蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响
发布时间：2021-09-29 11:05
通过室内土壤团聚体组成分析试验和土柱一维垂直入渗试验,探究蚯蚓粪对土壤团聚体组成、抗水蚀稳定性以及入渗过程中水分运移特性的影响。结果表明:（1）蚯蚓粪可以有效降低土壤容重,增加0.25～2 mm粒级大团聚体的数量,分形维数D从2.84减小至2.65,减小了6.69%,显著提高了土壤团聚体抗水蚀稳定性;（2）施加比例为1/20时,可以显著增加湿润锋的运移距离,而后随着施加比例的增大,湿润锋距离有不同程度的减小,但均大于未施加蚯蚓粪的处理,且各处理下的湿润锋运移距离与入渗时间的关系均可用幂函数描述;（3）蚯蚓粪比例的增大可以显著提高累积入渗量和稳定阶段的入渗速率,当施加比例为1/3时,累积入渗量较对照组增大48.74%;其中Kostiakov-Lewis模型对入渗过程的模拟准确度最高,也更接近实测值。
【文章来源】：水土保持学报. 2019,33(03)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
蚯蚓粪施加比例对团聚体分形维数D的影响
为了进一步探究施加不同比例蚯蚓粪对土壤入渗过程的影响,本研究采用了Philip、Kostiakov、Kostiakov-Lewis和Horton 4个入渗模型对实测入渗结果进行拟合。Philip入渗模型中土壤吸渗率S指土壤依靠自身毛管力的作用吸持或排出水分的能力,是表征土壤初始阶段入渗能力的主要指标;稳渗率A为土壤的稳定入渗率,表征水在土壤中的渗透性能,在入渗后期对入渗能力起主导作用。由表5可知,各处理下的Philip入渗模型拟合结果的决定系数R2均大于0.995 6,说明Philip入渗模型可以很好地模拟不同比例蚯蚓粪施加量处理下的入渗过程,且随着施加蚯蚓粪比例的增大,土壤吸渗率S依次增大,与CK相比,施加比例为1/3处理下的吸渗率从0.716 2 mm/min0.5增加到0.979 4 mm/min0.5,增大了36.75%,达到显著水平;各处理下的稳渗率A之间无明显规律,但均分布在0.001 4～0.003 6;这可能的原因是蚯蚓粪的施加致使土体结构发生膨胀,在增大蚯蚓粪结构内部容量的同时相应减小了土壤颗粒之间的孔隙大小,使得蚯蚓粪结构体内和外部土壤颗粒之间产生水势差,使得水分大量涌入蚯蚓粪内部,进而增大了土壤的吸渗率S。
进一步分析可以看出,施加不同比例蚯蚓粪处理下,土壤入渗过程进入稳定入渗阶段所用的时间也不同,施加蚯蚓粪的比例越大,进入稳定入渗时期所用的时间越长,这可能是由于蚯蚓粪的存在,改变了土壤结构,形成了大量连续的储水小单元,从而增大了水力传导度,使得水分大量进入蚯蚓粪团粒结构内,整个入渗过程也较CK更晚进入稳定入渗时期。本研究供试土壤为粉砂质壤土,质地较轻,但其不易于储存水分。在施入蚯蚓粪后,可以使黏粒分散,砂粒凝结[20],由于蚯蚓粪颗粒并不均一,且蚯蚓粪具有比天然土壤更均匀的孔隙系统,不同粒径的蚯蚓粪和土壤颗粒进行重组而形成细长孔和圆孔,进而对混合土体结构和不同孔隙的分布产生影响,提高了总孔隙度;其次,蚯蚓粪中较大含量的有机碳作为土壤矿物颗粒之间的黏合剂[21],以及真菌菌丝和氨基酸等将小的矿物质吸附黏结形成大颗粒[22-23],再经过干燥、收缩、胶结等过程来增加土壤结构的稳定性,同时含有较多的有机碳使得蚯蚓粪具有轻度斥水性[24-25],在入渗初期蚯蚓粪并不会因为过