CT扫描分析秸秆隔层孔隙特征及其对土壤水入渗的影响

• Published in: 农业工程学报 Vol. 35; no. 6; pp. 114 - 122
• Main Authors: 张宏媛, 逄焕成, 卢闯, 刘娜, 张晓丽, 李玉义
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081 15.03.2019
• Subjects: 入渗; 秸秆; CT; 盐碱土壤; 孔隙
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.06.014

S152.+7; 为阐明不同物理形态玉米秸秆建立的隔层对盐碱土壤灌溉水入渗特征的影响机制,该文采用室内模拟试验方法,在距地表40～45 cm处均匀铺设同一隔层厚度(5 cm)段状秸秆(SL)、颗粒状秸秆(SK)与粉末状秸秆(SF),以不埋设秸秆隔层为对照(CK),并利用CT扫描和图像处理技术,定量分析不同形态秸秆隔层内部孔隙度、孔隙大小分布、连通度等孔隙参数及其与灌溉水入渗特征之间的关系.结果表明:与CK处理相比,不同物理形态的玉米秸秆隔层均显著提高了40～45 cm隔层处总孔隙度,其中以SF处理最高,分别较CK、SL与SK处理显著提高了29.25、12.09与12.61个百分点(P<0.05),但SL与SK处理间差异不显著.SF处理在灌溉水入渗各阶段均显著增加了孔隙直径≤1 mm的孔隙度(P<0.05),入渗开始前、结束后分别较SL与SK处理提高了19.18、17.25和9.45、9.41个百分点,从而增大了封闭气体体积,导致灌溉水入渗速率较慢,而SL处理在灌溉水入渗开始前孔隙直径>1 mm孔隙度较SK处理提高了1.04个百分点,但在入渗结束后SK处理孔隙直径>1 mm孔隙度较SL处理显著提高,这种>1 mm大孔隙的变化导致SK处理出现湿润锋通过秸秆隔层耗时长于SL处理,而湿润锋通过隔层后至土柱底部耗时短于SL处理的现象.相关性分析结果表明:湿润锋通过秸秆隔层用时与入渗开始前、结束后隔层处总孔隙度、≤1 mm直径孔隙度均呈极显著正相关,与入渗前>1 mm直径孔隙度呈极显著负相关(P<0.01),而在入渗结束后这种大孔隙的作用减弱,但≤1 mm孔隙度的阻渗作用依旧显著,孔隙连通度对灌溉水入渗速率的影响较总孔隙度小.可见,不同形态玉米秸秆隔层均影响灌溉水入渗过程,CT扫描技术可作为定量研究秸秆隔层内部孔隙结构及其对灌溉水入渗影响机制的手段,该结果可为筛选和建立盐碱土壤最佳灌溉淋盐效果的物理形态秸秆隔层提供参考.