竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)土壤水鹽運(yùn)移及分布的影響

劉璐，張晴雯，潘英華*，陳雅囡，胡鑫隆

（1.魯東大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264000；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100086）

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的日益發(fā)展，土地供需矛盾更加突出，開發(fā)利用潛在的可利用土地資源愈加重要。鹽堿地是我國(guó)重要的耕地后備資源，采取適宜措施對(duì)其進(jìn)行改良利用，對(duì)于國(guó)土資源開發(fā)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

鹽堿土的理化性質(zhì)較差，土壤生產(chǎn)力低下，且易引發(fā)諸多環(huán)境問題，如地下水礦化度增大，植被發(fā)育不良等。因此，對(duì)鹽堿土的改良愈發(fā)重要[1]。鹽堿地的治理措施主要有生物措施、工程措施、農(nóng)業(yè)措施和化學(xué)措施，其中化學(xué)措施主要是指施用改良劑。土壤改良劑一方面可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高鹽堿土排鹽降漬的能力；另一方面可以改變可溶性鹽基成分，增加鹽基代換容量，調(diào)節(jié)土壤酸堿度[2]。土壤改良劑具有見效快、實(shí)施方便等特點(diǎn)，是一種理想的鹽堿地改良措施[3]。

竹炭型土壤調(diào)理劑（Bamboo-charcoal Soil Amendment，簡(jiǎn)稱BC）以竹炭、竹灰和酢液等為主要原料，具有多孔隙結(jié)構(gòu)、高表面積、高陽(yáng)離子交換量（CEC）、微堿性等特點(diǎn)，施入土壤后，可降低土壤容重，增加土壤孔隙度，提高土壤持水量，在一定程度上對(duì)土壤鹽分運(yùn)移具有顯著的影響。

近年來(lái)，生物質(zhì)炭類物質(zhì)對(duì)土壤水分運(yùn)動(dòng)和鹽分運(yùn)移的研究較多。肖茜等[4]指出隨著生物炭添加量增大，風(fēng)沙土和黑壚土的水分入滲速度和累積入滲量逐漸降低。岳燕等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生物炭添加量為2%時(shí)，可顯著提高洗鹽效率，縮短鹽分洗脫時(shí)間。土壤鹽漬化程度不同，生物質(zhì)炭的作用效果不一，生物炭在中度鹽漬化土壤中有助于土壤入滲，而在重度鹽漬化土壤中則起相反作用[6]。岑睿等[7]在粘土中施加生物炭，當(dāng)施用量為30 t/hm2時(shí)，與對(duì)照相比，施用層（0～40 cm）入滲速率增加44.6%，耕作層土壤含水率增加8.9%，累積入滲量增加45.45%。許健[8]通過室內(nèi)土柱試驗(yàn)得出，竹炭對(duì)土壤鹽分表聚現(xiàn)象有顯著影響，其影響效果與竹炭添加量密切相關(guān)。以上成果表明，在土壤中適當(dāng)添加生物質(zhì)炭類物質(zhì)，可對(duì)土壤水鹽運(yùn)移起到一定的調(diào)節(jié)作用，但從目前的研究成果看，生物質(zhì)炭類物質(zhì)對(duì)鹽堿土鹽分離子空間分布的影響仍缺乏更深入的研究。

因此，本文以竹炭型土壤調(diào)理劑為主要改良劑，以鹽化潮土為研究對(duì)象，利用室內(nèi)一維土柱入滲試驗(yàn)，著重探討竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)鹽化潮土水鹽運(yùn)移及分布的影響，以期為竹炭型土壤調(diào)理劑實(shí)際應(yīng)用效果預(yù)測(cè)奠定一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)土樣采自山東省濱州市濱城區(qū)農(nóng)田0～30 cm土層。自然狀態(tài)剖面土壤容重為1.35 g/cm3，田間持水量為32.81%。土樣風(fēng)干后，去除雜質(zhì)，過2 mm篩。利用吸管法測(cè)定土壤機(jī)械組成，土壤砂粒、粉粒、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為63.25%、28.32%、8.42%，質(zhì)地為砂質(zhì)黏壤土（國(guó)際制）。竹炭型土壤調(diào)理劑(BBP No.4)由上海時(shí)科生物科技有限公司生產(chǎn)，BC中生物炭含量大于35%，鈣含量大于3.3%。試驗(yàn)時(shí)，為使改良劑與土壤充分混合，竹炭型土壤調(diào)理劑也經(jīng)研磨后過2 mm篩。供試土壤與竹炭型土壤調(diào)理劑的鹽分含量狀況見表1。

