运用CT扫描分析改良砂姜黑土犁底层的孔隙特征

砂姜黑土质地黏重,长期旋耕导致犁底层紧实,严重影响土壤孔隙质量。本研究依托豫南砂姜黑土区连续3年的耕作和培肥大田改良试验,对常规旋耕(CK)、深耕(DT)、深耕配施生物炭(DT+B)和深耕配施有机肥(DT+M)4个处理的犁底层进行土壤X射线计算机断层扫描(CT)及其图像重构软件分析、水分入渗等物理指标的测定,研究分析改良后犁底层土壤孔隙特性及水分入渗性能,以有助于深入认识和评价土壤改良效果。结果表明,犁底层土壤总孔隙率和最大孔隙直径表现为DT+B>DT+M>DT>CK;与CK相比,DT+B处理的小直径孔隙(<40μm和40~60μm)数量显著降低36.6%和38.5%,而具有导水和透气功能的大直径孔隙(200~300μm和>300μm)数量显著增加64.3%和69.4%。深耕培肥处理还显著提高犁底层饱和导水率及改善容重、紧实度等物理指标,提高水分入渗能力,以DT+B处理效果最佳。相关分析表明,大孔隙结构与土壤水力学特性之间存在显著的正相关关系。综上表明,深耕配施生物炭有效改善犁底层的土壤孔隙质量及其他物理障碍。本研究结果可为砂姜黑土改良提供技术方法和参考依据。

犁底层对土壤剖面盐分淋洗的影响及优化洗盐模拟

干旱区淡水滴灌洗盐对微地形适应性强,具有较好的应用潜力。但长期耕作过程中形成的犁底层对水盐有明显的阻滞作用,为探讨犁底层对盐分淋洗效果的影响及其调控,采用HYDRUS-2D建立典型干旱绿洲区棉田二维滴灌水盐运移模型,开展数值试验模拟不同犁底层改良情景下的土壤水盐运移特性。考虑间隔破坏犁底层、打薄犁底层及生物耕作等部分破坏犁底层方案,分析对盐分淋洗的优化效果。结果表明,利用水盐运移模型能较好地刻画犁底层的阻水滞盐效应,通过部分破环犁底层可改善其控盐保熵能力,提高洗盐效率;盐分淋洗效果整体表现为:膜间<宽行<窄行,窄行因处于滴头正下方,洗盐效果最优,膜间则受蒸发作用的影响,出现一定程度的返盐;间隔滴灌4次总灌水量为3600 m^(3)/hm2时,所有犁底层改良方案的土壤水矿化度均满足棉田出苗对土壤水矿化度适宜值(17.92 mg/cm^(3))的要求,犁底层破坏宽度为60 cm的改良方案效果最优,耕作层和犁底层的脱盐率分别达到80%与65%,较未改良犁底层的对照方案脱盐率分别提升8%与12%,剖面储水量较未破坏犁底层的对照组增加644.80 cm^(2),控盐保墒效果显著。因此,干旱区滴灌洗盐,结合适度破坏改良犁底层,能够发挥出更好的控盐保熵效用,可开展进一步的田间验证推广研究。