生物炭对土壤水盐运移的影响.pdf

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T與資隊勝藻j補^静絲料狂^居攻㈱学位研究生学位r冷纖^^[1&炭对王壤水盐运移的影,|%:|;^^^^;^—'’二.:;!&,.^;,巧論滅参绵牺7;詞爲磯卿喔科专化止保持与荒漠化睹乾‘一;早泌佛巧若m、r^感戸硏究方向:心:細1^.纖''H^乘豪fe.厕%齡誤Mil山廊]^#^見鑑!\赢禹 :112分类号:S.校代码071527学2013052117UDC:63:1研究生学号密级;公开社衣林f托夫学2016届攻读硕去学位研究生学位论文生物炭对±壤水盐运移的影响学科专业水±保持与荒漠化防治研究方向水±保持工程研究生生ji指导教师牛文全完成时间2016.05中国陕西杨凌 Classificationcode:SI52.7Universitycode:10712UD。631Postraduatenumber:20130。117gConfidentialitylevel:public’ThesisforMastersDereegNorthwestA《FUniversityin2016STUDYONTHEINFLUENCEOFBIOCHAREXPERIMENTALontheMIGRATIONofSOILWATERANDSALTMaor;SoilandWaterConservationanddesertificationcombatinjgResearchfield:SoilandwaterconservationenineeringgNameofPostgraduate:XuJianAdviser:Prof.NiuWenuanqDateofsubmission:Ma2016yYanlinShaanxiChinagg 研究生学位(毕业)论文的独创性声明本人声明:所呈交的硕去学位(毕业)论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果;论文中的研究数据及结果的获得完全符合学校《关于规范西北农袜科技大学研究生学术道德的暂行规定》一,如果违反此规定,切后果与法律责任均由本人承担。尽我所知,除了文中特别加^乂标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究结果,也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或证书而使用过的材料一工其它教育机构的学位或。与我同作的同志对本研究所做的任何贡献均芭在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意。胆;种时间年X月?日研究生签? 关于研究生学位(毕业)论文使用授权的说明本学位(毕业)论文的知识产权归属西北农林科技大学。本人同意西北农林科技大学保存或向国家有关部口或机狗送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;同意西北农林科技大学将本学位(毕业)论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国优秀硕壬学位论文全文数据库》进行出版,并享受相关权盖。本人保证,在毕业离开(或者王作调离)西北农林科技大学后,发表或者使用化一)论文及其相关的工作成果时必须"西北本学位(毕,农林科技大学为第署違单位,否则,按违背《中华人民共和国著作权法》等有关规定处理并追究法律责任。任何收存和保管本论文各种版本的其他单位和个人(包括研究生本人)未经本论文作者的导师同意,不得有对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为,否则,按违背《中华人民共和国著作权法》等有关规定处理并追究法律责任。■义任何方(保密的学位论文在保密期限内,不得》式发表、借阅、复印、缩印或担描复制手段保存、汇编论文)悚"^是。研究生签名时间:年月曰:种:0日导师签違:晰可2方年疋月? 生物炭对±壤水驻运移的影响摘要我国降水时空分布不均匀,水资源匹配极不合理,特别是作为我国用水大户的农业。领域,用水非常紧缺同时,针对我国盐溃化±资源总量多且分布广泛的特点,合理利用我国大面积的盐碱化主地,将对我国的粮食安全保障和提高我国农业生产力具有重要意义。生物炭是由木材、农作物废弃物、植株落叶等生物质或其他生物质废弃物在缺氧°C和低温(<700)条件下热解形成的产物,具有提高±壤孔隙度,降低容重和密度;増强±壤持水能力,降低王壤酸度;増加有机质含量,提高±壤养分含量,増加±壌£丘。一降低养分流失的特点。生物炭有可能对缓解我国的农业用水矛盾和盐碱地改良起到定的作用。、为此本文通过室内模拟试验,初步探巧了生物炭的种类生物炭的添加量、生物炭一的粒径对止壤水盐运移的影响,为缓解我国农业用水矛盾和盐碱地改良提供定的理论依据:,取得的结论如下1)生物炭能够提高王壤的持水能力和促进毛管水的上升,持水能力随生物炭含量的增大而增大,小粒径生物炭持水能为大于大粒径,竹炭持水能为大于木炭。随生物炭含量的増大,地下水对±壤补给量越大,且补给速率随时间变化过程符合考斯加科夫入渗模型;生物炭对±壤蒸发有明显的影响,但生物炭类型和粒径不同,其影响也不同。当添加量为5%时,有效抑制±壌蒸发。2)生物炭对±壌盐分表聚现象有显著的影响,但影响效果与生物炭添加量密切相关,当添加量较低(不超过5%)时,抑制主壌蒸发,降低±壤表层返盐量,当生物炭含量较大时(不小于10%),增强±壤蒸发能力,加剧表层±壤盐碱化的程度;生物炭+2+ra对不同可溶性离子表积过程的影响有差异和C离子表层积累,而抑制C,可促进Na2+和Mg积累,思著増大了±壤5^欠值;生物炭能促进±壤可溶性盐离子的运移速率,对一般小粒径生物炭处理的±壤水盐运移速率大于大粒径可溶性离子不具有吸附性,竹,炭处理的主壤水盐运移速率大于木炭。3)生物炭可W显著降低微润灌主壤累计入渗量,且随着生物炭添加量越大,其效’果越明显。±壌中添加生物炭后,微润灌的累计入渗规律依然符合必WiaAov入渗模型;生物炭对微润灌±壤水分运移在水平方向、垂直向上、垂直向下H个方向上的影响规律一并非致,,总的来说,生物炭可促进微润灌±壌水分的侧向和向下运移抑制微润灌止壤水分的向上运移;添加生物炭可W増加微润灌±壌湿润体的最大含水率,提高±壌的持水能力。关键词:生物炭±壤室内模拟水盐运移;微润灌;;: STUDYONTHEINFLUENCEOF閒OCHAREXPERIMENTALon化eMIGRATIONofSOILWATERANDSALTAbstractUnevendistributionofreciitationintimeandsaceinourcountry,Anunreasonablewaterresourcespppmatching,whichlead!:〇theshortageofwaterresourceutilization,especiallyinthe巧eldofagriculturetionAB-wherewaterconsumis化elarestinChina.t化esametimeecausesalinealkalilandmoreandpg,wideldi-ystributedinChinaIfwemakefulluseofthesalinealkalilanditwillmakeareatsinificance,,ggcuurarB-for化efoodsecuritandimprovin化ealtloductivity.iocharis泣lowdensitcharredyggripymaterial,wood,cropwastebiom犯s,plantleavesoro化erbiomasswas化producedbyburningbiomassimderconditionsoflowtemperaturesandminimaloxygen.Biocharadditioncanincreasesoilporosity,enddenenhanceeiilireiisclowerbu化dsityansity’化capactyofsomosture,duce化eacdtofoil’increas化eyorganicmattercontent,increasesoilnutrientcontent,increasesoilCECandreducethelossesofsoil’nuavno打suraand?trient.Biocharislikelytoplyaroleinrelieig化econtradictiofChinasagricultlwat知vemen-rovidingcertaintheoreticalbasisfortheimrotofsalinealkaliland.ppB:nearindoorsimulated1estthisaerrelimiarydiscussesthkindsofbiochbiocharadditiony,ppp,化’amountarticlesizeofbiocharonsoilwaterandsaltmirationwlievingthecontradictionsofChinas,pg^u-agriclturalwaterandrovidincertaintheoreticalbasisfortheimrovementofsalinealkaliland,Weetpgpgthefollowingconclusions:-ward1.Biocharitioncir化esoiltrholdingcacitandcaaiartmovemen.addanmpovewaepayerutpywapThe-wnrzesoilwaterholdincapacityincreasesiththeincreaseofcontetofbiocha.Addsmallsibiochargil--sowaterholdincaacityisreaterthanthebisizebiocharandaddbamboocharcoalsoilwaterholdingpgggcapacityisreater化an化ewoodcharcoal.Thehreaticwaterrecha巧eisi打creasedwi出化eadditiongpamountrhanithiinfiltionofbiocharandRechageratecgerocesswtmem说tkostiakovtramodel.Biocharpadditioncanobviouslyaffectsoilevaporation*butthediferentrawmaterialandsizeofbiochar,出e化f*erentefectAtthelowcontent(5%)ofbiochar,itcanefectiveliestraintheso"evaoraticm.yp2.Biocharadditionhavesignificantimpacton50。saltaccumulatedindiesoilsurface.but化eefectiscloselyrelated化化ebiocharadditionCO打tent.At化elowcontent(5%ofbiocharaddition,itcan)?mueffectivelyrestrainthesoilevaporationreducethesaltacculationamountinthesurfacesoil,andwi化theincreaseofbiocharadditionCO幻te打t,increasethedegreeof出esoilevaporationandthesaltaccumulationamountinthesurfacesoil.Theinfluenceofbiocharadditiononacciimulationroce泌ofpdiferentsolublesaltionsin化esurfacesoilisdiferent.Biocharadditioncanincrease化eaccumulationof2+2+N+-aandC1reduceefectivel化eaccumulationofCaandM,打denha打cetheSARvalue,Biochar,ygaadditioncanimprove化e50。