不同改性玉米秸秆生物炭对黄土丘陵地区土壤水力特性的影响

来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：

作者：畅芳玲,张沛祯,姚宗路,罗娟,赵立欣,霍丽丽,刘奋武

单位：山西农业大学资源环境学院, 太谷 030800,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 北京 100081,山西农业大学资源环境学院, 太谷 030800

摘要：为了探究改性玉米秸秆生物炭对干旱黄土水分入渗、蒸发和持水等水力特性的影响,以玉米秸秆为研究对象,在N₂环境下经500 ℃热解2 h制得玉米秸秆生物炭. 选择H₃PO₄、NaOH和NH₄Cl 3种溶剂,分别在2种浓度（1 mol·L-1和3 mol·L-1）下通过浸渍改性法获得不同改性玉米秸秆生物炭. 系统表征了所有生物炭的元素组成、孔隙结构、官能团和表面形貌等理化特性. 选取每种玉米秸秆生物炭,分别在3个不同添加量（1%、2%和3%）下开展土壤水力特性试验,通过恒定水头法、土壤蒸发试验和水分特征曲线等,分析不同玉米秸秆生物炭对土壤饱和导水率、水分累计蒸发量和体积含水量的影响. 结果表明,添加改性玉米秸秆生物炭可显著降低土壤饱和导水率5.74%~46.69%,提高土壤体积含水量0.74%~37.33%,促进土壤水分蒸发,而相比改性前土壤水分累计蒸发量降低0.63%~8.46%. 随着生物炭添加量的增加,土壤饱和导水率显著降低,累计蒸发量逐渐增大,体积含水量呈现先增后减的趋势. 改性溶液浓度与土壤饱和导水率、水分累计蒸发量和体积含水量均无相关性. 研究可为提升陕甘黄土干旱地区土壤持水保水性能提供理论依据和技术支撑.

关键词：玉米秸秆,改性生物炭,干旱土壤,土壤水力特性,饱和导水率,土壤水分特征曲线,