表1 供試土壤與竹炭型土壤調(diào)理劑鹽分狀況Table 1 Salt status of test soil and bamboo-charcoal soil amendment

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置竹炭型土壤調(diào)理劑占干土質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0‰、4‰、8‰、12‰、16‰、20‰，共6個(gè)處理，分別記為CK、B4、B8、B12、B16和B20，每處理重復(fù)3次。考慮到田間僅有表層土壤與BC混合，因此，僅在土柱上部10 cm土層裝入混有BC的土樣。

1.3 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置由土柱和馬氏瓶?jī)刹糠纸M成。土柱高50 cm，由內(nèi)徑6.2 cm，高5 cm的有機(jī)玻璃圓環(huán)嵌套組裝而成。土柱底部5 cm裝一層石英砂，保證土柱的通氣透水性，石英砂與土樣間用濾紙隔開，最上一個(gè)圓環(huán)留做水室。裝土前，土柱內(nèi)壁均勻涂抹凡士林，以減輕邊壁效應(yīng)。裝土容重為1.35 g/cm3，按照5 cm/層分層裝土。

馬氏瓶?jī)?nèi)橫截面積21.23 cm2，高30 cm。試驗(yàn)采用定額供水，入滲水量按田間持水量的75%計(jì)算，計(jì)算供水量約403 ml。土柱和馬氏瓶外部均有刻度尺，方便觀測(cè)記錄濕潤(rùn)鋒和入滲量。

1.4 試驗(yàn)方法及觀測(cè)項(xiàng)目

試驗(yàn)分水分入滲和鹽分測(cè)定兩階段進(jìn)行。入滲試驗(yàn)采用一維垂直積水入滲方式，入滲開始后，保持土柱表面1.5～2.0 cm的積水深度，起初根據(jù)濕潤(rùn)鋒移動(dòng)距離記錄所用時(shí)間和馬氏瓶?jī)?nèi)水面下降的高度（入滲量），每厘米記錄一次；濕潤(rùn)鋒到達(dá)10 cm后，按照先密后疏的原則，設(shè)定數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間間隔，記錄濕潤(rùn)鋒移動(dòng)距離。入滲45 min之內(nèi)，每1 min記錄一次；45 min到90 min之間每5 min記錄一次；90 min到120 min之間每15 min記錄一次，入滲歷時(shí)120 min后，每30 min記錄一次。記錄至所有設(shè)計(jì)水量入滲完畢，試驗(yàn)結(jié)束。

入滲結(jié)束后，按2.5 cm/層分層取土，測(cè)定土壤鹽分狀況。用5∶1的水土比制備土壤浸提液，土壤鹽分狀況借助Na+、Cl-含量及電導(dǎo)率等指標(biāo)反映。火焰光度計(jì)法測(cè)定Na+含量；硝酸銀滴定法測(cè)Cl-含量；電導(dǎo)率儀（DDS-12A，上海）測(cè)定浸提液電導(dǎo)率[9]。采用烘干法測(cè)定土壤含水率，其中，混施BC土層（0～10 cm）的含水率按照2.5 cm/層測(cè)定，未施用BC土層（10～40 cm）按5 cm/層測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Philip模型模擬入滲率的動(dòng)態(tài)，入滲模型數(shù)學(xué)表達(dá)式為[10-11]：

式中：i為入滲率，cm/min；S為吸滲率，cm/min0.5；t為入滲時(shí)間，min；A為穩(wěn)滲率，cm/min。對(duì)于短時(shí)間的入滲，土壤基質(zhì)占主要優(yōu)勢(shì)。因此，Philip入滲模型數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)土壤水分入滲性能的影響