waterandSol加leionmigrationvelocity,havenoadsorptio打forsolublesaltionsSmallarticlesizeofbiocharrocessinrateofso。waterandsaltmirationiseaterthan化ebi,ppgggrg siilwrreanizebiocharbamboocharcoalrocessnofsoaterandsaltmiationrateisterthathewood,pgggcharcoal.3Tt-.heresultsshowedhatbiocharadditioncansignificantlyreducethemoistubeirriationcumulativeg记filtation抑dwi化biocharadded,thegreater化eamountof化eefectismoreobvious?虹泣word,inhibitleardmitionof-prasoilmoistureandromo化化emoistubeirriationsoilmoisturesidewasandupwagpgydownwardtti-migration.Thewaterconenofwettedregonofmoistubeirrigationincreasewiththeincrease-ube-ofbiocharaddition.Biocharadditioncanimprovethewatersavingabilityofmoistirrigation.Kewords:Biochar;Soil;SimulationexerimentsWaterandsaltmiratioistuberitionyp;gn;MoIrga 目录一第胃绪论11-1前言11.1.1研巧背景11.1.2研巧目的与意义21.2国内外研巧进展31.2.1生物炭研究进展概述31.2.2生物炭对±壌水分运动研巧进展51.2.3生物炭对±壌盐巧地改良研究进展51.2.4微渭灌摄技术及研巧进展6第二章研究内容与方法72.1主要巧究內容72.1.1生物炭对±壤水分运动的影响72.1.2生物炭对主壌盐分运动的彭响7之.1.3生物巧对微润灌±壤水分运动的影响72.2研究方法72.2.1试验材料72.2.2试验装置82.2.3试验测定方法与测定内容9211-3技术路线第王章生物炭对止壤水分运动的影响12313.1生物炭对地下水向±漠水补给量的影响3.2生物炭对±巧水上升运动的影响153口.3生物炭对±壌持水能力的影响3.4生物炭对±巧水分蒸发的影响193.5本章小结21第四章生物炭对±壌盐分运移的影响234.1对止壤剖面电导率的影响U4.2对表层主填离子含量及组成百分比的影咱2543对±巧钻吸附比(SAR)的影响27.444巧.电导率与种可洛性离子及总量的相关性分析4.529 429.5.1对±壌电导率的影响429.5.2对表层±壌离子誠和納吸附比的4.6本章小结29第五章生物炭对微润灌王壤水分运动的影响31513.生物巧对累计入渗量的影响15232.生物炭对湿润锋运移的影响532.2.1对水平湿润鋒运移的彭响533.2.2对垂直向上湿润锋运移的彭响5.2.3对垂直向下湿润锋运移的影响345.3对湿润体剖面含水率的影巧巧5436.本章小结第六章结论及建议386.138么2存在问题及建议巧参考文献40致谢45作#齡47 第一章绪论第一章绪论11.前言1丄1研究背景当下人口、环境、资源、粮食、能源等问题日益突出,矛盾愈显尖锐,深刻地影响着社会的发展。同时随着社会的发展,全球大气、水体、±壤等资源均遭到不同程度的污染。±壌污染、,正对人类的健康及生物的多样性造成严重的危害可耕地面积减少、气候变化,正对世界粮食安全问题产生巨大威胁。改善大气循环,改良±壤、修复生态环境、提高资源的利用率是解除当下危机的关键措施。在生态和农业领域开发新技术、新材料对于当前农业发展和生态问题刻不容缓。从生活在己西亚马逊流域的人们发现黑色物质—生物炭,到目前仅仅十几、工业、年时间,生物炭的应用己遍及农业建筑业、环保、卫生和保健等众多领域,研究成果显著,得到了大家的普遍认同,生物炭是在限氧或隔绝氧的环境条一件下、农作物稻巧、杂草等生物质经炭化而形成的是,通过高温裂解,将小薪柴种碳含量极其丰富的炭。送种由植物形成的,固定碳元素为目的的炭被科学家们称为"生物炭"张原材料来源广泛(忠河等2010)。生物炭的生产工艺相对简单,且价格低廉,使得生物炭在农业生产上应用成为了可能。生物炭施入±壤!^后,可W増加±壤的碳汇,缓解气候危机;还可W提升±壌肥力,増加作物产量。通过前人对生物炭性质的研究得出,生物炭具有提高止壤孔隙度,降低容重和密度;増强止壤持水能力,降低±壤酸度,;增加有机质含量提高主壤养分含量,增加±壌CEC,降低养分流失(武玉等2014)。该对于我国大面积贫疮±地的改良可能一。起到关键性作用,为我国主壤改良提供了个新的方向从21世纪W来,全球气候变暖,灾害频频,严峻威胁到人类生存和社会的""可持续发展。生物炭还田从某种意义±讲取之于林,用之于林。生物炭技术是将大量的用于焚烧的、废弃的生物质转化为含炭量极高的黑色物质,然后将其存储于止壌或应用污水净化、空气净化等工业、环境领域。许多专家学者认为,生一"""物炭将是缓解全球气候变暖的种重要的碳汇技术,是解决当今环境、粮食、"""能源的黑色黄金。L沈ma一im等人在于2007年发表在《自然》上的文指出,如果将植物转换为生物炭二一,就可大大减少空气中的氧化碳含量,据估算,生物炭年可吸收近10亿吨温室气体,如果将其固定的温室气体转化为生物炭,那么美国每年将减 2生物炭对止壤水盐运移的影响Lemann.少近10%的温室气体排放量。(,J2007.AhandfulofcarbonNature447-:143144.).,我国政府在2010年哥本哈根会议做出的减排承诺使我国的农业也面临着节能减排的巨大压力。在此大背景下,我国农业和农村在节能减排中应有所作为。生物炭可レッ有效降低农业生产过程中能源的消耗,可利用生物炭发展低碳安全农业。1.1.2妍究目的与意义3众所周知,我国水资源紧缺,我国水资源总量为28100亿m,人均水资源31/4。30量约2200m,仅为世界平均值的预计到21世纪年化我国人口达到316亿高峰时,在降水总量不减少的情况下,人均水资源量将下降到1760m,3忠逼近国际公认的1700m的严重缺水警戒线(吴普特等2003;许迪康绍200巧。同时我国降水时空分布不均匀,水资源匹配极不合理。我国的这些基本情况迫切一要求我们寻求节约水资源的途径。根据我国农业用水是我国个大户,2010年3201全国的用水量为%89亿m,占全国用水总量的61.3%(杨永辉等巧。因此在农业用水领域下手无疑是一个抓住主要矛盾解决水资源紧缺问题的正确方向。对于主壤盐溃化问题,在国际学术界受到特别的关注。国际上2005年、2008年和2010年相继召开了有关盐碱化问题的专题论坛。会上呼吁±壤、水、农业和生物多样性等领域专家和知名人±,W及农业与环境部、私人部口和区域与国际组织来共同应对盐溃化问题。我国盐溃化±资源特点是总量多且分布广泛,主2要分布于我国的东北、华北、西北和沿海地区。我国盐溃化±总面积3600hm,2占我国可利用±地面积的4.88%。耕地中盐溃化面巧为920.9万hm,占全国耕地面积的6.62%全国±壤普查办公室1998。盐碱障碍耕地和盐碱荒地总面积高()22达3333万hm。其中具有农业潜在利用价值±地面积1333万hm,占我国耕地总面积的10%(王佳丽等2011),可见盐碱化±地的高效利用和挖掘利用对于提高我国农业生产能力和粮食安全保障具有重要的意义。如今生物炭的研究已深入到农业领域,具有提高±壤孔隙度,降低容重和密度;增强±壤持水能为,降低王壤酸度;増加有机质含量,提高王壤养分含量,增加止壤CEC2014,降低养分流失(武玉等)的特点。将其作为王壤改良剂施入±壤中必然会影响""四水转化过程,如降雨和灌概水转化为±壌水的入渗过程,±壤水转化为大气水的蒸发过程,地下潜水向上运动转化为±壤毛管水的上升运一""动过程等,作为未来可能农业领域带来场黑色革命的生物炭能否对我国的农业用水矛盾和盐碱地改良起到一定的作用,,这与生物炭对王壤的理化性质水分运动特性,盐分运动特征影响切相关。为此本文通过室内模拟试验,初步探讨了生物炭对±壤水盐运移的影响,W 第一章绪论i^期为我国农业节水和盐碱地改良提供一定的理论基础。1.2国内外硏究进展1.2.1生物炭硏究进展概述1.2.1.1生物炭的发现与概念一,从19世纪,美国地质学家JamesOrton撰写的《亚马逊与印第安人》书一种肥沃的黑±中我们发现。生物炭的发现源于巴西亚马逊流域当地的。该主丰厚而且含有丰富的炭,与周边主壤有很大的差异。研巧发现该种黒止富含生物炭,是周边±巧生物炭含量的70倍(Renner民2007)。该种止壤是古人类刀耕火种而一形成的种比较特殊的肥沃±。能够在高温高湿的亚马逊流域长期存在,归因于±壤中生物炭的稳定性。从此人们开始了对生物炭的研究。""bio生物炭目前还没有明确的定义,国外相关研巧领域将生物炭称之为char,一般是指由木材、农作物废弃物、植株落叶等生物质或其他生物质废弃物在缺氧°和低温(<700C)条件下热解形成的产物(L沈maimJ200巧。生物炭主要组成元素为碳、氨、氧、氮,W高度富碳为主要标志,含碳量高达60%张旭东等2003。()一生物炭含有高度芳香化的结构,丰富的孔隙特征,孔隙大小不,小到纳米大到微米。同时生物炭还具有容重小,比表面积大的将点。正是由于生物炭的这些特征决定了其在农业领域应用价值。业内专家何绪生在《中国农学通报》发表的《生一物炭对±壤服料的作用及未来研究》文中提到,生物炭的发现很有可能给农业一""何绪生等领域带来场黑色革命(2011)。1..2.12生物炭对止壤作用的研究大量文献和专著表明,止壤的孔隙结构对于作物的影响非常显著。良好的±壤孔隙结构能很好的调节±壤的水、肥、气、热条件,为作物提供所需营养物质巧±壤环境条件。从发现生物炭开始,人们就开对其研究,发现在±壤中添加生物炭,可W有效的减小主壤容重,增加±壤孔隙度,改善±壤结构。Novaketal一(2009)等在美国东南部沿海平原地区片贫疮的砂±添加生物炭,研巧认为,在±壤中添加生物炭对±壌起到一定的调控作用,并改善止壤物理结构,同时生物炭对离子的吸收具有选择性(Nov沁JMetal.2009)。国内的陈红霞(2011)等在华北平原高产农田3年定位试验中研究了生物炭与矿质肥配施对±壌容重、阳离子交换和颗粒有机组分中碳、氮含量的影响。试验表明与不加生物炭的对比,添加生物炭的处理显著降低了±层容重,并增加了阳离子交换,使用生物炭后主壤物理性质得到了明显的改善(陈红霞等2011a)。Beesley,Lukey(2011)等研究发、现,生物炭可W固定和保持±壌中的某些重金属,如神箱等,从而减少重金属 4生物炭对止壤水盐运移的影响对作物的危害巧eesl巧LMarmiroliM2011)。生物炭也对±壤水分有影响。国内外研究表明,对于砂性±壤生物炭有保持水分的作用,而对于透水性不是很好的粘止具有疏水性作用。由于生物炭的制作材料种类繁多,因而导致生物炭对±壤一的性质也有定的差异,。止壤有机质对主壤的活性起到关键的作用由于生物炭本身具有高含量的碳,同时生物炭其极强的稳定性著称,即使是在高温高湿的环境中也很难分解。因此生物炭加入到±壤^后,能够显著的提高其有机质含量。总而言之一,生物炭对于±壤是种良好的改良剂。对于±壤的容重、ph、有机质、阳离子交换量一、止壤重金属吸附等都有定的影响。12丄3生.物炭对作物效应的研究?生物炭对于作物效应的研究1879,我们通过由探险家赫伯特史密斯于年发表在一《nature》杂志上的篇文章可W看出,生物炭能够显著的增加作物的产量,该文章阐述了在亚马逊流域的黑±区域种植的甘庶和烟草产量与周边地区相比显著增高,探巧其原因得出,里面含有丰富的生物炭(MarrisE2006)。创aser,Lehmann(GlaserBetal.2002a)等(2002)通过田间试验,发现当±墙中生物炭施-i一,加含量为60k时,Hoigg,与对照相比生物量增加了倍。