近年來水資源匱乏嚴(yán)重制約了陜西關(guān)中地區(qū)的發(fā)展,而當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用水又是水資源中重要的組成部分,因此節(jié)水農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是關(guān)中地區(qū)水資源高效利用必然趨勢。保水劑由于其吸水倍率大、持水能力強(qiáng)、制備簡易等特點(diǎn)獲得農(nóng)林業(yè)廣泛關(guān)注。同時(shí)保水劑的施用效果受多種因素的影響,主要包括保水劑自身屬性、土壤物理和化學(xué)特性、保水劑適用比例和深度和使用季節(jié)等。本研究選取椰糠為原材料的椰糠類土壤保水劑,結(jié)合室內(nèi)基礎(chǔ)試驗(yàn)與室內(nèi)土壤環(huán)境模擬,分別以1%、5%和15%的3種用量將保水劑施入土壤分,初步探討3種保水劑對陜西婁土物理性質(zhì)及水分分布的影響,研究其中的相互作用機(jī)理,以期為農(nóng)林生產(chǎn)中椰糠基保水劑的品種選擇與施用比例等問題提供理論依據(jù)�；A(chǔ)試驗(yàn)主要測定3種保水劑的自身性質(zhì),包括吸水、脫水速率的測定、親水性試驗(yàn)、吸水倍率測定等。室內(nèi)土壤環(huán)境模擬部分是探討不同比例保水劑施用對土壤容重、總孔隙度、有效水分等土壤水分物理性質(zhì),以及土壤水分特征曲線所包含的飽和與殘余含水量、比水容量與抗旱性、模型參數(shù)值如土壤進(jìn)氣值等的影響;以自制椰糠基保水劑的3種用量為出發(fā)點(diǎn),研究保水劑對土壤水分及物理特性的作用效應(yīng),從土壤物理參數(shù)、土壤持水性和有效水等方面綜合分析椰糠基保水劑對土壤的影響,從而實(shí)現(xiàn)其持水性的增強(qiáng)效果,為關(guān)中農(nóng)業(yè)水資源高效利用的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)作業(yè)提供一定指導(dǎo)意義。研究獲得以下的結(jié)論:(1)椰糠粉(CBP)的性能受顆粒直徑影響不大,20-150目的吸水倍率相等,為9.1g/g,且干濕交替試驗(yàn)證明CBP具有較好的重復(fù)吸水性;固液比1:8,氨水初始濃度為20 wt%,140℃下反應(yīng)3小時(shí)的氨化椰糠粉(AM/CBP)最適合做保水劑,吸水倍率為19.9g/g,遠(yuǎn)高于對照組;檸檬酸濃度為2.38 mol/L,120℃反應(yīng)35 min的檸檬酸/椰糠粉(CA/CBP)吸水倍率為20.3 g/g,同樣高于對照組。親水性試驗(yàn)也證明,CA/CBP接觸角小于10°,親水性最好,AM/CBP次之,接觸角為14.81°,CBP最差,接觸角為43.13°。(2)3種椰糠基保水劑均能減少土壤容重,從提高土壤熟化度與總孔隙度分析,CBP組中5%CBP-MIXED土壤容重為1.17 g/cm~3更符合實(shí)際的應(yīng)用。AM/CBP組中5%AM/CBP-MIXED和15%AM/CBP-MIXED兩個(gè)施加量較為合適。CA/CBP組中也以5%與15%兩種比例較為合適。(3)土壤水分特征曲線的測定發(fā)現(xiàn),CBP、AM/CBP與CA/CBP均能增強(qiáng)土壤同一吸力下的含水量與飽和含水量,且這種趨勢隨著施加比例的增加而增加。殘余含水量除了1%CBP-MIXED以及1%AM/CBP-MIXED與對照相同外,也符合此規(guī)律。1%CBP-MIXED、5%CBP-MIXED和15%CBP-MIXED的土壤含水量較對照組土壤含水率依次增加了0-12.5%、19.3%-310.7%和34.7%-520.1%。3種比例的AM/CBP-MIXED土壤含水量增長由低到高依次為0-193.1%,21.7-381.7%和31.6%-604.3%。CA/CBP-MIXED組則為3.80-41.5%,29.1-200.1%和41.8-301.2%。同一比例下,AM/CBP與CA/CBP對土壤含水量的增幅強(qiáng)于CBP。(4)Gardern-Russo模型擬合能較精確地?cái)M合3組保水劑的土壤水分特征曲線,3種保水劑的施加均能增加土壤的進(jìn)氣值;改性后的保水劑對增強(qiáng)土壤進(jìn)氣值方面沒有積極影響,同一比例下,CBP-MIXED進(jìn)氣值大于AM/CBP或CA/CBP。(5)從增加婁土有效水含量的角度方面分析,15%是CBP的最佳施加比例,其失水速率最慢,抗旱性最好。AM/CBP在5%的施加比例下?lián)碛休^大的田間持水量和總有效利用水,較低的不可利用水,是最佳施加比例。CA/CBP-MIXED組土壤有效水性能與保水劑施加比例也呈較規(guī)律的關(guān)系,實(shí)際應(yīng)用中需要具體情況所需的土壤狀況,來選擇合適的CA/CBP施加比例。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S482.99;TQ421
【部分圖文】：