2.1.1 濕潤(rùn)鋒 圖1是不同BC施用量下土壤濕潤(rùn)鋒（Soil wetting front depth，D）動(dòng)態(tài)變化。由于試驗(yàn)土柱0～10 cm層施用BC，考慮到該層次水分入滲性能可能與純土的入滲特性有所差別，因此，濕潤(rùn)鋒推進(jìn)過程分0～10 cm（圖1a）和0～40 cm（圖1b）兩段進(jìn)行分析，著重研究BC對(duì)土壤水分入滲性能的影響。

圖1a中，各處理濕潤(rùn)鋒推進(jìn)10 cm（混施BC的土層）所用時(shí)間為：B12（31 min）＞B4（29 min）=B16（29 min）＞CK（28 min）＞B20（27 min）＞B8（26 min）。具體表現(xiàn)為，入滲初期（0-4min），各處理濕潤(rùn)鋒推進(jìn)到同一深度所用時(shí)間差異不明顯，可能是由于初期土壤均比較干燥，水勢(shì)梯度大，濕潤(rùn)鋒推進(jìn)速率都較快，各處理濕潤(rùn)鋒動(dòng)態(tài)曲線重合度較大，濕潤(rùn)鋒深度愈接近10cm，各處理所用時(shí)間差異愈漸明顯。

圖1 竹炭型土壤調(diào)理劑的施用對(duì)土壤濕潤(rùn)鋒的影響Fig. 1 Effects of application of bamboo-charcoal soil amendment on soil wetting front

圖1b是不同BC施用量（0～40 cm）對(duì)濕潤(rùn)鋒運(yùn)移的影響。在入滲初期，BC對(duì)土壤濕潤(rùn)鋒的影響并不顯著（圖1a）。但隨入滲歷時(shí)延長(zhǎng)，BC對(duì)濕潤(rùn)鋒的影響表現(xiàn)得愈加顯著，各處理同一時(shí)間情況下的濕潤(rùn)鋒推進(jìn)距離差異增大。以入滲歷時(shí)240 min為例，CK、B4、B8、B12、B16和B20處理濕潤(rùn)鋒的推進(jìn)深度分別為25.2 cm、26.3 cm、28.2 cm、27.8 cm、29.1 cm和29.7 cm，施用BC各處理較CK分別增加4.5%、11.9%、10.2%、15.3%和17.6%。

2.1.2 累積入滲量 土壤水分入滲達(dá)到穩(wěn)定之前，常用累積入滲量（I）來(lái)表征土壤的入滲能力[12]。各處理累積入滲量動(dòng)態(tài)變化過程如圖2所示。累積入滲量曲線隨BC施用量變化趨勢(shì)基本與濕潤(rùn)鋒變化相似，在入滲前期（0～30 min），不同處理間的差異不明顯；各處理累積入滲量隨時(shí)間的增加而增大，但增大幅度逐漸減小。入滲相同水量（403 ml）情況下，B20歷時(shí)300 min；B16、B8歷時(shí)360 min；B12歷時(shí)390 min；B4和CK歷時(shí)510 min。同樣，以 入 滲 240 min為 例，CK、B4、B8、B12、B16和B20的累積入滲量分別為9.8 cm、10.3 cm、11.6 cm、10.9 cm、12.1 cm、12.1 cm，各處理較CK分別增加5.1%、18.4%、11.2%、23.5%和23.6%，由此可見，BC對(duì)土壤水分入滲有一定的促進(jìn)作用。

圖2 竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)土壤累積入滲量的影響Fig. 2 Effect of bamboo-charcoal soil amendment on cumulative infiltration