Hossain等ssanMK(etal.2010(2010)采用盆栽试验研究往止壤里面添加污泥生物炭对小番茄产量)的影响,结果表明,添加了生物炭处理的小番茄产量提高了64%,并且植株的干物质、果实数量等指标在全生育期都有明显的提高。黄超等(2011)探讨了生物-i炭对红壤性质的改良效果,,发现施用为10、50、和2(H)gkg时,黑麦草产量分别增加了7%、27%、53%,然而在肥力较大的±壤中,生物炭施加对黑麦草产-i一,量影响不大,且施加量达到2(K)k时gg,对黑麦草的生长产生了定的抑制作用,产量有所下降(黄超等2011)。这说明生物炭对作物产量的影响不是只增不^-ii2007豆盆栽试验,k60,k减。Rondon等()进行了大,发现生物炭在30gg和gg^i,时,大豆的总生物量有所増加,但是添加量达到90gkg时,大豆总生物量却减少了。也有相关研究得出,在粘止中添加生物炭对作物产量没有明显变化Gaskin(2001AHarrisD8)。张哈芝(2010)(张哈芝等20巧等发现生物炭对玉米生长的影响在整个生育期是不同的,在苗期抑制作物的生长,而随着玉米的生长发育,该种抑制作用逐渐消失。高海英,何绪生(高海英等2012)等(2012)发现单独施用生物炭在不同止壤中对作物产量增产不稳定甚至减产,但是施用炭基肥料则可增加作物产量,这主要是因为生物炭本身养分不足,满足不了作物的需求,当生物炭和肥料混合施用时,生物炭和肥料能够起到互补和协同的作用,肥料弥补了生物炭养分不足的缺点,同时生物炭可W保持肥料的缓释性(LehmannJ2007),降低养分损失,增加了肥料的利用率(YuanJet址2011)。由于生物炭施入到止壤里面后,降低了王壤容重,増加了±壤温度,因此可W促进种子的萌发(Chidumayo 第一章绪论1E1994),但是也有研究表明生物炭对种子的萌发和幼苗的生长没有影响(VanZwiet谢Letal.2010张睁峨2014)。NoueraNoueraDetal.2010(2010)等;g(g)研究发现生物炭对肥沃±壌中的作物有増产作用,而在贫疮±壤中増产作用不明显。总之生物炭对作物的效应不但取决于生物炭本身,还跟±壤质地、±壤巧始的养分含量有关。1.2.2生物炭对±壌水分运动妍究进展Ayodele(2009)(Ayodeleetal.2009)等研究在木炭制作场地做人工模拟降雨入渗,发现火烧迹地王壤的入渗特性明显大于周边正常±质,这在±壌侵蚀方一aeo面来说起到定的削弱作用。日本京都大学的专家AsiHidtshi等(2009),,研究生物炭添加量对山地水稻产量时发现生物炭能够増加表层止壤的饱和导水一率AsaiHet址2009a。高海英,何绪生(高海英等2011(2011)采用维垂直())±柱研究了生物炭及炭基氮肥对主壤持水特性的影响,得出生物炭和生物炭基氮肥能够提髙±壌持水性能,随着添加量的增加而増加,但是这种增加是有限的,2当添加量达到80t/hm时,反而会降低其对±壤的持水能力,同时得出在粘重±壤中生物炭和炭基肥的添加可W増加±壌的通透性,促进±壤水分入渗,在轻质止壤中能够降低±壤通透性,降低王壤水分入渗。田丹,驱忠义(田丹等2013)一(2013)采用维水平±柱进行入渗,研究生物炭对不同质地±壤水分扩散率的影响从影响机理上揭示了生物炭对主壤水分扩散率的影响,同时建立了两种质,地止壤含水率与水分扩散率之间的定量关系一。为了进步探讨生物炭对止壤入渗的机理一,齐瑞鹏张磊巧瑞鹏等20142014)采用室内维垂直止柱入渗模拟,研,K兜了在定容重条件下,生物炭不同粒径大小和不同添加量对壌±和风沙±±壤入渗的影响。1.2.3生物炭对出嚷盐碱地改良硏究进展±壤盐溃化问题已经上升为一目前个全球性的问题,几十年来,经过各界学者的探索努力一一,人力物力的投入,取得了较好的些改良效果,也总结了些经验和规律""一,其中盐随水动,水散盐留就是盐分收水分运移支配的种规律,国^下四:(1)物力改良内外盐碱地改良的方法主要采用,包括深,(^种方法耕松±,平整主地等,包括,地改变微地形;(2)水利改良灌排配套下排水和灌概洗一盐等,(3)化学改良,主要包括添加泥炭,过憐酸巧、石膏等下改良剂;(4)。生物改良,主要包括种植水稻、种植耐盐植物等措施一定的改良效果生物炭能否在盐碱地上起到,相关学者做了初步的探讨。如盛海君15(盛海君等20)等人发现生物炭与腐菌剂配合施用可W显著降低盐溃化±壤的水溶性盐含量,特别是硝酸根离子。岳燕(岳燕等2014)等人研究表明, 6生物炭对±壤水盐运移的影响生物炭可W显著的提高洗盐效率,缩短盐分洗脱的时间。目前生物炭对盐碱地改良效果研究只是针对施加生物炭前后王壤各种离子的对比,作物质量指标的对比,一步研究生物炭对于主壤盐分运移的影响机制还需要进。1.2.4微润灌慨技术及妍究进展微润带是W高分子半透膜材料为核屯、,利用膜材料的功能性制成的软管状给水器,,微润管上并没有固定的单点出水孔管壁全身均匀分布着数量巨大的微2孔-1,经电镜检测,微孔的孔径分布为10900nm,微孔数量约为0万个/cm管内,充水后全管通体湿润,,W非常缓慢的速度单向出流管铺到哪里就湿润到哪。作为给水器比单孔出水管给水更均匀。一微润灌是根据作物对水分的需求规律,连续对作物灌概的种地下灌慨方式,某种意义上说达到了与作物需水同步的需求件峰等2008。微润灌能够给()作物提供良好的根际环境,具备增产、节水的潜质,而且无动力消耗、运行成本低一大、灌概系统构成简单,可实现水肥同施,该种灌概方式是未来灌概发展的趋势。中国社科院农村发展研究所研巧员杜晓山对微润灌的评价是:微润灌概一—灌出2013个绿色世界(李挤峨)。对于微润带的发展己从具备双层结构的第一代和第二代向只有单层结构的第H代过渡,该产品提高了管壁的厚度和硬度。目前对微涧灌的入渗研巧尚处于初始阶段,张俊,牛文全等(2012)通过室内±箱对微涧灌的入渗规律进行了模拟研究,发现±壤密度和质地是影响微润,灌特性的主要因素,微润灌的湿涧体横剖面在不同质地中的形状有所不同在黏壤""±中近似圆形,在砂±中则为倒梨形,湿润锋各个方向上的运移距离与灌水时间存在显著的幕函数关系,还,累计入渗量与灌水时间呈线性线性相关发现微涧灌的灌水均匀度非常高.。2013,达到了9562%张俊等2012祁世磊,谢香文()()(祁世磊等2013)等,在室内进行了低压微润带的入渗试验,结果得出,微润带湿润体横剖面形状呈圆形,湿润锋运移距离与入渗时间存在良好的幕函数关系,±壤含水率W微润带为中也,向外逐渐降低。牛文全(牛文全等2013),张俊(2013)等研究了微润带的埋深和灌水压力对微润灌湿润体的水分运动规律的影响。实验得出压力水头显著影响微润带的出流量,累计入渗量随管带埋深增加呈现减小的趋势。牛文全,薛万来(2014)研究了灌概水质对微润灌±壤入渗特性的影响,发现灌概水的矿化度显著影响微涧灌湿润体的特征值,累计入渗量与矿化度之间2014不是纯粹的单调关系(牛文全薛万来)。薛万来,牛文全(2014)用压力水头、管带埋深、王壤容重、初始含水率四个因素初步建立了微润灌概止壤湿润体2014的水分运移模型(薛万来等)。 第二章研巧内容与方法1—第二章硏究内容与方法2.1主要硏究内容本研究W生物炭和微润灌为研究对象,通过两个室内模拟试验研究了浅埋地一下水和微润灌概下止壤水盐运移的规律,其中室内试验、,设置了两种生物炭<J<<0两种生物炭粒径(0.25lmm和d.25mm)和四种生物炭添加量(0%、5%、10%和15%)兰个因素,室内试验二主要研究了生物炭在不同添加量下对微润灌主壤水分在不同方向上的运动规律。通过上述试验来探巧生物炭对主壤水盐运移的影响一,W期为生物炭在盐碱地主壤改良和大田应用推广提供定的参考价值。2丄1生物炭对±壌水分运动的影响,通过测定地下水±壤补给量采用室内止柱的试验方法,湿润锋运移距离,±壌持水能力,±壤蒸发量等指标研巧了生物炭种类(竹炭和木炭)、生物炭粒径(0.25<d<lmm和於0.25mm)和生物炭添加量(0%、5%、10%和15%)兰个因素对±壤水分运动的影响。2丄2生物炭对丈壤盐分运动的影响采用室内止柱的试验方法,通过测定止壤剖面电导率分布特征,主壤离子含量及组成百分化,±壤钢吸附比等指标研巧了生物炭种类(竹炭和木炭)、生物<炭粒径(0.25.25<d<lmm和d0mm)和生物炭添加量(0%、5%、10%和15%)H个因素对±壤盐分运动的影响。2丄3生物炭对微润灌±壤水分运动的影贿采用室内主箱的试验方法,通过测定累计入渗量,湿润锋运移轨迹,湿润体剖面含水率分布等指标研究生物炭添加量(0%、5%、10%和15%)对±壌盐分运动的影响。2.2研究方法2.2.1试验材料一本研究包含两个室内试验,是室内±柱试验,二是室内±箱试验,两个试-20验历时共11个月,为2014年9月15年8月。 8生物炭对±壤水盐运移的影响室内±柱试验:°'试验在西北农林科技大学中国早区节水农业研究院科研温室中(10824E、°3420W)进行。供试±壤取自陕西省杨凌区渭河H阶地,取±深度为表层20cm。王样去除杂质后,经自然风干、破压,过2mm筛制成备试±样。±壤颗粒组成采用MS2000型激光分析粒度仪(英国产)测定,其中粒径段0.02mm<^2mm、〇<^0.%、;3.4%和29.1〇0.002mm.02mm和挺0.002mm各占糾58/,质地为黏质壤-3±壤容重为,±1.cm。,35g(环刀法)试验用生物炭材料赂I于上海时科生物科技有限公司,本试验设置2种不同原料生物炭,分别为竹炭和木炭,生物炭经过不同孔径筛子(0J5mm和1mm),将其过筛分为4组:d<0.25mm的竹炭(T1)、0.25<c/<lmm的竹炭(了2)、分<0.25111111的木炭(了3)和0.25<d<lmm的木炭(了4)。将4种生物炭均按照质量百分比分别为0%(CK)、5%、10%和15%的添加量与风干过筛王壤攒拌均匀备用。室内王箱试验:试验在西北农林科技大学南校研温室中进行,试验±壤同室内主柱试验,生j物炭为果木黑炭,cm筛备,粉末状,碳含量为78%,容重为0.57gm,过2m用。2.2.2试验装置室内±柱试验:5cm60cm)、有机玻璃±柱试验装置如图1,由马氏瓶(半径,高(半径7cm60cm)I0cm腊标示,,高和红外灯组成,其中±柱外表面贴有亥,止柱底部为顶部为60cm,马巧瓶用于控制恒定的潜水位,通过软管从底部将其与±柱连接。红外灯功率巧5w,灯底部距离±柱表主20cm。试验装置安装完成后,调整马氏(瓶发泡点高度,使±柱的潜水位埋深控制在50cm即潜水位距离±表50cm,蓄水层厚度10cm。)///////////'盯I±马:柱二氏I。-瓶\—软管\石英砂反淹层图2-1试验装置-Fig.21Sketchofexperimentalequipment 第二章研究内容与方法9室内止箱试验:-试验装置主要有止箱和供水装置两部分组成,由橡皮软管连接(图22)。试验止箱由厚10mm的有机玻璃制成,箱体规格为50cmx50cmx50cm(长X宽X高)。止箱两端打有孔径为25mm的对称小孔,小孔距±箱上下边缘各^cm,25mm。m距内侧边缘1供水装置为马氏瓶,提供恒定水头,其横截面积为78.5c,70cm一高。微润带长度与主箱长度致,均为50cm。微润带来自深圳微润灌概技术有限公司。(张俊等201巧马封民软管":)g\j图2-2试验装置-F.mentig22Sketchofexperimentalequip2.2.3试验测定方法与测定内容室内止柱试验:装止前,为消除±柱壁面优势流的影响,在±柱内壁均匀涂抹凡±林。±柱底部填入10cm的石英砂,为防止±壌进入反滤层引起堵塞,在反滤层上平铺2层纱布一。然后将±壤与生物炭的均匀源合±样按照定的容重分层(每层5cm),。均匀填装分层界面处打毛,避免±层间产生结构和水动力学特征突变由于-425’3P’]?O生物炭本身容重很小(介于化3.Sgcm之间),所将生物炭添加到止6’26一止壤实际容重必然降低tl壤中后,田间,为尽可能的保持与田间实际容重致,728P’装填时,不压实,各处理装填后容重可采用下面公式H十算Pl2_£l_…^、,-+vw)Pv(li化33’d’其中戶;生物炭与±壤混合介质容重,giT;化:生物炭容重,gcnT;化:±—3’W主cm:添加生物T;炭的质量占混合±样的百分比,%:生物炭和壌容重g;1壤混合后体积变化系数。为消除大气蒸发的影响,潜水上升试验中各±柱均用防水塑料膜封住管口一。