孫宇樂(lè)，屈忠義，王麗萍，楊少東，王 凡

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特010018；2.巴彥淖爾市水利科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015000）

0 引 言

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)和人口大國(guó)，保證糧食產(chǎn)量對(duì)國(guó)家糧食安全尤為重要，其中化肥氮磷養(yǎng)分的投入對(duì)土壤養(yǎng)分含量的提高和作物產(chǎn)量的增加有重大的影響[1]。氮素是植物尤其是農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的必要元素，也是造成環(huán)境污染的重要原因，特別是地下水污染[2]。農(nóng)業(yè)工作中施加的大量氮肥除小部分存留在土壤中和被植物體吸收利用以外，其余大部分通過(guò)徑流、硝化和反硝化作用、淋溶、氨揮發(fā)等多種途徑損失，進(jìn)入水體和大氣中[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中氮肥的總體利用效率僅為35%[4]，氮損失率卻高達(dá)45%，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失極為嚴(yán)重[5]。在灌溉和降雨條件下，土體中的氮元素極易以硝態(tài)氮的形式隨水垂直向下運(yùn)動(dòng)，遷移至植物根系層以下無(wú)法再被植物吸收利用，從而造成氮淋失[6]。被淋洗出植物根系活動(dòng)層的養(yǎng)分很難再被植物吸收利用，大大降低了土壤的養(yǎng)分利用效率[7]。被淋洗出土體的氮元素若隨徑流流入地下水中，可能造成地下水中硝酸鹽含量超標(biāo)，嚴(yán)重危害人體健康[8]。大量研究成果表明通過(guò)高效節(jié)水技術(shù)能有效提高水肥的利用效率[9]，但在實(shí)際推廣過(guò)程中，也面臨諸多問(wèn)題。

3.方法與用藥方案：采用羅馬Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)流行病學(xué)調(diào)查問(wèn)卷(Rome Ⅲ-MQ)[1]，每個(gè)入組成員調(diào)查2個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別為長(zhǎng)遠(yuǎn)航前及長(zhǎng)遠(yuǎn)航后3個(gè)月。因各種原因未完成調(diào)查或中途退出共18人，符合FC診斷標(biāo)準(zhǔn)共61人，其中長(zhǎng)遠(yuǎn)航前診斷FC患者23人，長(zhǎng)遠(yuǎn)航中新增FC患者38人。

沿黃地區(qū)灌溉模式多為傳統(tǒng)漫灌，造成水資源大量浪費(fèi)[10]。但黃河高泥沙量是阻礙沿黃灌區(qū)滴灌技術(shù)推廣的主要影響因素，直接引用黃河水進(jìn)行節(jié)水灌溉會(huì)造成灌溉系統(tǒng)的堵塞[11]。同時(shí)，黃河泥沙中富含多種有益的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，若直接過(guò)濾后棄置，會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)[12]。因此，如何在降低泥沙含量、提高水肥利用效率的同時(shí)，提高泥沙資源的利用率也是我們亟待解決的問(wèn)題。

對(duì)不同像控點(diǎn)布設(shè)方案下生產(chǎn)的數(shù)字正射影像成果進(jìn)行平面精度檢查，其中方案二為像控點(diǎn)最密集的布設(shè)方案，其他布設(shè)方案均在方案二的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，像控點(diǎn)的數(shù)量均在減少。方案二像控點(diǎn)的布設(shè)情況，如圖1所示。

目前，許多專(zhuān)家學(xué)者針對(duì)提高土壤水肥利用效率做了大量研究，并取得一定的研究成果。在砂壤土中施用生物炭，能降低氮素的淋失程度，提高氮肥的利用率，降低面源污染的風(fēng)險(xiǎn)[13]。吳蘊(yùn)玉等[14]研究發(fā)現(xiàn)控制灌溉在節(jié)水減排的同時(shí)可增加產(chǎn)量，有較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。馬鑫等[15]研究發(fā)現(xiàn)施用保水劑后第3年土壤的控水能力最強(qiáng)，一定程度上證實(shí)施用保水劑可增大表層土壤pH，增大土壤持水率，可有效改善土壤微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。NO3??N 是氮素淋洗損失的主要形態(tài)，而NH4+?N的淋失損失主要出現(xiàn)在淋洗前期，增加施氮量可以推遲各形態(tài)氮素峰值出現(xiàn)時(shí)間，增加淋失風(fēng)險(xiǎn)[16]。

