生物炭对土壤水盐运移的影响

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,针对我国盐渍化土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土地,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和低温(<700℃)条件下热解形成的产物,具有提高土壤孔隙度,降低容重和密度；增强土壤持水能力,降低土壤酸度；增加有机质含量,提高土壤养分含量,增加土壤CEC,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一定的作用。为此本文通过室内模拟试验,初步探讨了生物炭的种类、生物炭的添加量、生物炭的粒径对土壤水盐运移的影响,为缓解我国农业用水矛盾和盐碱地改良提供一定的理论依据,取得的结论如下：1)生物炭能够提高土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力大于大粒径,竹炭持水能力大于木炭。随生物炭含量的增大,地下水对土壤补给量越大,且补给速率随时间变化过程符合考斯加科夫(kostiakov)入渗模型；生物炭对土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,有效抑制土壤蒸发。2)生物炭对土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,抑制土壤蒸发,降低土壤表层返盐量,当生物炭含量较大时(不小于10%),增强土壤蒸发能力,加剧表层土壤盐碱化的程度；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Cl-离子表层积累,而抑制Ca2+和Mg2+积累,显著增大了土壤SAR值；生物炭能促进土壤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土壤水盐运移速率大于大粒径,竹炭处理的土壤水盐运移速率大于木炭。3)生物炭可以显著降低微润灌土壤累计入渗量,且随着生物炭添加量越大,其效果越明显。土壤中添加生物炭后,微润灌的累计入渗规律依然符合Kostiakov入渗模型；生物炭对微润灌土壤水分运移在水平方向、垂直向上、垂直向下三个方向上的影响规律并非一致,总的来说,生物炭可以促进微润灌土壤水分的侧向和向下运移,抑制微润灌土壤水分的向上运移；添加生物炭可以增加微润灌土壤湿润体的最大含水率,提高土壤的持水能力。