不同土壤管理措施对坡耕地土壤氮磷养分流失的控制效应

为有效防治紫色丘陵区坡耕地水土流失和面源污染,采用径流小区定位观测法研究不同土壤管理措施下坡耕地产流产沙、养分流失及作物产量特征,进一步揭示生物炭、聚丙酰胺和玉米秸秆覆盖措施对紫色土坡耕地氮磷养分流失的控制效应。结果表明:(1)与背景值相比,土壤养分含量增幅表现为SM(玉米秸秆覆盖)PAM(聚丙酰胺)BC(生物炭),表明玉米秸秆覆盖措施改善土壤养分效果最优,其次为聚丙烯酰胺。(2)不同土壤管理措施控制地表产流产沙的效应均表现为SMPAMBC。BC、PAM、SM措施产流量分别减少0.00%~54.55%,0.00%~85.79%,0.00%~92.39%,产沙量分别减少2.67%~47.78%,5.87%~77.90%,11.47%~90.17%。在中、大雨条件下土壤管理措施减流减沙效应显著,而暴雨、大暴雨可削弱其减流减沙效益。(3)不同土壤管理措施控制氮素流失效应大小为SMPAMBC。与对照相比,在中、大雨条件下,全氮流失量降低16.24%~76.29%,水解氮流失量降低6.21%~81.93%;而在暴雨、大暴雨条件下,全氮流失量分别减少(-11.74%)~11.99%;水解氮流失量则分别降低(-9.87%)~17.39%。表明玉米秸秆覆盖措施控制氮素流失效果最佳。(4)不同土壤管理措施控制磷素流失的效应差异明显。在中、大雨条件下,BC、PAM和SM控制全磷流失效应显著(15%~81.44%),而在暴雨、大暴雨条件下其效应削弱((-6.68%)~10.98%);与对照相比,不同土壤管理措施对玉米籽粒增产效应为SM(29.43%)PAM(19.01%)BC(12.66%)。生物炭、聚丙酰胺和玉米秸秆覆盖措施均可有效控制坡耕地土壤养分流失,其中玉米秸秆覆盖措施控制效应最佳。     

三峡库区坡耕地免耕秸秆覆盖下氮磷流失特征

为有效防治三峡库区坡耕地氮磷流失,在三峡库区长坪小流域连续进行两年野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下进行免耕秸秆覆盖(SM)和对照(CK)两个处理的田间试验,研究了免耕秸秆覆盖措施对地表径流和氮磷养分流失的影响。结果表明：(1)降雨量与径流量极显著正相关,径流主要由几次暴雨事件造成,需要重点防范玉米季暴雨造成的水土流失。免耕秸秆覆盖能减少地表产流产沙,相比对照处理,免耕秸秆覆盖减少19.1%的径流流失,减少63.6%的泥沙流失。(2)免耕秸秆覆盖分别降低了21.3%,25.8%的总氮和总磷流失量,径流量和氮磷流失量呈极显著正相关,免耕秸秆覆盖主要通过减少径流量来减少氮磷流失。(3)坡耕地油菜—玉米种植制的氮磷流失风险期为6—7月初,该时期CK处理41.3%的径流量贡献了81.4%,52.1%的总氮和总磷流失,SM处理38.4%的径流量贡献了75.2%,48.2%的总氮和总磷流失,在该时期通过免耕秸秆覆盖可分别减少17.5%,31.7%的总氮和总磷流失。研究表明,免耕秸秆覆盖是控制三峡库区坡耕地氮磷养分流失的良好水土保持措施。     

