土壤结构改良剂对土壤结构和土壤侵蚀的影响

在英格兰桥北区（Ｂｒｉｄｇｎｏｒｔｈ）的壤质砂土上布置试验，研究最近研制出的４个土壤结构改良剂对土壤稳定性的作用。分析“Ａｇｒｉ－Ｓｃ”对土壤溅蚀作用的试验结果表明：经过３次重复施用“Ａｇｒｉ－Ｓｃ”，过２０个月后，“Ａｇｒｉ－Ｓｃ”处理的土壤平均溅蚀量可降低 １４．３％。用其它 ３种土壤结构改良剂（Ｓｏｉｌｔｅｘ、Ｈｕｍｕｓ、Ｋｉｗｉ Ｇｒｅｅｎ）做比较，发现这４种改良剂均可降低土壤密度，提高总孔隙度。然而，只有Ｓｏｉｌｔｅｘ和ＫｉｗｉＧｒｅｅｎ可使土壤结壳强度增加，施入“Ａｇｒｉ－ Ｓｃ”两次后可使团聚体的稳定性提高。结果证明，加入合成的土壤结构改良剂，通过不断改善土壤性质，通常能改变土壤结构，降低土壤可蚀性，有利于土壤保持。然而，这种有利的效果不易取得，需做进一步研究，以弄清改良剂的作用机制以及和土壤间的相互作用。     

土壤结构改良剂对皖南旱地红壤水分特征的影响

[目的]研究土壤结构改良剂对皖南旱地红壤孔隙、容重及水分特征的影响,为皖南旱地红壤改良、提高土壤持水保水与抗旱保墒性能提供依据。[方法]采用硅藻土(通气性Si改良剂)、泡沫沙类改良剂(T20)和无机矿石类改良剂(G20)等3种土壤结构改良剂,设置1%,2%,5%与10%的4个添加比例,进行土壤物理性状与水分特征测试。[结果]硅藻土与T20均可显著降低土壤容重,而G20在添加5%与10%时才显著降低;硅藻土处理土壤毛管孔隙度由52.1%增加到91.3%,优于T20和G20;硅藻土与T20的吸湿系数与凋萎湿度随用量呈先增加而后下降,而G20则随添加量增加而增加;土壤的饱和持水量与田间持水量均随土壤结构改良剂添加量的增加而增加,以硅藻土增加最多,T20次之,G20最少。随改良剂用量增加,土壤有效水及难效水均呈增加趋势,其中,硅藻土处理的难效水增加量显著高于T20与G20处理。[结论]改良皖南旱地土壤水分需要根据改良剂材料的种类与用量来进行合理施加,必要时可以组合搭配使用,从而达到最优效果。     

国内外土壤结构改良剂的研究利用综述

土壤结构恶化、肥力低下是限制农业生产力发展的基本问题.围绕这一问题,人们对土壤结构改良剂进行了许多创造性的理论探索和实践应用.就目前土壤结构改良剂的发展状况、改良土壤的研究、使用方式和研究中存在的问题等4个方面作一总结.土壤结构改良剂可以作为未来农业提高农业生产力的重要手段.     

