二种粒径生物碳对不同质地土壤水分特征曲线的影响

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《生物炭对小麦-玉米生长发育及土壤特性的影响》

《生物炭对小麦-玉米生长发育及土壤特性的影响》

《生物炭对小麦-玉米生长发育及土壤特性的影响》摘要:本文通过实验研究生物炭对小麦-玉米生长发育及土壤特性的影响。

通过对比分析,探讨了生物炭的施用对作物生长和土壤理化性质的影响,为农业可持续发展和土壤改良提供理论依据。

一、引言随着全球气候变化和环境污染问题日益严重,农业可持续发展已成为世界关注的焦点。

生物炭作为一种新型的农业技术手段,被广泛应用于土壤改良和农作物增产。

本研究旨在探讨生物炭对小麦-玉米生长发育及土壤特性的影响,以期为农业可持续发展提供理论支持和实践指导。

二、研究方法1. 实验设计本研究采用对比实验设计,分别在农田中设置生物炭施用组和对照组。

施用组在小麦和玉米生长期间,分别在农田中施用生物炭。

对照组则不施加任何处理。

2. 样品采集与分析在小麦和玉米的生长发育过程中,定期采集土壤和作物样品。

土壤样品用于分析土壤理化性质和微生物多样性;作物样品用于分析其生长指标、产量和品质等。

三、生物炭对小麦-玉米生长发育的影响1. 生长指标实验结果表明,生物炭的施用显著提高了小麦和玉米的生长指标。

施用生物炭的小麦和玉米株高、叶面积、根系发育等均优于对照组。

这表明生物炭能够促进作物的生长发育,提高作物产量。

2. 产量与品质与对照组相比,生物炭施用组的小麦和玉米产量均有显著提高。

同时,生物炭还能改善作物的品质,如提高小麦的蛋白质含量、玉米的淀粉含量等。

四、生物炭对土壤特性的影响1. 土壤理化性质生物炭的施用显著改善了土壤的理化性质。

土壤的pH值、有机质含量、氮、磷、钾等营养元素含量均有显著提高。

这有利于提高土壤的肥力和保水能力,为作物生长提供良好的环境。

2. 土壤微生物多样性生物炭的施用还显著提高了土壤微生物多样性。

土壤中的细菌、真菌、放线菌等微生物数量增加,有利于提高土壤的生物活性和养分循环效率。

五、结论与建议本研究表明,生物炭的施用对小麦-玉米生长发育及土壤特性具有显著的正面影响。

生物炭能够促进作物的生长发育,提高作物产量和品质;同时还能改善土壤的理化性质和微生物多样性,提高土壤的肥力和保水能力。

生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响

生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响

生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响陈心想;何绪生;耿增超;张雯;高海英【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2013(033)020【摘要】以小麦和糜子为供试作物,利用室外盆栽试验,研究了不同添加量生物炭与矿质肥配施对两种不同土壤化学性质及小麦和糜子产量的影响.生物炭当季用量设5个水平:B0 (0 t/hm2)、B5(5 t/hm2)、B10 (10 t/hm2)、B15(15 t/hm2)和B20(20 t/hm2),氮磷钾肥均作基肥施用.结果表明:1)与对照相比,施用生物炭可以显著增加新积土糜子季土壤pH值,其他处理随生物炭用量的增加虽有增加趋势但差异不显著;显著增加新积土土壤阳离子交换量,增幅为1.5%-58.2%;显著增加两种土壤有机碳含量,增幅为31.1%-272.2%;2)两种土壤的矿质态氮含量、新积土土壤有效磷和速效钾含量随生物炭用量的增加而显著提高,氮磷钾增幅分别为6.0%-112.8%、3.8%-38.5%和6.1%-47.2%;3)生物炭可显著提高填土上作物氮吸收量,而作物磷、钾吸收量虽有增加,但差异不显著.生物炭对小麦和糜子的增产效应尚不稳定,在试验最高用量时甚至产生轻微抑制作用.总之,施用生物炭在一定程度上可以改善土壤化学性质,提高土壤有效养分含量,但生物炭对土壤和作物的影响与土壤、作物类型及土壤肥力密切相关.【总页数】9页(P6534-6542)【作者】陈心想;何绪生;耿增超;张雯;高海英【作者单位】西北农林科技大学资源环境学院,农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,杨凌712100;西北农林科技大学资源环境学院,农业部西北植物营养与农业环境重点实验室,杨凌712100;史丹利化肥股份有限公司市场部,临沭276700【正文语种】中文【相关文献】1.生物炭对不同水氮条件下小麦产量的影响 [J], 李帅霖;上官周平2.生物炭对设施土壤化学性质及黄瓜产量品质的影响 [J], 石晓宇;张婷;贾浩;掲晓婧;王冲;李硕;商蒙非;常振凯;褚庆全3.生物炭对设施土壤化学性质及黄瓜产量品质的影响 [J], 石晓宇; 张婷; 贾浩; 掲晓婧; 王冲; 李硕; 商蒙非; 常振凯; 褚庆全4.生物炭对不同浇水条件下冬小麦产量及水分利用效率的影响 [J], 董飞; 闫秋艳; 段增强; 李峰; 鲁晋秀; 杨峰; 李汛; 王苗; 贾亚琴5.生物炭及炭基硝酸铵肥料对土壤化学性质及作物产量的影响 [J], 高海英;何绪生;陈心想;张雯;耿增超因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