本文根據(jù)前人試驗(yàn)，得到黃河水施加水夢(mèng)吸附劑后過(guò)濾出的絮凝泥沙，研究不同含量的絮凝泥沙施入土壤后對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響規(guī)律，以期使過(guò)濾后的黃河泥沙資源得到有效利用。不僅可以減少泥沙淤積，還可以將泥沙改造成土壤改良劑，減少土壤氮素淋失，提高水肥利用效率，達(dá)到增產(chǎn)節(jié)水保肥的目的，為河套灌區(qū)推廣高效節(jié)水保肥技術(shù)和土壤改良提供理論支撐和技術(shù)依據(jù)。

屈伸等[17]研究發(fā)現(xiàn)水夢(mèng)吸附劑是一種高效無(wú)機(jī)吸附劑，對(duì)于黃河水泥沙具有吸附率高、沉降速度快的特點(diǎn)。楊少東等[18]發(fā)現(xiàn)水夢(mèng)無(wú)機(jī)吸附劑對(duì)不同含沙量下水體中濁度及各類(lèi)污染物指標(biāo)有明顯的去除凈化作用，濁度平均降低97.8%。但前人研究多集中于黃河泥沙的過(guò)濾效果，對(duì)過(guò)濾后的泥沙處置問(wèn)題尚待進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)絮凝泥沙為“水夢(mèng)”綜合處理裝置過(guò)濾黃河水后產(chǎn)生的黃河泥沙絮凝物，其中含有“水夢(mèng)”吸附劑CS?005。供試土壤取于內(nèi)蒙古巴彥淖爾市杭錦后旗改鹽增糧科技示范區(qū)（106°54' E，40°49' N），該區(qū)年均降水量為130～180 mm，蒸發(fā)量較大，土壤取至表層20 cm，為中度鹽堿土，屬硫酸鹽?氯化物型鹽土，土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)壤土。表層土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)土壤的理化性質(zhì)Tab.1 Physical and chemical properties of test soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

從圖1可以看出，不同處理的土壤含水率變化規(guī)律基本一致，當(dāng)土壤吸力小于200 kPa時(shí)，不同處理的土壤含水率快速下降，降幅顯著。當(dāng)土壤吸力大于400 kPa 以后，不同處理下水分釋放緩慢。相同土壤吸力下，土壤含水率CK

試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理（每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)），不同處理絮凝泥沙填裝水平分別為0 g/kg（CK）、20 g/kg（T1）、40 g/kg（T2）、60 g/kg（T3）、80 g/kg（T4），共計(jì)15個(gè)土柱。將試驗(yàn)所用的土壤充分自然風(fēng)干、碾壓，過(guò)2 mm 篩，與絮凝泥沙按不同比例依次稱重（經(jīng)測(cè)定，土壤容重為1.55 g/cm3，砂壤土與絮凝泥沙總重約為2 kg）、混合均勻后，分兩層裝入底部有出水孔的PVC 圓柱管中（內(nèi)徑9 cm，高度30 cm），其中土柱高度約為20 cm，在表層0～5 cm 土層中均勻混入0.5 g 尿素（尿素添加量約為當(dāng)?shù)厮?，?dāng)?shù)厥┓柿繛?50 kg/hm2）；在底部鋪上尼龍網(wǎng)和石英砂作為反濾層。頂部覆蓋薄膜（避免水分蒸發(fā)）。

1.2.2 淋溶試驗(yàn)

土壤水分特征曲線是表征土壤水基質(zhì)勢(shì)與土壤水分含量的變化關(guān)系，是研究土壤水分及土壤水動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的重要表征。通過(guò)RETC軟件中的van Genuchten方程對(duì)不同處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，得出擬合參數(shù)a、n、相關(guān)系數(shù)R2如表2所示。隨著絮凝泥沙施用量增加，處理CK、T1、T2、T3、T4 的α值呈增大趨勢(shì)，說(shuō)明土壤持水能力隨絮凝泥沙含量增多而增強(qiáng)。并且不同處理模型的決定系數(shù)R2均大于0.98，說(shuō)明通過(guò)RETC軟件中的van Genuchten 方程擬合的水分特征曲線效果較好，結(jié)果可信。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

試驗(yàn)使用的是紫外分光光度計(jì)和PHS?3C 酸度計(jì)與DDSJ?308A 電導(dǎo)儀。測(cè)定收集到的淋溶液在不同波長(zhǎng)（220 nm 和275 nm）條件下的吸光度，總氮吸光度As按公式（1）計(jì)算，總氮濃度C按公式（2）計(jì)算，根據(jù)淋溶體積計(jì)算氮素淋失量。淋溶階段結(jié)束后，采用土水比1：5浸提法測(cè)定土壤的pH值與電導(dǎo)率值。將土柱中的土樣取出，充分自然風(fēng)干后進(jìn)行碾壓，過(guò)2 mm 篩，再將土壤與去離子水按1：5 的比例配制成溶液，然后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

