刺五加在东北黑土区埂带上的生态适应性及水保效益研究

为了解决东北黑土区坡耕地治理中埂带植物品种少、水保效益差的问题,在黑龙江省牡丹江修建梯田埂和地埂试验区,在埂带上栽植长梗刺五加和短梗刺五加,设置径流小区,以自然裸露为对照。通过对埂带刺五加生物量、泥沙和径流量、对土壤含水量影响及经济效益观测,研究刺五加在东北黑土区埂带上的生态适应性及水土保持效益。结果表明:长梗刺五加和短梗刺五加在梯田埂和地埂上均有良好的适应性;埂带刺五加试验区土壤侵蚀量低于东北黑土区容许土壤流失量200 t/（km²·a）,满足水土保持功能要求;观测不同深度土壤含水量,刺五加埂带显著高于对照;栽植第三年的经济效益,梯田埂上短梗刺五加和长梗刺五加分别达到了96 880元/hm²和10 740元/hm²。地埂上短梗刺五加和长梗刺五加分别达到47 700元/hm²和10 665元/hm²,经济效益显著;二者相比,短梗刺五加在埂带上优于长梗刺五加。     

黑土区埂带植物水土保持效益研究

地埂植物带及梯田埂植物带在控制水土流失、改善生态环境等方面起到了良好的标本兼治的作用,因而被广泛应用。科学合理地选择优良的埂带植物是提高东北黑土区土地利用率和土地生产力的重要措施。选用短梗刺五加、长梗刺五加、蓝靛果和芦笋等4种固埂经济植物,测定其在固埂防冲,减少地埂及梯田埂上水土流失及其经济效益。其中短梗刺五加水土保持效益最为突出,可在东北黑土区的地埂植物带上大面积推广应用。蓝靛果适应性较强,是一种优良的水土保持植物,同时兼备很高的经济效益,可以在黑土区作为埂带植物推广应用。     

三峡库区紫色土坡耕地草本植物根系固结地埂的土力学机制

为揭示三峡库区紫色土坡耕地草本植物根系对地埂土壤固结作用的土力学机制,选取库区3种草本地埂植物为研究对象,对3种地埂植物根系的分布特征及抗拉性能进行研究,并分析3种地埂土壤的抗冲性和抗剪强度。研究结果表明,紫花苜蓿、蓑草、桂牧一号的根系总生物量分别为(79.37±1.26),(97.99±1.66),(71.76±1.96)g/m~2,紫花苜蓿根系在0—10cm土层分布最多,蓑草主要根系分布深度集中在10—20cm,桂牧一号根系分布在0—30cm土层深度范围内呈现出递增的趋势,在30—40cm土层深度根系含量不到10%。3种草本地埂植物根系的平均抗拉力为桂牧一号(7.93N)蓑草(6.03N)紫花苜蓿(5.40N),3种地埂植物根系单根抗拉力与根径呈幂函数关系,蓑草地埂植物根系的单根抗拉力与根径的相关性最高。3种地埂植物根系的抗拉强度表现为蓑草根系(45.91MPa)紫花苜蓿根系(19.68 MPa)桂牧一号根系(15.28 MPa)。3种不同草本地埂植物根系间的抗拉力和抗拉强度差异达到显著水平(P0.05)。3种植物地埂土壤的抗冲性变化为蓑草地埂(85.28L/(min·g))紫花苜蓿(69.47L/(min·g))桂牧一号(60.86L/(min·g)),蓑草地埂土壤的抗冲性与紫花苜蓿和桂牧一号间存在显著差异(P0.05)。3种草本植物地埂土壤的抗剪强度顺序为蓑草地埂(115.49kPa)紫花苜蓿(91.73kPa)桂牧一号(75.14kPa)。结果表明,蓑草地埂在三峡库区具有较好的固埂防蚀效果,在三峡库区坡耕地固结地埂土壤中发挥重要作用。三峡库区草本植物固结地埂可为三峡库区坡耕地整治提供新思路。     

东北黑土区蓝靛果埂带栽植技术及其水保效益

通过在东北黑土区梯田埂和地埂上栽植蓝靛果试验,对蓝靛果的生长发育、水保作用和经济效益进行了观测与分析。结果表明,蓝靛果适于埂带种植,它抗逆性强,方便管理,生长迅速,枝叶茂盛,适应性强。埂带蓝靛果茎叶和根系发达,固埂防冲能力强,蓄水保土效果显著。种植第3年,蓝靛果的保水效益达到82%以上,保土效益达95%以上,经济价值达24 000元/hm2。研究表明,可以在东北黑土区推广蓝靛果的埂带栽植技术。     