不同材料生物质炭施用对果园土壤性状及活性有机碳的影响

不同材料生物质炭施用对果园土壤性状及活性有机碳的影响

不同材料生物质炭施用对果园土壤性状及活性有机碳的影响引言生物质炭是一种由植物或动物残留物经过高温热解或干馏制得的炭质产物,具有丰富的碳质结构和孔隙结构,被广泛应用于农田改良和土壤修复中。

果园土壤是果树生长的基础,其性状和活性有机碳对果树的生长和产量有着重要影响。

研究不同材料生物质炭施用对果园土壤性状及活性有机碳的影响,对于提高果园土壤质量、促进果树生长具有重要意义。

本文旨在系统分析不同材料生物质炭施用对果园土壤性状及活性有机碳的影响,并探讨其对果园土壤改良的潜力。

一、不同材料生物质炭的制备及性质生物质炭的制备材料包括秸秆、木屑、果壳等,其制备方法主要包括干燥热解法、气化法和焦化法。

不同的原料和制备方法决定了生物质炭的物理化学性质存在着一定差异。

研究表明,不同制备材料的生物质炭含碳量在50%以上,孔隙度在50%以上,具有较强的吸附性能和保水保肥能力。

生物质炭中还富含有机质和微量元素等营养物质,对土壤的改良和养分供应具有一定的作用。

1. 增加土壤有机质含量研究表明,不同材料生物质炭施用后,果园土壤的有机质含量显著增加。

生物质炭中丰富的有机质可以提高土壤的蓄水蓄肥能力,改善土壤结构,增加土壤通气性和保肥力,有利于果树的生长和发育。

2. 改善土壤酸碱性果园土壤酸碱度的变化直接影响着果树养分的吸收和利用。

研究发现,不同材料生物质炭施用后,果园土壤的pH值明显提高,土壤酸碱性得到改善。

这对于改善果树根际土壤环境,增加土壤的养分供应具有重要意义。

3. 提高土壤微生物活性活性有机碳是土壤中的一种重要碳形态,具有很高的反应性和易氧化性。

研究表明,不同材料生物质炭施用后,果园土壤的活性有机碳含量出现了一定程度的改变。

生物质炭中的有机质和微生物代谢产物可以提高土壤的活性有机碳含量,促进土壤中碳的积累和循环,对土壤的生态功能和养分供应起到重要作用。

四、结论与展望不同材料生物质炭的施用对果园土壤性状和活性有机碳有着显著影响,具有较好的改良效果。

不同粒径下土壤水分特征曲线的测定与拟合模型的研究

不同粒径下土壤水分特征曲线的测定与拟合模型的研究
文章编号 : 2 0 9 5 —2 7 8 3 ( 2 0 1 5 ) 0 3 —0 2 8 7 — 0 4
De t e r mi na t i o n o f SW CC u n d e r d i f f e r e nt p a r t i c l e s i z e s a n d i t s f i t t i ng mo d e l s
c u r v e f o r f o u r k i n d s o f s o i l s a mp l e s wi t h d i f f e r e n t p a r t i c l e s i z e s .Th e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e p o r e s t r u c t u r e b e c a me d e n s e wi t h
第 1 0卷
第 3 期
中 国 科 技 论 文
CHI NA S CI ENCEPAPER
2 0 1 5年 2月
Vo 1 . 1 O No . 3 Fe b .2 0 1 5
不 同 粒 径 下 土 壤 水 分 特 征 曲线 的 测 定 与 拟 合 模 型 的 研 究
赵 雅 琼 , 王 周锋 , 王 文科 , 陈 立 , 张在 勇