度吸水而膨胀,但随着含水量的增大,斥水性开始下降,使得水分开始大量进入团粒结构内,同时当蚯蚓粪施加量较大时,土壤容重显著降低,孔隙数量增多,当蚯蚓粪由于吸水而膨胀压缩周围孔隙的强度大于孔隙所能提供的最大输水能力时,水分向下层移动的速率会受到抑制,从而使得同样的入渗时间内湿润锋运移距离比蚯蚓粪施加量较小时有所减小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性蚯蚓粪对重金属Cu2+的吸附性能研究[J]. 侯健,张静,马艺铭,罗根华. 环境保护与循环经济. 2018(06)
[2]蚯蚓粪覆盖对土壤水分蒸发过程的影响[J]. 李彦霈,邵明安,王娇. 土壤学报. 2018(03)
[3]蚯蚓粪对改良土壤的作用[J]. 乔力盘·阿不力米提,亚库甫,阿地里. 现代农业. 2018(01)
[4]施用不同配比蚯蚓粪对海南耕地砖红壤肥力特性的影响[J]. 单颖,赵凤亮,邹刚华,李玮,Adel M R A Abdelaziz. 华北农学报. 2017(S1)
[5]凹凸棒土对土壤团粒结构及水力参数的影响[J]. 杨婷,吴军虎. 干旱地区农业研究. 2017(06)
[6]Kostiakov入渗模型参数的预测精度对比分析研究[J]. 李昊哲,樊贵盛. 节水灌溉. 2017(11)
[7]凹凸棒土对土壤水分运动基本参数的影响[J]. 吴军虎,杨婷. 水土保持学报. 2016(06)
[8]蚯蚓粪对豇豆土壤活性有机碳及微生物活性的影响[J]. 王明友,井大炜,张红,李士平,郑芳. 核农学报. 2016(07)
[9]腐植酸、蚯蚓粪及蚯蚓蛋白肥料对滨海盐碱土壤的改良效应[J]. 王福友,王冲,刘全清,金树杰,解永进. 中国农业大学学报. 2015(05)
[10]生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响[J]. 侯晓娜,李慧,朱刘兵,韩燕来,唐政,李忠芳,谭金芳,张水清. 中国农业科学. 2015(04)
硕士论文
[1]蚯蚓粪对土壤中Cd、As形态及小白菜吸收Cd、As的影响研究[D]. 刘萌萌.山东农业大学 2016
本文编号：3413600
【文章来源】：水土保持学报. 2019,33(03)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
蚯蚓粪施加比例对团聚体分形维数D的影响
为了进一步探究施加不同比例蚯蚓粪对土壤入渗过程的影响,本研究采用了Philip、Kostiakov、Kostiakov-Lewis和Horton 4个入渗模型对实测入渗结果进行拟合。Philip入渗模型中土壤吸渗率S指土壤依靠自身毛管力的作用吸持或排出水分的能力,是表征土壤初始阶段入渗能力的主要指标;稳渗率A为土壤的稳定入渗率,表征水在土壤中的渗透性能,在入渗后期对入渗能力起主导作用。由表5可知,各处理下的Philip入渗模型拟合结果的决定系数R2均大于0.995 6,说明Philip入渗模型可以很好地模拟不同比例蚯蚓粪施加量处理下的入渗过程,且随着施加蚯蚓粪比例的增大,土壤吸渗率S依次增大,与CK相比,施加比例为1/3处理下的吸渗率从0.716 2 mm/min0.5增加到0.979 4 mm/min0.5,增大了36.75%,达到显著水平;各处理下的稳渗率A之间无明显规律,但均分布在0.001 4～0.003 6;这可能的原因是蚯蚓粪的施加致使土体结构发生膨胀,在增大蚯蚓粪结构内部容量的同时相应减小了土壤颗粒之间的孔隙大小,使得蚯蚓粪结构体内和外部土壤颗粒之间产生水势差,使得水分大量涌入蚯蚓粪内部,进而增大了土壤的吸渗率S。