坡式条田在黑土区坡耕地水土流失治理中的应用及效益分析

以吉林省杏木小流域为试验区,采用野外观测与室内实验相结合的方法,对坡式条田在黑土区坡耕地水土保持效益和经济效益进行研究与分析。结果表明:(1)与横垄对照相比,黄花菜、红小豆及黄花菜与红小豆混种3种不同坡式条田产生的径流量分别减少62.5%,64.8%,69.2%,泥沙量分别减少70.9%,72.9%,74.2%。(2)不同坡式条田冲刷泥沙中有机质和全氮含量分别比对照减少10%~20%,全磷和全钾含量减少7%~15%。(3)条田埂上黄花菜与红小豆混种具有较好的固埂护埂效益,田埂植物盖度达到45%~55%,0-5cm,20-25cm和40-45cm土层土壤崩解速率分别比黄花菜和红小豆单种降低53.61%和22.41%,11.19%和8.94%,20.38%和10.88%。(4)与横垄对照相比,坡式条田措施下坡耕地总体经济效益提高8%~12%,红小豆作物经济价值最高。     

紫花苜蓿护埂功能研究

如何有效地保护和合理利用地埂,已引起人们广泛关注。保护好地埂,有利于农田的保水保土保肥,开发地埂资源,发展地埂经济。紫花苜蓿不仅适应性强,耐旱耐瘠薄,繁殖力强,是保护地埂的先锋草种,而且营养价值较高,适口性好,是牲畜最喜食的牧草。据测定：地埂上生长的紫花苜蓿主根深度可达2～6m,侧、须根主要分布在0～30cm±层中;盘根错节起到了保持水土的作用,比对照埂减少土壤侵蚀95．86％;地上部生物量为9．73t／hm2,地下部为3．84t／hm2,年产干草量为16．57t／hm2,产值可达3314．80元／hm2。足见紫花苜蓿具有较强的护埂作用,同时又是良好的经济作物。     

不同坡面微集雨措施对红花生长的影响

[目的]利用微集雨技术在伊犁河谷温性荒漠类草地坡面种植红花,为红花旱作种植和草地水蚀荒漠化防治提供技术支撑。[方法] 2021年4—9月在新疆伊宁市铁厂沟观测场布设了对照、凹坑、水平阶、方片埂、等高垄5个处理,使用径流小区自然降雨观测法监测了降雨量,各处理的径流量、土壤流失量,以及红花生长等数据,用TDR监测了0—10 cm土层含水量,用FAO Penman-Monteith模型估算了红花潜在蒸散发量。[结果]观测期总降雨量为53.1 mm,红花潜在蒸散发量呈“先增加,后减少”的趋势。5种措施中,对照处理的径流量最大,为6.50×10^-2 mm,该处理红花未出苗;方片埂处理的土壤流失量最大,为0.684 t/km²。5种处理表层土壤含水量在6月最低,平均值为1.50%。未观测到径流的凹坑处理开花期红花存活16株,株高25.3 cm,生长最好。[结论]开花期5种微集雨小区红花长势的顺序为：凹坑>水平阶、方片埂、等高垄>对照。观测小区总径流量越少,越有利于红花的存活和生长。     

不同植物带地埂土壤抗侵蚀效果研究

采用野外调查与室内试验相结合的方法,对研究区坡耕地3种不同地埂植物带上的植物生长状况、土壤物理化学性状及土壤崩解速率进行了测定,研究了不同植物带地埂土壤的抗侵蚀效果。结果表明:黄花菜与红小豆混种能够促进地埂植物带上植物地上和地下部分生长,增强植物护埂、固埂作用;不同植物带地埂土壤容重随土层深度的增加而增大,土壤孔隙度、含水量和有机质含量随土层深度的增加而降低;黄花菜、红小豆及黄花菜与红小豆混种植物带地埂土壤孔隙度、含水量及有机质含量均高于对照裸埂,土壤容重低于裸埂,黄花菜地埂土壤孔隙度最好,黄花菜与红小豆混种地埂土壤保水保肥性最好;不同植物带地埂土壤崩解速率随土层深度的增加而增大,黄花菜与红小豆混种地埂土壤抗崩解、抗侵蚀性能最强,是适合东北低山丘陵区坡耕地水土流失防治的良好措施。     

