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。     

PAM特性对砂土壤入渗及土壤侵蚀的影响

选择3种分子量(12×106、15×106和18×106Da)和3种水解度(7%、20%和35%)聚丙烯酰胺(PAM),测试PAM特性对土壤入渗和侵蚀的影响。结果表明,3种不同分子量PAM均能明显提高土壤入渗,与对照相比,稳定入渗率分别增加了58.9%、92.2%和83.3%。中分子量和高分子量PAM处理增加入渗效果明显大于低分子量处理,但前两者之间差异不显著。同样不同分子量PAM处理可显著降低土壤侵蚀量,与对照相比,土壤侵蚀量分别降低26.3%、52.6%和26.3%。3种分子量之间比较,中等分子量效果明显好于其他两种分子量。3种水解度PAM提高稳定入渗率分别为对照的1.9倍、2.4倍和2.3倍,20%中等水解度增加初始入渗效果明显高于7%与35%水解度,PAM的水解度对侵蚀量影响不明显。低分子量PAM链长较短,不能在相邻的黏粒之间形成"搭接桥",使黏结作用减弱,而高分子量PAM分子链过长,难穿透进入土壤团聚体之间的空隙,中等分子量的分子链长处于中间尺度,较易穿透土壤空隙,也可形成土壤颗粒之间搭接,产生较好黏结效果。PAM水解度小,电荷密度小,吸附作用弱,但水解度大,电荷密度大,造成分子链之间互斥作用增强,反而导致PAM黏结作用减弱,因而,中等水解度施用效果较好。     

PAM和尿素混施对土壤入渗特性的影响

采用一维垂直积水入渗法,分析PAM与尿素混施对土壤入渗性能的影响.结果表明:PAM和尿素处理均降低了土壤的入渗能力;相对于尿素,PAM对入渗的抑制作用更强;随着PAM用量的增加,入渗率、累积入渗量减小,达到稳渗所需时间显著增加;在同一PAM处理水平下,入渗率、累积入渗量总体呈现随尿素用量增加而减小的趋势,达到稳渗所需时间也有所增加,但是当PAM用量超过0.1％时,由尿素产生的这种差异不显著;入渗结束后,测量土柱各土层含水率,显示土壤含水率随PAM用量增大而增加,尿素对土壤含水率的影响不显著.     

聚丙烯酰胺增加土壤降雨入渗减少侵蚀的模拟试验研究 Ⅰ.入渗

土壤 (特别是黄绵土 )在雨水作用下 ,表面会形成结皮 ,显著地降低降雨入渗率 ,聚丙烯酰胺 (PAM)能有效地抑制降雨过程中土壤结皮的形成 ,提高降雨入渗率。为了获得PAM使用量和覆盖率与入渗率之间的关系 ,进行了一系列的人工降雨模拟试验。试验采用了三个雨强 :5 0、1 0 0和 1 5 0mmh- 1,四个坡度 :8.74%、1 7.63 %、3 6.4%和 46.63 % ,及五种地表处理 :对照、秸秆覆盖和三个PAM覆盖率 (A、B和C) ,试验设三次重复。试验分Ⅰ、Ⅱ两个降雨阶段进行 ,第Ⅱ阶段在第Ⅰ阶段降雨结束土壤放置 2 4h后进行。分析建立了降雨入渗率与PAM的覆盖率间的相关关系 ,确定了PAM的覆盖率对降雨入渗的影响。     

PAM对不同雨强下黑土区土质堤防侵蚀的影响

[目的]探究不同浓度PAM的防侵蚀效果,进而为东北黑土区土质堤防治理提供理论依据。[方法]采用人工模拟降雨试验,共设置2个降雨强度(60,90 mm/h),5个PAM浓度(0,2,3,4,5 g/m²),观察不同雨强下PAM对坡面产流产沙、坡面侵蚀特征的影响,分析了各侵蚀形态下的水力学参数。[结果](1)在同一PAM浓度下,坡面平均产流率、平均产沙率随雨强的增大而增大。(2)在两个雨强下,平均产流率存在拐点,3 g/m²的平均产流率最小;平均产沙率随着PAM浓度的增长而降低,5 g/m²平均产沙率最小。(3)降雨强度60 mm/h,坡面的侵蚀形态主要表现为溅蚀和面蚀;降雨强度90 mm/h,坡面侵蚀特征表现为面蚀,部分伴有细沟侵蚀。(4)雷诺数(Re)小于500,均为层流,弗罗德数(Fr)小于1,属于缓流。降雨强度对水流剪切力、水流功率和单位水流功率的影响均大于PAM浓度。[结论]东北黑土区坡面施加PAM,可有效改良土壤结构,土壤水分入渗能力增强,减少了坡面侵蚀产沙,对于土质堤防侵蚀防治起到了一定的效果。     

