生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响

为了探究生物炭混掺量对不同配比沼液间接地下滴灌土壤水力特性的影响,采用室内土箱模拟试验,设置4个生物炭混掺水平（生物炭、土壤质量百分比分别为0、1%、2%、5%（B0、B1、B2、B5））和4个沼液配比水平（沼液、水体积比分别为0、1∶8、1∶6、1∶4(Z0、Z1∶8、Z1∶6、Z1∶4））,探求小麦秸秆生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤持水性能、土壤饱和导水率和土壤湿润体特征的影响。结果表明：土壤持水性能随生物炭混掺量和沼液配比的增大而提升;Van-Genuchten模型能够准确拟合各处理土壤水分特征曲线;生物炭混掺和沼液灌溉可以增加土壤孔隙度和毛管孔隙度;土壤饱和导水率随生物炭混掺量的增加呈先降低后升高的趋势,随沼液配比的增大而趋于减小;幂函数能够准确描述不同处理湿润锋运移距离与灌水时间的关系;生物炭混掺量为5%时,湿润锋垂直向下运移距离增大,垂直向上和水平方向运移距离减小,存在深层渗漏可能;湿润锋运移距离、湿润体体积、土壤高含水率分布区域面积均在生物炭混掺量为2%、沼液配比为1∶4时结果最优。综合考虑各项指标, 处理Z1∶4B2的生物炭混掺量和沼液配比能够使间接地下滴灌下的粉壤土获得较好的土壤水力特性。     

麦秸预处理方式对黄绵土结构及低吸力段持水性的影响

通过土柱模拟培养试验,对比研究秸秆经过粉碎、氨化预处理及与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合配施对黄绵土结构及低吸力段持水特性的影响。结果表明,秸秆经粉碎、氨化预处理及与土壤改良剂配施后能显著提高土壤结构稳定性,降低土壤结构分形维数。其中粉碎氨化秸秆对提高土壤稳定性具有一定的迟效性。秸秆经过不同预处理后施入土壤使土壤孔隙连通性降低,并随着秸秆的分解得到改善。其中长秸秆对土壤孔隙连通性改善作用较粉碎秸秆差。试验表明,土壤团聚体分形维数与土壤结构评价指标均呈极显著负相关关系(P<0.01),土壤团聚体分形维数FD与低吸力段土壤孔隙分形维数Dp之间呈极显著直线相关关系,相关系数为-0.80。FD与Dp两者结合分析可定量描述不同预处理秸秆对土壤结构、低吸力段持水特性的动态影响过程。     

黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响

为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm~2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm~2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。     

基于水稳定同位素技术的生物炭对土壤持水性影响分析

以不同生物炭配比的土壤样品为研究对象,通过低温真空抽提和稳定同位素光谱技术,进行不同抽提时间下的土壤水稳定同位素分析,采用绘制土壤抽提曲线和计算抽提贡献率的方法,探讨生物炭对土壤持水性的影响。结果表明,低温真空抽提下,砂土的最短抽提时间(T_(min))为30 min,壤土为45 min,粘土为60 min。土壤持水性的变化会导致抽提过程中水稳定同位素值、T_(min)和抽提贡献率发生变化,通过分析不同生物炭配比下土壤的T_(min)、水稳定同位素分馏情况以及计算贡献率可得出,生物炭显著影响砂土持水性,且与生物炭添加量呈线性正相关;而对壤土和粘土的持水性有一定影响,但过量或过少则不明显,壤土对生物炭更为敏感。     

生物炭与凹凸棒对土壤水力特性的影响

选取生物炭、凹凸棒两种土壤改良剂,以纯土为CK,设置3种生物炭质量比(0%、2%、4%)与3种凹凸棒质量比(0%、2%、4%),通过测定土壤水分特征曲线,并结合电镜试验,分析不同生物炭与凹凸棒添加比例下土壤当量孔隙分布、比水容量、水分常数及土壤微观结构变化,研究生物炭与凹凸棒对土壤水力特性的影响。结果表明：与CK相比,生物炭与凹凸棒均能增强土壤持水能力。不添加凹凸棒时,土壤持水能力随着生物炭的添加而增强;添加2%凹凸棒时,土壤持水能力随着生物炭的添加而减弱;添加4%凹凸棒时,土壤持水能力随着生物炭的添加而增强。单独添加生物炭可以增大土壤比水容量,单独添加凹凸棒会减小土壤比水容量。添加凹凸棒后,施加2%生物炭可以明显增大土壤比水容量。施加生物炭与凹凸棒的土壤残余含水率较CK增大15.6%～103.1%;重力水较CK降低0%～7.1%。不添加凹凸棒时,极微孔隙随着生物炭的添加而增加;添加2%凹凸棒时,极微孔隙随着生物炭的添加而减少;添加4%凹凸棒时,极微孔隙随着生物炭的添加而增加。通过微观结构分析得出生物炭与凹凸棒会使得土壤颗粒接触紧密,出现桥接状垒结。以期为西北旱区土壤环境改善提供一定的...     