t h e d e c r e a s e o f t h e s o i l p a r t i c l e s i z e .Th e me d i u m a n d s ma l 1 p o r e s o f s o i 1 i n c r e a s e d a n d t h e p o r e c o n n e c t i v i t y b e c a me p o o r ,i n d i c a — t i n g t h a t t h e s o i l h a s a h i g h a i r e n t r y v a l u e a n d r e l a t i v e l y l a r g e wa t e r r e s i s t a n c e .Th e a p p l i c a b i l i t y o f t h e e mp i r i c a l mo d e l s i s d i f f e r —

粒径对土壤水分特征曲线的影响研究

粒径对土壤水分特征曲线的影响研究

压力 , 随着 压力 的不 断 增 加 , 样 中孔 隙 由 大 到小 试 依 次不 断排 水 , 水 率 越 来 越 小 … 。 所 测 的 土壤 含 把 含 水量 和 土壤 水 吸力 之 间 的 关 系 曲线 称 为 土 壤 水 分 特征 曲线 。
0 o 9 O 8 O 7 O 6 0 5 0 4 0 3 O 2 0 1 O O 1 O
各种环境 和土壤因素的影 响。本文通过测 定两种 粒 径不 同的石英 砂 的水 分 特 征 曲 线 , 分析 了 由粒 径
差 异引起 的孔 隙 、 构 变 化 等对 水 分 特征 曲线 的影 结 响 , 根 据 V nG nct 并 a-euhe n模 型 进 行 了 参 数 求 解 。
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中图分 类号 :12 7 S5 .
文献标识码 : A
求 譬

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土壤 水 分 特 征 曲线 是 土 壤 含 水 量 与水 吸 力 之
表 示平衡 达 到 。 量 此 压 力 下 的含 水 量 。 后 增 加 测 然
‘ 问的函数关系 , 反映 了土壤 水数量和能量 的关 系。
土壤 水 吸力是 指土 壤基 质 对 水分 的 吸持 能 力 , 到 受
图 2 非饱 和 地 下 水 模 拟 软 件 W F S
Fg 2M o e o nauae r u d ae wF i. d l f strtdgo n w t u r( s)
体积含水率( ) %
水 吸 力 (n 1 iu)
粗石英砂
1 1 o o 0. 5 9 4859 O. 2 0 0718
维普资讯
第2 9卷第 4期
赵世 平 , : 等 粒径 对土壤 水分特 征 曲线 的影 响研究

生物碳对农作物及土壤环境的影响

生物碳对农作物及土壤环境的影响

粮油农资1.2 玉米虫害1.2.1 蚜虫病害 通常情况下,玉米蚜虫主要出现在玉米叶背或者玉米的嫩芽上面,一旦玉米出现玉米蚜虫病害,将会在短时间内进行幼蚜虫的大量繁殖。

在蚜虫繁殖到一定限度之后,玉米叶就会出现卷起和枯黄等问题,严重时还会造成整株玉米死亡。

在发生玉米蚜虫病害后,如果不能及时处理,短时间内玉米叶片质量就会收到非常严重的影响。

此外,玉米蚜虫持续时间较长,如果蚜虫影响到了玉米熊穗的生长,就会对玉米授粉造成巨大影响,从而限制玉米的生长速度。

1.2.2 玉米螟病害 玉米螟又被称为玉米空心虫,如果玉米产生了玉米螟病害,玉米螟就会咬食玉米的根茎,造成玉米养分不足,并且影响玉米对水分的吸收,从而导致玉米生长速度缓慢,甚至停止生长。