向马氏瓶中注入定量水后用塞子塞紧,打开软管的止水夹开始潜水((3gNacl+2gCa吨+lgMgcl2)/L的溶液)上升。按照先密后疏的原则,一定时间记录马巧瓶的刻度及±柱湿润锋的运移距离每隔。当±壌湿润锋至表层 O生物炭对王壤水盐运移的影响J128后,静置h后进行蒸发试验。打开红外灯进行照射,每天:00开始照射,16:00关灯,每天照射8h,持续30d。每天8:00观测记录马氏瓶水位下降刻度,计算蒸发量,用电子称(量程30kg,精度0.0001kg)称量王柱重量变化,蒸发量计算采用公式:10凸之-r_抗PwAm)/。、=—■E而一巧■22其中£为蒸发量,mm;&为马氏瓶横截面积,cm;&为主柱横截面积,cm;3AZ为马氏瓶下降刻度,cm;Am为王柱前后重量差,g;Pw为水的密度,g/cm。蒸发结束后,用小王钻(半径2cm,长度65cm)距止表0cm、10cm、20cm、35cm、45cm处取样,采用烘干法测定±壤含水率。±壤电导率采用水止比为+i2+M2+5:1的浸提液测定,Cr用硝酸银滴定法测定,Ca和g和Na采用原子吸收分光光度计测定。室内±箱试验:生物炭添加含量(质量百分比)为0%(CK)、5%(低)、10%(中)、----iiii.-’’15%(高)3个梯度,即O、0.05、O.l、0.15,每组重复H次gggggggg。将生物炭与主壤攒拌充分混匀后,装填到王箱中。装箱过程中分层装样,每5cm3一,为层,使。.3cm。,层间打毛层与层之间充分接触设定±壤容重为1g根据前151。人对微润带的研究,设定微润带埋深为cm牛文全等203()一微润带充水后,,用秒表记录灌水时间。按照先密后疏的原则每隔定时间,同时记录马氏瓶的水位线和湿润锋位置。灌水48h后停止灌水,立即在W微润管,cm。取样器为自制方格型王钻为中也的垂直剖面上取样水平和垂直间隔为3,见图2-3,王钻小方格规格为3x3cm。试验结束后,将±箱上面描绘的湿润锋运移轨迹临摹到硫酸纸上,测量湿润锋的运移距离。根据马氏瓶刻度和马氏瓶的横截面积计算累计入渗量。^11!(a)方格型±钻(b)取样示意图图2-3方格型±钻和取样示意图 第二章研巧内容与方法u_2.3技术路线-4本试验开展的技术路线如图2.生物炭种类一IW青:f—去一一?生物炭粒径—?蓋養^蠢验II_—I生物炭添加量物一^I"响衾I对 ̄ ̄累莫寧_畜一I罵繫—i响俾;孽 ̄ ̄I寥对导Im,, ̄ ̄究-*生物炭添加量一室I1II军車壤—一—箱麥试I验动1U微润灌概一)監影I响图2>4技术路线图 生物炭对±壤水盐运移的影响^第兰章生物炭对±壤水分运动的影响潜水蒸发是指地下水向包气带迁移转化为王壤水,最后经±表转化为气态水""的过程,蒸发是四水转化的关键环节,同时也是控制止壤次生盐碱化的主要途径(张振华等2008;贾瑞亮等2015a;雷志栋等1999),控制±壤无效蒸发对于合理开发水资源,调控田间水分状况具有十分重要的意义(王加虎等2008)。±一壤毛管水的上升运动是干旱和半干旱地区水文运动过程中非常重要的个环节,毛管水上升的高度和数量直接影响着作物根系的生长环境和生长状况。生物炭是在限氧或隔绝氧的条件下,通过高温裂解,将小薪柴、农作物稻杆、一杂草等生物质经炭化而形成的种碳含量极其丰富的物质,具有丰富的孔隙Oun扣ndePGetal.2008SOLAIMANZMANAWARHM2015、较大的比表面(g;)积(LairdDAetal.2010及较强的离子交换能力王欣等2015陈红霞等201化。)(;)±壤中添加生物炭可降低±壤容重和密度(ZhangQetal.201巧,增大±壤孔隙度,改变主壤团聚体分布特征(王红兰等2015a;张文玲等2009),从而改善±壤持水性能和止壌入渗特性BusscherWJetal.2010高海英等2011齐瑞鹏等2014(;;;李中阳等2015。因此,施加生物炭能够提高±壤持水量和±壤导水率,提升作)物抗旱能力,减少地表径流量及±壤侵蚀的发生王红兰等2015a。齐瑞鹏等齐()(瑞鹏等2014)采用垂直±柱研究了生物炭对地表水入渗的影响,结果表明,生物炭能够增加墳±入渗能力,,降低风沙±的入渗能力且生物炭粒径对±壤入渗能一力有定的影响。田丹等(田丹等2013通过室内水平±柱试验发现,对于粉砂)-i,.05、0.1时,壤主,当生物炭添加量分别为0gg,±壤持水量降低添加量达到-i,0.15时,±壤持水量略大于对照,而对于沙±gg,生物炭均能增加止壤持水性能;且添加花生炭沙主的持水性能较枯巧木炭的效果更好。因此,将生物炭作为""止壤改良剂施入±壤中必然会影响四水转化过程,如降雨和灌颗水转化为±壤水的入渗过程,王壤水转化为大气水的蒸发过程,地下潜水向上运动转化为±壤毛管水的上升运动过程等。当前有关±壤毛管水上升运动和潜水蒸发的影响研究主要采用蒸渗仪直接观测法,机理分析方法和和数值模拟方法,其中机理分析方法是基于王壤水动为学原理,针对地下水恒定的稳定蒸发分析方法(尚松浩毛晓敏201化赵玉杰等2011;郑春成2011)。该种方法主要采用室内±柱模拟,如尹娟尹娟等2007等人采用Im高的主柱模拟了均值±壌毛管水上升运动的特性,()发现毛管水上升运动的高度和地下水对±壤的补给量与时间均为幕函数关系,毛管水上升运动的高度与地下水对±壌的补给量之间呈显著的线性关系;史文娟(史文娟等200巧采用60cm高的±柱研究了在蒸发条件下浅层地下水埋深夹砂层主壤水盐的运动特性,结果表明砂层层位、砂层厚度W及砂层级配均对水盐运移 第三章生物炭对±壤水分运动的影响13有显著的影响;为了分析干旱区高盐度潜水蒸发的规律,贾瑞亮(贾瑞亮等2015b)等人同样通过室内±柱模拟研究了不同矿化度、不同包气带岩性和不同地下水埋深(0、0.5、1、2和3m)对潜水蒸发的规律,发现高盐度潜水蒸发与包气带岩性和地下水埋深均有显著的相关性一。机理分析方法虽与实际情形存在定差异,但通过机理分析方法可W掌握不同条件下,毛管水上升运动和潜水蒸发的规律。目前就生物炭对"四水"转化影响的模拟研究多集中于地表水入渗过程,对于西北干,蒸,地下水埋藏较浅情况下旱地区发量较大,生物炭影响±壤水向上运移和蒸发的模拟研究较少。生物炭对于盐碱地的改良应用研究在我国也成为当前研究热点,特别针对河套灌区、滨海盐碱地等区域地下水位高,±壤次生盐溃化严重的一特点,将生物炭施入到±壤后,能否对当地的水文影响产生定的积极效应。本文采用室內一维垂直±柱,模拟研巧蒸发量较大,地下水埋藏较线地区,添加不同类型和不同添加量生物炭对±壤水向上运移和蒸发的影响,为生物炭在干旱地区的合理施用提供科学依据。3.1生物炭对地下水向±壤水补给量的影响根据不同时刻马氏瓶水位刻度变化量计算止柱止壤水补给量,不同生物炭添加量对1895min(所有处理湿涧锋均未达到表层)内止壤水补给量的影响,如图-31所示。 ?4生物炭对止壤水盐运移的影响_如r「40-w.!fC;。。iC;f!。/QC.L0凯01000150020000500100015002000时间Time(min)时间Time(min)40-40-I户自户11I05001000150020000500100015002000时间Time(min)时间Time(min)?〇—/〇BhaCKrdd出加amounof5/〇(0%)生物炭添加量为5iocat—%--rflO%TBhaddfIS%生物巧添加虽为10Biochaadditionamounto生物炭添加量为巧%iocrait虹namounto图3-1不同生物炭添加量对上壤水补给量的影响-F.ig31Phreaticwaterrechargeunderdiferentbiocharaddition从图3-1可知可增加地下水对王壤的补给量,添加生物炭,所有添加生物炭处理的补给量均大于对照,地下水对止壤补给量随生物炭添加量的増大而增大。《ostiakov入=5广地下水对±壤补给速率随时间变化过程符合k渗模型:i,(〇^-其中1(〇是地下水对±壤的补给速率,是补给时间,拟合参数见表31,各处理2理=相关系数护均大于化996,略小于对照处(欠0.999)。表3-1不同生物炭类型和添加量地下水对±谋水补给速率与时间的拟合参数-Tablerrrrdifftbddiil31Fittingaametesofheaticwaterrechaeunderereniocharatonstesppgy^^处理编号Coefficient公Indexa—Treatmentnumber===^=w5%w10%V户15%w5%wlO%vt/I5%=CK(w0%)1.3640.587T......1103120634104809053404380408T2...1.巧490.70141.2124056604760538T30.54670.8....17907377045304820471T40.90661.21952.82380.5200.%90.666注;表中w指生物炭添加量的质量百分比,下同由表3-1处理外理系数6和指可知,除木炭添加量为15%的T4,其他各处 第H章生物炭对王壤水分运动的影响1^1数a均小于对照处理;对比T和T2、T3和T4,发现小粒径生物炭处理的系数公和指数a均小于大粒径生物炭,当添加量为5%时,竹炭处理的系数公和指数a均大于木炭处理,当添加量10%和15%时,竹炭处理的系数公和指数a均小于木炭。及由处理系数初始渗透率决定的,S值越小,说明其初始渗透速率越小,5%木炭添加量处理主壤的初始渗透率小于5%竹炭添加量处理,而当添加量大于10%时,木炭处理±壤的初始渗透速率小于竹炭处理,±壤添加小粒径生物炭时主壤初始渗透速率小于添加大粒径生物炭;指数a能够反映渗透速率的衰减程度,其值越小,渗透速率衰减得越慢(王慧芳邵明安2006)。±壤巧水性(deJongeLWeta9milloDFetal.2000errer0Ul.199JaraM站lKDeuM2是指由于±壤中疏水性;;)物质的存在,导致±壤很难被湿涧的现象,斥水性±壌其水分入渗速率明显较亲水性±读低,,亲水性止壤,其初始入渗率很高随着止壤水分的逐渐增大,其入一,而斥水性±壤刚好相反渗速率逐渐的减小,开始其入渗速率很低,甚至不入渗,,随着±壤含水率增大其入渗速率才达到亲水性±壤水平(李毅等201巧。-研究表明,有机质是导致±壤产生斥水性的主要原因(BadiaVillasDetal.2014;Jord細Aetal.2014),且随着有机质含量的增大,斥水性越大巧ynardAetal.2006;一TaeumerKetal.200巧,生物炭也具有定的斥水性(JefferySetal.2015;Pae-DumroeseDSegtal.2015)。因此,本试验添加生物炭处理的±戴其初始渗一透速率普遍降低,而当添加的生物炭粒径增大时,其与主壤形成的孔隙增大,定程度上会加快±壤水分向上的疏通作用,因此大粒径生物炭的初始渗透速率要较小粒径生物炭有所提高。另外,生物炭能够增大±壤的孔隙度,促进水分的传输一,使渗透速率衰减减顏。研究标明,竹炭般为蜂窝状孔隙结构,木炭为管状孔隙结构(曹欢玲等2011;申卫博等201巧,不同孔隙结构的斥水性和导水性不同,±壌中添加不同量的竹炭和木炭后,±壤形成的孔隙也不同,因此,当添加量为5%时,竹炭处理的±壌初始渗透速率大于木炭,而当添加量为10%和15%一时,则相反,但产生该现象的机理还有待于进步研究。3.2生物炭对±壤水上升运动的影响湿润锋是指±壤湿润过程中湿润区的前缘,是与干±交界的部位,湿润锋在一定程度上能够表征±壤水分在重力作用和±壌基质吸力作用下的运动特征。图3-2为不同生物炭添加处理湿润锋随时间的变化过程,本湿润锋数值是指湿润锋线距离止柱底部的距离。 生物炭对止壤水盐运移的影响说rrii"-""下2IIfII:/1。星1。.餐;r凛宣f*i4.f''.'ifJ00500200。50。100015002000100015000^5me时间Time(min)朗时间Ti(min)朗「「鬚議漂i--言rtf°‘齒r廣[II〇050010001500如妨0500100015002000^^时问Time(min)时间Time(min)-K?-生物炭添加里为5%B■iocharadditionamountof5%CA生勸炭祕加--f:i:为10%BiocharadditionamountoflO%▼生顿洪添加里为15%Biocharadditionamounto15%注-T<0<0<<l:(/.2511〇1的竹T2:0.25冰1謂的竹炭T3:?