土壤调理剂PAM的农用研究和应用

90年代 ,新型PAM产品 (具有很高分子量的阴离子型PAM )和改进的应用技术 (低用量配合灌溉水 )使得PAM在农业上的使用成本大大减少 ,而农用效益大大提高 ,土壤调理剂PAM的农用重新受到重视。目前美国西部已将PAM的农用作为一项农田水土保持新技术而得到越来越广泛的应用。土壤调理剂PAM曾于 80年代后期介绍到我国 ,但是由于成本高等其它问题而未能在农业上推开 ,目前新型PAM的农用研究也在我国引起重视。国外大量研究和国内有关研究表明 ,PAM的农用效益体现在水土保持、灌溉效率、农业生产、环境、经济等方面。土壤调理剂PAM用于农田水土保持、防止水土流失前景看好     

植被对含碎石土壤坡面降雨入渗和径流侵蚀的影响

[目的]研究植被对含碎石土壤坡面入渗和径流侵蚀的影响,为合理配置三峡地区含碎石土壤坡面植被提供科学依据。[方法]在建立的径流小区内铺设含碎石土壤,并配置不同种类、不同覆盖度的植被,进行人工降雨试验。[结果]各类小区径流量排序为:裸坡灌木坡面草本坡面草灌混合坡面,入渗量与径流量排序相反,有植被覆盖坡面的壤中流大于裸坡;入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;草地对水沙的调控机制更多的是直接拦沙;累计径流量和累计侵蚀量的关系均满足幂函数形式。[结论]植被措施可有效地减少含碎石土壤坡面的水土流失,不同的植被措施减少的效益不同。     

PAM施用方式对土壤水热及玉米生长的影响

为了探寻PAM在玉米生产中的最佳施用方式,在河套灌区玉米播种时,以不施PAM为对照,研究PAM沟施、混施、撒施、穴施对土壤水分、土壤温度和玉米生长的影响。结果表明:1)在玉米生长的不同时期,PAM都可提高土壤水分,特别是在干旱的玉米抽雄吐丝期、灌浆期具有显著作用;2)PAM可延缓玉米幼苗期、三叶期的土壤温度回升,抑制玉米幼苗生长;3)从玉米拔节期开始,PAM可促进玉米生长,在玉米抽雄吐丝期、灌浆期效果最为显著;4)PAM沟施、混施、撒施、穴施的玉米产量分别较对照提高30.6%、39.3%、40.2%和31.7%,水分利用效率分别提高18.97%、25.43%、29.69%和20.46%,水分产出率分别提高31.36%、40.71%、42.15%和32.32%;5)在河套灌区,PAM撒施是玉米播种时相对适宜的施用方法。     

