生物炭和保水剂的施加对高寒城市绿地土壤持水特性的影响——以西宁市为例

摘要

[目的]揭示生物炭和保水剂的不同施加比例对城市绿地土壤持水特性的影响，为缓解西宁市城市绿地土壤水分渗漏快以及提升水资源高效利用提供重要参考。[方法]以西宁市湟水国家湿地公园绿地土壤为研究对象，通过田间持水量的测定、土壤水分入渗试验（一维垂直入渗法）以及土壤水分蒸发试验（称重法）相结合方法，设计了0 g/kg,20g/kg,40 g/kg共3个生物炭施用量梯度(B₀,B₂₀,B₄₀)和0 g/kg,2 g/kg,4 g/kg共3个保水剂施用量梯度（W₀,W₂,W₄）的双因素完全随机试验，分析了不同处理对土壤水分田间持水量、日蒸发量、累计蒸发量、湿润锋运移距离、累计入渗量的影响，并应用Philip,Kostiakov,Mezencev,USDA-NRCS,Rose共5种模型对土壤水分入渗和蒸发过程进行拟合分析，研究了改良剂对土壤水分入渗和蒸发的影响过程。[结果]（1）生物炭和保水剂的联合施用提高了土壤的田间持水量，其中，B₂₀W₄处理对提高土壤田间持水量效果最显著（p<0.05）;（2）相比于对照，除B₂₀W₀,B₄₀W₀处理外，其余处理均抑制了土壤水分的入渗，其中B₂₀W-4处理使土壤水分累计入渗量减少22.44%，湿润锋运移距离降低26.42%;（3） Kostiakov模型和USDA-NRCS模型对土壤水分累积入渗量的试验数据拟合效果最优，Rose模型能够很好地描述各处理土壤水分累计蒸发量的变化趋势，各处理的决定系数R²均大于0.990;（4）各处理15 d累计蒸发量与对照相比差异不显著。[结论]生物炭和保水剂施加量分别为20 g/kg,4 g/kg对于西宁城市绿地土壤持水性能改善效果最佳，因此施加适量的生物炭和保水剂可以有效改善西宁市绿地土壤水分持水性差、渗漏快的状况。

关键词

土壤 / 水分 / 生物炭 / 保水剂 / 持水机理 / 协同配施