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Effects of biochar on water movement characteristics in sandy soil under drip irrigation

Journal of Arid Land 2019年第5期11卷 740-753页

作者： pu shenghai LI Guangyong TANG Guangmu ZHANG Yunshu XU Wanli LIPan FENG Guangping DING Feng College of Water Resources and Civil Engineering China Agriculture UniversityBeijing 100083China Institute of Soil Fertilizer and Agricultural Water Saving Xinjiang Academy of Agricultural SciencesUrumqi 830091China Key Laboratory of Northwest Oasis Agricultural Environment Ministry of Agriculture of ChinaUrumqi 830091China

Biochar addition can improve the physical and hydraulic characteristics of sandy *** study investigated the effects of biochar on water holding capacity and water movement in sandy soil under drip *** indoor simulation experiments,the effects of biochar application at five levels(0%,1%,2%,4%and 6%)on the soil water retention curve,infiltration characteristics of drip irrigation and water distribution were tested and *** results showed that biochar addition rate was positively correlated with water holding capacity of sandy soil and soil available *** the same infiltration time,with an increasing amount of added biochar,the diffusion distance of the horizontal wetting front(HWF)tended to decrease,while the infiltration distance of vertical wetting front(VWF)initially declined and then *** features of wetted bodies changed from"broad-shallow"to"narrow-deep"*** relationship between the transport distances of HWF and VWF and the infiltration time was described by a power *** the same distance from the point source,the larger the amount of added biochar,the higher the soil water *** had a great influence on the water content of the layer with biochar(0–200 mm)and had some effects at 200–250 mm without biochar;but it had less influence on the soil water content deeper than 250 *** the application rate of biochar of 4%,most water was retained within 0–250 mm soil ***,when biochar application amount was high(6%),it would be helpful for water *** the improvement of sandy soil,biochar application rate of 4%in the plow layer had the best effect.

关键词： biochar sandy soil water holding capacity water movement drip irrigation

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生物炭配施氮素对陆地棉盛花期根系形态与构型的影响

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农业机械学报 2019年第3期50卷 241-249页

作者：冯雷徐万里唐光木孙宁川蒲胜海耿增超西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830092

为揭示生物炭与氮素相互作用对陆地棉盛花期根系形态及构型的影响规律,设置处理N0(常规施氮,施氮量0. 3 t/hm^2)、N0+Bc1%(常规施氮+棉秆炭质量为耕层土质量1%)、Nl+Bc1%(低氮0. 21 t/hm^2+棉秆炭质量为耕层土质量1%)、Nl+Bc2%(低氮0. 2... 详细信息

为揭示生物炭与氮素相互作用对陆地棉盛花期根系形态及构型的影响规律,设置处理N0(常规施氮,施氮量0. 3 t/hm^2)、N0+Bc1%(常规施氮+棉秆炭质量为耕层土质量1%)、Nl+Bc1%(低氮0. 21 t/hm^2+棉秆炭质量为耕层土质量1%)、Nl+Bc2%(低氮0. 21 t/hm^2+棉秆炭质量为耕层土质量2%)和N0+Bc4%(常规施氮+棉秆炭质量为耕层土质量4%),掘根法采集棉花盛花期0～10 cm和大于10 cm土层根系,基于广义加性模型分析土层深度(0～10 cm和大于10 cm)、生物炭施用方式(生物炭与氮素比例)单独以及交互作用对根系节间距和根长密度的影响,并利用冗余分析影响根长密度的因子。结果表明:N0+Bc1%细根平均根长与Nl+Bc2%没有显著差异(p>0. 05),但显著高于N0+Bc4%、Nl+Bc1%、N0(p <0. 05)。0～10 cm土层根系平均分枝角为83°17',深层土壤(大于10 cm)根系分枝角均显著变大,Nl+Bc2%根系分枝角最大,为101°48'。生物炭施用方式改变了棉花根系节间距(p <0. 001),与来水方向270°根系节间距变化最显著,其中N0+Bc4%平均根节长度为4 cm。生物炭施用方式(p <0. 02)和土层深度(p <0. 001)均改变了棉花根长密度。冗余分析表明:浅层细根和中等根分枝角、深层细根分枝角和极细根根长比例是影响根长密度的主要因子。综上所述,1%～2%的生物炭配施0. 21 t/hm^2氮主要改变了深层土壤(大于10 cm)陆地棉根系构型及形态,并且2%生物炭弥补了灰漠土氮素不足的负作用。