式中：As為淋溶液中總氮的吸光度；As220、As275分別為波長(zhǎng)為220 nm、275 nm 對(duì)應(yīng)的總氮的吸光度；A0為空白對(duì)照組對(duì)應(yīng)的總氮的吸光度。

1.3調(diào)查所得資料采用EpiData3.0軟件進(jìn)行的數(shù)據(jù)錄入,應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,率的比較采用x2,檢驗(yàn)水準(zhǔn)=0.05。

1.4 數(shù)據(jù)處理

由圖2可知，淋洗次數(shù)相同時(shí)，不同處理單次堿解氮淋失量的變化規(guī)律基本一致，同一絮凝泥沙施用水平下，每日的堿解氮淋失量隨淋洗次數(shù)的增多呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，淋洗次數(shù)越多，淋失趨勢(shì)越緩。不同處理第1次淋洗時(shí)氮素淋失量最多，因浸潤(rùn)階段加入的水量保證了土壤中尿素得到溶解，使得淋洗初期土壤中的氮素含量較高。各處理T1、T2、T3、T4 與CK 相比，速效氮淋溶量分別減少了0.38、0.60、1.03 和1.36 mg，隨著絮凝泥沙施用量的增加，土壤對(duì)速效氮的吸持能力逐漸增強(qiáng)，淋失量隨之降低，說(shuō)明施加絮凝泥沙有效增強(qiáng)了土壤對(duì)速效氮的吸持能力。隨著淋洗次數(shù)的增加，淋失量減少且變化趨勢(shì)變緩，主要是施加的肥料完全溶解后，土壤失去外界氮素補(bǔ)充，氮素總量開(kāi)始下降，淋溶液中的速效氮淋溶量開(kāi)始減少。在持續(xù)淋溶作用的后期，速效氮含量變化不明顯。因此，施用絮凝泥沙對(duì)氮素淋失量的影響主要體現(xiàn)在淋溶初始階段。

2 結(jié)果與分析

2.1 絮凝泥沙對(duì)土壤水分特征曲線影響規(guī)律分析

土柱填裝完成后，進(jìn)入浸潤(rùn)階段，為保證肥料在土壤中得到充分溶解吸收，試驗(yàn)中模擬自然降雨條件連續(xù)浸潤(rùn)5 天，每天施加去離子水120 mL（折合降雨量19 mm）。直至有淋溶液滲出。進(jìn)入淋洗階段后，依據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際年平均灌水量和降雨量，計(jì)算淋洗量約為350 mm（折合降雨量42.5 mm）。每5天加水淋洗一次，每次加水270 mL，并用試劑瓶收集淋溶液，共淋洗六次。對(duì)收集到的淋溶液進(jìn)行編號(hào)并測(cè)量其體積，冷藏于4℃的冰箱內(nèi)，收集完成后，進(jìn)行水樣、土樣試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.1 土柱試驗(yàn)

本調(diào)查的研究方法包括：①訪談法：訪談法是目前比較普遍使用的一種方法，主要是通過(guò)與被調(diào)查對(duì)象進(jìn)行面對(duì)面的實(shí)地溝通，通過(guò)語(yǔ)言交流來(lái)直接進(jìn)行資料收集，訪談法在一定的程度上有較高的準(zhǔn)確性。本研究通過(guò)對(duì)高校團(tuán)委老師、團(tuán)委學(xué)生干部以及在校大學(xué)生進(jìn)行的針對(duì)性訪談，為研究得出更為準(zhǔn)確的事實(shí)依據(jù)。②文獻(xiàn)法：文獻(xiàn)法是指通過(guò)查閱、整理、分析已有的文獻(xiàn)資料，了解教育事實(shí)，探索教育現(xiàn)象的研究方法。本研究采用文獻(xiàn)研究法，參考國(guó)內(nèi)碩、博論文、權(quán)威期刊論文、相關(guān)書(shū)籍及權(quán)威網(wǎng)站文章和國(guó)外重要期刊的論文、著作等，對(duì)其進(jìn)行篩選、分類(lèi)、整理，為論文的研究提供基礎(chǔ)。

表2 不同絮凝泥沙處理土壤的Van Genuchten模型參數(shù)Tab.2 Van Genuchten model parameters of soil treated with different flocculated sediment

圖1 不同絮凝泥沙施用量下的土壤擬合水分特征曲線Fig.1 Fitting water characteristic curve of soil under different flocculating sediment application

2.2 絮凝泥沙對(duì)氮素淋失的影響規(guī)律

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著性分析，利用RETention Curve 軟件進(jìn)行土壤水分特征曲線擬合，使用Microsoft Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合處理和圖表的繪制。