土壤结构改良剂对重度碱化盐土的改良效果

以宁夏银北重度碱化盐土为研究对象,系统研究生化黄腐酸BFA(Biochemical fulvic acid)和聚合硫酸铁铝PAFS(Polymeric aluminum ferric sulfate)与脱硫石膏FGD(Flue gas desulfurization)配合施用对土壤结构改善及其他理化性状的改良效果。结果表明:施用脱硫石膏和结构改良剂后向日葵出苗率、株高、千粒重和产量较对照均有显著增加。2014年、2015年和2016年脱硫石膏和改良剂配合施用的处理产量比对照平均提高了353.48%、298.82%和411.47%。2014年施用脱硫石膏和结构改良剂的处理0~20 cm土壤容重较对照处理平均降低9.07%,其中T3(FGD+BFA+PAFS)降幅最大。各处理土壤孔隙度变化趋势与容重相反。2015年和2016年0~20 cm脱硫石膏和改良剂配合施用的处理<0.25 mm粒级质量分数比2014年显著降低,1~2 mm粒级质量分数显著增加。整体来讲,改良后T3土壤水稳性团聚体状况最佳。脱硫石膏单独施用或与结构改良剂配合施用均会降低土壤pH值和EC,T3降幅最大;施用脱硫石膏和不同结构改良剂处理差异间不显著。施用脱硫石膏和改良剂后土壤有机质较对照明显增加,其中T3增幅最大,T4(FGD+BFA)次之。施用脱硫石膏和改良剂后土壤碱解氮、速效磷和速效钾变化情况与有机质相似,但增幅略大于有机质增幅。整体来讲,施用FGD+BFA+PAFS可以显著改善碱化盐土土壤结构、提高土壤有机质和养分含量,实现作物显著增产增收。     

不同改良剂对宁夏地区盐碱土土壤结构的影响

采用玉米室内盆栽试验的方法,研究了宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、有机肥、石膏、PAM等不同土壤改良剂对土壤结构的影响.研究结果表明,4类改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了当地盐碱土的改良;硫磺的最佳用量确定为在30.45 g/盆,并需要注意土壤通气性,防止发生反硫化作用,对玉米根系产生毒害;综合而言,PAM改良效果最佳.其次是石膏和S3处理.     

灌溉水盐分组成对土壤水盐迁移参数的影响

淡水资源不足和盐渍化是干旱地区农业生产的限制因子。研究水盐迁移参数是水盐调控的重要目标。为此,该研究以甘肃省秦安县兴国镇果园土样为研究对象,采用水平土柱入渗法,探讨不同盐溶液(氯化钠、氯化钠和氯化镁、氯化钠和氯化钙、氯化钠和氯化钾)在矿化度均为3 g/L的条件下对土壤水分扩散率和盐分离子水平迁移的影响。结果表明:不同盐分组成的灌溉水质和含水率对土壤水分扩散率的影响均达极显著水平(P0.01)。在灌溉水矿化度均为3 g/L的条件下,氯化钠盐溶液传输水分的潜在能力最大,加入一定的复盐对水分的传导起到阻滞作用,阻滞能力的大小是:氯化钙氯化钾氯化镁。不同盐分组成的灌溉水对土壤碳酸氢根和硫酸根的水平迁移具有显著的影响(P0.05),对盐分、钙离子和钠离子水平迁移具有极显著的影响(P0.01)。入渗距离对土壤pH的影响以及灌溉水盐分组成对土壤钠吸附比的影响均达显著水平(P0.05)。灌溉水盐分组成对模型参数初始值和终止值有显著的影响,参数初始值和终止值均呈现:氯化钠氯化钠和氯化镁氯化钠和氯化钾氯化钠和氯化钙。因此,从微咸水利用和盐渍化土壤改良的角度考虑,在微咸水灌溉中加入一定量的钙制剂可抑制水分扩散和降低土壤盐分含量;从灌溉方法来看,需从地块的两端轮换灌溉可预防地块一端脱盐而另一端积盐的现象。这一研究结果对于指导干旱、半干旱地区微咸水利用具有重要的科学意义。     

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。     

植物残体对土壤结构性状的影响

试验研究了有机肥、亚铵造纸制浆黑液（ＳＷＵＡ）和化肥对砂壤质水稻土结构的影响,结果表明,施用有机肥的水稻土孔隙度,水稳性团聚体和持水能力生状显著优于黑液处理和化肥处理,秸杆直接还田最有利于土壤结构改善,土壤毛管孔隙范围内水分最活跃孔径为０．０５￣０．１０ｍｍ,其孔径孔隙度与土壤持水能力呈明显线性关系。     

