黄泛区沙土地不同改良措施对土壤结构及入渗的影响

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黄泛区的土壤发育于黄河泛滥冲积物上,因土壤沙性较强,作为农业利用通常需要对其进行改良。为探索不同改良措施对黄泛区沙性土壤改良效果问题,在河南省兰考县,以沙性土为供试土壤,设置施用不同材料的土壤改良措施的试验小区,采用田间原位试验、土壤样本测试和模型拟合分析等方法,研究不同改良措施对土壤结构和土壤入渗性能的影响特征。试验小区设置处理为施用化肥(Thf)、污泥生物质炭(Tnt)、鸡粪(Tjf)、秸秆(Tjg)4种改良措施和对照(Tck),试验分析主要内容为不同改良措施下的土壤入渗、力稳性和水稳性团聚体组成、土壤容重与孔隙度、土壤贮水量与含水量。主要结果和结论如下:1、土壤团聚体组成及其稳定性特征不同土壤改良措施下,在0-20cm土层中土壤力稳性大团聚体R0.25(m)含量(%)大小为Tnt(25.34)>Tjf(19.86)>Tjg(16.17)>Thf(7.73)>Tck(6.48),水稳性大团聚体R0.25(w)含量(%)为Tnt(23.00)>Tjf(17.39)>Tjg(14.17)>Thf(6.4)>Tck(4.04)。土壤力稳性团聚体与水稳性团聚体平均质量直径MWD、几何平均直径GMD的大小顺序与R0.25(m)、R0.25(w)的相同。土壤力稳性团聚体分形维数Dm为Tck(2.974)>Thf(2.970)>Tjg(2.936)>Tjf(2.919)>Tnt(2.893);水稳性团聚体分形维数Dw为Tck(2.984)>Thf(2.975)>Tjg(2.944)>Tjf(2.930)>Tnt(2.905),团聚体破坏率PAD(%)为Tck(37.65)>Thf(17.21)>Tjf(12.44)>Tjg(12.37)>Tnt(9.23)。表明各种土壤改良措施(相比对照)对土壤团聚体组成和土壤结构稳定性都有一定程度的改善作用,其改善作用效果以Tnt措施最优,Tjf、Tjg措施其次,Thf措施较差。2、土壤容重与孔隙组成及其持水特征不同土壤改良措施下,在0-20cm土层中土壤容重γ(g/cm~3)大小为Tck(1.63)>Thf(1.60)>Tjg(1.57)>Tjf(1.51)>Tnt(1.49),总孔隙度Φt(%)大小为Tnt(47.50)>Tjf(45.79)>Tjg(43.48)>Thf(42.14)>Tck(40.62)、毛管孔隙度Φc(%)大小为Tnt(35.05)>Tjf(32.02)>Tjg(31.72)>Thf(28.80)>Tck(26.76)、非毛管孔隙度Φn(%)大小为Tck(13.86)>Tjf(13.77)>Thf(13.34)>Tnt(12.44)>Tjg(11.75),土壤孔隙比Φc/Φn(毛管与非毛管孔隙度之比)大小为Tnt(2.82)>Tjg(2.70)>Tjf(2.33)>Thf(2.16)>Tck(1.93),土壤自然含水量ω(%)大小表现为Tjf(9.14)>Tnt(8.51)>Tjg(7.63)>Thf(6.19)>Tck(6.14)。表明各种土壤改良措施(相比对照)对土壤孔隙组成和土壤持水性能都有一定程度的改善作用,其改善作用效果以Tnt措施最优,Tjf、Tjg措施其次,Thf措施较差。3、土壤入渗速率特征不同土壤改良措施下,表层土壤初渗速率f0(mm/min)大小表现为Tck(11.80)>Thf(11.59)>Tjf(10.64)>Tnt(8.76)>Tjg(8.31),土壤稳渗速率fc(mm/min)大小表现为Tck(6.82)>Thf(6.80)>Tjf(6.73)>Tjg(6.60)>Tnt(5.28)。表明各种土壤改良措施(相比对照)对土壤入渗速率都有一定程度的降低,这对减弱沙质土壤透水漏肥问题有积极作用,其作用效果以Tnt措施较好,Tjf、Tjg措施其次,Thf措施较差。4、土壤入渗过程模型模拟利用土壤入渗模型(Philip、Kostiakov-lewis、Horton模型)对入渗观测数据拟合分析表明,Horton模型比较适用于模拟不同改良措施下土壤入渗过程和特征参数(f0、fc)。5、土壤入渗速率与影响因素相关关系土壤稳渗速率fc与ω、Φt、Φc、R0.25(m)、R0.25(w)、水稳性MWD、GWD均呈现负相关关系,与γ、Φn、PAD、Dw均呈现正相关关系。土壤稳渗速率与主要影响因子回归方程为:fc=2.087-2.175Φt-1.399Φc-0.988R0.25(m)-1.017R0.25(w)-0.855水MWD-0.648水GWD+2.413Dw。
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