不同调控模式下寒区土壤物理结构与水力特性改良研究

作者：付强; 石净; 李天霄; 侯仁杰

来源：农业机械学报, 2023, 54(09): 374-385.

• 生物炭
• 秸秆
• 持水性
• 导水性
• 土壤结构

为探究季节性冻土区冻结前后施加生物炭和秸秆对农田土壤的改良效果，选取黑土作为研究对象，基于田间试验，设置4种不同调控措施(BL:空白对照；CLS:施用生物炭；JLS:施用秸秆；CJLS:联合施用),分析土壤团聚体稳定性、孔径分布特征、土壤水分特征曲线、土壤累计入渗量、饱和导水率Ksat的变化，在此基础上，探究土壤持水性、导水性等土壤物理特性变异特征。结果表明，施用生物炭和秸秆有效抑制冻融循环作用对土壤结构的不利影响，有效保持土壤团聚体稳定性。施加外源生物质材料改善土壤孔隙分布，在冻结前期增加中间段孔径(0.3～100μm)比例，在外源生物质材料和冻融交替作用双重影响下，增加中间段孔径比例19.05%～35.04%,增加土壤空隙(>100μm)比例4.33%～16.22%,降低极微孔径(0～0.3μm)比例9.09%～18.18%,其中CJLS处理表现最优。在冻结前期，施用生物炭和秸秆增加张力-5 cm条件下60 min的土壤累计入渗量73.68%、60.52%、151.10%,而在融化期，受外源生物质材料冻融老化影响，其发挥的积极效应有所减弱，土壤累计入渗量最高仅增加112.28%。同时，施加生物炭和秸秆提高冻融前后的土壤饱和含水率，增强土壤持水能力，这有助于提高春季土壤抗干旱能力。在外源生物质材料和冻融循环双重作用下植物可用含水率增加，同时冻融前后Ksat均增加，但融化期CLS和JLS处理与BL的差异逐渐减缓。研究结果对于合理施用生物炭和秸秆资源、揭示改良土壤物理特性响应机制具有重要意义。

• 单位
  土木工程学院; 东北农业大学