/._2加11的木T4:0.25^/1隱的木.炭;;叛炭!下同Note<0.arcoa<0.2rc:T1:/.25mmbamboocharcoal;T2:025<i/<lmmbamboochl;T3:(/5mmwoodchaoalt;T4.l:025<d<mmwoodcharcoal;化esamebelow图3-2不同生物炭添加量对湿润锋运移巧离的影响-mF.Efectofiferenbicharaddiionamounonwei打froniraiondisancei32dtottttgtttgg湿涧锋随渗透时间的增加,,±,呈先快后慢的变化趋势由于供水初期壤毛管吸为远大于重力,随着主壌渗透时间的延长,,±壤含水率増大,重力势增大2007两者趋于平衡(尹娟等)。生物炭添加量对湿润锋运移距离有明显的影响,。:生物炭类型不同,其影响不同粒径水0.25mm时,在入渗后期,湿润锋运移速率随生物炭添加量的增加呈先増大后减小趋势,添加量为15%时湿润锋运移速率小于添加量为10%;添加粒径在0.25切<lmm范围时,在整过渗透期间,湿润锋运移速率随生物炭添加量的增加而増大,WT2为例,当入渗1895mm时(各处理湿润锋均还未达到王柱表层),0%(CK)、5%、10%和15%的生物炭添加处2理湿润锋运移距离分别为46cm、49.5cm、51cm和5.9cm,与对照相比,分别71增大.6%、化9%和15.0%。说明生物炭添加量对毛管水上升的影响因生物炭的粒径不同而不同,原因可能是生物炭本身具有的丰富孔隙,导致王壤的总孔隙度和有效孔隙(AbelSetal.2013;BalfourVNWoodsSW2013)增大,具有増大止壤,导水率,促进毛管水上升的作用对水分的吸;而小粒径生物炭的比表面积更大 第三章生物炭对止壤水分运动的影响17_一,部分持能力更强,在定程度上会阻滞水分的运移小粒径生物炭可能堵塞了主壤中原本的孔隙(赵迪等2015),所W当小粒径生物炭添加量过大时(>10%),止壤导水率则有微小的下降。因此,添加生物炭,可能増大主壤总孔隙度和大孔隙的比例,也,促进水分的运移能为可能増大主壤比表面积和主壌持水量,抑制。由于本试验主壤为黏质壤止,孔隙率较低水分的运移,当生物炭添加到±壤中后,,其±壤的连通性増强,输水能力增大所W生物炭对本试验的影响W促进为主。这与前人(齐瑞鹏等2014;田丹等2013;肖茜等2015)关于生物炭能够促进一质地较黏±壤入渗的结论致。地下水对±壤的补给量与湿润锋上升距离之间有较强的相关关系(尹娟等-22007,表3为采用线性拟合的参数y是湿涧锋运移距离,;C是地下)2水补给量,A为斜率,C为截距),相关系数乂均大于0.99。表3-2湿润锋运孩距离与地下水补给S线性拟合参数Tab-le32Fittingarametersbetweenhreaticwaterrecharewithwettinfrontmirationdistanceppgggim占距c处理编号,,SlopekInterceptcTreatmentnumber======w5%w10%wI5%\v5%w\0V〇vv15%CK1.4312.302T..11.4281.31812721.巧32.145219512.394.398842.1772.601.巧51111.1巧....8.1.4001328135824202421594T41.4491.46713901.5582.4052.890A越大,说明湿搁锋运移对地下水补给量的变化越敏感,除大粒径木炭外,添加生物炭降低了湿润锋运移对地下水补给量变化的敏感度,且随生物炭添加量的増大而减小。3.3生物炭对±壤持水能力的影响3-各生物炭处理止柱的持水量为试验前后止柱质量差,结果如图3所示。 生物炭对王壤水盐运移的影响4.0r■>■3.8T園i图.1ggI串5.-<S3.6'宜囊;与呈扇圍蠢妇袁Si鬚留;?圍圓園目I圖Sif3.4襄!画师画圓I面圏S自議33■w.2画i画画S画1由|g闘圍圓:=I号養冷|S兰圍自;呈殘画察3画闘Siirf画察占28III冒圈因■II冒隱罔■II冒闘罔.II冒圓図.T1T2T3T4DCK5%Biochaii%曰生物巧添加景为raddtonamountof5曰生物炭添加景为10%Biocharadditionamountof10%it田生物於添加最^^巧%扣〇[43[addionamountof巧%图3-3不同生物炭处理上壤的持水量--F.rerenocharaddnreai33Soilwaterholdingcacityundedifftbiitiottmentgpa从图3-3可<〇5W看出,随着生物炭添加量的增加,±壤持水量增多(p.〇),当粒径相同时,添加竹炭±壌的持水量大于木炭(p<0.05),细粒生物炭止壤的K051<持水量大于粗粒生物炭(/.0)。如T处理,当0.25mm竹炭添加量为5%、10%和15%时,±壤持水量分别比对照増大8.1%、13.3%和17.5%加,添0.25<^/<lmm竹炭的T2处理,分别增大7.8%、8.7%和17.2%,而添加<0.25mm木炭的T3处理,分别増大6.6%、11.1%和16.3%,添加0.25<^/<lmm木炭的T4处理,仅分别增大2.4%、5.4%和11.7%,T1处理的±壤持水量最大,T4处理最小。说明主壤添加生物炭能明显增大±壤的持水能力,这是由于生物炭本身具有丰富的孔隙和巨大的比表面积,易与±壌颗粒形成稳定性团聚体(HardieMetal.2014;尚杰等2015),另外,添加生物炭能减小王壤大孔隙和微孔隙的比例,增加中孔隙的比例,使±壌更利于保持和供植物根系吸收利用的有效水含量增大(王红兰等2015a赵迪等2015。竹炭蜂窝状孔隙结构对水分的持水能力大于木炭的管状结;)构(高海英等2011高海英等2013,另外,生物炭粒径越小,其外表面积越大,;)对水分的吸收固持能力越强,因此添加小粒径生物炭的±壤持水能力大于大粒径生物炭,添加竹炭的±壤持水能力大于木炭。一为了进步分析添加生物炭对±壤持水能为的影响,在蒸发结束后,从表层往下依次取王,采用经典烘干法测得止壌含水率,H次数据取平均值。各处理不3-4同主层深度的含水率,见图。 第H章生物炭对王壤水分运动的影响]1_含水率Watterconten(%)含水率Waterconentt(%)泌2830323436384042巧283032343638404244'■■?■■■■■''I■'I?IIIIIIIIIIIIIIIIIII晴霸L"0L-5如J1了2含水率Waerconen%)含水率Watercontent(%)ttt(2628303234363840424426巧如3234363840■■■■■■JIIIIIIi])?m-50L—如Lt了34-■-CK--(0%)?化物炭添加疫为5%Biocharadditionamountof5%—-m--mounA生物炭添加最为rnf生物炭添加致为araddonof10%Biochaadditioaounto10%▼15%Biochitiat15%图3 ̄4不同生物炭处理上壤不同深度的含水率-F.waercdifferdunderdifferenbioiiig34Thetontentofentepthtcharaddtontreatment3-4可知由图,,随着生物炭添加量的增大不同深度±壤含水量都在増大,一致这与前面生物炭能够增加±壤持水能力结论。另外,地下潜水连续供水,地表连续蒸发30d后,添加生物炭±壤含水量随止层深度的变化趋势基本与未添加生物炭的对照处理一致,均随深度的増加呈先增大再减小的庭势。除小粒径生物炭添加量为5%的处理外,包括对照,其他所有处理最大含水量在地表下10cm附近,而小粒径生物炭添加量为5%的处理,±壤最大含水量在地表下20cm附近。说明小粒径生物炭添加量较少(5%)时,±壤蒸发和潜水补给影响的平衡点下降一,其作用机理有待于进步深入研究。3.4生物炭对±壤水分蒸发的影响""作潜水蒸发量是衡量生物炭能否起到阻水压盐用的重要指标,研巧潜水蒸发量的变化规律对于研究浅层地下水资源的利用具有重要意义(张振华等2008)。303-5将各处理的天累计蒸发量绘于图。 生物炭对主壤水盐运移的影响400r3W?IS30。■S难■11nmI居朋.慧ri.IT.誦白iwSg圍ni@nnnflPnT1T2T3T4□CK曰牛.物炭添加量为5%Biocharadditionamountof5%〇□牛物炭添加量为10%Biocharadditionamountof10/〇田牛.物炭添加量为15%Biocharadditionamountof巧%图-不同处理的累计蒸发量35巧-hmen35TecumulativeevaorationU打derdiffere打tbiochariionreagpaddtttt从图3-5可知止壤3,添加竹炭0d累计蒸发量随添加量的增大而增大,当竹炭添加量为5%时,其主壌累计蒸发量小于对照(<0.05),而添加量为10%和15%p时主壤累计蒸发量大于对照(p<0.05)。添加木炭时,当粒径小于0.25mm时,对累计蒸发量的影响与竹炭相同粒径大于0.25mm时,添加量大于10%的处;当理抑制了±壤蒸发-。为了更直观的分析生物炭对王壤蒸发的影响,采用式(WiWO)TWO计算生物炭对±壤蒸发的影响系数,负值为抑制作用,正值为促进作用,Wi为各生物炭处理累计蒸发量,mm;WO为对照处理的累计蒸发量,mm,计算结果见表3-3。表3-3不同生物炭添加±读后对±巧蒸发的抑制系数Table1Soilevaorationcoeficientunderdiferentbiocharadditiontreamenptt处s编号===w5%wl〇y〇w\5%Treatmentnumber-T...1004063065T2-0.260.09.巧1-T30.500..10070T40--...160220193-35%由表可知,但当,当生物炭添加量为时,竹炭对±壤蒸发为抑制作用添加量为10%和15%时,添加竹炭促进了止壤蒸发,其蒸发量分别较对照增大9%和133%。小粒径木炭处理±壤对蒸发的影响与竹炭相同5%,添加量时为抑制作用10%15%,.25imn,和添加量时为促进作用而粒径大于0的木炭则表现恰好相反。±壤蒸发影响±壤含水量的变化一,是水文循环中非常重要的个环节。其影响因素除了大气蒸发因素外,还受±壤结构、±壤表面特征、地下水埋深、±壤陈温福等一色泽等的影响。生物炭2011是种具有丰富孔隙和较大比表面积的() 第H章生物炭对止壤水分运动的影响^高含碳量的黑色物质,将其施入到止壤中后,止壤的孔隙特征,止壤结构,±壤。表面特征,±壤色泽等均发生不同程度的变化本研究发现,生物炭对主壤蒸发的影响因生物炭本身的原材料、粒径大小及其添加量不同而异。在低添加量(5%)下能够抑制±壤蒸发,在高添加量下(10%和15%)能够促进止壤的蒸发,由于生物炭影响了±壤水分的补给速率及±壤表面水分子脱离±壤颗粒吸附的能力。在±壤中添加竹炭,使±壤有效孔隙增大(陈温福等2011),进而増强了±壤输水能为,导致潜水蒸发量增大;增加生物炭也使表层±壤颜色变深,増加主壌表层的温度(刘红杰等2014),水的粘滞性和表面张力减小一,进而促进了水分蒸发。但生物炭也对水分有定的吸持力,当添加量较小时,对±壤化隙和颜色等的影响非常小,主要W抑制地表±壤水分蒸发王(浩等20巧为主。因此,当生物炭添加量较低(5%)时,表现为抑制±壤蒸发。随着生物炭含量的增大,±壌总孔隙度明显増大,地下水对±壌的补给速率显著增大,表层主壤含水量明显増大,进而表现为促进了主壤蒸发。也有相关研究表,生物炭在低添加量(5%)时对黄绵止和黑护±的累计蒸发量影响不显著明,但能有效抑制风沙主的蒸发(肖茜等201巧。可见,生物炭对止壤蒸发的影响还受±壤本身的质地、结构等的影响。而对于大粒径木炭处理表现的规律恰好相反,低含量(5%)促进±壌蒸发,高含量(10%和15%)抑制止壤蒸发。可能是因为潜水蒸发主要是通过毛细管水输送水分至表层,然后散发到空气中,它受毛细营水上升高度和毛细管的输水能力双重影响,毛细管过粗,其输水能力大但上升高度小,毛细管过细,其上升高度大,但受薄膜水阻力的影响输水能为降低(栗现文等2012牛振红孙明2003;;薛明霞王立琴一200巧。因此,大粒径木炭添加量超过定值时,可能导致±壌毛。