生物炭不同用量與施用年限對土壤水分運(yùn)動及溶質(zhì)運(yùn)移的影響.pdf

1、東北黑土區(qū)是中國重要的商品糧基地，占全國糧食總產(chǎn)五分之一。黑土中富含有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)分含量高，有深厚的腐殖質(zhì)層和良好的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性，是中國重要的土壤資源。然而當(dāng)前黑土區(qū)水土流失嚴(yán)重，富含有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分的黑土層持續(xù)流失，土壤容重不斷增大，導(dǎo)致土壤持水、保肥能力持續(xù)下降，農(nóng)作物產(chǎn)量下降，嚴(yán)重威脅國家和地區(qū)糧食安全及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展?！妒逡?guī)劃綱要》將加強(qiáng)黑土區(qū)保護(hù)和加快實(shí)施東北節(jié)水增糧列入了推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重點(diǎn)。生物炭技術(shù)利用農(nóng)業(yè)秸稈等廢

2、棄物對土壤進(jìn)行改良修復(fù)，在低碳環(huán)保的同時(shí)提高水肥利用效率，使農(nóng)作物增產(chǎn)保收，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向，特別是對東北黑土區(qū)豐富的秸稈資源的綠色循環(huán)高效利用具有十分重要的意義。本試驗(yàn)地點(diǎn)選在北安市紅星農(nóng)場，采用徑流小區(qū)結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，在自然生長條件下，分析連續(xù)兩年不同生物炭施用量處理對土壤理化性質(zhì)、土壤水分運(yùn)動參數(shù)和溶質(zhì)運(yùn)移參數(shù)的影響，建立并驗(yàn)證土壤水分運(yùn)動和溶質(zhì)運(yùn)移模型，對模擬結(jié)果進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論:
　　1.隨著生物炭添加

3、量的增加，兩年試驗(yàn)的各處理容重逐漸降低，總孔隙度逐漸增加。生物炭的連續(xù)兩年施用都明顯提高了土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量以及總有機(jī)碳含量，且提高幅度較大。水穩(wěn)性團(tuán)聚體增幅為:17.29％～126.20％;總有機(jī)碳含量增幅為:36.19％～196.63％。不同處理的pH，有機(jī)質(zhì)，有效磷，速效鉀均隨著生物炭添加量和施用年限的增加而增加，其中有機(jī)質(zhì)增加最為顯著。土壤田間持水量和飽和含水率均隨著生物炭累積施用量的增加而增加。生物炭有效改善了土壤持水、

4、保水的能力，提高了土壤儲水性能，有利于作物抗旱，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。
　　2.不同施用量、連續(xù)兩年的生物炭均增加了耕層的土壤持水能力。生物炭對進(jìn)氣值倒數(shù)的影響最為顯著。兩年試驗(yàn)結(jié)果相比較，繼續(xù)施用生物炭仍能改善土壤水分特征曲線，顯著提高土壤的持水能力。當(dāng)體積含水率小于0.40 cm3·cm-3時(shí)，生物炭抑制了土壤水分在水平方向上的運(yùn)動;當(dāng)體積含水率大于0.40 cm3·cm-3時(shí)，生物炭的存在提高了土壤水分的水平擴(kuò)散能力。第二年連

5、續(xù)施加生物炭對水分?jǐn)U散率仍具有一定的影響，但當(dāng)生物炭的累計(jì)施用量持續(xù)增加，其作用效果開始減弱。隨著生物炭添加量和施用年限的增加，非飽和導(dǎo)水率逐漸增加，其波動范圍也逐漸增加。生物炭能提高土壤的導(dǎo)水能力，改善土壤水力學(xué)性質(zhì)，從而提高土壤水分利用效率，保證作物產(chǎn)量。各生物炭處理的彌散系數(shù)均較0 t/hm2的處理有所增加，且隨著生物炭施用年限的增加逐漸增加。
　　3.根據(jù)土壤水動力學(xué)理論，結(jié)合試驗(yàn)地區(qū)的具體情況，建立了土壤水分運(yùn)動與溶質(zhì)運(yùn)

6、移模型。通過對降雨后20分鐘、1小時(shí)和12小時(shí)的土壤水分、溶質(zhì)含量的模擬值與實(shí)測值的對比發(fā)現(xiàn)模型誤差在可允許范圍內(nèi)，表明了模型在試驗(yàn)區(qū)生物炭施用條件下可以適用，模型準(zhǔn)確、可靠。
　　4.由模擬結(jié)果得:各處理土壤剖面含水率從小到大為0 t/hm2＜25 t/hm2＜50 t/hm2＜75t/hm2＜100 t/hm2，隨著生物炭施用年限的逐漸增加，土壤剖面含水率隨之增加，生物炭的施用增加了土壤含水率，提高了土壤的持水能力，有利于作物