除此之外,玉米螟还会咬食玉米的雄穗,如果玉米雄穗被玉米螟咬断,玉米授粉将不能正常进行,最终生长出的玉米将会存在无玉米粒或者玉米粒过少的问题,玉米产量降低。

1.2.3 红蜘蛛病害 红蜘蛛喜欢晴朗、炎热的生存环境,红蜘蛛为食草动物,这些特点就决定了红蜘蛛极易生长在玉米田中,红蜘蛛会对咬食玉米叶或者玉米的雄穗,造成玉米养分不足,并且影响玉米对水分的吸收,从而导致玉米生长速度缓慢,甚至停止生长,同玉米螟病害一样,红蜘蛛病害还会影响玉米正常授粉,最终生长出的玉米将会存在无玉米粒或者玉米粒过少的问题,玉米产量降低。

2 玉米病虫害防治新技术2.1 生物防治技术玉米病虫害的生物防治技术的理论原理为“进化论”,通过优胜劣汰让物种互相竞争来达到消灭玉米虫害的目的。

比如赤眼蜂有着在害虫卵中产卵的习性。

赤眼蜂所产卵会不断吸收玉米害虫幼卵中的养分,这样就能实现对害虫繁殖的限制。

因此,种植人员在玉米田适当放养赤眼蜂就能有效防治玉米虫害,提升玉米产量。

2.2 农业防治技术我国目前使用最广泛的玉米病虫害防治技术为农业防治技术,这是较为传统的防治害虫的技术,并且有着良好的防治效果。

在进行玉米的种植之前,种植人员要进行科学选种,选择具有较强抗病能力的玉米进行种植,玉米种子要具有优秀的适应能力,不容易被玉米病虫害影响。

生物炭对土壤理化性质和植物生长的影响

生物炭对土壤理化性质和植物生长的影响

生物炭对土壤理化性质和植物生长的影响作者:余俊花卉来源:《科学与财富》2016年第19期摘要:生物炭是在700摄氏高热高温,部分或者全部缺氧的环境中产生的特殊有机材料。

在全球气候整顿及治理生态污染中。

生物碳得出了完整的解决方法。

生物炭能够为植物提供良好的生长生态环境。

它还能够改良土壤的性质。

关键词:生物炭;土壤性质;有机物;化学性质生物活性炭(biochar)由草、玉米秆、木材或者废弃的农作物,在氧气不足的条件下,经过高温裂解最终碳化而成。

在这个过程中不仅生成了生物碳同时也有其他化合物产生,由于生物炭的生产形式和过程比较简单,为其提供的原料也多,因此它的价格便宜。

1 施用生物炭对土壤理化性质的影响1.1 生物炭对土壤容重的影响通过对体积密度的比较得出土壤的体积密度要远远大于土体的体积密度,因此要降低土壤容重,完全可以将生物碳施入到土壤中来完成。

土壤的紧实程度和土壤的容重大小是紧密联系的。

Soane总结是在土壤压实试验中得出的:第一,骨料间粒子连接方式是长链,而且土壤是有机质的,还存在巨大的矿物成分。

这样的特点能够改变土壤的压实;第二,矿物质土壤的弹性在紧缩状态中远低于土壤有机质的弹性;第三,在稀释效应中,有机质能够控制土壤的压实度使其减小,无机土壤容重的密度远远高于有机质;第四,土壤中存有的菌丝、真菌、根等微小生物;第五,摩擦力,土壤紧实度受有机物和土壤颗粒两者摩擦大小的影响。

1.2 生物炭对土壤水分的影响随着土壤的增加,土壤表面积也跟着增加,那么土壤中微生物群落变得平衡,也提高了土壤整体的吸附能力,从而完善了土壤保水性。

尽管生物炭影响着不同土壤的含水率,比如:把生物炭添加到土壤中能够提供给土壤18%的有效水,但是,在肥沃的土壤中并没有被人们发现留意这一迹象,同时在有机质土壤中加入的生物炭越多,有效水含量反而降低。