优良的水土保持经济作物—芦笋

芦笋是一种宿根性多年生草本植物,被誉为"美味良药、蔬菜之王",是优良的水土保持经济作物。其适宜性强,最适宜土壤pH值为5.8~6.7,在pH值为7.8、含盐量在0.25%以下的土壤中,通过一定的栽培技术也能达到高产。可广泛栽植于退耕地、滩川地、梯田地埂、坝地等,其栽培管理技术简单易行,非常适合生态农业发展需要。由于芦笋的根系群发达,可达400~600条,其根深可达1.2 m,盘根错节,具有较强的固土作用,其采笋时间仅在初夏,采后芦笋生长旺盛,枝繁叶茂,枝叶有效地截流降雨,防止了雨水对地埂的击溅、冲刷,分散了水势,保护了地埂,避免了农田的水肥流失,可作为水土保持先锋草种。     

西南山区等高植物篱和植物固结地埂的水土保持功能的理解

水土流失是个世界范围的严重环境问题,比如由于丰沛的降雨和陡坡耕作,造成的中国西南部偏僻山区的坡耕地水土流失.这些区域采取了多种保持土壤措施减少土壤流失,可当地农民并不接受引进的等高植物篱措施;而植物固结地埂是一项传统的且当地农民乐意接受的水土保持措施.本文比较了等高植物篱和植物固结地埂的结构,设置3种植物固结地埂高度0 (CK)、10cm (H10H)、和15 cm (H15H),分析了等高植物篱(H0H)和上述3种地埂高度的植物固结地埂对径流、侵蚀量的影响及产投比和经济效益,旨在理解当地农民的选择.研究结果显示最明显的区别是植物固结地埂具有一定高度的地埂能够方便农事活动并且有效减少水土流失.植物固结地埂的第2个处理(H15H)比无地埂无植物篱的坡耕地处理(CK)减少径流55.56％±6.25％,减少侵蚀量79.26％±3.50％.不同处理的径流量、土壤侵蚀减少量和土壤抗蚀性变化顺序为:H15H＞H10H＞H0H＞CK.H15H的产投比最高为1.52.与其他试验处理相比,虽然H15H措施需要的劳动力更多,但它具有较高的植物篱收获量和产投比以及较强的抗冲蚀性.因此,西南地区坡耕地上推荐具有15 cm地埂高度的植物固结地埂措施(H15H),甚至该项水土保持措施可适用于与西南地区气候相似的其它区域或是其它国家.     

三峡库区紫色土坡耕地草本地埂植物根系分布及抗拉力学特征

[目的]探究三峡库区紫色土坡耕地3种草本地埂植物根系分布及抗拉特征,为揭示地埂植物根系固结地埂提供理论依据和数据支持。[方法]以三峡库区自然恢复的蓑草、人工种植的韭菜和蚕豆这3种草本地埂植物根系为研究对象,对比分析其根系在不同地埂土壤深度的分布规律及根系抗拉特性。[结果](1)在0—40cm深度土壤中3种草本地埂植物根系直径变化表现出:蚕豆根系韭菜根系蓑草根系。3种草本地埂植物根系直径与地埂土壤的土层深度间服从指数函数关系。(2)在0—40cm地埂土层深度范围内,韭菜根系生物量与蓑草根系和蚕豆根系生物量之间存在显著性差异(p0.05),韭菜和蚕豆地埂植物根系生物量随土层深度的增加而逐渐减小,蓑草地埂植物根系生物量随土层深度的增加先增加后减小。(3)3种草本地埂植物根系的单根平均抗拉力次序为蚕豆根系(10.53N)蓑草根系(6.03N)韭菜根系(4.51N),3种地埂植物根系单根抗拉力与根径呈幂函数关系(p0.05)。3种地埂植物根系的抗拉强度表现为蓑草根系(45.91 MPa)蚕豆根系(18.02MPa)韭菜根系(12.20 MPa)。(4)3种草本地埂植物根系黏聚力变化顺序为:蓑草根系(0.013 1kPa)蚕豆根系(0.009 4kPa)韭菜根系(0.005 5kPa)且3种地埂植物根系黏聚力与土层深度呈指数函数关系(p0.01)。[结论]自然恢复的蓑草地埂在三峡库区较其他两种人工种植的地埂植物有更好的固结地埂效果,从而有效控制坡面土壤侵蚀和水土流失。草本植物固结地埂可为三峡库区坡耕地治理提供新思路。     