植物残体对土壤结构性状的影响

试验研究了有机肥、亚锭造纸制浆黑液(SWUA)和化肥对砂壤质水稻土结构的影响。结果表明,施用有机肥的水稻土孔隙度、水稳性团聚体和持水能力等性状显著忧于黑液处理和化肥处理;秸秆直接还田最有利于土壤结构改善;土壤毛管孔隙范围内水分最活跃孔径为0．05～O．10mm,其孔径孔隙度与土壤持水能力呈明显线性关系。     

低分子量聚丙烯酰胺对盐渍化土壤水动力参数的影响

通过室内模拟试验研究了低分子量聚丙烯酰胺在混合施用下对盐渍化土壤水分特征曲线、饱和导水率、水平扩散率的影响。结果表明:随着聚丙烯酰胺施用量的增加,盐渍化土壤的饱和导水率呈减小趋势且随着盐渍化程度加重减小程度逐渐减轻。土壤水吸力相同时,轻度盐渍化土壤聚丙烯酰胺施用量为0.25 g/kg时其持水能力最强,中度、重度盐渍化土壤施用聚丙烯酰胺0.5 g/kg时其持水能力最佳,聚丙烯酰胺对中度盐渍化土壤的持水能力的作用效果较好,重度盐渍化不佳。土壤含水量相同时,聚丙烯酰胺含量越高,土壤水平扩散率越小,且随着盐渍化程度的加重土壤水平扩散率减小幅度逐渐增大。     

PAM对土壤物理性状以及水分分布的影响

为了研究聚丙烯酰胺（PAM）在黄土高原自然条件下对土壤物理性状和水分分布的影响,采用表面撒施的方法研究了12个不同处理小区的土壤体积质量、饱和导水率以及水分分布的变化。结果表明,在0～2 g/m2范围内添加PAM可以减小土壤体积质量增加土壤饱和导水率,但用量超过2 g/m2土壤体积质量开始增加。饱和导水率开始降低。在0～ 3 g/m2均可用二次曲线进行描述,相关系数达到95%以上。表层土壤含水量随着PAM添加量的增加而升高,20～60 cm土层土壤含水率随着PAM用量的增加出现交叉现象,60～100 cm土层随着PAM用量的增加而增加,在2 g/m2用量时达到最高,再增加PAM用量土壤含水率反而有降低趋势。100 cm以下土层变化不明显。该研究为探明PAM在黄土高原地区的适应性和大规模应用提供依据。     

不同PAM施用方法对土壤入渗和侵蚀的影响

施用土壤调理剂PAM可增加入渗率和减少土壤侵蚀,为了研究不同PAM形态与施用方法对施用PAM效果的影响,该文对3种形态的PAM（溶胶态、溶液与干粉状）以及干粉PAM与石膏混合的2种施用方法进行了试验。结果表明,3种不同形态PAM均能够显著增加土壤入渗、减少侵蚀量。与对照相比,喷洒溶胶和溶液PAM可分别提高土壤稳定入渗率1.0～2.5、1.7～2.8倍,直接施用干粉PAM可提高0.25～1.8倍。综合比较干粉PAM的两种施用方法,地表直接撒施干粉比与土壤混合效果略好一些,与石膏联合施用可明显提高干粉PAM增加入渗效果,并且增加幅度随着石膏混合量增加而增加。地表直接撒施干粉PAM,与对照相比减少土壤侵蚀量最大约80%,可达到施用溶胶态与溶液PAM减少侵蚀相同的效果。干粉PAM与表层土壤混合施用将降低PAM减少侵蚀的效果。增加石膏掺入量可以加强干粉PAM增加土壤入渗、减少径流的效果,但会降低减少土壤侵蚀的作用。综合比较3种形态PAM及干粉PAM施用方法对入渗与侵蚀的影响,直接使用干粉PAM不仅具有较好效果,且施用方法简单易行,适合在旱作农业区推广使用。     

PAM对黄土坡地水分养分迁移特性影响的室内模拟试验(简报)