生物炭对砂土水力特征参数及持水特性影响试验研究

为了揭示生物炭节水、保肥的性能机理,研究了生物炭材料对砂土的水力特征参数及持水特性的影响。结果表明,生物炭能够显著改变砂土的土壤结构,随着生物炭用量的增加,砂土密度减小、总孔隙度增大;不同生物炭处理下饱和导水率均比对照小,持水能力均比对照组大;相同的水势情况下,土壤持水能力随着生物炭质量分数的增加而提高,且不同种类生物炭对土壤水力学参数的影响程度不一致。     

生物炭对东北草甸黑土水力特性影响的数值化研究

为探究生物炭对东北草甸黑土水力学特性的影响,建立适用于添加生物炭后的土壤模型,以5种生物炭体积比(0、2%、4%、6%、8%)施入土壤,对土壤水分运动参数进行了试验和数值分析研究。结果表明,添加生物炭后土壤持水能力的增加主要是生物炭大于2 200 cm吸力范围持水能力的提升,土壤导水性能的改善是由于生物炭在小于35.82 cm吸力段具有良好的导水特性。饱和导水率试验结果表明,添加生物炭后土壤的饱和导水率接近于生物炭层状分布的理论结果,最大偏差为8.9%。采用毛细管模型模拟了添加生物炭的土壤在渗水24 h后的水分分布情况,模拟计算的饱和度与实际测量值相比偏低11%左右,这说明毛细管模型很好地导出添加生物炭后土壤的非饱和导水特性。该研究结果可为不同生物炭施加量、施加面积、地势、渗透时间的土壤水力学特性研究提供方法与保障。     

不同离子微咸水对土壤水力特性和生菜生长的影响

为探究不同微咸水水质对土壤水力特性和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试作物开展2季盆栽试验.以CaSO₄的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加不同氯化盐形成电导率相同而阳离子组成不同的微咸水处理(分别为Na⁺∶T_Na;Na⁺/K⁺比为1∶1:T_Na-K;K⁺∶T_K),研究连续灌溉下土壤容重、持水性能、水盐运移,以及生菜生长响应,并采用van Genuchten模型对水分特征曲线相关参数进行拟合分析.结果表明:与CK相比,微咸水灌溉均增加了土壤容重,降低了土壤孔隙度;随着微咸水持续灌溉,土壤孔隙分布明显改变,微小孔隙比例增加,土壤持水能力显著提高,以处理T_Na最为显著.连续微咸水灌溉下,灌溉水钠吸附比、土壤结构稳定性阳离子比与土壤进气值参数存在负相关关系(R²均为0.78).土壤中盐分逐渐积累,表现为第2季生菜生长季末(播后80 d)各处理0~20 cm土壤饱和提取液电导率较第1季显著升高,其中CK显著低于其他处理(P<0.05),且表层土壤(0~10 cm)中盐分积累更为明显.生长季末土壤表层含水量较高,与盐分分布基本一致.与CK相比,处理T_Na,T_Na-K和T_K显著降低了生菜生物量的积累(P<0.05),其中T_Na最低.     

连年施加生物炭对黑土区土壤改良与玉米产量的影响

为研究连年施加生物炭对黑土区坡耕地的土壤结构、持水性能、玉米产量及可持续性的影响,从2015年开始,在黑土区3°坡耕地径流小区内,将玉米作为试验作物连续进行4年生物炭效应试验。共设置C0（0 t/hm²）、C25（25 t/hm²）、C50（50 t/hm²）、C75（75 t/hm²）和C100（100 t/hm²） 5种生物炭的施用量处理。结果表明:4年中土壤容重随生物炭的增加有减小的倾向,孔隙度有逐渐增加的倾向;适量生物炭可有效降低土壤固相比例,提高气相和液相比例,除2015年外,连续3年广义土壤结构指数（GSSI）随施炭量的增加先增大后减小,土壤三相结构距离指数（STPSD）随施炭量的增加先减小后增大,均在第3年C50处理达到最优（99.96、0.63）,同时土壤三相比偏离值R最小（1.03）,三相比最接近理想状态;连续4年大于0.25 mm团聚体含量R_0.25、平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）随着生物炭的增加有先增加后减小的倾向;连...     