关键词：棉花根系构型根系形态向地性生物炭氮

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棉秆炭特性及其对灰漠土土壤有机碳矿化的效应

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生态学报 2019年第5期39卷 1795-1803页

作者：唐光木徐万里顾美英姚红宇蒲胜海胡克林中国农业大学资源与环境学院北京100193 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091 新疆农业科学院微生物应用研究所乌鲁木齐830091

生物炭具有提高土壤肥力和减缓温室气体排放的作用,但其对土壤有机碳矿化的作用效应存在争议。以新疆灰漠土为研究对象,采用300℃和600℃制备的棉花秸秆炭(棉杆炭)为试材,在25℃、75%的土壤饱和含水量条件下,通过100 d的室内培养,研究... 详细信息

生物炭具有提高土壤肥力和减缓温室气体排放的作用,但其对土壤有机碳矿化的作用效应存在争议。以新疆灰漠土为研究对象,采用300℃和600℃制备的棉花秸秆炭(棉杆炭)为试材,在25℃、75%的土壤饱和含水量条件下,通过100 d的室内培养,研究了不同比例的棉杆炭添加(0、0.1%、0.5%、1.0%、2.0%和100%,以质量计)对土壤有机碳矿化的效应。结果表明:1)高温制备的棉杆炭,孔隙结构排列整齐,表面光滑,孔隙度和比表面积大,芳香化程度增强;2)棉杆炭的有机碳矿化速率与时间呈乘幂关系(P<0.05),300℃棉杆炭相比600℃棉杆炭的累积矿化量和累积矿化率分别提高了318%和87.06%;高温炭化抑制了有机碳矿化;与对照相比,添加300℃棉杆炭增加了土壤有机碳累积矿化量(0.1%处理除外,降低了7.22%),并随棉杆炭添加量而增加,土壤有机碳累积矿化量提高幅度在3.05%—35.28%,而添加600℃棉杆炭降低了土壤有机碳累积矿化量,降低幅度为6.11%—10.79%;3)培养前期(0—20 d)300℃棉杆炭对灰漠土土壤原有有机碳矿化为正激发效应(0.1%处理除外),后期为负激发效应,整个培养期内为负激发效应;600℃棉杆炭培养前期(0—5 d)对土壤原有有机碳激发效应微小,主要表现为负激发效应。由此可见,低温制备的棉杆炭能提高土壤有机碳矿化,而高温制备棉杆炭则抑制了土壤有机碳矿化,棉杆炭添加对土壤原有有机碳矿化具有负激发效应,能够促进土壤有机碳积累。

关键词：棉杆炭灰漠土有机碳矿化激发效应

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减氮配施炭基肥对棉田土壤养分、氮素利用率及产量的影响

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西北农业学报 2020年第9期29卷 1372-1377页

作者：张云舒唐光木蒲胜海徐万里张计峰新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091

针对新疆覆膜滴灌棉田生产中土壤有机质含量低和氮肥利用率不高问题,研究氮肥减量下炭基肥对棉田土壤养分、棉花产量和氮素利用效率的影响。试验于2018年在新疆石河子121团炮台土壤改良试验站进行,设置不施氮肥(T1)、减氮施肥(T2)、施... 详细信息