不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地水土及径流氮输出的控制效果

基于巢湖沿岸坡耕地水土和养分流失监测的定位试验,于2014—2015年连续2a进行观测,研究小麦—芝麻模式下,植物篱(黄花菜)(PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)3种农艺措施对水土和径流氮输出的控制效果。结果表明,植物篱、植物篱+秸秆覆盖和等高垄作能有效减少地表径流量和土壤流失量,3种农艺措施的降低效果依次为PHSPHCR。与CK(当地常规耕作)相比,PH、PHS和CR处理平均分别减少24.5%,36.5%和19.7%的径流流失和31.0%,45.6%和25.4%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用,且减沙效果大于减流效果。3种农艺措施显著降低了径流液颗粒态氮(PN)的浓度,提高了溶解态总氮(DTN)、硝态氮(NO~-_3—N)和溶解态有机氮(DON)的浓度,但对总氮(TN)和铵态氮(NH~+_4—N)浓度无显著影响。CK处理径流液中PN和DTN所占TN的比例基本相当,而在其3种农艺措施下,DTN是N随着径流迁移的主要形态。在DTN中,NO~-_3—N占较大比例,DON次之,NH~+_4—N所占比例最小。CK处理N随地表径流平均年度累积流失量为9.35kg/hm~2,占当年施N量的2.83%。与CK相比,PH、PHS和CR处理的N素年度累积流失量平均分别降低了28.3%,40.7%和21.2%,其对N素输出的控制效应主要是通过减流减沙来实现的。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地不同形态磷径流输出的控制效果

为明确巢湖沿岸坡耕地不同农艺措施对生态保护和水环境治理的影响,以农业面源污染长期定位观测基地为平台,于2014—2015年连续2 a对常规耕作(CK)、植物篱(黄花菜,PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)4种农艺措施下的水土及随地表径流迁移的各种形态磷进行了监测。结果表明,与常规耕作相比,PH、PHS和CR能有效地减少径流量和产沙量(P0.05),降低效果依次为:PHSPHCR。与CK相比,PH、PHS和CR可分别减少23.5%、36.5%和19.7%的径流流失和29.5%、45.2%和26.3%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用。CK条件下的径流液总磷(TP)浓度是0.612~1.220 mg·L~(-1),其中颗粒态磷(PP)占总磷的71.5%~81.7%,颗粒态磷是磷随地表径流迁移的主要形态。在溶解态总磷(DTP)中,溶解态正磷酸盐(D-Ortho-P)所占比例较大,为87.4%~90.7%;溶解态有机磷(DOP)所占比例较小,仅占9.3%~12.6%。与CK相比,PHS、PH和CR显著降低了径流液PP和TP的浓度(P0.05),但却不同程度地提高了DTP和D-Ortho-P的浓度,而对DOP的浓度无显著影响(P0.05)。CK条件下,磷的年流失负荷平均为0.706 kg·hm~(-2),占当年作物施磷量0.98%。与CK处理相比,PH、PHS和CR处理磷的年流失负荷分别降低38.4%、53.8%和33.4%(P0.05),其对磷素输出的控制效应主要通过减少径流量和降低径流液PP的浓度来实现的。综上可知,植物篱(黄花菜)、植物篱+秸秆还田和等高垄作是控制巢湖沿岸坡耕地水土及磷径流输出的有效措施,其中植物篱配合秸秆覆盖还田效果最佳。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

金沙江流域退耕还草地水土保持效益分析研究

为评价牧草在防止水土流失上的作用,2001年在金沙江流域退耕还林还草综合配套技术试验示范区建立了径流观测场。3年的试验结果表明:林草复合模式能有效地控制水土流失,其植被覆盖能显著地降低径流速度而增加雨水入渗,减少径流和侵蚀量。退耕还草后,土壤养分流失减少,土壤体积质量(容重)降低,土壤理化性质改善,由于牧草能截获流失的养分,试验区具有更高的草地生产力。     

玉米—马铃薯间作根系特征及其与坡耕地红壤径流中养分流失的关系

农作物在生长过程中其根系对土壤的固持作用可以减轻坡耕地土壤的养分流失,测定农作物根系对径流中养分流失的影响可以从侧面评价不同作物的水土保持作用。选取云南主要农作物玉米、马铃薯为研究对象,测定了不同种植模式下作物生育期内坡耕地的产流次数、径流量、土壤流失量、径流中养分流失量以及通过采用剪切箱,在农作物生育期对玉米、马铃薯单作与间作等3种种植模式下的作物根系特征进行了测定。结果表明,在常规管理条件下,与单作模式相比,间作模式具有明显减轻水土流失的作用。玉米马铃薯间作产流次数较马铃薯单作、玉米单作分别减少4次和2次;在开花期,玉米马铃薯间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理径流量分别减少了20.49%,27.15%;成熟期玉米马铃薯间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理土壤流失量分别减少了49.67%,40.31%;在成熟期,玉米马铃薯间作处理径流携带总磷养分流失最少,较马铃薯单作、玉米单作处理分别减少了78.06%,73.98%。成熟期玉米马铃薯间作处理的根长、根表面积、根体积与马铃薯单作、玉米单作处理的根长、根表面积、根体积达到显著水平(P0.05),间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理根长分别增加了80.06%,73.54%。在全生育期,玉米马铃薯间作处理的根长、根表面积、根体积与径流中总氮养分流失量分别达到显著负相关和极显著负相关,说明间作种植模式下农作物根系较单作更发达,更有利于控制径流中养分流失。     

秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控

为揭示秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控,通过田间试验,探讨秸秆覆盖模式下,玉米生育期对不同坡度试验小区径流、泥沙和氮磷流失的阻控效果。结果表明:随着耕地坡度的增加,地表径流量、土壤及氮磷流失量逐渐增加。玉米种植条件下,地表径流量与降雨量呈正相关,土壤流失量与降雨量不相关。秸秆覆盖模式对土壤流失的阻控效果均为随坡度的降低,阻控率增加,秸秆覆盖对地表径流和土壤流失阻控率均超过90%。土壤中氮素流失以溶解态氮为主,溶解态氮占总氮的60%以上;磷素流失以颗粒态磷为主,颗粒态磷占总磷的80%以上。秸秆覆盖对土壤中总氮、总磷阻控率均超过85%,对于控制水土流失和降低面源污染风险具有积极意义。     

玉米-马铃薯间作根系特征及其与坡耕地红壤径流养分流失的关系

农作物在生长过程中其根系对土壤的固持作用可以减轻坡耕地土壤的养分流失,测定农作物根系对径流中养分流失的影响可以从侧面评价不同作物的水土保持作用。选取云南主要农作物玉米、马铃薯为研究对象,测定了不同种植模式下作物生育期内坡耕地的产流次数、径流量、土壤流失量、径流中养分流失量以及通过采用剪切箱,在农作物生育期对玉米、马铃薯单作与间作等3种种植模式下的作物根系特征进行了测定。结果表明,在常规管理条件下,与单作模式相比,间作模式具有明显减轻水土流失的作用。玉米马铃薯间作产流次数较马铃薯单作、玉米单作分别减少4次和2次;在开花期,玉米马铃薯间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理径流量分别减少了20.49%,27.15%;成熟期玉米马铃薯间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理土壤流失量分别减少了49.67%,40.31%;在成熟期,玉米马铃薯间作处理径流携带总磷养分流失最少,较马铃薯单作、玉米单作处理分别减少了78.06%,73.98%。成熟期玉米马铃薯间作处理的根长、根表面积、根体积与马铃薯单作、玉米单作处理的根长、根表面积、根体积达到显著水平(P0.05),间作处理较马铃薯单作、玉米单作处理根长分别增加了80.06%,73.54%。在全生育期,玉米马铃薯间作处理的根长、根表面积、根体积与径流中总氮养分流失量分别达到显著负相关和极显著负相关,说明间作种植模式下农作物根系较单作更发达,更有利于控制径流中养分流失。     

黔西喀斯特区秸秆覆盖对坡耕地产流产沙特征的响应

基于2018-2019年野外径流小区定位观测资料,以玉米单作无秸秆覆盖处理(M0)为对照,探索了玉米单作处理和不同秸秆覆盖量(M1~M5,1111,2222,3889,5556,6944 kg/hm^2)对贵州省黔西喀斯特区坡耕地产流产沙特征的影响。结果表明:(1)不同降雨等级下,秸秆覆盖具有较好的水土保持效果,并随覆盖量的增加,产流、产沙总量逐渐减少,但M4与M5处理之间无显著差异(p>0.05);(2)玉米苗期—拔节期各处理产流和产沙量大于后2个阶段,并且各阶段各覆盖处理产流产沙均低于对照;(3)秸秆覆盖对地表产流产沙影响显著,与对照相比,年均径流深减少21.85%~50.46%,土壤侵蚀模数减少50.10%~85.87%;(4)随着秸秆覆盖量的增加,各处理产流、产沙呈下降趋势,但当秸秆覆盖量超过5556 kg/hm^2后,继续增加秸秆至6944 kg/hm^2时,水土保持效果变化不明显。秸秆覆盖是控制喀斯特地区坡耕地水土流失的有效途径,6000 kg/hm^2左右的覆盖量即可起到较好的水土保持效果。     