4倍圖2.1 椰糠粉在不同放大情況下的SEM照片F(xiàn)igure 2.1 SEM photos of the surface of coconut bran powder圖2.1 是椰糠粉在兩種放大情況下的SEM照片，由圖可以看到椰糠粉的結(jié)構(gòu)呈疏松多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)雖然形狀并不統(tǒng)一，但能較大程度的吸收和保持水分。從而幫助土壤提升它的最大吸水倍率，并在干旱高溫的情況下較好的保持水分不流失。2.2.2 FT-IR 分析考慮到土壤酸堿性的影響，試驗(yàn)分別測定了CBP在酸性、堿性及中性條件下表面化學(xué)官能團(tuán)的變化。圖2.2分別為CBP/H3O+，CBP和CBP/OH-的傅立葉紅外光譜圖。在圖2.2中，曲線(b)為CBP的IR譜圖，1385 cm-1處為-COO-的對稱吸收峰

圖2.2 CBP/H3O+(a)，CBP(b)和CBP/OH-(c)的FT-IR譜圖Figure 2.2 FT-TR spectra of CBP/H3O+(a),CBP (b) and CBP/OH-(c)對椰糠粉吸水性和保水性的影響于人工合成的保水劑性質(zhì)受制備條件影響，天然保水劑的性能如CBP可粒徑的影響。將粉碎后椰殼磚用20目、90目和150目的篩子過篩，得到BP150型3種椰糠粉。取1.0g上述樣品分別放入已經(jīng)稱量的尼龍茶袋中，，每隔一分鐘拿出茶袋，并貼壁數(shù)次直到?jīng)]有吸收的水掛出，放入天平中程中，隨著時(shí)間的推移，吸水茶袋的質(zhì)量增大的速率逐漸減小，當(dāng)其質(zhì)，每隔四分鐘稱量一次。以此類推，每隔8 min、30 min、60 min鐘稱量茶袋的質(zhì)量不在隨時(shí)間增加而增加。將每組數(shù)據(jù)繪制成相應(yīng)的吸水質(zhì)量線。粒徑的CBP在脫水時(shí)表現(xiàn)也可能存在差別，將CBP20、CBP90、CBP150的法在水中吸水若干小時(shí)后使其吸水達(dá)到飽和，再放入30 ℃的恒溫烘箱中

施加量卻是前者的3倍，結(jié)合經(jīng)濟(jì)成本考慮，盡可能增加混合土的親水性，5%CBP是合適的施加配比。圖2.5 純婁土(a)、1%、5%和15% CBP-MIXED(b、c、d)的接觸角測量Figure 2.5 Measurement of contact angles of pure Lou (a) 1%, 5% and 15% CBP-MIXED(b,c,d)2.2.6 土壤水分特征曲線土壤水分特征曲線的斜率即單位基質(zhì)吸力的變化引起的含水量變化，稱為比水容量(C)，是反映土壤持水性能的重要參數(shù)。同一吸力下，土壤的含水率越大，C值越小，表示其持水性越好。圖2.6是樣品土脫濕條件下的土壤水分特征曲線，由圖2.6可以看出，在低吸力階段，各組土樣含水量隨著吸力的增大而快速下降，此時(shí)影響土壤持水能力的因素主要是土壤孔隙造成的毛細(xì)管力，其中純婁土的曲線最陡峭，斜率最小，同一吸力下的土壤含水率最小；15%CBP 混合土壤(15%CBP-MIXED)的曲線最平緩

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2811163