生物炭是一种常用于农业领域的土壤改良剂,具有广阔的应用前景相关研究发现,生物炭能够提高土壤肥力,改善土壤理化性质,提高土壤蓄水保墒能力然而,对生物炭进行不同方式的改性对其性质的影响效果不一,且生物炭对土壤理化性质改良的效果受到生物炭添加量及土壤性质等多因素的共同影响本论文通过土柱模拟试验和盆栽菠菜试验,分析普通生物炭与酸改性生物炭及其不同施量对滩涂区土壤入渗、蒸发特性及菠菜生长的影响普通生物炭与酸改性生物炭对土壤水分入渗蒸发的影响土壤的累积入渗量的大小能够判断土壤的入渗能力强弱,受土壤质地、初始含水率以及含盐量等因素的影响本试验采用室内土柱试验探究普通生物炭与酸改性生物炭不同添加量下对土壤累积入渗量的影响,不同处理对土壤的入渗能力有一定的影响在入渗试验进行到60min时,土壤累积入渗量大小顺序为A3>B3>B2>A2>B1>A1>CK,A1、A2、A3、B1、B2、B3、CK处理下土壤的累积入渗量分别为55.9mm、56.4mm、64.6mm、56.1mm、58.2mm、62.8mm、52.0mmA1、A2、A3、B1、B2、B3处理下土壤的累积入渗量相对CK处理分别增加了7.50%、8.46%、24.23%、7.88%、11.92%、20.77%,说明添加普通生物炭与酸改性生物炭增大了土壤累积入渗量,有利于提高土壤入渗能力对比普通生物炭组内累积入渗量发现,普通生物炭添加量越大,对土壤累积入渗量的增益越明显A3处理下土壤60min时累积入渗量大于B3处理,但A2处理下土壤60min时累积入渗量小于B2处理,说明添加量较大时,酸改性生物炭更能促进土壤入渗,添加量较小时,普通生物炭对土壤入渗能力的促进效果更好各处理均增大了入渗公式中参数K的值,随着普通生物炭添加量的增大,参数K呈现先降低后增大的趋势,随着改性生物炭添加量的增大,参数K则呈现先增大后降低的趋势,这可能是由于普通生物炭与酸改性生物炭的添加改变了土壤结构,增强了土壤的入渗能力添加普通生物炭可以增强土壤入渗能力,促进湿润锋运移,这与相关研究的结论类似对比普通生物炭组内湿润锋运移距离发现,普通生物炭添加量越大,土壤湿润锋运移距离越大对比酸改性生物炭组内湿润锋运移距离发现,添加酸改性生物炭试验组规律与添加普通生物炭相似,酸改性生物炭添加量越大,相同时间内土壤湿润锋运移距离越大对比不同处理,发现在相同添加量下,添加酸改性生物炭的试验组在60min时土壤湿润锋的运移距离均大于添加普通生物炭的试验组,说明添加酸改性生物炭对促进土壤湿润锋的运移效果更好普通生物炭与酸改性生物炭对土壤理化特性的影响整体来看,各处理土壤黏粒均低于对照,而添加了普通生物炭和酸改性生物炭后土壤粉粒含量均高于对照,说明普通生物炭与酸改性生物炭的添加能够增大土壤较大粒径颗粒的比例除B2处理外,添加酸改性生物炭后土壤的黏粒和粉粒含量均高于添加普通生物炭的处理,而砂粒占比则正好相反容重及孔隙度与对照的差异未达到显著水平(p>0.05)随着普通生物炭与改性生物炭添加量的增大,土壤容重均呈现先增大后减小的趋势,土壤孔隙度呈现先降低后升高的趋势,说明普通生物炭与酸改性生物炭较高施量有利于土壤容重和孔隙度结构的改善土壤水分特征曲线是土壤吸力与土壤含水率的关系曲线,是土壤基本水动力学特性的指标,不同土壤的土壤水分特征曲线受土壤机械组成、土壤容重等因素的影响,本试验采取压力膜仪法检测盆栽试验结束后,不同处理下土壤的土壤水分特征曲线添加不同施量的普通生物炭与酸改性生物炭处理条件下的土壤在不同吸力下含水率变化规律大致相同,随着土壤水吸力的增大而减小吸力较小时,土壤含水率降低幅度较大,随后变幅度减小添加生物炭后土壤的饱和含水率有一定的提高,随着土壤吸力增大,各处理含水率逐渐减小为了探究添加生物炭对土壤水分特征值的影响,基于RETC软件拟合获得的参数,通过土壤水分特征曲线以及其拟合结果输出Van-Genuchten模型的参数进行计算选取田间持水率、凋萎系数、毛管持水量、毛管断裂含水量以及土壤有效水最大含量作为计算对象其中土壤吸力30kpa(0.3bar)对应田间持水量、土壤吸力1500kpa(15bar)对应凋萎系数、土壤吸力10kpa(0.1bar)对应毛管持水量、土壤吸力100kpa(1bar)对应毛管断裂含水量,土壤有效水最大含量为田间持水量与凋萎系数对应的差不同处理下土壤田间持水量、凋萎系数、毛管持水量、毛