实验证明,活性炭中几乎所有的孔隙直径都低于2纳米,即使生物炭对气孔有影响,但植物中有效水分的含量受土壤中有机质含量的影响。

生物炭及炭基氮肥对土壤持水性能影响的研究

生物炭及炭基氮肥对土壤持水性能影响的研究

壤持水容量的影响均存在差异。因此,在田间实际应用中,生物炭基氮肥对土壤水分特征的影响取决于
生物炭基肥料的性质或特征、施用量及土壤质地等因素。
关词:生物炭;生物炭基氮肥;渗透率;水分特征曲线;水分特征
中图分类号:S147,S152.7
文献标志码:A
论文编号:2011-1696
Effects of Biochar and Biochar-based Nitrogen Fertilizer on Soil Water-holding Capacity Gao Haiying, He Xusheng, Geng Zengchao, She Diao, Yin Jinyan
(2)土柱渗透装置。用 1000 mL 塑料量筒改制,量 筒直径为 7.0 cm,高 30.0 cm。筒底由打孔器统一打 孔,并安装移液枪头作为过滤嘴,装土之前筒底填放 1 层滤纸和几层纱布,以防止土样颗粒流失。筒上部挂 有输液瓶,并由输液管统一控制注水速率。试验处理: 将生物炭材料(B、C)和生物炭基氮肥(BAN、CAN)与 土壤按照 0、5、20、40、80 t/hm2 的用量混合均匀,装入 1000 mL 塑料量筒改造的柱中,调整注水速率一致,并 开始计时试验。待过滤嘴液体滴速基本稳定时,认为 土柱中土壤饱和并结束计时。迅速用铝盒对每个饱和 土柱均匀取样,在 105~108℃下烘干至恒重,以测定质 量饱和含水量。
生物炭及炭基氮肥对土壤持水性能影响的研究22不同生物炭及其肥料处理对土壤水分特征曲线的影响土壤水分特征曲线是描述土壤水能态与土壤含水量之间的关系曲线通过土壤水分特征曲线可了解土壤持水能态土壤水分的有效性也可间接反映土壤孔隙分布是获取土壤水其他动力学参数及土壤水分常数的基础对研究土壤水分的贮存保持供应运动及土壤植物大气spac中的水分动态的关系和状况都具有重要意义由图4可知生物炭材料生物炭基氮肥不同用量处理的土壤和的土壤水分曲线走向趋势一致即在低吸力范围内曲线都有个急速下降阶段之后随吸力增加出现一个较长的平缓区
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2014年8月灌溉排水学报Journal of Irrigation and Drainage 第33卷第4/5期 文章编号:1672-3317(2014)04/05-0233-04二种粒径生物碳对不同质地土壤水分特征曲线的影响*赵迪,黄爽,黄介生(武汉大学水利水电学院/水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉430072)摘 要:选取壤砂土、壤土和粉粘壤,分别添加0%、3%、6%的细碳和粗碳,通过测定水分特征曲线,探究2种粒径的生物碳对不同质地土壤水分物理特性的影响。

结果表明,2种粒径生物碳的添加均可提高壤砂土的保水能力,降低粉粘壤的保水能力;粗碳的添加可提高壤土的保水能力,而细碳对壤土的保水能力影响不明显。

生物碳添加比例为3%时,细碳和粗碳对3种质地土壤保水能力的影响差异不大;生物碳添加比例为6%时,细碳对壤砂土保水性能的提高更大,而粗碳对壤土保水性能的提高更大。

生物碳对土壤保水能力的影响取决于土壤质地、生物碳的粒径及添加比例。

关 键 词:生物碳;土壤水分特征曲线;粒径;添加比例中图分类号:S152.7 文献标志码:A doi:10.13522/j.cnki.ggps.2014.04/05.050赵迪,黄爽,黄介生.二种粒径生物碳对不同质地土壤水分特征曲线的影响[J].灌溉排水学报,2014,33(4/5):233-236. 生物碳是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类难熔性固态物质。

施加生物碳可以改变土壤密度、持水性、渗透性、团聚性等物理性质,从而改变其水分运移参数,影响其迁移能力[1-2];同时,生物碳的添加可增加表层粘壤土的饱和水力传导度[3],提高壤砂土易耕性和土壤持水能力[4]。

施用生物碳后,粉砂壤土的田间持水率升高幅度大于砂质壤土和砂土,但凋萎系数升高幅度小于砂质壤土和砂土[5]。

目前,我国关于生物碳对土壤改良方面的研究尚处于起步阶段,不同粒径生物碳对不同质地土壤水分特征曲线影响的研究鲜见。

因此,有必要选取3种不同质地的土壤(壤砂土、壤土和粉粘壤),分别添加不同比例的2种粒径生物碳颗粒,探究生物碳对不同质地土壤水分特征曲线的影响。

1 材料与方法供试土壤分别取自重庆市罗家桥村、山东寿光和位于湖北荆门市的水资源与水电工程科学国家重点实验室(武汉大学)中国农谷试验研究基地,分别记为土样A、土样B、土样C。