2.1.3 土壤含水率 圖3是各處理入滲后的土壤含水率剖面分布情況。由圖3可知，土壤含水率剖面大致分為3個(gè)區(qū)：過渡區(qū)、傳導(dǎo)區(qū)和濕潤(rùn)區(qū)。0～10 cm為過渡區(qū)，土壤含水率在0～5 cm范圍內(nèi)最高，含水率均在34%以上，6～10 cm有明顯降低；施用BC各處理0～10 cm土層的含水率均低于CK處理，各用量處理0～10 cm土層的平均含水率表現(xiàn)為：CK（35.02%）＞B4（34.40%）＞B8（34.37%）＞B16（33.92%）＞B12（33.88%）＞B20（33.37%），BC施用量越多，0～10 cm土層含水率越小。10～30 cm含水率變化較為平緩，推測(cè)是因?yàn)槭艿酵临|(zhì)變化界面（10 cm）的影響，水分在此處聚積，受重力作用向下運(yùn)動(dòng)，并在此處形成傳導(dǎo)區(qū)。10～30 cm土層各處理土壤含水率表現(xiàn)為：CK（30.12%）＜B4（30.37%）＜B8（30.59%）＜B16（30.32%）＜B12（30.84%）＜B20（31.16%）。推測(cè)是施用BC后，改善了土壤的孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了土壤溶液中的鹽分含量，擴(kuò)散雙電子層向粘粒表面壓縮，土壤顆粒之間的排斥力降低，進(jìn)而增強(qiáng)了土壤膠體之間的絮凝作用，有助于形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使土壤導(dǎo)水能力提高，更多的水分向下運(yùn)輸[13]。30～40 cm為濕潤(rùn)區(qū)，土壤含水率迅速下降到初始值（2.1%）。

圖3 竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)土壤含水率的影響Fig. 3 Effect of bamboo-charcoal soil amendment on soil water content

2.1.4 土壤水分入滲過程的動(dòng)態(tài)模擬 表2是各處理水分入滲過程的動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果。由于試驗(yàn)土柱0～10 cm層施用BC，該層次水分入滲性能與純土入滲性能可能有一定差別。因此，為了比較混施BC之后土壤水分入滲的差異，模擬結(jié)果按入滲歷時(shí)30 min和300 min兩種情況進(jìn)行擬合。30 min是各處理水分滲透混施BC的土層（0～10 cm）的時(shí)間范圍；300 min則包含了固定水量入滲情況下各處理的完整入滲過程。

表2 各處理水分入滲過程的動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果Table 2 Dynamic simulation results of water infiltration process

由表2可知，決定系數(shù)R2均大于0.99，說(shuō)明施用BC后能夠用Philip入滲模型來(lái)描述土壤水分的變化過程。進(jìn)一步分析BC不同施用量對(duì)各入滲參數(shù)的影響，對(duì)于短時(shí)間入滲（入滲歷時(shí)30 min），施用BC后，土壤吸滲率均高于CK（吸滲率S為1.220），其中B8處理的S值最大為2.448 cm/min0.5，這說(shuō)明施用BC，毛管力對(duì)土壤水分的吸收能力增強(qiáng)，BC能夠改善土壤孔隙狀況，進(jìn)而增強(qiáng)土壤的通氣透水性。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間入滲（入滲歷時(shí)300 min），除CK外，各用量處理之間土壤穩(wěn)滲率A值變化沒有顯著的規(guī)律性，對(duì)于CK而言，土壤穩(wěn)定入滲率出現(xiàn)負(fù)值，不符合垂直一維積水入滲的實(shí)際情況，模型在應(yīng)用的過程中有待對(duì)參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2 土壤鹽分空間分布特征

2.2.1 土壤電導(dǎo)率 土壤電導(dǎo)率是表征土壤水溶性鹽的一個(gè)重要指標(biāo)，在一定程度上可以用土壤電導(dǎo)率表征土壤鹽分含量[14]。表3顯示各處理土壤剖面電導(dǎo)率的空間分布情況。

