不同生育期香蕉地土壤孔隙特征及溶质运移影响研究

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广西地区可溶岩造壤能力低,土壤贫瘠,易发生土壤侵蚀沉降,使得土壤结构及调节功能恶化。开展广西地区香蕉种植不同生育期土壤孔隙结构及溶质运移研究,探讨作物生长发育对土壤孔隙结构及溶质运移的影响机制,有利于降低该地区香蕉种植过程中因大水大肥粗放管理模式下的水肥投入浪费。为此本研究以不同生育期香蕉地土壤为研究对象,结合CT技术获取不同生育期香蕉地土壤孔隙数量及形态、连通特性、溶质运移特征以及相关性分析进行综合研究。结果表明:(1)土壤总孔隙结构中,营养生长期孔隙空间分布及面密度均优于苗期。苗期孔隙数量(2279个)、比表面积(2.78 mm-1)以及欧拉数(2775)均高于营养生长期(14.6%、3%、33%),其他孔隙特征参数指标,孔隙度(0.04%)、平均直径(1.14 mm)、连通性(0.50)以及分支交点数(7035个)均低于营养生长期(33%、25%、34%、65%)。(2)生物性孔隙各参数指标的变化趋势与总孔隙结构较为一致,营养生长期生物性孔隙结构整体连续性较高,在数量上略低于苗期,各参数变化具体表现为:苗期除欧拉数(16)、生物性孔隙数量(29个)以及比表面积(3.57 mm-1)均高于营养生长期外(225%、10%、27%),其他孔隙参数指标(孔隙度(0.002%)、平均直径(1.61 mm)、连通性(0.71)、分支交点数(639个)均低于营养生长期(77%、10%、23%、86%)。(3)苗期土壤溶质电导率、TDS以及氯离子相对浓度数值的曲线变化数值达到稳定值的时间均要大于营养生长期。营养生长期土壤弥散系数(0.040 m~2·h-1)要大于苗期(0.021 m~2·h-1)。土壤穿透曲线拟合结果较好,R~2均在0.9以上。弥散系数与孔隙度、连通性以及面密度呈显著正相关关系,与比表面积呈显著负相关。香蕉作物生长发育过程有利于改善土壤孔隙结构,营养生长期土壤孔隙结构均要优于苗期与传统水田种植土壤。一方面机械耕作的减少,降低了土壤压实对土壤孔隙结构的影响,利于苗期之后土壤孔隙结构的自然恢复。另一方面,香蕉作物根系的生长发育有利于缓解土壤自然沉降对土壤孔隙结构的影响,作物根系在紧实的土壤中反复穿插生长延伸形成的一系列生物性孔隙结构,增加土壤孔隙体积,提高土壤孔隙结构连通性,利于中后期作物的生长及抗旱,良好的土壤孔隙结构能为作物的生长发育提供更好的导水性与养分条件,有利于土壤的可持续健康发展。
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