渭北旱塬花椒地埂林土壤抗蚀抗冲性研究

通过对花椒地埂林土壤抗蚀性、抗冲性指标连续 3年的测定和分析结果表明:花椒地埂林土壤具有显著的固埂保土效益,土壤抗蚀性、抗冲性均高于无林埂土壤。土层腐殖质含量、水稳性团聚体含量及表层土壤水稳性团聚体风干率、团聚状况、团聚度均高于无林地埂土壤,土壤分散率、分散系数均低于无林埂土壤。土壤抗冲性大小与树龄、冲刷水量、土壤毛根含量、腐殖质含量关系密切,土壤抗冲性变化规律与抗蚀性吻合,土壤抗蚀性强弱与抗冲性强弱趋于一致。     

金银花植物篱在红壤果园水土流失治理中的水土保持效益研究

为进一步研究植物篱在防控果园水土流失方面的效果，以赣南典型脐橙园梯壁裸露小区为对照，分析了种植金银花植物篱小区的水土保持综合效益。结果表明：梯壁种植金银花小区土壤>0.25 mm大团聚体比梯壁裸露小区有所提高；梯壁种植金银花2 a后土壤结构体破坏率比同年限梯壁裸露小区土壤降低了58.82%,WSA提高了19.63%;与梯壁裸露小区相比，梯壁种植金银花小区在中雨条件下减沙效益为20.89%,总氮、总磷流失量分别减少30.49%、35.00%,大雨条件下减沙效益可达73.49%,总氮、总磷流失量分别减少15.97%、59.78%;梯壁种植金银花1 a后土壤有机质、总氮、总磷含量分别比同年限梯壁裸露小区提高8.97%、27.78%和133.33%,种植2 a分别提高16.59%、25.71%和20.00%。因此，脐橙园梯壁种植金银花不仅可以提高土壤团聚体稳定性及土壤抗蚀性，减少土壤及其养分流失，同时还可以培肥土壤，提高其水土保持综合效益。     

半干旱黄土丘陵区水平阶整地规格与降雨量的关系

以半干旱区甘肃省榆中县孙家岔流域5种不同下垫面条件下的径流小区为研究对象,对小区6a的自然降雨产流观测资料进行了分析,研究了半干旱黄土丘陵区水平阶整地规格与降雨量的关系。研究结果表明,刈割草地较荒坡地的径流量增加了9.77%~24.87%灌木措施(甘蒙柽柳小区、柠条小区)径流量较荒坡地可减少8.28%~60.57%和12.24%~78.41%次降雨的产流深(草灌小区)与降雨强度具有很好的线性关系水平阶则可以完全拦蓄降雨。在15°~25°坡地上配套水平阶的设计宜按5年一遇最大6h降雨进行,此时若埂高为0.1m,其允许最大坡长为3.9~8.2m。适当加高水平阶埂高,可提高防御标准和防护面积。     

3种草本植物根系特征及与径流泥沙关系

以无芒雀麦、紫花苜蓿和早熟禾为研究对象,通过野外径流小区天然降雨产流产沙观测和室内根系扫描试验,分析了3种草本植物在1∶1.5和1∶1.2坡比边坡上的根系生长特征、固土保水效益,以及根系特征与径流小区产流产沙量的关系,结果表明:(1)1∶1.2与1∶1.5坡比边坡相比,早熟禾根系根长密度、平均直径、表面积密度和根尖数密度等根系特征值降低了51%～75%,径流小区产流产沙量分别增加了33%和37%;无芒雀麦和紫花苜蓿根系特征值变化幅度为1%～40%,产流产沙量增加比例在6%以内。(2)3种草本植物径流小区与裸地小区相比,产流量减少了27%～41%,产沙量减少了60%～70%。(3)3种草本植物根系根长密度、平均直径、表面积密度和根尖数密度与径流量、泥沙量均表现为负相关线性函数关系,草本植物根系对径流小区产沙量影响比产流量大。(4)早熟禾在1∶1.5坡比边坡和紫花苜蓿在1∶1.2坡比边坡保持水土效果最好,为侵蚀沟治理植被选择提供了参考依据。     

固氮植物篱梯埂套种桑树效益初探

地埂桑是山区发展桑树的重要途径之一.传统的地埂桑叶质差,产量低.采用固N植物篱梯埂套种桑树栽培方式改造传统的地埂桑效益显著.研究结果表明,嫁接桑单株产叶量为对照的3.9倍,比对照高1068.8g;平均单叶鲜质量为对照的4.5倍,比对照高8g;平均单叶面积为对照的1.7倍,比对照高119.5cm2.实生桑单株产叶量为对照的4倍,比对照高255g;平均单叶鲜质量为对照的4.1倍,比对照高1.4g;平均单叶面积为对照的1.6倍,比对照高46.4cm2.     

