生物炭对红壤坡耕地土壤持水及入渗特性的影响

摘要

为探究添加生物炭对红壤坡耕地土壤持水及入渗特性的影响，按土壤质量的0%(S0)、1%(S1)、3%(S2)、5%(S3)设置4种秸秆生物炭添加量，通过定位测定不同生物炭添加条件下土壤理化性质及电镜扫描微观结构变化，分析其持水性能特征；同时采用室内双环法测定土壤入渗特征参数，并优选出适宜的土壤入渗模型。结果表明：(1)随着生物炭添加量增加，土壤微团聚体(<0.25 mm)含量显著减少，在全生育期S1、S2、S3处理分别较S0处理的微团聚体平均值减少4.44%、5.89%、15.82%,而以0.25～0.5 mm、0.5～1.0 mm粒径为代表的大团聚体含量显著增加，在全生育期内S1、S2、S3处理与S0处理相比土壤大团聚体含量平均值分别增加了4.21%、5.58%、14.99%,在全生育期S1、S2、S3处理土壤容重平均值分别较S0处理减少2.30%、4.25%、6.48%(P<0.05),土壤总孔隙度、含水率及有机碳含量显著增加，在全生育期S1、S2、S3处理均值较S0处理的土壤总孔隙度分别增加1.37%、2.21%、3.96%,含水率分别增加10.04%、16.62%、19.30%,有机碳含量分别增加14.01%、38.26%、46.23%(P<0.05)。(2)电镜扫描结果显示，红壤微观颗粒呈片状结构，随着生物炭添加量增加，土壤颗粒比表面积显著增大，从而有利于土壤颗粒间的孔隙通道形成。(3)添加生物炭有利于提高土壤持水性能，但对土壤入渗过程表现出明显的阻滞效应，且随着生物炭添加量的增加，阻滞效应越明显。(4)Philip、Horton、Kostiakov、Green-Ampt和NRCS模型均可较好地描述生物炭添加条件下红壤坡耕地土壤入渗过程，其中Kostiakov模型拟合效果最优。

关键词

红壤 / 坡耕地 / 土壤持水能力 / 土壤入渗特性 / 生物炭