從表3可以看出，各用量處理土壤浸提液電導(dǎo)率的平均值隨著土層深度的增加呈增大趨勢(shì)，土壤鹽分“底聚型”分布較明顯。各處理中，B8處理最底層（30～40 cm）電導(dǎo)率僅為1.45 mS/cm，CK處理最大，為1.91 mS/cm。各土層浸提液電導(dǎo)率的變異系數(shù)在一定程度上揭示了鹽分在空間的分布特征[15]。由表3可知，B12處理垂直面的土壤浸提液電導(dǎo)率變異系數(shù)較大，其變異系數(shù)在16%～87%之間，屬于中強(qiáng)度變異性；B20、B16和B8處理土壤浸提液電導(dǎo)率變異系數(shù)較小，其變異系數(shù)在10%～64%、16%～61%和13%～73%之間。從土壤垂直剖面來(lái)看，各用量處理土壤電導(dǎo)率變異系數(shù)呈先減小后增加的趨勢(shì)。各處理0～20 cm土層浸提液電導(dǎo)率平均值小，變異系數(shù)?。?0～30 cm土層浸提液電導(dǎo)率平均值較小，變異系數(shù)大；30～40 cm土層浸提液電導(dǎo)率較大，變異系數(shù)較大，但各用量處理相同層次的電導(dǎo)率變異系數(shù)則差異較小。

表3 各處理土壤剖面電導(dǎo)率統(tǒng)計(jì)特征Table 3 Statistical characteristics of soil electrical conductivity in the soil profile of each treatment

2.2.2 Cl-、Na+含量 由表1可知，Cl-和Na+是試驗(yàn)土壤主要的鹽分離子，同時(shí)也是對(duì)作物生長(zhǎng)危害最大的離子。因此土壤中的Cl-和Na+含量值得探究。

圖4是BC各處理土壤Cl-在剖面的分布情況。由圖可見，土壤濕潤(rùn)區(qū)中Cl-在剖面上呈“L”型分布。各用量處理0～27.5 cm土層中Cl-含量差異較小，均接近于0。在27.5～35 cm，隨土層深度增加，土壤中Cl-含量急劇增加，各用量處理Cl-含量最高值均出現(xiàn)在30～35 cm，分別為Cl-B20（10.15 cmol/kg）、Cl-B16（10.60 cmol/kg）、Cl-B12（11.88 cmol/kg）、Cl-B8（9.92 cmol/kg）和Cl-B4（9.54 cmol/kg），分別較Cl-CK（12.75 cmol/kg）減少了20.4%、16.9%、6.9%、22.2%、25.2%；在35～40 cm，Cl-含量急劇減小，接近土壤Cl-含量的初始值。綜觀各處理0～27.5 cm土層中Cl-含量平均值，B4處理最低，僅有0.27 cmol/kg；其次是B8處理，脫鹽區(qū)Cl-含量平均值為0.29 cmol/kg。B12處理脫鹽區(qū)Cl-含量平均值最高，為0.53 cmol/kg。

圖4 竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)Cl-剖面分布的影響Fig. 4 Effect of bamboo-charcoal soil amendment on the distribution of Cl- profiles

圖5是BC各處理土壤Na+的剖面分布情況，土壤濕潤(rùn)區(qū)中Na+在剖面上亦呈“L”型分布特征。0～25 cm土層內(nèi)Na+含量隨土層深度增加緩慢增加，均低于Na+初始值（20.07 cmol/kg）；在25～35 cm范圍內(nèi)，Na+含量迅速增加；在約35～40 cm深度范圍內(nèi)，Na+含量迅速減小。在脫鹽區(qū)（0～25 cm）內(nèi)，CK處理Na+含量平均值最高，為6.78 cmol/kg；B20處理Na+含量平均值最小，為5.20 cmol/kg，其次是B8處理，為5.67 cmol/kg，較初始值減少72%?？梢姡砑覤C后，土壤Na+的淋洗效果較好。由各土層的Na+含量可見，20～35 cm土層是各用量處理Na+含量急劇增加的土層；BC各處理Na+含量均在31～35 cm土層達(dá)到最高值，具體表現(xiàn)為：Na+B12(79.74 cmol/kg)＞Na+CK(67.15 cmol/kg)＞Na+B16(66.60 cmol/kg) ＞Na+B4(54.20 cmol/kg)＞ Na+B20(50.00 cmol/kg)＞ Na+B8(48.74 cmol/kg)。由此可推斷，土壤中添加適量BC能降低土壤Na+含量，一方面是因?yàn)锽C中的生物質(zhì)炭改善了土壤的物理結(jié)構(gòu)，提高了土壤水分入滲能力；另一方面可能是由于BC中少量Ca2+置換了鹽化潮土中的Na+。各處理脫鹽區(qū)Na+含量平均值而言，B8處理脫鹽區(qū)Na+含量平均值最小，為6.89 cmol/kg；CK處理脫鹽區(qū)Na+含量平均值最大，為8.02 cmol/kg。

