生物炭添加对盐碱土水气传导的影响

发布时间：2020-04-05 07:13

【摘要】：黄河三角洲的盐碱地面积高达4.3×10~5 hm~2,而且还呈增长趋势,是当地重要的土地资源。随着人口增长和耕地减少矛盾日益尖锐,盐碱地改良和持续利用已成为保障粮食安全、改善生态环境和提高人们生活质量的重要途径。滨海盐碱土易板结、透水透气性差、保水保肥能力弱等问题突出,严重限制了盐碱作物的生产潜力,成为制约该区农业可持续发展的重要因素。利用施入生物炭作为改良剂,可以改善滨海盐碱土的化学、物理性质,使滨海盐碱地得以改良。本文通过一维土柱和室内一维瞬态导气试验,对不同生物炭添加量和不同粒径生物炭对土壤入渗能力的影响;连续入渗和间歇入渗的对施用生物炭盐碱土水盐运移的对比;生物炭添加量对土壤蒸发能力的影响等方面进行了分析和阐述,为改良滨海盐碱地提供理论依据。主要的结论如下:(1)通过一维土柱入渗试验,研究了不同生物炭添加量和不同生物炭粒径对土壤入渗能力的影响。结果表明,1%、2%、5%、10%生物炭添加量处理均能提高土壤水分的入渗能力,并且随着生物炭添加量的增多,入渗能力越强。生物炭添加促进了湿润锋了运移距离,缩短了入渗历时,与对照相比,入渗到土柱底部,5%、10%生物炭添加处理的入渗历时分别缩短了18.46%、21.54%,增加了累积入渗量,在180min时,与对照相比,5%和10%生物炭添加处理的累积入渗量分别提高了15.80%和20.90%。≤0.25mm、0.25-1mm、1-2mm三种生物炭粒径添加处理的1%和10%生物炭添加量处理均能促进土壤的入渗能力,生物炭粒径越小,入渗能力越强,可以促进湿润锋的运移距离、缩短入渗历时、增加土壤累积入渗量,比如在180min时,与CK相比,10%生物炭添加量的≤0.25mm、0.25-1mm、1-2mm三种粒径累积入渗量分别提高了49.66%、44.72%、23.15%。通过湿润锋运移距离与时间的关系拟合,幂函数的拟合效果较好,拟合结果的R~2高于0.999。通过对累积入渗量与时间的关系用Philip、Kostiakov两种入渗模型进行拟合,Philip与Kostiakov入渗模型的拟合的决定系数都在0.99以上,通过进一步对比拟合参数,Philip入渗模型拟合效果更优。(2)通过室内土柱试验,对比分析了生物炭添加下,连续入渗与间歇入渗对土壤水盐运移的影响。结果表明,两种入渗方式的1%和5%生物炭添加处理均能促进土壤的水分运移,并且5%生物炭添加量处理的促进作用更明显。在生物炭添加量相同的条件下,间歇入渗的各土层的含水量比连续入渗的含水量高,5%生物炭添加量间歇入渗的含水率高于连续入渗13.06%~23.11%。连续入渗和间歇入渗对土壤盐分的淋洗效果呈现出与对照相比,1%生物炭添加量处理的淋洗效果不好,5%生物炭添加量处理的淋洗效果比较好,能降低土壤中的盐分。在生物炭添加量相同的条件下,间歇淋洗对0-40cm土层的淋洗效果优于连续入渗,间歇入渗在耕层的盐分比连续入渗的低,但间歇入渗将大量的盐分累积到了土层底部,因此底部的盐分含量为间歇入渗高于连续入渗。(3)通过土柱试验,分析了不同生物炭添加量对潜水蒸发的影响。生物炭的添加可以在一定程度上抑制土壤水分的蒸发,1%生物炭添加量处理能稍微抑制土壤水分的蒸发,减少了累积蒸发量,5%生物炭添加处理与对照相比差异不显著。生物炭的添加对土壤盐分的表聚也有影响,通过对电导率的分析1%生物炭添加量处理使土壤盐分的表聚现象加剧,5%生物炭添加量能减少土壤盐分的表聚。(4)通过室内一维瞬态导气试验,研究了不同生物炭添加量和生物炭粒径对盐碱土导气率的影响。结果表明,盐碱土导气率随生物炭添加量的增加而上升,10%生物炭添加处理的导气率高于对照72.73%。中大粒径生物炭对土壤透气性改善效果非常显著,能显著提高土壤的透气性。不同生物炭添加量、不同生物炭粒径与导气率之间均存在显著的指数函数关系。
【图文】：

生物炭,全盐量,添加量,全盐

506065图 3.8 间歇入渗后土壤剖面各土层电导率了进一步说明，间歇入渗后剖面各土层的盐分分布，我们在取土后测定量如图 3.9 所示，，从图中可以看出，由于土壤水分的淋洗作用，随着土加深，土壤中的含盐量呈现递增的趋势的。除了 0-5cm 处的 C1 低于对其余土层的含盐量均高于 CK，比如在耕层 15cm 处的 CK、C1 全盐量分0k/kg、1.57k/kg，C1 高于对照 96.57%，在最底层（65cm）处，C1 高于.48%。除了 30cm 处的 C5 大于对照处理，其他土层的全盐含量均小于对以表层土壤为例，CK 和 C5 的全盐量分别为 2.17k/kg、0.73k/kg，C5 对理 66.55%。土层剖面各层的全盐含量与电导率的规律性一致，说明生物能影响土壤盐分的运动，1%生物炭添加处理可能对土壤淋洗的效果不生物炭添加处理能显著地减少各土层剖面的全盐含量。

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鲁东大学硕士学位论文为 C1㧐CK㧐C5，而在 40cm 到土柱底层的 SAR 值为对照 SAR 值最小，表明在上层土壤中，5%生物炭添加程度，而 1%生物炭添加处理加剧了土壤的盐碱化，在添加会使 SAR 值变大，但是 SAR 的实际数值仍小于下层中 5%生物炭添加量处理 SAR 值的增加，会减少
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S156.4

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