引水魚(yú)經(jīng)常游在鯊魚(yú)前面，這樣不僅能借著鯊魚(yú)“狐假虎威”，還能得到一些鯊魚(yú)丟棄的“殘羹剩飯”。引水魚(yú)甚至還會(huì)游進(jìn)鯊魚(yú)的嘴里，幫助鯊魚(yú)清理牙齒內(nèi)殘留的食物。

由圖3可以看出，隨著絮凝泥沙施用量增加，氮淋失總量隨之減少，處理T1、T2、T3、T4 較CK 相比氮淋失量分別減少3.40、6.18、8.06 和11.27 %。浸潤(rùn)階段主要是保證土柱中土壤接近飽和狀態(tài)，且尿素充分溶解。絮凝泥沙具有一定的持水能力，隨著土壤中絮凝泥沙施用量的增加，淋溶液總量減少。

根據(jù)該公司于周三發(fā)表的聲明，寶馬出行服務(wù)有限公司是寶馬集團(tuán)的全資子公司，今年早些時(shí)候在成都成立，已于本月拿到了網(wǎng)約車(chē)牌照。該公司的經(jīng)理約瑟夫·帕廷森向英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》稱，他們“期待今年晚些時(shí)候?qū)?chuàng)新性的出行服務(wù)帶到成都”。

2.3 絮凝泥沙對(duì)土壤鹽分和pH的影響

圖2 不同處理單次堿解氮淋失量變化規(guī)律Fig.2 Change rule of leaching loss of single alkali hydrolyzed nitrogen in different treatments

圖3 氮素淋失總量變化規(guī)律Fig.3 Change rule of total amount of nitrogen leaching

由圖4可以看出，隨著絮凝泥沙施用量的增加，土壤的pH值呈增大趨勢(shì)但幅度較小，無(wú)顯著差異性。施用絮凝泥沙后，處理T1、T2、T3、T4 的pH值較CK 增加了0.02、0.04、0.05、0.08，說(shuō)明絮凝泥沙對(duì)鹽漬土酸堿度基本無(wú)影響。供試土壤屬于中度鹽漬土，偏堿性，在持續(xù)水量的淋洗作用下，土壤中的鹽基離子有部分會(huì)淋失，但絮凝泥沙具有吸附性，堿性基團(tuán)淋失量減少，pH值稍有增加。

從圖5可以看出，隨著絮凝泥沙施用量的增加，不同處理土壤的電導(dǎo)率值呈先減小后增大趨勢(shì)。各處理間無(wú)顯著差異性，T1、T2、T3、T4處理較CK 分別增加了?3.43%、?4.78%、0.13 %、5.72 %，施用量達(dá)到60 g/kg時(shí)，T3、T4 處理土壤中的電導(dǎo)率呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。電導(dǎo)率值先減小主要是由于適量的絮凝泥沙中的沙粒結(jié)構(gòu)增加了孔隙度，土壤中的少量可溶性鹽會(huì)隨著水分而流失，提高了鹽分的淋洗程度；由于吸附性泥沙具有對(duì)可溶性鹽基離子的吸附能力，同時(shí)絮凝泥沙中含有一定量的鹽基離子，隨著使用量的增加，會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率增大。因此，當(dāng)絮凝泥沙施用量少于60 g/kg時(shí)，對(duì)土壤的電導(dǎo)率有降低效果。

圖4 不同處理土壤淋溶液pH值變化規(guī)律Fig.4 The change of pH value of soil drenching solution in different treatments

圖5 不同處理的淋溶土壤電導(dǎo)率的變化規(guī)律Fig.5 Change rule of electric conductivity of leaching soil with different treatments

3 結(jié) 論

在生產(chǎn)力較為低下的鹽漬化土壤中，施用絮凝泥沙能削弱水分對(duì)養(yǎng)分的淋溶作用，保持土壤中的養(yǎng)分水平，有利于提高氮肥的利用率，降低地下水面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。施加絮凝泥沙可以提高土壤的吸持能力，改善土壤的水力特性，隨著絮凝泥沙施用量的增加，氮素淋失總量隨之減少，對(duì)減少速效氮淋溶總量效果較明顯。絮凝泥沙對(duì)土壤的pH值影響不明顯，施用量少于60 g/kg時(shí)，電導(dǎo)率有所降低。

綜合分析，當(dāng)絮凝泥沙施用量在40～60 g/kg時(shí)，對(duì)鹽漬土的改善效果較好。絮凝泥沙施用量對(duì)土壤結(jié)構(gòu)、氮素平衡等的影響，有待于進(jìn)一步深入研究。