针对新疆覆膜滴灌棉田生产中土壤有机质含量低和氮肥利用率不高问题,研究氮肥减量下炭基肥对棉田土壤养分、棉花产量和氮素利用效率的影响。试验于2018年在新疆石河子121团炮台土壤改良试验站进行,设置不施氮肥(T1)、减氮施肥(T2)、施炭基肥(T3)、常规施肥(T4)4个处理。结果表明:施肥处理显著提高土壤全氮、碱解氮、有效磷含量,T3处理土壤全氮、有机质、碱解氮、有效磷含量最高。不同施肥处理对棉花产量和产量构成有显著影响,同等施氮量下,T3较T2处理产量提高5.2%;从棉花单株结铃数和单铃质量可以看出,T3>T4>T2>T1,与产量变化趋势相同。通过氮素投入量、氮素吸收量、产量以及干物质累积量分析棉花氮素利用率和氮肥产量贡献率发现,T3处理棉田氮吸收量最高,氮素利用率为55.1%,氮肥产量贡献率为31.9%,其次为T4和T2处理。综上,在新疆覆膜滴灌棉田采用炭基肥方式(T3)进行氮肥减施15%可保持棉田产量稳定提高氮素利用效率的目标,该研究结果可为新疆棉花化肥减施增效提供数据支撑。

关键词：棉花炭基肥氮素产量

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核桃叶片焦枯症特征与成因分析

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新疆农业科学 2022年第6期59卷 1475-1481页

作者：李源蒲胜海马晓鹏张计峰李青军新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091

【目的】研究新疆南疆核桃叶片焦枯症特征及成因。【方法】以叶片焦枯症核桃树为研究对象,调查园间;采集健康树与病树叶片、根区土壤样品和灌溉水样品,测定其元素含量特征,统计元素含量差异;结合气象数据,系统分析核桃叶片焦枯症成因。... 详细信息

【目的】研究新疆南疆核桃叶片焦枯症特征及成因。【方法】以叶片焦枯症核桃树为研究对象,调查园间;采集健康树与病树叶片、根区土壤样品和灌溉水样品,测定其元素含量特征,统计元素含量差异;结合气象数据,系统分析核桃叶片焦枯症成因。【结果】核桃叶片焦枯症发病高峰期为7月底~8月初,主要集中在公路两侧,5年以下幼树发病严重。病树与健康树相比,叶片中Cl^(-)、Ca^(2+)和Mg^(2+)含量存在显著差异。病树叶片Cl^(-)、Ca^(2+)含量分别为37.54和16.77 g/kg,显著大于健康树叶片;病树叶片Mg^(2+)含量为2.27 g/kg,显著小于健康树叶片。病树土壤中速效磷含量较高,在0~20 cm、20~40 cm土层含量分别为17.78和18.47 mg/kg;叶片中较高含量的Cl^(-)、Ca^(2+)并非来自灌溉水中。【结论】叶片焦枯症的发病主要是核桃园在高温、干燥和降雨量小的环境下,强烈的蒸腾作用使得叶片快速失水,导致叶片功能受到破坏,元素比例失衡,造成焦枯。

关键词：核桃元素焦枯成因土壤

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不同酸化生物炭用量对滴灌棉田盐碱土水盐运移的影响

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灌溉排水学报 2024年第3期43卷 33-38页

作者：王则玉马兴旺李杨蒲胜海马红红刘小利新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091

【目的】研究不同酸化生物炭用量对滴灌棉田盐碱土水盐运移的影响,确定改良棉田盐碱土的最佳木醋液酸化生物炭用量。【方法】基于一维土柱模拟试验,分别设置1%、2%、3%、4%和5%五个不同质量木醋液酸化生物炭处理(木醋液与生物炭质量比为... 详细信息

