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保水剂对草坪土壤持水特性影响
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保水剂对草坪土壤持水特性影响

发布时间: 2017-12-16 16:55       作者:bsthb       来源:未知

    摘要:为了探明保水剂对草地种植条件下土壤水分特征曲线的影响,基于王全九等开发的入渗特性法进行了土壤水平入滲试验,得出了在草坪土壤中施用不同浓度保水剂的Brooks-Corey土壤水分特征曲线。

    结果表明:在低吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂施用浓度增大而增大,在高吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂施用浓度增大而减小;在0-1bar范围内,施用保水剂处理的土壤水分特征曲线均匀降低,表明施用保水剂能够稳定而有效地供给植物所需水分。

    本研究可以为制定城市绿地草坪合理的灌溉制度和在草坪种植中合理推广使用保水剂提供理论依据。

    近年来,城市草坪建设日益受到人们的重视, 由于草坪种植面积增大导致城市生态需水量加大,加重了日益紧张的城市水资源问题。对于草坪节水灌溉和不同水质对草坪生长发育影响的研究,很多学者各抒己见。研究了北京市城区冷季型草坪节水灌溉制度,进行了渗灌技术在坡地草坪上的应用试验研究,进行了现代城市草坪节水技术初探,论述了再生水灌溉对草坪草生长速率、叶绿素及类胡萝卜素的影响特征。

    保水剂在农业中应用广泛,多用在农作物方面,如保水剂对旱地玉米产最性状及产量的影响,保水剂对冬小麦生长及水分利用效率的影响等。草坪经过长期种植,土壤结构、持水特性逐渐变差,加之种植面积增大而加重了城市用水矛盾,使草坪绿化受到限制。本文研究施用保水剂对草坪种植土壤持水特性的影响,可以为制定城巾绿地草坪合理的灌溉制度和在草坪种植中合理推广使用保水剂提供理论依据。

    1试验条件与方法

    试验所用聚丙烯酰胺类保水剂。试验土样采自长期种植草坪草地区,经风干过2mm筛。水平入渗试验装置主要由试验土柱和供水系统两部分组成。土柱为内径5cm的透明有机玻璃管,用直径2.8cm的微型马氏瓶作为试验供水装置。土柱内按照预定的土壤密度(1.30g/cm3)分层均匀填装,土壤初始含水率为7. 58%,饱和土壤含水率为36.58%。

    试验设置5个保水剂处理,保水剂含量分別为0%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%,在分层装填土柱时将不同含量保水剂按照质量比加人土样并搅拌均匀。试验开始后,用秒表计时,每分钟记录一次马氏瓶水位读数,并观测水平湿润锋运移距离随时间的变化情况。

    2结果分析

    2.1保水剂含量对累积入渗最影响

    图1为保水剂不同施用浓度条件下累积入渗量随时间的变化曲线。由图1可知,保水剂在不同施用浓度条件下累积入渗量均随入渗时间的延长耐逐渐增大。在入渗开始时,累积入渗量差异较小,随着入渗 时间延长,累积入渗量差异逐渐增大。相同入渗时刻,保水剂施用浓度越大,累积入渗量越小,而且均小于对照处理,即施用保水剂具有阻渗效果。入渗终止时,0.1%、0.3%、0.5%和0.7%各组的累积入渗量相对于对照处理分别减小了18.0%、47.83%、58.28%和69.79%。

    2.2保水剂含量对水平湿润锋影响

    图2为保水剂在不同施用浓度条件下土壤湿润锋运移距离随时间的变化曲线。由图2可知,土壤湿润锋运移距离的变化趋势与累积入渗量一致,均随入渗时间的延长而逐渐增大。在入渗开始时,土壤湿润锋运移距离差异较小,随着入渗时间延长,差异逐渐增大。相同入渗时刻,保水剂施用浓度越大,湿涧锋运移距离越小,而且均小于对照处理。入渗终止时,0.1 %、0.3%、0.5%和0.7%各组的湿润锋运移距离对于对照处理分别减少广12.87%、46.53%、61.39%和68.32%。

    2.3保水剂含量对入渗率影响

    图3为保水剂不同施用浓度条件下,土壤水分入渗率随时间的变化。由图3可知,各处理水平的入渗率随入渗时间的变化趋势大致相同,试验开始的10min各处理水平的入渗率下降幅度较大,10min后,随着入渗时间的延长,入渗率开始平缓减小,并趋于稳定。 保水剂在不程度上减小了土壤的入渗率,随着保水剂施用浓度的增加,入渗率的抑制程度也随之加大。入渗终止时,0.1%、0.3%、0.5%和0.7%各组的入渗率相对于对照处理分别减小了24.01%、36.49%、48.65%和66.22%。

    2.4保水剂含量对草坪种植土壤水分特征曲线影响

    假定水平一维入渗的传导区内各点的土壤水分通量相等,积分求解Richards方程获得水动力学参数模型中描述参数的解析表达式,只要记录土壤水平入渗量和湿润锋长度与时间的关系即可,该方法称为入渗特性法。通过验证,该方法得出结果较好。试验中在每一处理入渗结束后,继续灌水入渗,测足零水头下的饱和导水率和饱和含水量。提出的入渗特性法,求解不问保水剂施用处理的BrookS-COrey模型参数,计算结果如表1所列,表中,A1为累积入渗量与湿润锋之间的拟合系数;为入渗率与湿润锋倒数之间的拟合系数;A3为湿润锋平方与入渗时间之间的拟合系数;θ为土壤饱和含水量;K3为饱和导水率;hd为运移距离;n为土壤水分特征曲线指数;m=1-1/n。可以看出,随着保水剂施用浓度的加大,饱和含水率θ,逐渐变大,饱和导水率k3逐渐变小。


    根据表1中的Brooks-Corey模型参数,得到保水剂不同施用浓度条件下的土壤水分特征曲线如图4所示。可以看出,在低吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂含量增大而增大,均明显高于不施保水剂处理;在高吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂含量增大而减小,均明显低于不施保水剂处理。

    在0-1bar范闱内,施用保水剂处理的土壤水分特征曲线降低趋势明显大于不施用保水剂处理,这对植物吸水有利。植物吸收水分有效性的转折点为1bar,即0-1bar范围内的土壤水分易被植物吸收,由于0-1bar范围内施保水剂处理的土壤水分特征曲线降低趋势明显均匀,说明施保水剂处理能够稳定而有效地供给植物所需水分。因此,施用保水剂处理有助于土壤水分的保持和提供植物所吸收水分。

    3结论

    (1)保水剂对土壤水平入渗特性有影响。在相同入渗时刻,保水剂施用浓度越大,湿润锋运移距离和累积入渗量越小。保水剂施用浓度越大,其吸水达到饱和的时间越长,水分入渗越慢。

    (2)随着保水剂在均质土壤中施用浓度的递增, 土壤水分水平入渗的三个特征量:累积入渗量、湿润锋水平运移距离和入渗率都受到了不同程度的抑制,随着保水剂施用浓度的增大,土壤阻渗能力越高。

    (3)基于入渗特性法,得到Brooks-Corey模型的施用不同浓度保水剂土壤的土壤水分特征曲线,在低吸力段,相同水势下土壤含水量随保水剂含量增大而增大,在高吸力段则相反。在0-1bar范围内施保水剂处理的土壤水分特征曲线降低趋势明显均匀,说明施保水剂处理能够稳定而有效地供给植物所需水分。

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