进一步分析可以看出,施加不同比例蚯蚓粪处理下,土壤入渗过程进入稳定入渗阶段所用的时间也不同,施加蚯蚓粪的比例越大,进入稳定入渗时期所用的时间越长,这可能是由于蚯蚓粪的存在,改变了土壤结构,形成了大量连续的储水小单元,从而增大了水力传导度,使得水分大量进入蚯蚓粪团粒结构内,整个入渗过程也较CK更晚进入稳定入渗时期。本研究供试土壤为粉砂质壤土,质地较轻,但其不易于储存水分。在施入蚯蚓粪后,可以使黏粒分散,砂粒凝结[20],由于蚯蚓粪颗粒并不均一,且蚯蚓粪具有比天然土壤更均匀的孔隙系统,不同粒径的蚯蚓粪和土壤颗粒进行重组而形成细长孔和圆孔,进而对混合土体结构和不同孔隙的分布产生影响,提高了总孔隙度;其次,蚯蚓粪中较大含量的有机碳作为土壤矿物颗粒之间的黏合剂[21],以及真菌菌丝和氨基酸等将小的矿物质吸附黏结形成大颗粒[22-23],再经过干燥、收缩、胶结等过程来增加土壤结构的稳定性,同时含有较多的有机碳使得蚯蚓粪具有轻度斥水性[24-25],在入渗初期蚯蚓粪并不会因为过度吸水而膨胀,但随着含水量的增大,斥水性开始下降,使得水分开始大量进入团粒结构内,同时当蚯蚓粪施加量较大时,土壤容重显著降低,孔隙数量增多,当蚯蚓粪由于吸水而膨胀压缩周围孔隙的强度大于孔隙所能提供的最大输水能力时,水分向下层移动的速率会受到抑制,从而使得同样的入渗时间内湿润锋运移距离比蚯蚓粪施加量较小时有所减小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性蚯蚓粪对重金属Cu2+的吸附性能研究[J]. 侯健,张静,马艺铭,罗根华. 环境保护与循环经济. 2018(06)
[2]蚯蚓粪覆盖对土壤水分蒸发过程的影响[J]. 李彦霈,邵明安,王娇. 土壤学报. 2018(03)
[3]蚯蚓粪对改良土壤的作用[J]. 乔力盘·阿不力米提,亚库甫,阿地里. 现代农业. 2018(01)
[4]施用不同配比蚯蚓粪对海南耕地砖红壤肥力特性的影响[J]. 单颖,赵凤亮,邹刚华,李玮,Adel M R A Abdelaziz. 华北农学报. 2017(S1)
[5]凹凸棒土对土壤团粒结构及水力参数的影响[J]. 杨婷,吴军虎. 干旱地区农业研究. 2017(06)
[6]Kostiakov入渗模型参数的预测精度对比分析研究[J]. 李昊哲,樊贵盛. 节水灌溉. 2017(11)
[7]凹凸棒土对土壤水分运动基本参数的影响[J]. 吴军虎,杨婷. 水土保持学报. 2016(06)
[8]蚯蚓粪对豇豆土壤活性有机碳及微生物活性的影响[J]. 王明友,井大炜,张红,李士平,郑芳. 核农学报. 2016(07)
[9]腐植酸、蚯蚓粪及蚯蚓蛋白肥料对滨海盐碱土壤的改良效应[J]. 王福友,王冲,刘全清,金树杰,解永进. 中国农业大学学报. 2015(05)
[10]生物炭与秸秆添加对砂姜黑土团聚体组成和有机碳分布的影响[J]. 侯晓娜,李慧,朱刘兵,韩燕来,唐政,李忠芳,谭金芳,张水清. 中国农业科学. 2015(04)
硕士论文
[1]蚯蚓粪对土壤中Cd、As形态及小白菜吸收Cd、As的影响研究[D]. 刘萌萌.山东农业大学 2016
本文编号：3413600
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nyxlw/3413600.html