供试土样经自然风干、碾碎磨细后,过2mm筛备用。

土样A、土样B、土样C风干含水率分别为1.35%、2.78%、3.78%,砂粒分别为75.22%、50.1%、5.84%,粉粒分别为21.26%、40.4%、64.76%,粘粒分别为3.52%、9.5%、29.4%,土壤质地分别为壤砂土、壤土、粉粘壤土。

供试生物碳为从市场上购买的商用生物碳。

该生物碳粒径分布较均匀,分为细粒生物碳(简称细碳,记为C1)和粗粒生物碳(简称粗碳,记为C2)2种,适合室内小尺度的试验研究。

细碳外观为黑色细微粉末,粒径小于0.075mm,pH值为9.94,CEC为17.44cmol/kg,比表面积为627.56,孔隙度为0.542,土壤密度为0.8g/cm3;粗碳外观为黑色颗粒,粒径为0.5~1mm,pH值为9.47,CEC为6.85cmol/kg,比表面积为360.99,孔隙度为0.568,土壤密度为0.6g/cm3。

332*收稿日期:2014-03-18基金项目:国家自然科学基金项目(51109166,51039007);国家973项目(2010CB42880204);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2042014kf0280)作者简介:赵迪(1990-),女,硕士研究生,主要研究方向为水土资源高效利用。

E-mail:505416504@qq.com通讯作者:黄爽(1972-),女,副教授,博士,主要研究方向为地下水与土壤环境。

E-mail:hsh5527@whu.edu.cn土样A、土样B、土样C中分别添加质量分数0%、3%、6%的细碳和粗碳,共15个处理,按设计密度1.4g/cm3分层回填入环刀(体积100cm3,高5.1cm)内,层间打毛,回填高度4.5cm,将回填完成后的环刀样浸泡在水中,水面的高度低于样品环下边缘1cm,浸泡12~24h使样品逆向吸水饱和,然后用H-1400PF离心机测量土壤水分特征曲线,采用van Genuchten(1980)-Mualem模型拟合。

采用游标卡尺测量各转速下环刀内土壤的压缩量,用以校正对应转速下的土壤负压值,4个重复。

van Genuchten(1980)-Mualem经验公式为:θ(h)=θr+θs-θr1+|αh|nm h<0θs h≥烅烄烆0(1)式中:θr为残余含水率;θs为饱和含水率;α、n、m为拟合参数,m=1-1/n。

θr、θs、α、n、m可利用实测数据拟合得到。

2 结果与分析图1 3种土样水分特征曲线比较2.1 不同质地的土壤水分特征曲线 不同质地土壤的实测土壤水分特征曲线如图1所示,各负压下4组重复测得的土壤含水率标准差均小于1.3%。

由图1可知,不同质地的土壤水分特征曲线差异明显。

同一吸力条件下,土样C含水率最大,其次为土样B,土样A最小;这是因为土壤水分的保持在中低吸力段主要依赖于毛管作用和孔隙大小分布,在较高吸力段土壤水分的保持主要依靠细小毛管的强毛管力及土壤颗粒的吸附作用。

土样A砂粒较多,粗孔隙较多,较低负压时,粗孔隙的水便会排出,所以中低吸力段土样A的含水率下降幅度最大,曲线坡度最陡,而土样C由于粘粒较多而使土壤中细小孔隙发育,细小毛管的强毛管力使土壤水不易排出,且粘粒较大的比表面积也增强了土壤对水分的吸附能力,故高吸力段土样C依然保持较高水分;土样B的机械组成介于土样A和土样C之间,故其保水能力处于二者之间。

2.2 生物碳对不同质地土壤水分特征曲线的影响添加不同比例的生物碳后,3种不同土壤质地的土壤水分特征曲线如图2所示,各负压下4组重复测得的含水率标准差均小于1.3%。