【目的】研究不同酸化生物炭用量对滴灌棉田盐碱土水盐运移的影响,确定改良棉田盐碱土的最佳木醋液酸化生物炭用量。【方法】基于一维土柱模拟试验,分别设置1%、2%、3%、4%和5%五个不同质量木醋液酸化生物炭处理(木醋液与生物炭质量比为2∶1),以空白处理作为对照CK_(1),以添加2%未酸化生物炭处理作为对照CK_(2),分析不同处理滴灌后湿润峰垂直运移距离、土壤pH值、含盐量、土壤碱化度和脱盐率的分布特征。【结果】添加酸化生物炭处理的土壤湿润峰垂直运移距离和下渗速度均显著高于CK_(2)和CK_(1);添加酸化生物炭处理下的各层土壤pH值均显著低于CK_(2)和CK_(1),且施用量越多pH值降幅越大;随着酸化生物炭施用量的增加,各土层土壤碱化度呈先降低后升高的变化趋势,2%酸化生物炭处理下的土壤碱化度降幅最大;添加未酸化生物炭和酸化生物炭处理的0~50 cm各层土壤脱盐率均有所增加,2%酸化生物炭处理下的整体脱盐效果最好。【结论】添加酸化生物炭对盐碱土的改良效果优于添加未酸化生物炭,以2%酸化生物炭用量下的效果最优。

关键词：木醋液生物炭盐碱土改良盐分垂直分布

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绿洲农田氮磷利用与生产水平、经济和环境效益的协同效应分析

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农业工程学报 2024年第7期40卷 152-160页

作者：李一鸣任一哲吴湘琳蒲胜海马兴旺楚天舒李晓红中国农业大学资源与环境学院北京100193 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/农业农村部西北绿洲农业环境重点实验室乌鲁木齐830091 中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学经济管理学院北京100083

提高养分利用效率是西北绿洲农业发展的重要议题之一。该研究以新疆生产建设兵团农业生产系统为研究对象,明晰农田土壤表观氮磷养分流动特征,计算2000—2020年农田氮磷养分盈亏量与利用效率;采用斯皮尔曼相关性分析法探究其养分利用与... 详细信息

提高养分利用效率是西北绿洲农业发展的重要议题之一。该研究以新疆生产建设兵团农业生产系统为研究对象,明晰农田土壤表观氮磷养分流动特征,计算2000—2020年农田氮磷养分盈亏量与利用效率;采用斯皮尔曼相关性分析法探究其养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间的协同效应。结果表明:1)新疆生产建设兵团农田氮、磷输入以化肥为主,而输出以秸秆、籽粒和氨挥发为主。农田氮、磷盈亏量相对较高,2020年分别为147.54和47.61 kg/hm^(2)。农田氮、磷利用效率相对较低,分别在34.33%~44.05%和39.25%~49.54%之间波动。2)新疆生产建设兵团农田养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间存在权衡效应,而生产水平和经济效益存在协同效应。新疆生产建设兵团农业机械化生产获得良好收益,但以养分损失、环境污染为代价。发达国家农田养分利用与生产水平、经济效益协同促进,不牺牲环境效益。因此,建议新疆生产建设兵团优化肥料用量与结构,推广智慧农业技术管控肥水。该研究可为地区农业养分管理与绿色发展提供参考。

关键词：氮磷养分利用率新疆生产建设兵团协同效应

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降低样品采集制备过程中土壤硝态氮和铵态氮测定误差的方法

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新疆农业科学 2020年第3期57卷 553-561页

作者：朱靖蓉马磊康露杨涛李磐蒲胜海马兴旺新疆农业科学院农业质量标准与检测技术研究所乌鲁木齐830091 农业农村部西北绿洲农业环境重点实验室乌鲁木齐830091 农业部农产品质量安全风险评估实验室(乌鲁木齐) 乌鲁木齐830091 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091

【目的】分析新鲜土壤样品采集、保存、浸提以及浸提液存放等处置方式对土壤硝态氮、铵态氮测定结果误差的影响,研究降低测定结果误差的途径,提出实现测定结果在误差范围内的土样采集和制备方法。【方法】通过对文献收集、整理和统计分... 详细信息