管孔隙过粗,从而造成±壤蒸发量降低(邱胜彬等1996)3.5本章小结1)生物炭能够提高主壤的持水能力,持水能为随生物炭含量的増大而増大,小粒径生物炭持水能力大于大粒径,竹炭持水能力大于木炭。2)生物炭能促进毛管水的上升,其影响程度因生物炭添加量和生物炭类型不同而不同,添加小粒径生物炭时,毛管水上升速率随生物炭添加量的增大呈先增大后减小的趋势,而随大粒径生物炭添加量的增大而増大。3)随生物炭含量的増大,地下水对±壌补给量越大,且补给速率随时间变化过程符合kostiakov入渗模型,且;生物炭能够降低主壤初始渗透速率小粒径生物炭较大粒径生物炭显著。湿润锋运移距离与±壤水补给量之间存在显著的线性关系。 ±壤水盐运移的影响^生物炭对4)生物炭对止壤蒸发有明显的影响,但生物炭类型和粒径不同,其影响也不同。当添加量为5%时,有效抑制±壤蒸发。因此,干旱地区适当施用生物炭一可有效抑制水分的蒸发,能够对干旱地区起到定的保墙节水作用,减轻±壤盐碱化。5)本试验主壤为墳±,质地偏黏。由于生物炭对不同质地±壤的孔隙结构,。水力学特征参数影响程度不同因此,当生物炭施入到不同质地±壤时,其对水,分运移与潜水蒸发的影响也可能有所不同,特别对于砂±情况结论可能有很大差异。同时,本试验未考虑降雨的入渗,田间作物等因素在内,因此本模拟所得一结论与实际有定的差异一,送有待于在田间做进步深入的研究。 第四章生物炭对±壌盐分运移影响^第四章生物炭对王壤盐分运移的影响一±壤盐碱化是个全球生态问题。止地盐碱化导致农田降质,严重制约农业发展。盐碱化±壤改良措施主要有物理、水利、化学和生物改良四大技术体系。在±壤中添加改良剂改良止壤、増强±壤团粒结构是改良盐碱化主壤的重要方法。+如整永宁(周和平等2007)等发现天然沸石可吸附盐碱地中的Na和Cr等,显著提高离子的交换量,降低±壤碱化度,改善±壤的理化性质,有效阻隔盐分的运移(王琳琳等2015)。王金满(王金满等2005;王金满等2005)等研巧认为烟气脱硫石膏能够显著降低±壤碱化度、钢吸附比、代换性钢和PH值等。吕凤山(吕凤山吴云霞199巧等发现粉煤灰也能降低±壌碱化度和止壤含盐量。生物炭是在限氧或隔绝氧的条件下,,通过高温裂解将小薪柴、农作物福巧、一杂草等生物质经炭化而形成的种碳含量极其丰富的物质,具有丰富的孔隙OuntundePGetal.2008SOLAIMANZMANAWARHM2015、较大的比表面(g;)积(LairdDAet址2010及较强的离子交换能为(王欣等2015陈红霞等201化)。);±壌中添加生物炭可降低主壤容重和密度(ZhangQetal.2015),增大止壤孔隙度,改变±壤团聚体分布特征(王红兰等2015a张文玲等2009,从而改善止壤持水;)性能和±壤入渗特性(BusscherWJetal.2010;高海英等2011;齐瑞鹏等2014;李中阳等2015。因此,施加生物炭能够提高±壤持水量和±壤导水率,提升作)物抗旱能为,减少地表径流量及止壤侵蚀的发生(王红兰等2015a)。己有研巧表明,生物炭表面富含幾基,酪径基,炭基等各种官能团,颗粒表面具有大量的负电荷,能够吸附±壤中的重金属元素(安增莉等2011;李力等2011),降低±壤。氮素损失,提高氮素的利用率(高德才等2014;邢英等2011)目前生物炭对于盐碱地改良和盐分离子运移的研巧较少一,生物炭能否在盐碱地上起到定的改良效果,相关学者做了初步的探讨。如盛海君盛海君等2015等人发现生物炭与()腐菌剂配合施用可W显著降低盐溃化±壤的水溶性盐含量,特别是硝酸根离子。岳燕(岳燕等2014)等人研究表明,生物炭可W显著的提高洗盐效率,缩短盐分。洗脱的时间本试验在前人研巧的基础之上,模拟蒸发条件下,生物炭对水盐运移的影响,探讨生物炭对水盐运移影响的机制,为生物炭改良盐碱化±壌提供依据。4.1对±壤剖面电导率的影响王壌电导率能够直接反映主壌含盐量的大小一定程度上可化反映生物炭对,-±壤积盐效果的影响程度。30天蒸发结束后,各处理剖面电导率分布如图41 生物炭对止壤水盐运移的影响^所示-2,30天表层积盐现象直观图如图4所示。4-由图1可知,各处理表层积盐现象均较强烈且,表层W下积盐相对较低,表层积盐程度基本随生物炭添加量的増加而增大-2可W直观的看出1(从图4,5%添加量下,各处理均存在不同程度的盐皮,10%添加量下,只有T1处理出现盐皮)。在5%添加量下,添加T1、T2、T3和T4处理电导率较对照处理分别降低〇<6.0%、11.3/〇、32.5%和18.7%(p0.05),说明生物炭在5%添加量时可W降低主壤表层积盐的程度。当生物炭添加量逐渐增大时,其电导率将大于对照处理,表现为加剧了表层主壤的盐碱化。当生物炭添加量和生物炭粒径相同时,对比T1与T3、T2与T4,发现添加<0竹炭处理止壤表层电导率均显著大于木炭处理(p.05)。T1T2电导率(ism)电导率scm|/c(H/)0200040006000〇2000400060008000''''IIIII1IIIIyIIIIrtt,:III>IMnMIII1I,MM:iIIL.…广尸^口...'.0,,,,..VI-1。-1。讀-1SE-;E^-20-20司-難-銀-35封-35語勤量-化-451i□CK田生物巧添加量为5%DCK田生物巧添加量为5%口生物炭添加最为10%因生物炭添加量为巧%口生物炭添加貴为10%因生物炭添加量为巧%T3T4电导率(批/cm)电导率(批/cm)0100020003000400050000100020加30004000;1 ̄"u……1^"mil。…II…rmmm00;immiiirt.二心.阿-10-1°覃-iu>£;-20"二蠢-20婦?寶朝3W5品>E''蔚-35V-—45=,EzSZai_iiM45..j.j□CK田生物炭添加最为5%…C,□CK田生物巧添加景为5%□生物獅脯为黑a生獄刺日章为15%□生猶添加貴为燃日生物炭添力日量为1说图4-1各处理i层剖面电导率分布-Fi.4rleducividiibuio打uneriffereniaradrea1Poficonttystrtddtbochditionttmentg 第四章生物炭对止壤盐分运移影响^CK■■"-71鬥誦圓-HQQHT1T2T3T4图4-2各处理表层积盐现象直观图-巧.42P:oracaon打esolundererenocharongictrialdiagmofsalifitii化isurfacedifftbiaddititreamentt4.2对表层±壤离子含量及组成百分比的影响—由表4-1可知,4种可溶性离子在各处理中,贡献率最大的均是Cl,占四个+2+255%?62%Ca20%?N+M离子总含量的,30%,a,其次是约和g贡献率相对一较低,这与配置的蒸发潜水源各离子占比基本致。说明各离子在往上迁移的过4一.1程中,表层W下盐分积累量非常低,这与,大部分迁移至地表所得结论致。观察T1、T2、T3和T4处理,发现表层主壤4种可溶性离子含量均随生物炭含量的增大而增大。添加生物炭处理与CK对比发现,Na+含量均较对照处4% ̄5%处理增大比例最大理高,增加比例为1267%,其中小粒径木炭添加量为1,""可达267%C2% ̄5%;a含量均小于对照处理,降幅比例为38%;Mg含量在添加量下显著低于对照处理10%和15%,Cr为在添加量下显著大于对照处理。当生物炭添加量和添加种类相同时,小粒径生物炭处理4种可溶性离子含量思著大于大粒径生物炭;当生物炭添加量和粒径大小相同时,竹炭处理显著大于木炭巧<0.05。) 91S弓田1袭巧章a奇?爷巧a=全茫奋奇》等T‘M一I2or%qZ£i;奇C0沒2J,8;Wr*二2》9o书二看*M一.(060q教0亥z‘空一%0’?6,a=cp000节TA送9巧msV‘1Zl0/一如々xgp)666600?00‘,,0術】爷巧爷口占奇》)々完這咱8妻’,666》化溯—护右g《11身1巧I邊3—寒0一0S0》..‘了〇y’IU^2一200HM=!爷奇爷Fs,S^0占|占qu6專9旁一I|o0.S0.答写粗p|赛502sj爷吊奇奇化pp|+(田|龄J兰巧B专1巧為巧)£占赛爱?0?占巧0.巧巧?O?o—=0000价邮jo—M奇爷i奇督q—忍如j游u—匯a中—巧巧巧巧运扫—巧j£g奇荀占爷一奇《片巧—d々W寸3粮巧r/,—如链oC50间sikp—能胡un‘是令寸s口巧担I苗一受出S0£沒〔£一輝赛‘?.??噢己:々奇受写寸荀受奇:W取8咖m巧踩u如o0占wj巧一安月张/060巧々0N写0山0马,‘?马?中巧£0奇£《羁玄1W奇奇奇身日彼i抽蛛〇s蛛A9Z.tJo0一Os多s2??运o4s巧巧吊00p丑巧累片u1巧〔巧巧將pt々寸n《咖隱Jn■肯og2,0S.写A,捲000一《口?a-d巧蚕退联1巧6‘巧^?a々々々寸長云B功H应B田々1身巧£片0己g9巧/,?.,巧巧05々々奇奇爷巧,联0会》爱穿々民寫I0一義£二巧〇y,..巧?2xW一抽1奇爷爷奇—+B9三胚0?弓N?另<0谷0吾爷1奇占0’?共一;?奇隐三:一巧999送’0?90,00奇0口0口資累^去巧‘巧一一22ud骚u蓋q£々掛恥PP11皂客i^H】 第四章生物炭对止壤盐分运移影响^4.3对±壤钢吸附比(5八[〇的影响+钢吸附比与主壤中Na含量的关系非常密切,钢吸附比可W很好的表征盐碱主发育的程度(刘兆普等2004;王金满等2005),钢吸附比计算公式:屋口)+++22式中Na、Ca日[Mg]为±壤水溶性离子浓度,单位为me/L。各处理[][巧q钢吸附比随时间变化如图5所示。由图5可知,T1、T2、T3和T4处理SAR值均随生物炭添加量的増大而増大,且均随蒸发历时的延长而増大,这说明生物炭的添加加剧了止壤盐碱化的发育。,50对于添加竹炭处理,在相同蒸发时间内添加量为%和1%时,小粒径生物炭处理SA民值大于大粒径生物炭处理,当添加量为15%时,则相反;对于木炭处理,在相同蒸发时间内,小粒径生物炭处理SA民值均大于大粒径生物炭处理。当添加的生物炭为小粒径(d<0.25mm),且添加量为5%和10%时,在相同蒸发时间内,竹炭处理SAR值大于木炭处理SAR值,当添加量为15%时,则相反;当生物炭粒径为大粒径(化25<d<lmm)时,在相同的蒸发时间内,竹炭处理SAR值均大于木炭处理。总体趋势为小粒径生物炭处理SAR值大于大粒径处理,竹炭处理大于木炭处理。0.8「0-.6g目I围。'4j;||jjyI°-2nn;iJjJip|||j'■;;;;甘[;mra商;[bII\|[iI。OdlOd20d30dOdlOd20d30dOdlOd20d30dOdlOd20d30dT1T2T3T4□CK曰生5%10%田生物物炭添加最为口生物炭添加章为炭添加貴为巧%注:Od、lOd、20d和30d分别表示蒸发前、蒸发10天、蒸发20天和蒸发30天图4-3不同生物炭处理SAR值在0-30天蒸发下的变化No化:0d,lOd,20dand30drespectivelymeansevaporationofOdays,lOdays,20daysand30days--ARva巧.43ThechangrocessofuenesvaraonunderereningSli化030dayetidifftgppobiocharaddiio打treatmentt 生物炭对止壤水盐运移的影响^4.4电导率与4种可溶性离子及总量的相关性分析将4种可溶性离子总量与电导率的测定值进行相关性分析4-4)(图,可溶民2=性离子总量与电导率之间具有显著相关性(0.994)。分别将电导率与4种24-5民=可溶性离子做相关性分析(图),相关性由大到小依次为;cr(0.%9)、2+2+++222===M民0)民(民g(.g60)、Ca(0.%0)、Na0.583),Na与电导率的相关性最低。,而cr与电导率的相关性最高8000r参.?A=?y193.06x+4目.189?;60002=0.9.^:R93目???-身欄方.?併?Ji^邮2000I曲0010203040可溶性离子总量(g/kg)图4^电导率与可溶性离子总量的相关性分析-F.rreianasiseweenilivi)lolubeionsig44ColatonlybtsoconducttyandUtasl8000r8000[=08'722.46x+198.