綜合土壤電導(dǎo)率、Cl-、Na+含量，B8處理對(duì)鹽化潮土的改良效果較好。

圖5 竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)Na+剖面分布的影響Fig. 5 Effect of bamboo-charcoal soil amendment on the distribution of Na+ profile

3 討論

土壤鹽分隨著水分的運(yùn)動(dòng)而移動(dòng)，土壤水分運(yùn)動(dòng)主要受到供水強(qiáng)度和土壤入滲能力的影響，供水強(qiáng)度屬于外部因素，而土壤入滲能力主要受土壤自身特性的影響，如土壤容重、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、初期含水量等[16]。本試驗(yàn)探究了不同用量竹炭型土壤調(diào)理劑(BC)對(duì)鹽化潮土水分入滲以及水鹽分布的影響。

3.1 竹炭型土壤調(diào)理劑不同施用量對(duì)土壤水分入滲的影響

通過一維垂直土柱入滲試驗(yàn)表明，BC不同施用量均能促進(jìn)水分入滲。施加BC處理的濕潤(rùn)鋒移動(dòng)10 cm （混施BC的土層）歷時(shí)較短，曲線重合度高，這與土壤含水率低、基質(zhì)勢(shì)較大及BC對(duì)土壤導(dǎo)水性能的促進(jìn)有關(guān)。隨著入滲歷時(shí)的推進(jìn)，土壤基質(zhì)勢(shì)減小，其主要表現(xiàn)為濕潤(rùn)鋒進(jìn)程、累積入滲量曲線逐漸平緩，這與高海英等[17]的研究結(jié)果相一致。施用BC后，鹽化潮土中的大孔隙可能增加，進(jìn)而促進(jìn)了土壤水分入滲。從歷時(shí)240 min時(shí)濕潤(rùn)鋒情況可以看到，施用BC各用量處理的濕潤(rùn)鋒較CK分別增加4.5%、11.9%、10.2%、15.3%和17.6%。

由于BC具有多孔隙特征和比表面積大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，土壤中添加BC能明顯改善土壤的容重和孔隙結(jié)構(gòu)，有效提高土壤含水量，影響土壤通透性和養(yǎng)分溶液的滲透及土壤持水性[18]，進(jìn)而影響土壤水分的入滲與分布。各處理剖面水分分布也分為過渡區(qū)、傳導(dǎo)區(qū)和濕潤(rùn)區(qū)。隨深度增加，土壤含水率逐漸下降到初始值（2.1%）。0～10 cm土層的含水率隨BC用量的增大而降低，B20處理的0～10 cm土層平均含水率為33.37%，CK處理0～10 cm土層含水率為35.02%；10～30 cm土層B20處理的平均含水率為31.09%，CK處理10～30 cm土層的平均含水率為29.82%。且施用BC處理的5～10 cm土層出現(xiàn)一個(gè)滯水層，且BC用量越大，滯水層越明顯，這與肖茜等[5]、王艷陽(yáng)等[19]的研究結(jié)果相一致。這可能是由于BC本身具有多孔隙特點(diǎn)，增大了土壤孔隙度，BC施用層的導(dǎo)水性強(qiáng)、入滲性能好，到均質(zhì)土層后，由于孔隙結(jié)構(gòu)的變化，土壤水分入滲率下降，進(jìn)而在土質(zhì)變化的交界面形成滯水層。當(dāng)入滲水流在重力勢(shì)梯度的作用下到達(dá)界面時(shí)，水分下滲變緩，造成水分積聚[19]。

利用Philip入滲模型擬合入滲率動(dòng)態(tài)變化結(jié)果顯示，決定系數(shù)R2均大于0.99，但是，對(duì)于CK而言，土壤的穩(wěn)定入滲率出現(xiàn)負(fù)值，與實(shí)際情況不符，因此模擬結(jié)果欠佳，模型在應(yīng)用的過程中有待對(duì)參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。