PAM喷施量与施用方式对风沙土风蚀的影响

固定流沙和减少风蚀是一个世界性的难题。PAM（聚丙烯酰胺,polyacrylamide）作为一种线性高分子聚合物,喷洒在土壤表层能形成结皮,能有效抵御风蚀,但喷施PAM溶液的结皮状况及抗风蚀能力与PAM的喷施量及土壤特性等密切相关,且PAM溶液的浓度越大则黏性越强,越不易喷洒。为了探寻PAM防风固沙的适宜喷施量及简便施用方法,该研究以乌兰布和沙漠流动沙丘的风沙土为试验材料,以风沙土的风干土及饱和湿土为对照,首先探讨PAM不同喷施量对风干土（风沙土）表层结皮状况、土壤含水率及土壤风蚀量的影响,以寻求PAM的适宜喷施量,然后再将适量的PAM干撒、干撒后喷水和喷施于风干土表层,探寻PAM的简便施用方法。结果表明：1）PAM不同喷施量的结皮覆盖度、结皮厚度、结皮抗剪强度均随PAM喷施量的增加而增加,均显著高于风干土和饱和湿土;PAM不同喷施量的土壤含水率均高于风干土,且随时间的延续均显著高于饱和湿土;喷施1、2、3和4 g/m2的PAM风蚀量分别为风干土的26.83%、14.10%、13.01%和13.00%,为饱和湿土的28.78%、15.12%、14.02%和13.94%,当PAM喷施量达到2 g/m2时,PAM能有效降低风沙土的风蚀量。2）将2 g/m2的PAM干撒、干撒后喷水和喷施于风干土表层,干撒PAM后喷水和喷施PAM溶液的土壤结皮覆盖度、结皮厚度、结皮抗剪强度均高于风干土、饱和湿土和干撒PAM,干撒PAM的土壤表层结皮覆盖度低于饱和湿土但高于风干土,结皮厚度和结皮抗剪强度高于风干土及饱和湿土,干撒PAM后喷水及喷施PAM溶液的土壤含水率高于风干土、饱和湿土及干撒PAM,干撒PAM的土壤含水率与风干土基本一致。干撒PAM、干撒PAM后喷水和喷施PAM溶液的风蚀量分别为风干土的53.13%、11.17%和6.35%,为饱和湿土的76.34%、16.05%和9.12%,干撒PAM后喷水的抗风蚀能力接近于风沙土表层喷施PAM溶液。3）由于喷施PAM溶液需消耗大量的水分及人力,建议风沙区可在降雨前将2 g/m2的PAM干撒于土壤表层或干撒后向土壤喷水,可有效减少风蚀量。     

沃特和PAM施用方式对土壤水分及玉米生长的影响

为了鉴别沃特保水剂和PAM不同施用方式的施用效果,在陕北黄土丘陵沟壑区开展了撒施、沟施、穴施对土壤水含量和玉米生长影响的田间试验。结果表明不同施用方式提高了0～10cm土层土壤水含量,而30～40cm土层土壤水含量则随降水量的多少呈现出不同的规律性。随着玉米的生长,不同施用方式影响的土层深度逐渐加深,从三叶期0～50cm土层增加到成熟期的0～200cm土层,土壤水含量表现为沟施、穴施高于撒施,撒施高于对照。3种施用方式对玉米出苗无显著影响,但均提高了玉米生物量、籽粒产量、水分利用效率,降低了玉米的耗水量,其中沟施、穴施的效果强于撒施。沃特、PAM相同施用方式对土壤水含量和玉米生长无显著影响,且沟施和穴施之间无显著性差异,但沃特单位施用量单位面积的增产量高于PAM。玉米生产中,沃特、PAM应以沟施或穴施为主。     

聚丙烯酰胺对扰动红壤可蚀性及临界剪切力的影响

为了利用化学措施防治工程水土流失,研究了聚丙烯酰胺（PAM）对扰动红壤土壤可蚀性及临界剪切力的影响。采用室内人工模拟降雨试验,探讨了5o、10o、15o、20o、25o 5种坡度,0.8、1.1、1.4 mm/min 3种雨强下不同土壤处理后坡面水动力学参数、径流输沙率与流量、土壤可蚀性及临界剪切力的变化关系。试验结果表明,在相同的径流流量下,对照的输沙率是施加PAM后的300倍;施加PAM后,红壤扰动土的可蚀性由13.223 g/(min·N)降低到0.2693 g/(min·N),径流的临界剪切力大小由0.77 N/(m2·min)增加到1.47 N/(m2·min)。施加PAM可显著降低土壤可蚀性,增加径流临界剪切力。研究成果为PAM应用于工程水土流失防治提供了一定的理论依据。     