图2 生物碳对土壤水分特征曲线的影响 从图2可以看出,细碳对土壤水分特征曲线的影响。

一定吸力下,细碳的添加提高了土样A的持水率,而降低了土样C的持水率,但对土样B的保水能力影响不大。

对于土样A,随着细碳添加量的增加,土壤保水能力增加,在高吸力段更加明显。

同时,添加6%细碳的土样A持水性与未添加碳的土样B相当。

这是因为细碳拥有巨大的比表面积,颗粒表面的吸附能力较强,而土样A中有较强吸附能力的粘粒仅有3.52%,细432碳的添加明显提高了粘粒粒径段的组成比例,从而提高土壤的保水能力,且在以土壤吸附为主要保水方式的高吸力段,细碳对土壤保水能力的提高更加明显。

对于土样B,细碳的添加对土壤保水能力的影响并不十分明显,原因可能是细碳颗粒自身的保水能力与土样B的持水能力相当。

土样C为粉粘壤土,含有大量粘粒,砂粒仅占5.84%,具有较大的持水优势,细碳的添加降低了对应吸力下土样C的持水率。

粗碳对土壤水分特征曲线的影响。

粗碳的添加提高了土样A和土样B的保水能力,但减小了土样C的保水能力。

与细碳不同,粗碳的添加较明显地提高了土样B的保水能力,其原因可能是粗碳比细碳有更高的孔隙率和更小的密度,因而具有更大的容水性。

2.3 相同添加比例下不同粒径生物碳对土壤水分特征曲线的影响图3为相同生物碳添加比例下,细碳和粗碳对不同土壤水分特征曲线的影响。

从图3可以看出,生物碳添加比例为3%时,细碳和粗碳对3种质地土壤水分特征曲线的影响相近,无明显差异;生物碳添加比例为6%时,细碳和粗碳对土样A、土壤B的影响较为显著,特别对土样A,相同吸力下,添加细碳的土壤水分明显高于添加相同比例粗碳的土壤,说明细碳能显著提高土样A的保水性能;而对于土样B,添加细碳的土壤保水性能略低于添加粗碳的土壤;对于土样C,细碳、粗碳对土壤保水能力的影响效果相同。

因此,生物碳对土壤水分特征曲线的影响不仅取决于土壤质地,还与生物碳的添加比例及生物碳粒径有关。

图3 相同添加比例下不同粒径生物碳对土壤水分特征曲线的影响2.4 生物碳对水分参数θr和θs的影响van-Genuchten模型既连续又有连续斜率,具有普遍适用性,且其参数具有确的物理意义,在土壤物理领域最为广泛应用[6]。

运用van-Genuchten模型拟合所测水分特征曲线,拟合优度(r2)大于0.99,并运用新复极差法(Duncan法)对各拟合值进行了显著水平(α=0.05)的方差分析,拟合结果见表1。

表1 土壤水分特征曲线拟合参数土样生物碳添加αnθr/%θs/%0%0.0303±0.0069bc 1.424±0.071c5.639±0.983i40.951±0.265gC1-3%0.0261±0.0068c1.398±0.065cd 6.067±1.012i42.166±0.136f土样A C1-6%0.0185±0.0012d1.367±0.037cde 12.316±1.127g 48.622±0.289aC2-3%0.0337±0.0014b1.383±0.009cde 6.054±0.220i42.221±0.381fC2-6%0.0413±0.0080a1.369±0.021cde 9.660±0.234h42.346±0.112f0%0.0123±0.0008ef 1.649±0.049a17.615±0.444f46.548±0.377cC1-3%0.0095±0.0005efg 1.644±0.034a17.677±0.306f44.253±0.234e土样B C1-6%0.0082±0.0003efgh 1.718±0.044a18.371±0.428ef 44.984±0.303dC2-3%0.0120±0.0004ef 1.679±0.013a18.682±0.237ef 46.526±0.170cC2-6%0.0135±0.0008e1.676±0.031a19.873±0.247e45.479±0.247d0%0.0071±0.0005fgh 1.378±0.024cde 28.248±0.698a47.639±0.482bC1-3%0.0043±0.0003gh 1.339±0.025de 23.670±2.859cd 46.267±0.424c土样C C1-6%0.0033±0.0006h1.497±0.099b25.580±2.257b46.545±0.693cC2-3%0.0074±0.0008fgh 1.314±0.034e22.943±0.712d47.660±0.671bC2-6%0.0054±0.0007gh 1.396±0.058cd 24.931±1.668bc 46.721±0.738c 注 不同字母表示差异显著;相同字母表示差异不显著。

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