3.2 竹炭型土壤調(diào)理劑不同施用量對(duì)鹽化潮土鹽分空間分布的影響

通常情況下，土壤浸提液的電導(dǎo)率與土壤全鹽量呈正相關(guān)。研究表明，BC處理的土壤浸提液電導(dǎo)率的平均值隨土層深度增加而增大，土壤鹽分呈明顯的“底聚型”。B8處理底層土（30～40 cm）電導(dǎo)率最小，僅為1.45 mS/cm，CK處理最大，為1.91 mS/cm。B12處理土壤剖面電導(dǎo)率變異系數(shù)較大（16%～87%），屬中等變異性。

Cl-和Na+是鹽漬化土壤的主要鹽分離子。目前，關(guān)于BC對(duì)土壤鹽分離子作用機(jī)制的研究較少。BC能夠有效降低鹽土中鹽分離子的含量，一方面是因?yàn)锽C密度較低，能夠有效減小土壤容重，這意味著土壤的總孔隙度和大孔隙度增加，土壤中鹽分離子的淋洗效果更好，從而使得鹽土中的鹽分離子顯著減少；另一方面，BC的添加增加了土壤中有機(jī)碳的含量，再加上BC本身疏松多孔，可有效吸附土壤中的鹽分離子，使得土壤中的各鹽分離子含量隨BC用量增加而逐漸減少[20]。本文通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，BC對(duì)土壤表層Cl-的淋洗影響較小，就各處理脫鹽區(qū)Cl-含量平均值而言，B4處理最低，為0.27 cmol/kg；其次是B8處理，脫鹽區(qū)Cl-含量平均值為0.29 cmol/kg。B12處理脫鹽區(qū)Cl-含量平均值最高，為0.53 cmol/kg。各處理脫鹽區(qū)Na+含量平均值而言，B8處理脫鹽區(qū)Na+含量平均值最小，為6.89 cmol/kg；CK處理脫鹽區(qū)Na+含量平均值最大，為8.02 cmol/kg。

4 結(jié)論

本文通過室內(nèi)一維土柱垂直入滲試驗(yàn)，研究了不同用量竹炭型土壤調(diào)理劑對(duì)土壤濕潤(rùn)鋒、累積入滲量、土壤含水率、土壤含鹽量、Cl-和Na+含量的影響，得到以下結(jié)論：

1）BC可顯著提高土壤的入滲能力，在土壤中施加BC后，濕潤(rùn)鋒的移動(dòng)深度、累積入滲量均增大。同一入滲歷時(shí)（240 min）情況下，B4、B8、B12、B16和B20處理濕潤(rùn)鋒的移動(dòng)距離分別較CK增加4.5%、11.9%、10.2%、15.3%和17.6%；累計(jì)入滲量較CK增加5.1%、18.4%、11.2%、23.5%和23.6%。

2）BC的添加改變了土壤水分的空間分布，且土壤導(dǎo)水性能有所改善。隨BC用量增加，表層土壤（0～10 cm）含水率有降低趨勢(shì)，10～30 cm土層土壤含水率呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

3）各BC處理的土壤電導(dǎo)率隨土層深度增加呈增大趨勢(shì)，土壤鹽分呈明顯的“底聚型”分布特征；土壤浸潤(rùn)區(qū)中Cl-和Na+在剖面上亦呈“L”型分布特征。

4）綜合土壤水分分布和鹽分淋洗狀況，在本實(shí)驗(yàn)條件下，竹炭型土壤調(diào)理劑用量為8‰（8 g/kg，B8）時(shí)，對(duì)鹽漬化土壤的改良效果最好。

本研究?jī)H針對(duì)BC對(duì)鹽化潮土水鹽運(yùn)移及分布的影響進(jìn)行了研究，且僅限于室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)。BC在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)不同質(zhì)地和鹽漬化程度的鹽堿土?xí)a(chǎn)生怎樣的影響，有待進(jìn)一步探索。