Polyacrylamide (PAM) effect on irrigation induced soil erosion and infiltration

Surface irrigation is the oldest and the most widely used method of irrigation. One disadvantage of surface irrigation is soil erosion. New technology employing water-soluble polymers may provide a technique that is effective and affordable to control soil erosion. Water-soluble anionic organic compound known as polyacrylamide polymer (PAM) is the most successful polymer in controlling soil erosion. This study investigated the effect of spraying PAM on the soil surface to control soil erosion and to increase soil infiltration on a Jordanian clay loam soil. Different PAM concentrations, namely 5, 10, and 20 mg/l in addition to the control (0 mg/l) were used in this study. The highest effect of PAM on the measured properties was attained at 20 mg/l. We noticed that PAM's efficiency was decreased with subsequent irrigations. The reduction in soil erosion was 72 and 47.6%, the reduction in runoff water turbidity was 83 and 35%, the increase in water advance time was 6 and 0.9% and the increase in soil infiltration was 36 and 20.8% for the first and fourth irrigation, respectively. PAM's efficiency in flocculating soil particles was studied in the lab where we noticed that its efficiency in sedimentation was increased as its concentration increased.     

聚丙烯酰胺的水土保持机制及研究进展

水土流失是我国主要环境问题之一。聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高分子聚合物,具有絮凝作用和水合作用,可提高土壤水分入渗,减少地表径流。PAM对土壤无毒害作用,可保肥、增产、集雨,在农业生产中具有广泛的应用前景。针对PAM的水土保持功能,介绍PAM水土保持机制、施用过程中涉及的关键因素、应用前景及存在的问题。PAM的类型较多,水土保持效果随施用类型、施用方法、施用量变化而不同。PAM在水土流失治理过程中应与当地的土壤、气候、地貌、植被等密切结合,才能发挥其最大功能。今后研究中应注重PAM施用后土壤侵蚀通用模型的建立及新型PAM产品的开发,为PAM在水土保持中的推广提供理论依据。     

利用PAM防治松散扰动沙土风蚀效果的风洞试验研究

翻耕农地和建设工地的扰动松散土是沙尘的重要来源。防止扰动土风蚀是保护生态环境的重要内容。该研究通过室内风洞模拟试验,研究了PAM对于提高松散扰动土起动风速、防止风蚀的效果。试验分别采用0°、10°、20°、30°不同的吹角,地表处理为：喷施PAM（用量分别为0.5,1,2,4 g/m²）、喷施清水和未加处理的自然松散扰动（沙）土。试验结果表明：通过表面喷洒PAM溶液可以显著地提高松散扰动土的起动风速,达到控制风蚀的目的;仅喷洒清水处理也可以在一定程度上提高沙尘的起动风速,但其效果甚微;如果松散(沙)土喷施PAM的表面不被扰动（无裂纹）,用于松散土风蚀防治时PAM用量控制在1 g/m²以上就可以有效防止风蚀发生,试样经受风速为14 m/s左右的大风、历时30 min而未产生风蚀。     

概念性土壤侵蚀模型的建立及在紫色土小流域的应用

概念性土壤侵蚀模型在描述流域基本过程的同时对参数要求较低,现有概念性模型中计算产沙所需参数主要靠律定或借鉴经验值。该文介绍了1个无需流域出口产沙量长序列观测资料来律定且能适用于研究流域的概念性土壤侵蚀模型。模型中引入了分布式水文模型WetSpa Extension作为水文模块,结合流域内试验小区上建立的流量—产沙量经验关系计算侵蚀量,再结合泥沙输移比构建起产沙模块。通过在紫色土地区小流域的应用表明,模型能够得到较合理的流域出口产流量、产沙量以及侵蚀率的空间分布等模拟结果,在没有试验小区的邻近流域地区也具有推广性,且能作为评价水保措施效益的有力工具。该概念性模型对于流域出口泥沙资料稀少的地区具有很高的应用价值和协助流域管理的 潜力。     

浅论节水灌溉与水土流失

节水灌溉广义上包括水源开发与优化利用措施、农业耕作栽培、节水技术措施以及节水灌溉技术措施等.这些措施会单独或联合作用而改变影响土壤侵蚀发育的某些因子,从而起到减弱土壤侵蚀、保持水土的作用.笔者从不同的节水措施着手,综述它们对保护、改良及合理利用山丘区水土资源,改变坡面微小地形,增加地面粗糙率和植被覆盖率,拦蓄降水,减缓地表径流,减少土壤冲刷,改良土壤结构,增加土壤抗蚀、渗透、保水性能等方面的作用.