明，生物炭能提升土壤腐殖质中胡敏酸含量和结构，有利于土壤大团聚体形成，提高土壤固碳潜力，对作物有一定的增产效果。     

PAM与不同土壤调理剂混合施用对降雨入渗和土壤侵蚀的影响

土壤中施用聚丙烯酰胺(PAM)可以提高降雨入渗率,减少土壤侵蚀量。PAM大多施用于土壤表面。为了研究PAM与不同土壤调理剂混合施用对入渗率和侵蚀量的影响,对PAM(22.5kg/hm2)与保水剂(45kg/hm2)、粉煤灰(1 500kg/hm2)、腐殖酸(900kg/hm2)混合的6种施用方法进行了试验。结果表明,施加了PAM的土壤调理剂均能显著提高降雨入渗率和减少土壤侵蚀量。与对照相比,施加了PAM处理的降雨入渗率较对照试验提高了1.8～2.7倍,土壤侵蚀量减少约50%～70%,PAM与粉煤灰和腐殖酸混合施用提高降雨入渗率效果最为显著,PAM和保水剂混合施用减少土壤侵蚀量最多,PAM与粉煤灰和腐殖酸混合施用相比单独施用PAM均没有显著性差异。综合比较结果发现,PAM与粉煤灰混合施用增加降雨入渗率和减少径流的效果最好,PAM与保水剂混合施用抗土壤侵蚀效果最好。     

Leak-preventing effect of synthetic soil conditioners in paddy field

Synthetic soil conditioners have been studied by many soil scientists, but their studies were mainly on the formation of the water-stable aggregate of soils. But it may be possible that, if synthetic soil conditioners, the water-soluble polymers, are spread on the plowsole of the leaky paddy field, the leakage of water is prevented by the thin layer of the polymer formed by the swelling with irrigation water.     

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。     

沃特和PAM保水剂对土壤水分及马铃薯生长的影响研究

在陕北黄土丘陵沟壑区以不施为对照,开展了浸种、穴施保水剂沃特和PAM对土壤水分和马铃薯生长影响研究。结果表明：沃特、PAM不同处理10～20 cm、30～40 cm土层土壤含水率在盛花前略高于对照,茎叶衰老后略低于对照。不同处理0～100 cm土层土壤水含量苗期略高于对照;花期沃特、PAM穴施用量15和30 kg/hm²处理极显著高于对照,沃特、PAM穴施用量60 kg/hm²和1.0%浸种处理显著低于对照;收获期不同处理均低于对照。不同处理花期、收获期均表现为沃特、PAM施用量越大,生物量、块茎产量越高,块茎个数越少,最大块茎越大。从播种到花期沃特、PAM穴施用量15和30 kg/hm²处理的耗水量显著低于对照,从播种到收获期不同处理的耗水量与对照无显著差异,但花期、收获期不同处理的水分利用率和水分产出率均极显著高于对照。沃特和PAM在马铃薯生产应用中,穴施应以30 kg/hm²到45 kg/hm²为宜。用1.0%的浓度浸种,可成为沃特和PAM在马铃薯生产中利用的主要方式。