的?y=3.55x+108.3Z.y..:^=-^=R.92990?x000..E6R09888心加〇〇.E.4-40005-:^4000???t;输化2000-常:八邮2000世IIII<1*III'*^I0Q1IIII1I■I0102030Q51Q口占量(g/kg)2+Ca含量(g/kg)8000r70..口3X+267的V=;y4181.2x+260.54?i.'.R=0.58272..=:R..095.98-..?60006000.9:E:/..s"I-3-34000???4000??親视...2000r.2000:.j.;5...■■01—I1.■it■i1—II1I—I011■I■11.I.11.II024600.511.522++M含量k)Na含量)g(g/g(g/kg图4-5电导率与4种可溶性离子的相关性分析巧-打eeensoconducvandourndsofsoubeng.45Correlatioanalysisbtwiltiityfkillios 第四章生物炭对止壤盐分运移影响^4.5讨论4.5.1对止壤电导率的影响±壌中的总盐量是指±壤中所含盐类的总含量,在±壤分析中,常用的参考指标是主壌浸出液的电导率。电导率是反映±壤电化学性质和肥力特性的基础指一。标,电导率般与止壤含盐量呈正相关关系本试验研究表明,表层积盐现象均在±柱表层,表层W下不存在积盐现象。这是因为地下水中的盐分随着±壤水往上迁移到地表,在止壤表层水分蒸发后,盐分逐渐积累而致。与对照处理相比,一一发现生物炭在定添加量下,反而增,能够降低表层±壌电导率,超过定量时一大了表层±壤的电导率,该结果与其对±壤蒸发的影响基本致,这符合盐随水动的基本原理,原因是生物炭对水分的吸持为及其改善主壤通透性两种机制相互作用的结果。可见,可溶性离子往地表迁移的过程中,具有丰富孔隙和表面官能团的生物炭对其不具有吸附作用。岳燕(岳燕等2014)等人研究发现,添加生物炭的装填主柱,经过淋洗W后,其电导率较未添加生物炭处理显著降低,该研究一致结果与本试验结论,这也是因为生物炭提高了止壤通透性的结果。对比图4与图2,发现±壤蒸发量较大处理,其表层均形成白色盐皮,这符合地下水位较高条件下发育起来的的盐±朱祖祥愈震豫1956。)(4.5.2对表层±壌离子狙成和納吸附比的影响本试验得出,随生物炭含量和蒸发历时的増加,各处理SAR值逐渐増大,++且添加生物炭处理±壤表层Na和cr浓度明显增大,这是因为cr和Na本身的溶解度和迁移能力比较强(刘虎等2010),随着±壤通透性的增大,溶解度和迁移能力较大的离子较先迁移到地表一。同时,生物炭在定添加量下也能降低表层±壤可溶性2+2+Ca和Mg的含量,可能由于生物炭的添加提高了主壌的PH值,或是生物炭带入了一定含量的碳酸根离子,促使可溶性的巧镑离子转化为难溶性的巧盐或鏡盐张义强白巧燕200巧,另外,生物炭的物理结构及其表面官能团(2+2+++有利于水溶性的Ca和Mg交换±壌胶体吸附的Na,促进了表层±壌Na的巧2+2+累,降低了可溶性Ca和Mg含量,表层±壌SAR值的不断増大。生物炭够促进±壤水分和可溶性盐离子的运移,且对可溶性离子不具有吸附性。生物炭在低添加量时,能够抑制±壤蒸发,减轻±壤表层返盐量。随着生物炭含量的増大,反而会加剧表层±壤盐碱化的程度,这对于生物炭在地下水线埋区域的施用需要谨慎,施用量不宜过大。4.6本章小结 生物炭对±壤水盐运移的影响^1)生物炭对±壤盐分表聚现象有显著的影响,但影响效果与生物炭添加量密切相关,当添加量较低(不超过5%)时,降,抑制±壌蒸发低±壤表层返盐量,当生物炭含量较大时(不小于10%),增强±壤蒸发能力,加剧表层止壌盐碱化的程度。+2)生物炭对不同可溶性离子表积过程的影响有差异,可促进Na和Cr离子表层2+2+积累,显4/?,而抑制Ca和Mg积累著増大了主壤&值。3)生物炭能促进±壌可溶性盐离子的运移速率,对可溶性离子不具有吸附性,一般小粒径生物炭处理的主壤水盐运移速率大于大粒径,竹炭处理的主壤水盐运移速率大于木炭。 第五章生物炭对微润灌±壤水分运动的影响^第五章生物炭对微润灌±壤水分运动的影口向微润灌是一种新型节水灌概方式,流量小、灌水均匀,可实现连续适时适量2008201灌概(件峰等张俊等。±壤±水势是影响微润灌流量的重要因素,;巧当止壤中加入改良剂后将改变王壤物理结构,从而改变不同含水率时的±水势,并影响微润灌的流量及湿润±壌的水分分布状况,因此,有必要开展生物炭改良±壤后。,微润灌的水分分布状况目前对于生物炭改变王壤理化性质和作物生长状况的研究较多h晓莉薛建辉2014勾芒芒屈忠义20132012(王典等,如齐;;)一瑞鹏等研巧认为添加生物炭在定程度上能够促进填±的入渗能力,降低风沙±的入渗能力(齐瑞鹏等2014),王红兰等研巧发现生物炭能够增加止壤有效水的20持水量,提高±壌的导水率(王红兰等1化)。另外,对于微润管埋深、压力水头、止壤初始含水率、止壤质地、±壤密度、灌概水质等对微润灌湿润±壌水分分布状况影响的研究也比较多(牛文全薛万来2014;牛文全等2013;张俊等2014,而用生物炭改良±壤影响微润灌灌水特性的研究还未见报道)。本章采用室内王箱模拟试验的方法,研究不同生物炭添加量对微润灌累积入渗量、湿润王壤水分分布及湿搁锋运移距离的影响,为改良主壤微润灌应用提供技术参考。5.1生物炭对累计入渗量的影响W马氏瓶水面刻度变化作为累计入渗量,绘制不同生物炭添加量对48h内±壤累计入渗量的影响-1,如图5所示。|]^…--^CK0%1養()()-?一生物巧添化展为5%5-—生物炭添加运为…%■^^jgrI?生物巧巧加虽为15%...■..IIIIII01020304050时间化图5-1生物炭对累计入渗量的影喃5-从图1,添加生物炭降低了±壤累计入渗量可W看出,且随着生物炭添加 生物炭对±壤水盐运移的影响^量的增加累计入渗量呈下降趋势。当生物炭添加量分别为5%、10%和15%时,4化累计入渗量分别比对照降低了14.0%、22.0%和28.2%,这与前人研究结果不一同。奇瑞鹏等齐瑞鹏等2014通过研究维±柱入渗试验发现,生物炭含量是()影响累计入渗量的主要因素,且因生物炭粒径不同而不同,当生物炭粒径25mm时含0.,累计入渗量基本随着生物炭含量的増加而逐渐增加,添加生物炭后累计入渗量均大于对照。齐瑞鹏采用模拟滴灌连续灌水试验,灌流量与±壤含水率完全无关,而本试验采用的微润灌流量受压力水头(马氏瓶的高度)和±壤水一势梯度共同作用,,由于马氏瓶高度固定,各处理的压力水头致流量受±壤水势梯度差异的影响较大。大量研究发现生物炭能提高±壤的持水性能巧usscherWJetal.2010;GlaserBetal.2002b;高海英等2011),因此,添加生物炭后,±壤田间持水量、饱和含水率等将增大,这样湿润±壤微润管附近的最大±壤含量将高于未添加生物炭的处理,微润管内外水势梯度减小,微润管流量下降,降低了止壤的累计入渗量,生物炭添加量越大,效果越明显。将累计入渗量与时间的关系进行拟合,发现符合KosriaAw入渗模型,且显V入=著相关:/7,各参数见表化?渗模型公式为其中为累计入渗量,单位cm;A:为入渗系数;《是入渗时间,单位为a为入渗指数。表5-1不同生物炭添加量王壤水分入渗参数生物炭含量秦敬及指数a些CK0%0.4591.0990.998()5%0.4201.1050.99510%0.5031.0280.99515%0.51710.968^-1,可看出,从表5,随着生物炭添加量的增加入渗系数A值增大,a值减小。5.2生物炭对湿润锋运移的影响5.2.1对水平湿润锋运移的影响5-2所示生物炭对湿涧锋在水平方向上的运移规律如图。 第五章生物炭对微润灌王壤水分运动的影响^||4_^+CK0%||()苗I說—?一生物碳巧加量为5%生物巧添加量为10%胃..八f^生物巧添加量为4^15%I......QIIitII01020孤4050时间化图5-2湿润锋水平运移图通过Spss协方差分析表明生物炭对湿润锋水平运移距离有显著性影响(p<0.05)。生物炭含量分别为5%、10%和15%时,4化水平运移距离分别为;〇〇10.64cm、10.40cm和10.85cm,与对照CK相比,分别增加了6.3%、3.9/〇和8.4/〇。由于生物炭的多孔性增加了王壤的通透性(田丹等2013;王红兰等2015a),从而一Chun促进了水分的水平运移。另外,新鲜的生物炭表面具有定的疏水性(Setal.2001,当生物炭添加量为10%时),生物炭的疏水性较强,水平运移距离小于添加量为5%的情况,随着生物炭含量增加,生物炭的疏水性作用相对减小,止壤水分传输主要受生物炭多孔性作用影响。这说明生物炭可W促进±壌水分的侧向一运移,这与前人研究发现的生物炭可促进黏重±壤的入渗的结论致AsaiHet(al.200卵;齐瑞鹏等2014;王红兰等201化。)将水平湿润峰运移距离与时间之间进行拟合,发现二者呈现良好的幕函数关系-2X是时间。止壤a,拟合参数见表5,其中y是距离,添加生物炭后,系数均比对照大,指数片均比对照小,且随着生物炭含量的増加,指数片逐渐减小,生物炭对系数a和指数片影响明显。表5-2不同生物炭添加量下水平湿润锋运移距离与时间关系及拟合参数2生物炭含量艮CK0%1.6220.4740.998()5%2.1170.4100.993444010%1.9100..99215%0^0.9925.2.2对垂直向上湿润锋运移的影响--将生物炭对湿润锋垂直向上运移规律图绘于图53所示>1,从图53可!^看出, 34生物炭对王壤水盐运移的影响入渗48h后,各处理垂直向上运移距离随着生物炭添加量的增大而减小,生物炭添加量分别为5%、10%和15%时,湿搁锋垂直向上运移距离分别为:9.98cm、比对照分另i运移8m和7.55cm.2、1.74cm..50c,j降低06cm和269cm;各处理水平距离与垂直向上运移距离的比值分别为:0.98、1.07、1.08、1.44。这是因为随着生物炭添加量的増多,止壤的最大含水量増大,且逐渐大于田间持水量,随着微涧灌带附近止壌含水量增大,水分在垂直向上方向上的运移受重力的影响逐渐増大,水分向上运移由于受到重力阻滞影响,从而导致水分更多的侧向和向下运移,且随着生物炭添加量越大,这种影响效果越来越明显。说明向±壤里添加生物炭可W减小水分向上运移速度,这对于减少地表止壌水分蒸发具有抑制作用。留-? ̄生物巧巧加虽为5%?-/^^生物巧巧加量为1〇%2^II?^物巧巧加置&巧%010203040助时间化图5-3湿润锋垂直向上运移图5-。将湿润锋向上运移距离与时间符合幕函数关系,拟合参数见表3添加生物炭后,系数a均增大和指数均减小,但与生物炭含量并无明显相关关系。表5-3不同生物炭添加量下垂直向上湿润锋运移距离与时间关系及拟合参数生物炭含量系数a指数片^CK0%1.4850.5120.995()5%1.6260.4860.99410%1.8360.3880.969153115%.60.400.9955.2.3对垂直向下湿润锋运移的影响-由于滴灌生物炭对湿润锋垂直向下运移规律如图54所示。 第五章生物炭对微润灌±壤水分运动的影响^6|;庐拉-^CK4-於{0%)生物巧添加量为5%胃f生物炭添加量为10%2■*1JI生物炭添加置为5%0010如孤4050时间化图5?4湿涧锋垂直向下运移图一5-4可W看出从图,生物炭添加10%与CK的运移曲线基本致,但入渗48h后各处理之间湿润锋向下运移距离基本与水平运移规律一致。生物炭含量分别为4化1125cm111405%、10%和15%时,向下运移距离分别为:.、0.95cm和.cm,5与对照CK相比,分别增加了.1%、2.3%和6.5%。对湿润锋垂直向下运移距离5-4与时间进行拟合,拟合参数及方程见表。表5-4不同生物炭添加量下垂直向下湿润锋运移距离与时间关系及拟合参数2生物炭含量系数a指数g民yCK0%1.%40.5050.996()5%1.7740.4870.99110%1.4700.5290.99615%0.4930.993总上一,向±壤中添加生物炭定程度上可W促进主壤水分的侧向和向下运移,抑制主壌水分的向上运移。5.3对湿润体剖面含水率的影响图5-4-是不同生物炭添加量的湿润体剖面水分等值线图,其中(0,15)为微润带端口所在位置。-从图54可、W看出,湿润体剖面含水率均W微润管为中屯向外逐渐降低,且レ、的不规则同屯、含水率等值线分布图大致都是ッ管带端曰为圆屯圆分布,这与张俊一等人研究的结论致(张俊等201巧。