华北平原不同土地利用方式下土壤饱和导水率特征及其影响因素

为了探究华北平原不同土地利用方式下土壤结构及养分与土壤饱和导水率的关系,研究了6种类型样地（乔木混交林地、乔木纯林地、灌木林地、草地、果园、耕地）的土壤物理结构特征及其与饱和导水率之间的关系。结果表明：不同土地利用方式样地的土壤容重整体表现为耕地>草地>果园>灌木林地>纯林地>混交林地,土壤含水率整体表现为混交林地>纯林地>灌木林地>耕地≈草地>果园,土壤全氮、速效钾及速效磷均整体表现为混交林地>纯林地>灌木林地>草地>果园>耕地,土壤总孔隙度整体表现为混交林地>灌木林地>纯林地>果园>草地>耕地,土壤石砾含量未表现出整体的差异规律,但果园及耕地的土壤石砾含量随着土壤深度的增加而增加。土壤饱和导水率整体表现为混交林地>纯林地>草地>果园≈耕地,不同土地管理下的土壤容重、土壤总孔隙度、土壤含水率、土壤全氮、速效钾、速效磷变化均是影响土壤饱和导水率特征的主要因子,其中土壤容重越小,土壤总孔隙度、土壤含水率、土壤全氮、速效钾、速效磷越大,则土壤饱和导水率越大。混...     

生物炭对北方寒区农田土壤热性能参数的影响

为揭示生物炭对土壤热特性参数的影响规律,以施加不同生物炭的北方寒区农田土壤为研究对象,设置土壤含水率水平分别为0%、8%、16%、24%、32%、40%,利用ISOMET2114型热性能分析仪,测定土壤在15～-15℃温度范围内导热率、热扩散率和体积热容量的变异特征,探究生物炭调控作用下土壤热特性参数对水热环境的响应机理。研究结果表明:在冻结与非冻结状态下,随土壤含水率增加,土壤导热率、体积热容量和热扩散率均表现出增大趋势,在3℃条件下,生物炭含量为0 t/hm2、含水率为24%和32%时,土壤导热率相对于含水率为16%时分别增加0. 141 4、0. 580 5 W/(m·K)。随生物炭含量增加,土壤导热率和热扩散率呈降低趋势,体积热容量在非冻结情况下呈降低趋势,在冻结情况下则呈增大趋势,在-3℃条件下,含水率为32%、生物炭含量为4 t/hm2和6 t/hm2时,土壤体积热容量相对于0 t/hm2水平分别增加0. 16、0. 20 J/(cm3·K)。土壤导热率与含水率呈对数函数关系,土壤体积热容量与含水率呈线性函数关系,土壤热扩散率与含水率呈二次函数关系。本研究结果可为准确描述北方寒区农田土壤热性能和生物炭改良土壤技术提供理论依据。     

土壤水高矿化度对粉质黏土水力特性的影响

为获取高矿化度土壤水条件下的水力特征参数,并比较不同处理的影响,实验测定淡水、30、100及250g/L土壤水矿化度处理土样脱湿过程的水分特征曲线,并利用RETC软件进行模型参数拟合。结果表明,粉质黏土条件下,van Genuchten-Burdine模型可拟合各不同处理土壤水分特征曲线。各组实测曲线形态显示,在吸力较大阶段,当土壤水吸力增大到一定程度时含水率才发生变化,二者呈多值对应关系。TDS-30处理对应的残余体积含水率θr最大,α、n值最小,非饱和水力传导度K值衰减最快;中等大小孔隙的变化对非饱和水力传导度影响较为显著。研究成果可为深入开展矿化度潜水蒸发数值计算提供支持。     

宁夏黄灌区灌淤土水力参数研究

对宁夏黄灌区灌淤土水力参数进行了较为系统的研究.研究结果表明,原状土与扰动土饱和导水率变化范围分别为10～100 cm/d和3～50 cm/d.原状土饱和导水率随土壤剖面变化规律与扰动土一致:随着土壤深度的增加,饱和导水率呈现高低往复变化.原状土和扰动土的饱和导水率受粘粒含量、密度、孔隙度影响较大,受有机质含量影响较小...     

