生物炭混掺对水/沼液一体间接地下滴灌土壤水、养分布特征的影响

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为了探究生物炭混掺质量百分比对不同配比沼液间接地下滴灌的土壤水养分布特性影响,采用变水头渗透试验、离心机试验及室内土箱模拟试验,设置2个土壤容重(1.30g/cm~3、1.35g/cm~3)、4个生物炭混掺水平(0%、1%、2%、5%)和4个沼液配比水平(0、1:8、1:6、1:4),探求小麦秸秆生物炭混掺对沼液间接地下滴灌土壤饱和导水率、土壤持水性能、土壤湿润体特征和土壤养分含量的影响。结果表明:(1)在同一土壤容重下,土壤饱和导水率随生物炭混掺量的增大呈先降低后升高的趋势,在生物炭混掺量为2%时达到最小值,随沼液配比的增大而趋于减小;不同土壤容重下,土壤饱和导水率随着土壤容重的增大而降低。(2)同一土壤容重下,土壤持水性能随生物炭混掺量和沼液配比的增大而提升,生物炭混掺和沼液灌溉单独施用均可以增加土壤孔隙度和毛管孔隙度,且二者的耦合作用对土壤孔隙度和毛管孔隙度的提升作用更加明显,不同土壤容重下,土壤持水能力随容重增大而减小;Van-Genuchten模型能够准确拟合各处理土壤水分特征曲线。(3)土壤湿润体形状为长轴在垂向的扁平程度逐渐减小的椭球体;生物炭混掺量和沼液配比的差异对间接地下滴灌土壤湿润体特征产生了不同影响,生物炭混掺量为1%、2%时,配合施用沼液,湿润锋运移距离、湿润体体积均减小,在水平方向和垂直方向,更有利于土壤水分在植物根系附近积聚,土壤高含水率(大于土壤田间持水量,30.62%)分布区域面积增大,而当生物炭混掺量为5%时,配合施用沼液,湿润锋水平和垂直向上运移距离减小、垂直向下运移距离增大,湿润体体积与生物炭混掺量为2%处理相近,土壤高含水率分布区域面积明显减小;土壤高含水率分布区域面积在沼液配比1:4、生物炭混掺量2%处理获得最大值(125.3cm~2);幂函数能够准确描述不同处理湿润锋运移距离与灌水时间的关系。(4)施用沼液和生物炭可以显著增加土壤有机质、全氮含量,并与沼液配比和生物炭混掺量成正比,且生物炭配施沼液对土壤有机质、全氮含量的影响大于单施。综合考虑各项指标,生物炭混掺量2%,沼液配比1:4处理的生物炭混掺量和沼液配比能够获得较好的土壤水养特性,研究结果可为计划进行的田间试验提供理论支撑。
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