管断裂含水量、土壤有效水最大含量,普通生物炭与酸改性生物炭的添加增大了土壤的饱和含水量,增大了土壤的储水能力土壤有效水是作物能够吸收利用的水量,是田间持水量与凋萎系数的差,根据拟合计算结果发现,添加普通生物炭及酸改性生物炭后各处理土壤有效水含量均有所提高,有效水含量大小表现为A3>A1>B1>B3>B2>A2>CK随着普通生物炭与酸改性生物炭添加量的增加,土壤有效水最大含量大致表现为先降低后升高的趋势生物炭的添加增大了的土壤田间持水量,从而增大了土壤有效水最大含量,另外生物炭的添加对土壤的毛管含水量以及毛管断裂含水量也有一定增幅,凋萎系数降低,这可能与生物炭改变了土壤的颗粒级配,并改变了土壤容重以及孔隙分布有关普通生物炭与酸改性生物炭对菠菜生长、光合及品质的影响出苗率是衡量作物生长的重要指标,影响作物出苗率的因素包括土壤含盐量、土壤pH、土壤温度以及土壤含水率等试验开始前每盆点种27颗种子,在第7d时统计出苗率,不同处理对下菠菜出苗率的统计结果,生物炭的添加一定程度上促进了菠菜出苗不同处理下菠菜出苗率的大小顺序为B3>B1>B2>A2>A1>A3>CK,其中B1、B2、B3处理显著增大了菠菜的出苗率(p<0.05),相对CK处理出苗率的增加幅度分别为53.13%、43.75%、62.50%,A1、A2、A3处理则对菠菜出苗率的影响不显著(p>0.05)对比添加普通生物炭的试验组组内出苗率,发现随着普通生物炭添加量的增大,菠菜的出苗率呈现先增大后减小的趋势对比添加酸改性生物炭的试验组内出苗率数据,随着酸改性生物炭添加量的增大,出苗率先降低后提高,B3处理下菠菜出苗率最高,综合上一章酸改性生物炭对土壤pH值的影响这里有可能是由于酸改性生物炭能够降低土壤pH,改善土壤环境趋于中性,为菠菜出苗营造良好的环境株高是衡量作物生长状况的重要指标,对菠菜株高数据进行检测,不同处理下菠菜株高大小顺序为A1>B3>B1>B2>A2>CK>A3,其中A1、A2、B1、B2、B3处理下菠菜株高相对CK处理分别增加了15.18%、8.04%、11.61%、10.94%、12.95%对比添加普通生物炭的试验组,发现随着普通生物炭添加量的增大,菠菜株高呈降低趋势对比添加酸改性生物炭的试验组,发现随着酸改性生物炭添加量的增大,菠菜株高先降低后增大,各处理下菠菜的株高相对CK处理差异性不显著(p>0.05)收获后对菠菜茎粗数据进行检测,不同处理下菠菜茎粗的大小顺序为B2>Al>B1>A2>B3>CK>A3,其中A1、B2处理下菠菜的茎粗显著大于CK处理(p<0.05),增大幅度分别达到了23.67%、38.38%对比添加普通生物炭的试验组,发现随着普通生物炭添加量的增大,菠菜的茎粗呈现逐渐减小的趋势,且A3处理下菠菜的茎粗小于CK,说明普通生物炭的添加需要适量,普通生物炭添加量过高可能造成菠菜茎粗减小,不利于菠菜生长随着酸改性生物炭添加量的增大,菠菜茎粗呈现先增大后减小的趋势,酸改性生物炭的适量添加一定程度上增大了菠菜的茎粗,有利于菠菜生长对比添加普通生物炭的试验组,发现随着普通生物炭添加量的增大,菠菜的叶面积指数呈现降低趋势,且A3处理下菠菜的叶面积指数低于CK,说明普通生物炭添加量过高可能会导致菠菜叶面积指数的减小对比添加酸改性生物炭的试验组,发现随着酸改性生物炭添加量的增大,菠菜叶面积指数呈先增大后减小的趋势对比添加普通生物炭的试验组,发现随着普通生物炭添加量的增大,菠菜的叶面积指数呈现降低趋势,且A3处理下菠菜的叶面积指数低于CK,说明普通生物炭添加量过高可能会导致菠菜叶面积指数的减小对比添加酸改性生物炭的试验组,发现随着酸改性生物炭添加量的增大,菠菜叶面积指数呈先增大后减小的趋势本文以滩涂区土壤为研究对象,设置了对照组CK(均质土壤)、普通生物炭添加量2%、4%、8%以及酸改性生物炭添加量2%、4%、8%共计7个处理,研究普通生物炭与酸改性生物炭在不同添加量下对土壤的入渗、蒸发过程及菠菜生长的影响普通生物炭与酸改性生物炭能够改变土壤的机械组成,增大砂粒、粉粒含量,降低土壤容重,增大土壤孔隙度,增强持水性能,增加土壤有效水最大含量添加普通生物炭与酸改性生物炭能够提升菠菜品质,提高菠菜可溶性糖、可溶性蛋白含量,降低亚硝酸盐含量
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