南北方粘质土壤的水分特征研究

为了研究南北方粘质土壤的水分特征,选择北方塿土和南方红壤典型粘土,测定其持水特征和饱和导水率,采用双环入渗仪进行入渗试验。结果表明:耕作对红壤有较强的压实作用;从持水特征分析,同一吸力下红壤的含水量较高,田间持水量和凋萎系数也高于塿土,而有效水含量略低于塿土,饱和导水率却低于塿土1个数量级;从入渗特征分析,红壤的侧渗能力很强,入渗率比塿土高1个数量级,容易发生大孔隙流。该结果对南北方土壤水分运动的研究具有一定的参考价值。     

施加生物质炭对盐渍土土壤结构和水力特性的影响

以江苏省沿海围垦区盐渍土为研究对象,基于Micro-CT图像扫描技术,分析施加生物质炭后改良盐渍土土壤孔隙度、土壤水分特征曲线以及非饱和导水率等土壤特性的变化,并建立分形模型预测土壤水力性质,以此揭示施用生物质炭对于海涂围垦区盐渍土土壤结构和水力特性的影响。试验设置0、2%、5%(与表层0～20 cm土壤质量比) 3个生物质炭添加水平,重复3次。结果表明:施加5%生物质炭显著降低盐渍土土壤容重,增加土壤总孔隙度和大孔隙度;大于0. 25 mm水稳性团聚体质量分数显著增加,增加土壤孔隙分形维数;提高土壤饱和含水率和饱和导水率;结合Micro-CT图像扫描技术和孔隙分形理论预测改良盐渍土土壤水分特征曲线和非饱和导水率,预测效果精度高,能够用于实际问题的研究。     

秸秆覆盖与耕作方式对土壤水分特性的影响

通过分析不同秸秆覆盖量以及耕作方式对0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力以及土壤水分有效性的影响,揭示黑土区秸秆覆盖、耕作方式对土壤水分特性的影响机制。结果表明:土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性与土壤孔隙度密切相关。0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm土层的土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量,在传统耕作条件下,秸秆覆盖均高于无覆盖;在秸秆覆盖条件下,免耕均高于传统耕作。免耕秸秆覆盖处理影响土壤孔隙度、土壤持水性、土壤供水能力及土壤水分有效性,随秸秆覆盖量增加,土壤总孔隙度、毛管孔隙度、相同土壤水吸力下土壤含水率、比水容量以及有效水含量逐渐增大,随土层加深,各处理土壤孔隙度、土壤持水性及土壤供水能力逐渐减小。本研究区最适宜的秸秆覆盖与耕作方式为免耕150%秸秆覆盖处理。     

聚丙烯酰胺(PAM)对土壤水分蓄渗能力的影响

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种土壤结构改良剂在我国正处于试验应用阶段。为了更好地了解其作用效果,掌握其作用机理,探求其使用方法,通过试验,分别对施用不同浓度比例PAM的试验土壤的积水入渗情况、饱和导水率值、保水情况、土壤容重进行了测定。结果发现,各种处理土样与对照相比,①积水入渗速率和饱和导水率值都有所降低。②各处理土样的蓄水能力增强,保水能力未见提高。③土壤容重有一定程度的降低。④以上各种趋势随PAM施用量的增大而增强。     

不同水土保持模式下坡耕地的土壤水分特征

针对松嫩平原北部丘陵漫岗区坡耕地存在的干旱与水土流失并存的问题,选取了垄向区田、鼠道、鼠道+暗管、鼠道+垄向区田、鼠道+暗管+垄向区田、常规耕作等6种水土保持技术模式,研究了土壤水分变化特征。结果表明,从整体上看,不同水土保持技术模式0～100cm土层土壤储水量与时段降雨量变化趋势一致,土壤储水量大小的技术模式依次为,鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+垄向区田>垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>常规耕作。各水土保持技术模式的总蒸散量大小依次为:鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>垄向区田>常规耕作。研究结果为松嫩平原北部丘陵漫岗区坡耕地水土保持技术模式的合理选择提供依据。