不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性.pdf

第32卷第8期
农业工程学报
Vol 32 No8
016年4月
I'ransactions of the Chincse Socicty of Agricultural Engincering
Apr.2016
113
不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性
王艳阳',魏永霞24,孙继鹏!,张雨凤
(1.东北农业大学水利与建筑学院,哈尔滨150030;2.黑龙省高校节水农业重点实验室,哈尔滨150030
3.黑龙江省粮食产能提升协同创新中心,哈尔滨150030:4.农业部农业水资源高效利用重点实验室,哈尔滨150030)
摘要:为了揭示生物炭施加到黑上区土壤后形成的特殊双层土壤结构対上壤水分入渗及其分布的影响,该研究采取室
内与四试验相结合的方法,探讨了积水入渗条件ド不同生物炭施加量(0、10、20、40和80thm2)的土壤水分入渗特
性,并建立了生物炭-土壤双层土壊结构水分分布模型,对不同生物炭施加量的农H土壞水分分布进行了模拟。结果显小
生物炭-土壤双层结构土壤水分入渗过程表现为斜率由大変小的两段非线性曲线,转折点为入渗锋面到达生物炭-土壤交外
面后暂停继续下湊,上层十壤质量含水率累积到界面含水率超过临界含水率42.5%的时问;生物炭的施加使十壤入渗率、
饱和导水率和临界吸力与对照相比提高的比例范同分别为21.95%~112.20%、14.29%~52.38%6和13.75~78.6990,同时
也可显著増强上、下层十壤的持水性能。在上层十壤厚度为20cm时,影响临界吸力的因素只有生物炭的施加量,日其
与施炭量的相关性大于土壤入渗率和饱和导水率;施用生物炭条件ド的土壤水分分布規律可以用本研究所建立的生物炭
土壤双层上壤结构水分分布模型来表达。研究表明,生物炭添加能够改善黑上区土壤持水能力利水分入渗特性,有利于
作物生长,减少地表径流和水土流失:同时也为生物炭在黑上区农业生产上的应用选择合理施加量提供科学参考。
关键词:土壤;水分;入渗;生物炭
doi:10.1975issn.1002-6819.2016.08.016
中图分类号:S152.72
文献标志码
文章编号:1002-6819(2016)-08-0113-07
王艳阳,魏永霞,孙继鹏,张雨凤.不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性[J].农业工程学报,2016,32(8)
113-119.doi:10.1975js.1002-6819.2016.08.016htp:/www.Icac.org
Wang Yanyang, Wei Yongxia, Sun Jipcny, hang Yueng Soil water initration and distribution charactcristics under different
biochar addition amount]. Iransactions of the Chincse Socicty of Agricultural I nginccring(Transactions of the CSAL ), 201
32(8):113-119.(inChinescwithEnglishabstract)doi:10.11975issn.1002-6819.2016.08.016http:/www.tcsac.org
0引言
入渗,调节土壤肥力状况,提高土壊的水分有效利用率+习,
是当前黑上:区农业生产备受关注的重要问题
黑龙江省秸矸资源十分事富,但其利用方式及合理利用
生物炭( Biochar)是在一种完全或部分缺氧的条件
程度却不容乐观。将秸秆制成秸秆生物炭,再施加丁农田土下,由农作物秸秆、木质材料、禽商类便等有机材料经
壤中,实现秸秆资源的“绿色”高效循环利用,无疑是改善热解(通常<700℃)碳化所产生的一类高度芳香化的难
环境及提高秸资源综合利用率的“一举多得”的方法
溶性固态物质?。生物炭作为土壤收良剂是源」j南美亚马
改革开放以来,黑龙江省粮食产量逐年增加,作为逊盆地黑土( Parra Prca)的发现和研究门。已有研究表
“战略粮仓”,地处寒地黑上区的黑龙江省粮食产能对于明,生物炭的施加可以降低上:壤容重6?,増大上:壤孔隙
保障中国粮食安全具有举足轻重作用。然而,黑龙江省度?,改变土壤团聚性12,进而影响土壤持水能力与
严重的水资源分布不均和水土流失却足制约粮食可持续水分入渗特征切。 Dugan等研究发现木屑和秸秆生
生:产的主要瓶颈。因此,加快黑土区节水农业发展和水物炭可提高上壤的持水能力,但不同添加量间差异不显
土资源保护已刻不谷缓。土壤水分入渗过程和分布特性著。田丹?进行的室内水平土柱试验结果却表明,低添
决定着上壤对降雨和淮溉水的有效利用程度,也决定着加量的花生炭降低粉砂壤上的持水,而高添加量增加其
地表径流、土壞侵蚀程度2,从而影响作物根区的水分持水。王红と在紫色上中的研究表明生物炭可以增加上
分布和对水分的有效利用情況,最终影响作物生长状沈壤有效水的持水能力,并使表层和亚表层土壤的饱和导水
与产量。如何通过添加收良剂改善土壤结构,增加降雨率分別平均増加45%和35%。齐瑞鹏等采用室内上柱模
拟试验,发现生物炭能够明显增加螻上入渗能力,降低风
收稿日期:2015-09-11修订日期:2016-02-03
基金项日:国家白然科学基金(51479033);国家科技支撑计划
沙土入渗能力。陈心想指出生物炭可以败附和保持水
20149AD1290),东北农业大学士研究生科技创新日(sx4102)分,并能増強上楽水分的渗透性。可见,不同的生物炭及
作者简介:主艳阳,女,黑龙江林口人,主要从事土水資源及其高效利用其添加量对不同质地土壤水分特性的影响差异显著。
理论与技术的研究。哈尔滨东北农业大学水利与建筑学院,15003
本研究针对生物炭施加到黑土区土壤后形成的特殊
mail:yanyangwang(@163.com
※通信作者:魏水霞,女,黑龙江海伦人,教授,博士牛导师,主要从事农
双层土壤结构对土壤水分入滲的影响及机理进行探讨。根
业水上资源高效利用与保扩方面的研究。哈尔滨东北农业大学水利与建筑据氧内试验与田间试验资料,分析施加生物炭的双层结构
学院,150030。Fmail:wyx0915a163.com
上:壤入渗特性,及上.层生物炭施加量对水分入渗和分布的