三岔河小流域水土保持基础效益评价研究

通过对“东北黑土区水土流失综合防治试点工程”中建立的不同措施的径流小区的监测,选择具有典型黑土的黑龙江省宾县三岔河小流域作为研究对象,分别对地埂植物带、荒山灌木埂、横垄、水平坑(坑内植树)、裸地、顺垄6个小区进行了为期2 a的观测。经实测分析计算得出:相对于裸地来说,水平台田、荒山灌木埂、横垄、地埂植物带和顺垄减少侵蚀量分别为99.14%,97.65%,90.66%,87.7%和58.72%,减沙保土效果最好的是水平台田,顺垄保土效果最差。     

水土保持措施对径流泥沙及养分流失的影响

以北京市门头沟区龙凤岭水土保持科技示范园为研究对象,对2005—2009年汛期(5—11月)径流小区的径流量、侵蚀产沙量及养分流失量进行了分析。结果是:同为10 m坡长的径流小区,其径流量和养分流失量从大到小依次为裸地、坡耕地和石坎梯田,产沙量最大的是裸地,其次是石坎梯田,最小的是坡耕地;与裸地小区相比,10 m坡长的水土保持措施小区可减少全氮流失量50.5%~91.4%、减少全磷流失量31.8%~75.8%;20 m坡长裸地径流小区的径流量、泥沙量和养分流失量均明显大于鱼鳞坑,鱼鳞坑小区可减少径流量68.4%~83.0%、减少产沙量71.1%~82.7%、减少全氮流失量64.4%~74.9%、减少全磷流失量40.6%~87.3%。说明水土保持措施具有良好的保持水土和减少养分流失的作用。     

黑土稻田连续深耕改善土壤理化性质提高水稻产量大田试验

为了明确深耕对水田土壤理化性质及水稻产量影响,该文在黑土型水稻土上开展深耕研究,应用自主研发的水田深翻犁,开展深翻、浅翻与旋耕大区对比研究。结果表明:浅翻和深翻可以降低土壤固相比率和容重,与旋耕相比,土壤固相比率降低幅度分别为0.74%~4.80%和1.86%~3.90%;10~20 cm土层土壤容重分别下降0.09 g/cm~3和0.08 g/cm~3,20~30 cm土层深翻处理土壤容重比旋耕下降0.03 g/cm~3;10~20 cm土层土壤的通气系数和饱和透水系数浅翻处理比旋耕分别提高4.04倍和2.71倍,深翻提高4.42倍和2.14倍;20~30 cm深翻比旋耕提高1.86倍和2.87倍,2年趋势一致;深翻可使土壤养分指标在各层趋于平均化;深耕可促进水稻根系生长,根系的生长量与根长增加幅度为6.53%~16.33%和10.81%~21.62%,深翻好于浅翻;深耕提高水稻产量,2015年浅翻和深翻处理水稻实测产量分别比旋耕增产6.91%和9.81%,2016年增产6.59%和7.84%,2年增产趋势一致。     

黔西北乡土植物篱对典型石漠化区石灰土侵蚀动力学过程的调控

在自然降水条件下,定量研究黔西北喀斯特石漠化区典型乡土植物刺梨在坡耕地产流产沙的变化规律,分析该植物篱控制侵蚀产沙的水动力学机理。结果表明,刺梨植物篱截流、分流作用延缓径流产生及汇流时间,增加喀斯特坡面径流入渗量,减小坡面侵蚀动力。在不同降雨强度条件下,喀斯特坡面入渗率与径流量和产沙量呈负线性相关。植物根系缠绕串连黏结根土,改变土壤的入渗特性,增强土壤抗冲性与抗蚀能力。根系密度随土层深度增加而减少,减沙效应亦变小。土壤抗侵蚀能力与d<1mm的须根密度呈极显著正相关关系,与d≤2mm须根的根量、根长与土壤抗冲指数存在线性回归关系。当I30雨强为2.41mm时,植物篱小区几乎无流水侵蚀,而对照样地侵蚀产生较多泥沙;当I30为4.72,8.35mm时,研究小区皆已侵蚀产沙,并在对照样地侵蚀产生细沟,显示雨强加大,坡面产流动力加强,冲沙携沙能力加大。说明植物篱起到保水固土减沙和对土壤侵蚀水动力过程的调控。喀斯特坡面流侵蚀产沙水动力主要受降雨强度和雨滴动能影响,雨滴侵蚀力的大小取决于雨量、雨强、雨滴大小。侵蚀产沙量与雨强、降雨历时呈显著的幂函数关系。揭示了植物根系固土减沙和提高土壤抗侵蚀水动力的调控机理。