另外,与CK和生物炭添加量为5%处理对比,生物炭添加量为10%和15%时,等值线分布图并非完全是圆形,而是呈備、圆形变化的趋势,且整个剖面含水率的重屯向上偏移。通过计算,各处理剖面含水率均值分别为18.5%、18.9%、18.6%、18.4%,各处理最大含水率分别为23.3%、 生物炭对±壤水盐运移的影响^〇24.6%、26.5/〇、27.9%,^^管带埋深为界限,各处理上半音晒±壤含水率均值与1、1、111下半剖面比值分别为:1.0.00.06、.7。说明生物炭添加对于湿润体剖面含水率均值影响不明显,但提高了湿润体最大含水率。对于CK和5%的生物炭添加量处理,微润管上下等距位置,下方含水率高于上方。而生物炭含量为10%和15%时,恰好相反。说明随着生物炭含量的增加,生物炭对微润灌湿润体剖面含水率分布有影响,该试验未考虑生物炭粒径大小对水分分布的影响,需在这方面加深研究,W探讨生物炭对剖面含水率分布影响的机理。CK〇%()生物巧添加虽为5%-■■''02468,'012广;8〇12i水平距离化m水平距离化m生物炭添加畳为10%生物炭添加查为15%麵a禮i024802611024681012水平距药/cm水平距离/cm图5-4不同生物炭添加量对湿润体±壤剖面含水率分布的影响5.4本章小结(1)生物炭可W显著降低徹润灌±壤累计入渗量,且随着生物炭添加量越大,其效果越明显。止壤中添加生物炭后,微润灌的累计入渗规律依然符合’必WzaAov入渗模型。(2)生物炭对微润灌水分运移在水平方向、垂直向上、垂直向下H个方向上的影响规律并非一致,总的来说,生物炭可W促进微涧灌±壤水分的侧向和向下运移,抑制微涧灌王壤水分的向上运移,这对于干旱和半干旱地区减少地表± 第五章生物炭对微润灌王壤水分运动的影响壤水分蒸发起到关键的作用。本试验是室内模拟试验,对于实际田间情况下其影一一响规律是否致,还有待进步探讨。(3)添加生物炭可W増加微润灌±壤湿润体的最大含水率,提高±壤的持水能为。 38生物炭对±壤水盐运移的影响第六章结论及建议6.1结论、本研究通过室内±柱和室内止箱的研巧方法,研究了不同生物炭添加量:不同生物炭粒径和不同生物炭种类对±壤水盐运移的影响,取得的主要结论如下1)生物炭能够提髙±壌的持水能力,持水能力随生物炭含量的增大而增大,小粒径生物炭持水能力大于大粒径,竹炭持水能力大于木炭。2)生物炭能促进毛管水的上升,其影响程度因生物炭添加量和生物炭类型不同而不同,添加小粒径生物炭时,毛管水上升速率随生物炭添加量的增大呈先増大后减小的趋势,而随大粒径生物炭添加量的增大而增大。3)随生物炭,含量的增大,地下水对±壌补给量越大且补给速率随时间变化过程符合kosti沁0V入渗模型,;生物炭能够降低±壌初始渗透速率且小粒径生物炭较大粒径生物炭显著。湿涧锋运移距离与±壌水补给量之间存在显著的线性。4)生物炭对主壌蒸发有明显的影响,但生物炭类型和粒径不同,其影响也不同。当添加量为5%时,有效抑制±壤蒸发。因此,干旱地区适当施用生物炭一可W有效抑制水分的蒸发,能够对干旱地区起到定的保墙节水作用,减轻±壤盐碱化。5)生物炭对主壤盐分表聚现象有显著的影响,但影响效果与生物炭添加量密切相关,当添加量较低(不超过5%)时,抑制±壤蒸发,降低±壤表层返盐量,増强±壌蒸发能为,加剧表层±壤盐,当生物炭含量较大时(不小于10%)碱化的程度。+6)生物炭对不同可溶性离子表积过程的影响有差异,可促进Na和Cr离子2+2+表层积累,而抑制Ca和Mg积累,显著增大了±壤5乂/?值。7)生物炭能促进±壤可溶性盐离子的运移速率,对可溶性离子不具有吸附一性,般小粒径生物炭处理的±壌水盐运移速率大于大粒径,竹炭处理的±壌水盐运移速率大于木炭。8)生物炭可W显著降低微润灌±壤累计入渗量,且随着生物炭添加量越大,其效果越明显。±壤中添加生物炭后,微润灌的累计入渗规律依然符合拍Aov入渗模型。9)生物炭对微润灌水分运移在水平方向、垂直向上、垂直向下H个方向上的影响规律并非一致,总的来说,生物炭可W促进微润灌主壤水分的侧向和向下运移,抑制微润灌±壤水分的向上运移,这对于干旱和半干旱地区减少地表±壤 第六章结论及建议^水分蒸发起到关键的作用。本试验是室內模拟试验,对于实际田间情况下其影响一一规律是否致。,还有待进步探讨10)添加生物炭可W増加微润灌±壤湿润体的最大含水率,提高±壤的持水能力。6.2存在问题及建议本试验±壤为壌±,质地偏黏。由于生物炭对不同质地±壤的孔隙结构,水。力学特征参数影响程度不同因此,当生物炭施入到不同质地主壤时,其对水分运移与潜水蒸发的影响也可能有所不同,特别对于砂±情况,结论可能有很大差异。同时,本试验未考虑降雨的入渗,田间作物等因素在内,因此本模拟所得结一一论与实际有定的差异,这有待于在田间做进步深入的研究。考虑到生物炭目前的成本比较大,生物炭的田间施用W低量为主,同时生物一炭添加量在低含量时,其对王壌水盐的效果显著,建议下阶段着重研巧生物炭 ̄添加量在05%范围内时,生物炭对±壤水盐运移的影响。 王壤水盐运移的影响^生物炭对参考文献2011安增莉..水稻巧杆生物炭对PbII的吸附特性艳伟蔡超薛秀铃.环境化,侯,,()-学.,(11):化5118572014h晓莉...,薛建辉生物炭对±壤生境及植物生长影响的研巧进展生态环境学03-报:535540.,()曹欢玲李文衝张蔚011-.2.竹炭孔隙性状的探索.竹子研究汇刊0:3336.,(巧-陈温福张伟明孟军徐正化2011.生物炭应用技术研化中国工程科学0389.,,,(巧乂陈红霞杜章留郭债张庆忠2011a.施用生物炭对华北平原农田止壌容重、阳离子交换量,22-1129302934和颗粒有机质含量的影响.应用生态学报:.,()髙德才,张蕾,刘强,荣湘民,张玉平,田昌.2014.旱地±壤施用生物炭减少±壤氮损失及4-61提髙氮素利用率.农业工程学报〇6):5,,(高海英,何绪生,陈也想,张委,耿增超.2012.生物炭及炭基硝酸钱肥料对主壤化学性质及-111作物产量的影响农业环境科学学报:948955.,(巧2011高海菜何绪生耿增强余雕..生物炭及炭基氮肥对±壌持水性能影响的研,殷金岩,24-化中国农学通报(:207213.)勾芒芒屈忠义.2013.生物炭对改善王壤理化性质及作物产量影响的研究进展.中国±壤,05-与肥料:15.,()何绪生.2011..中,张树乾余雕,耿增粧高海英生物炭对止壤肥斜的作用及未来研巧国-农学通报15:1625.,()黄超刘丽君章明奎.2011.生物质炭对红壤性质和黑麦草生长的影响.浙江大学学报(农,,〇4439-445业与生命科学版M:.)贾瑞亮.2015b.干,周金龙,高业新,周殷竹,李阳,栗现文旱区高盐度潜水蒸发规律初步分化水科学巧豚0-1:4450.()-李骄峡.07:145.2013微润灌概:国际高效节水的创新先行者.国际融资1.,()李力,刘烛,陆宇超,梁中耀,张鹏,孙红文.2011.生物炭的环境效应及其应用的研究进展.0-环境化学:14111421.,(^李振华刘世宾-李親商艳玲.2012.止壤斥水性研究进原农业机械学报〇:6875.,W,,(.2012.干旱区窩盐度潜水蒸发试验研究栗现文.水资源与水工程,周金龙,斩孟贵,刘延锋05-10学报.,()乂2015李中町齐学带樊向化吴海卿..,杜臻杰,李平,吕谋超生物质炭对冬小麦产量、水-分利用效率及根系形态的影响.农业工程学报2:119124.,(1)刘虎,黄明勇,尹春艳,魏占民.2010.蒸发条件下脱盐吹填±的水盐动态.水±保持学报0287-L:9,()刘红杰,胡新,任德超,黄建英,葛君,张福绪.2014.生物炭对黄淮麦区止壤温度的影响."49农学学报〇47.,(吗:2004刘兆普王建华..半干旱地区海水灌概下滨,陈铭达,刘玲,邓力群赵耕毛,王洪军,,05-:823海盐±盐分运动研究.王壤学报826.,()1雷志栋.999.±壤.,尚松费,杨诗秀,王义,赵冬梅冻结过程中潜水蒸发规律的模拟研究 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^w致谢光阴甚巧,岁月如梭,H年的研究生生涯转眼即逝,在这H年我学到了很多东西,悟出了很多道理。不但让我明白了什么是学术科研路,什么是社会发展观,什么是中国复兴梦。作为滚滚历史长河中渺小的我们应该持W什么样的态度,什么样的责任去对对待社会历史的发展,中国的发展,自身的成长。在我看来,人并没有什么好坏之分,只有人对待事物发展处理方法的妥当与否,对待事物发展也态的积极与消极之别。事物也没有绝对的对与错,肯与否,只有适合与否,习惯与否,爱好偏向。在对与错,是与非之间有太多的灰色地带,而我们所做的是努力的去将送根灰色槽偏向适合我们的方向发展。个人所有的成长离不开父母、、老师、同口师兄弟、同学朋友等的支持与关也,在此我要向你们表适诚孽的谢意。首先我要感谢我最爱的父母和敬爱的导师牛文全老师,感谢你们对我无微不至的关系照顾,感谢你们对我科研学术路的大力支持,感谢你们在我科研之路上遇到问题时对我的鼓励与支持。无论是论文选题,试验的设计W及毕业论文的撰写、、修改都是在导师的悉屯指导下完成的。牛老师治学严谨、精益求精、科学洞察力敏锐、对专业具有自己独特的见解,更具有豁达乐观的胸怀W及平易近人的性格,必将在今后的工作生活中指导着我克服更多的困难。在这里,我要对我敬爱的老师,表示最深切的谢意,感谢您在H年中对我的悉也指导和耐也讲解W及付出的辛劳。感谢师兄李元、王京伟、薛万来、吴泽广在学术上为我做的表率,感谢师姐罗春艳、薛瑞、张子桌和张巧萌在生活中和学习上给我的关必和帮助,感谢同口张明智、李康勇在试验设计W及试验过程中给予的支持,感谢吕望、邹晓阳、张若禅、古君、上官雅辉和代利锋等师妹师弟在论文撰写方面给予的帮助。感谢同班同学类现勇,蒋观酒和缪凌夫妇,杨政,孟庆,苑旭,郭明明旭,李柏桥,梁宵,邱甜甜,薛妓妓,高健健,李如剑,王红霞,严方晨和吴旭等陪伴我度过H年的时光,在大家的陪伴下H年的研巧生生活变得丰富多彩,尝试各种陕西美味,、了解杨凌异味风情,在学习之余能有娱乐活动放松身屯,做到张弛有度、劳逸结一,总之再次感谢你们,祝你们在今后的学习生活中能够路顺风,早日取得成_合功!最后,感谢百忙之中参加我论文开题和答辩的各位专家和教授们,谢谢你们,你们辛苦了!许健二零一六年五月于杨凌 作者简介作者简介许健,男,汉族,1988年9月生,江西錄州人。2013年7月毕业于江西农业大学国±资源与环境学院,获得农业资源与环境农学学±学位,2013年9月至今,于西北农林科技大学水±保持研究所攻读硕±学位,专业为水主保持与荒漠化防治,从事±壌改良和节水灌概新技术研究,导师为牛文全教授。在读期间参加的科研课题:""参与十二五863计划课题;2011AA100507.在校期间共发表文章如下:许健牛文全李元薛万来张明智古君.生物炭对微润灌±壤水分运动的影响[u,,,,,-201512:6468.町节水灌概,,许健李元.覆膜滴灌对日光温室甜瓜主壌环境及产量的影响巧王京伟,牛文全,,工程学报-J:2241..农业20160632[],,3巧[J瑞,李康勇,牛文全,李元,许健,张明智.温度对施肥滴灌系统滴头堵塞的影响[201602-104:98.化农业机械学报,,[4]李元,牛文全,许健,张若婢,王京伟,张明智.加气滴灌提高大棚甜瓜品质及灌概工程学报20-161:154水分利用效率机.农业0471.,,5张明智牛文全王京伟李元许健.微涧管布置方式对夏玉米苗期生长的影响[],,,,1-20603:8083+85..节水灌概阴,,6张明智牛文全许健李元.微灌与播前深松对根际±壌酶活性和夏玉米产量[],,,-的影响机.应用生态学报:113.,7张子卓牛文全健张巧萌.[],许,膜下微润带埋深对温室番茄主壤水盐运移的影,-:111响的.中国生态农业学报20150911221.,,阿YuanLi,WenquanNiu,JianXu,JingweiWang,MingzhiZhang,WangIv,Rootmorho-ploofreenhouseroducedmuskmelonundersubsurfacedriirriationgygppgwsu-294i化lementalsoilaeration[J].ScientiaHorticulturae2016201:287.pp,,

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