【目的】分析新鲜土壤样品采集、保存、浸提以及浸提液存放等处置方式对土壤硝态氮、铵态氮测定结果误差的影响,研究降低测定结果误差的途径,提出实现测定结果在误差范围内的土样采集和制备方法。【方法】通过对文献收集、整理和统计分析,分析测定过程中人为影响痕迹最多的新鲜土样的采集、保存、浸提以及浸提液存放等环节的处置方式对土壤硝态氮、铵态氮测定结果误差的影响。【结果】实验室测定步骤有严格误差控制,而土壤样品采集和制备环节易引起测定数据误差;土样采集和运输时放置在室外或低温运输都会引起土壤硝态氮和铵态氮含量增加;土样风干、烘干保存时硝态氮和铵态氮含量增加,长时间冷藏含量也会增加,冷冻保存时含量变化最小;不同浸提剂和不同浸提时间的测定结果有差异,浸提液保存方式对测定结果有明显影响。【结论】测定得到接近土样采集时的田间新鲜土壤中氮含量的关键途径为加快采样速度、样品储运、浸提等环节。

关键词：土壤硝态氮铵态氮前处理采样

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B/S模式实时灌溉调度系统框架设计

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中国水利 2007年第15期 50-52页

作者：刘兵何新林蒲胜海张伟石河子大学水利建筑工程学院石河子832000

在水资源短缺问题加剧和农业用水不可能大幅度增加的大背景下,利用计算机技术在Internet平台上进行B/S模式实时灌溉调度系统框架的设计研究具有较强的现实意义。通过与C/S模式系统的比较,显示出B/S模式系统的优越性。系统包括9大功能模... 详细信息

在水资源短缺问题加剧和农业用水不可能大幅度增加的大背景下,利用计算机技术在Internet平台上进行B/S模式实时灌溉调度系统框架的设计研究具有较强的现实意义。通过与C/S模式系统的比较,显示出B/S模式系统的优越性。系统包括9大功能模块,通过建立通用的系统模型,实现实时灌溉。

关键词： B/S模式实时灌溉调度系统框架设计

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不同灌溉定额对膜下滴灌水稻耗水特征及水分生产效率的影响

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新疆农业科学 2021年第9期58卷 1577-1584页

作者：丁峰蒲胜海吕玉平马晓鹏沈晓明莫彦新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/农业部西北绿洲农业环境重点实验室乌鲁木齐830091 新疆农业科学院粮食作物研究所乌鲁木齐830091 昌吉回族自治州环境监测站新疆昌吉831100 中国水利水电科学研究院水利研究所北京100038

【目的】研究膜下滴灌水稻不同水分处理对耗水特征和水分生产效率的影响。【方法】2017年设置5个灌溉定额,对比分析不同水分处理下水稻产量、各生育期耗水量。【结果】W5处理(灌溉定额910.00 mm)的水稻产量比其他处理分别增加21.95%~458... 详细信息

【目的】研究膜下滴灌水稻不同水分处理对耗水特征和水分生产效率的影响。【方法】2017年设置5个灌溉定额,对比分析不同水分处理下水稻产量、各生育期耗水量。【结果】W5处理(灌溉定额910.00 mm)的水稻产量比其他处理分别增加21.95%~458.43%。膜下滴灌水稻全生育期5个水分处理的耗水强度分别为3.75~7.14 mm/d。随着灌水量减少叶面积衰减指数逐渐增大,叶片表现出早衰特征,株高受到灌水量抑制。W5处理与其他处理水分生产率相比分别提高7.61%~193.06%。生育阶段耗水强度变化规律为拔节孕穗期>抽穗扬花期>灌浆期>分蘖期>成熟期>苗期。【结论】水稻全生育期适宜灌溉定额910.00 mm,在拔节孕穗期、分蘖期2个关键需水期,满足水稻水分需求。

关键词：膜下滴灌水稻灌溉定额产量耗水特征水分生产效率

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