生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响.pdf

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1、第31卷第17期农业工程学报1362015年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．3lNo．17Sep．2015生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响赵迪，黄爽※，黄介生(武汉大学水利水电学院水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉430072)摘要：该文选取2种粒径(细炭0．013～0．048mnl、粗炭0．3～0．7mm)的生物炭，以2种质量百分比(3％、6％)施入一种粉黏壤土，通过测定不同粒径生物炭及施加比例下土壤的水分特征曲线、饱和水力传导度、收

2、缩性及饱和膨胀率，研究生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响。结果表明，2种粒径及添加比例的生物炭均降低了粉黏壤土的持水能力。但4种添加生物炭处理相互之间持水能力差异不显著。生物炭可降低粉黏壤土中极微孔隙和中大孔隙的比例，提高微孔隙和小孔隙所占的比例。生物炭的添加降低了该粉黏壤土的饱和含水率和凋萎系数。细炭对粉黏壤土的田间持水率没有显著影响，粗炭降低了粉黏壤土的田间持水率。两种粒径的生物炭均可提高粉黏壤土的有效含水率，并降低离心失水过程中土壤的收缩，在这2方面细炭的影响效果比粗炭显著；细炭的添加对粉黏壤土饱和膨胀率没有显著影响，粗炭则降低了

3、粉黏壤土的饱和膨胀率。2种粒径生物炭的添加均降低了该粉黏壤土的饱和水力传导度。3％和6％的添加比例在大部分研究指标中未表现出明显差异。该研究可为生物炭在土壤环境修复应用方面提供一定的理论指导。关键词：土壤；胀；缩；生物炭；粉黏壤土；水分特征曲线；饱和水力传导度doi"10．119750．issn．1002—6819．2015．17．018中图分类号：S156．2文献标志码：A文章编号：1002—6819(2015)一17—0136—08赵迪，黄爽，黄介生．生物炭对粉黏壤土水力参数及胀缩性的影响[J]．农业工程学报，2015，31(17)：1

4、36--143．doi：10．119750．issn．1002—6819．2015．17．018http：／／www．tcsae．orgZhaoDi，HuangShuang，HuangJiesheng．Effectsofbiocharonhydraulicparametersandshrinkage—swellingrateofsiltyclay[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2015，31(17)：136

5、—143．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119750．issn．1002—6819．2015．17．018http：／／www．tesae．org0引言生物炭是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的固态物质。它具有丰富的孔隙及巨大的比表面积、较高的pH及阳离子交换量(cationexchangecapacity，CEC)、较大的吸附性、高度稳定性等独特的物理化学性质【卜31，可以吸附重金属、农药等有机无机污染物降71，从而降低其对农产品质量的威胁以及向下层迁移的风险。同时，还可以固炭

6、减排、利用农业废物资源[8-10]。因此，生物炭在农业土壤污染治理和土壤改良中展示了巨大的优势和潜力。土壤水分特征曲线和饱和水力传导度分别表征土壤的持水能力及导水能力，是重要的土壤水力参数。土壤胀缩性反映土壤结构的稳定性，土壤干湿过程中发生膨胀和收缩会引起土壤裂隙，从而影响水分和养分的运移【l¨。已有研究表明，生物炭的施加可以改变土壤的容重、持水性、渗透性、团聚性等物理性质，从而改变土壤的水分收稿日期：2015．05-28修订日期：2015．08-10基金项目：国家科技支撑计划(2015BAD05802)；国家自然科学基金(51109166

7、)；中央高校基本科研业务费专项资金(2042014ktD280)作者简介：赵迪，女，河南渑池人，主要研究方向为水土资源高效利用。武汉武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室；430072。Email：505416504@qqcorn。※通信作者：黄爽，女，山西稷山县人，博士，副教授，主要研究方向为地下水与土壤环境。武汉武汉大学水利水电学院，水资源与水电工程科学国家重点实验室，430072。Email：hsh5527’@whu．edu．ca。运移参数，最终影响污染物在环境中的迁移能力【l2’⋯71。粒径<2mrs生物炭的添加可降低粉黏壤土的

8、容重，增加其孔隙度，土壤团聚体的平均直径和饱和水力传导度【l8。Zheng掣191的研究也表明粒径<2mm生物炭的添加有效减少了粉壤土的水分渗漏。生物炭可以降低高度黏性土的容重，