为了研究聚丙烯酰胺(PAM)在黄土区集中暴雨条件对坡地水土及养分流失的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了在暴雨(2mm/min)条件下施加PAM对黄土坡地土壤养分流失及硝态氮淋溶特征的影响.试验结果表明,与对照处理相比较,施加PAM对径流硝态氮流失的影响不明显,但显著改变了径流磷和钾浓度随时间变化过程,分别降低了径流磷和钾的流失量为82%和84%;施加PAM减少了坡地土壤流失量93%,也降低了泥沙中硝态氮、速效磷和速效钾的流失量分别为 78%,95%和95%;施加PAM影响了坡地上壤水分再分布过程,减少了上壤水分深层的渗漏,从而降低了土壤硝态氮淋失的潜在风险.     

粉煤灰和PAM改良沙土物理性质田间试验

采用粉煤灰和聚丙烯酰胺(PAM)混合施用改善沙土的水分环境和物理化学性质,为植物生长提供良好的条件,同时研究PAM在粉煤灰混合沙土的复杂环境下,能否增强粉煤灰改良沙土的效果.试验于2011年在内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗万通现代农业科技园进行,试验粉煤灰使用量为0％,5％,10％,15％(质量比),PAM的使用量为0,60,120mg/kg.结果表明,粉煤灰质量比为10％,同时使用120mg/kg PAM时,能够提高土壤田间持水量18％,减小土壤饱和导水率26％,同时增加土壤有效水含量.粉煤灰和PAM混合使用于沙土会引起土壤有害元素含量升高,使用15％粉煤灰时土壤重金属含量仍符合国家标准.从而避免了使用过高比例粉煤灰而对土壤环境造成的潜在影响.     

粉煤灰和聚丙烯酰胺固沙效果的风洞试验

寻找经济高效的固沙措施对于防治风沙危害具有重要意义。该文采用室内风洞试验,研究了不同粉煤灰施用率(10%,20%和30%)的固沙效果及在粉煤灰最佳施用率的基础上不同聚丙烯酰胺(PAM)施用率(0.05%和0.1%)对其的强化作用。试验研究结果表明,沙土施加粉煤灰后起动风速显著提高,施加PAM进一步小幅提高其起动风速;粉煤灰施用率为20%的沙土可以最有效地抵御8m/s净风和风沙流历时10min的吹蚀;施加粉煤灰的沙土在14m/s净风和风沙流历时10min的吹蚀条件下发生中度风蚀,其风蚀率随着粉煤灰施用率的增大而呈逐步降低的趋势;施加粉煤灰和PAM的沙土可以有效地抵御14m/s风沙流历时30min的吹蚀;从经济意义上考虑,推荐粉煤灰施用率为20%和PAM施用率为0.05%的用量水平处理用于风蚀防治。     

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。     

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。     

聚丙烯酰胺(PAM)对扰动红壤侵蚀产沙过程的影响

为了研究聚丙烯酰胺(PAM)对防治扰动红壤水土流失的影响,采用室内人工模拟降雨试验,探讨了不同坡度、雨强与土壤处理下扰动红壤坡面产流与产沙变化过程.试验结果表明,630T型PAM减流效果好于630S型PAM效果,其减流效益在雨强越大的情况下效益越显著;630S型PAM2 g/m~2减沙效益最显著,平均含沙量比对照减少93.22%～99.65%,侵蚀总量减少93.83%～99.96%;但从经济角度来看,630T型PAMI g/m~2最佳,其平均含沙量比对照减少83.59%～99.69%,侵蚀总量减少89.23%～99.78%.     

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。     

扩散率与吸水率关系的解析方法

A simple method was developed to relate soil sorptivity to hydraulic diffusivity and water absorption experiments were conducted utilizing one-dimensional horizontal soil columns to validate the relationship. In addition, an estimation method for hydraulic diffusivity with disc infiltrometer was developed. The results indicated a favorable fit of the theoretical relation to the experimental data. Also, the experiment with disc infiltrometer for estimating the diffusivity showed that the new method was feasible.