不同改良剂对宁夏地区盐碱土土壤结构的影响

采用玉米室内盆栽试验的方法,研究了宁夏回族自治区石嘴山市平罗县姚伏镇大兴墩村的盐碱土在施用硫磺、有机肥、石膏、PAM等不同土壤改良剂对土壤结构的影响.研究结果表明,4类改良剂均有效降低了土壤容重,土壤空隙度随之增加,土壤物理结构的改善与水分利用相互配合,共同促进了当地盐碱土的改良;硫磺的最佳用量确定为在30.45 g/盆,并需要注意土壤通气性,防止发生反硫化作用,对玉米根系产生毒害;综合而言,PAM改良效果最佳.其次是石膏和S3处理.     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

土壤侵蚀与土壤肥力

对土壤侵蚀与土壤肥力概念进行了阐述,分析了两者之间的关系,指出土壤侵蚀与土壤肥力之间的作用是相互的,侵蚀造成土壤肥力的丧失,而土壤肥力的丧失反过来又加剧侵蚀作用的加强.在此基础上,提出了治理土壤侵蚀和培育土壤肥力时应注意的问题与治理方法.     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

土壤改良剂对黄绵土持水性能的改良效应研究

通过室内土柱培养,研究了PAM、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸对黄绵土持水性能的改良效果.结果表明,不同改良剂在不同浓度下的土壤水分特征不同,但都符合土壤含水量与土壤吸力之间的关系式;在浓度0.05%～0.4%时,在同一改良剂处理下a值的大小变化规律是随浓度的增加而增大,即:0.4%>0.2%>0.1%>0.05%>CK;在同一浓度下,不同改良剂在培养3周和2个月时,不同改良剂处理下的a值的大小为PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在培养4个月后,在浓度＜0.2%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在浓度0.2%～0.4%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>腐殖酸>β-环糊精.     

红壤区不同水土保持措施对土壤抗蚀性的影响

[目的] 研究南方红壤区不同水土保持措施下土壤抗蚀性的变化特征，为该地区的土壤抗蚀性研究和水土流失治理提供理论依据。 [方法] 以江西水土保持生态科技园内柑橘园试验区的裸地对照、柑橘净耕、柑橘+全园植草、柑橘+水平梯田处理为研究对象，通过野外采样和室内试验相结合的方法，研究不同处理、不同深度下土壤抗蚀性。 [结果] 0-20 cm土层，柑橘+全园植草的土壤抗蚀性最强，柑橘+水平梯田和柑橘净耕次之且二者无显著差异，裸地对照最差；20-40 cm土层，柑橘+全园植草和柑橘+水平梯田的土壤抗蚀性最强且二者无显著差异，柑橘净耕次之，裸地对照最差；相同处理下0-20 cm土层的土壤抗蚀性显著大于20-40 cm土层。 [结论] 水土保持措施能显著提高土壤抗蚀性，柑橘+全园植草的处理下土壤抗蚀性最强。建议在该区域采用林草复合的措施提高植被覆盖度，以加强土壤抗蚀性。     

不同改良措施对银川平原盐碱地土壤性质及酶活性的影响

研究了秸杆、有机肥、烟气脱硫废弃物、盐碱地改良剂对银川平原盐碱地进行改良后土壤理化性质及土壤酶活性的变化。结果表明:4种改良措施对土壤pH值、全盐含量、土壤容重均有不同程度的降低,脱硫废弃物和改良剂处理降低土壤pH值和全盐含量效果显著,改良剂和有机肥处理降低土壤容重、增加土壤孔隙度的效果显著。盐碱地改良后土壤转化酶活性、脲酶活性和碱性磷酸酶活性增加的幅度分别为0.02%～85.0%,2.7%～53.3%,17.9%～49.7%,各改良措施对过氧化氢酶活性的影响不显著。土壤pH值、全盐含量和土壤容重之间互成显著正相关关系(p<0.05),与土壤孔隙度呈显著负相关关系(p<0.05);土壤容重与土壤孔隙度、过氧化氢酶、脲酶活性之间达到显著负相关关系(p<0.05),土壤碱性磷酸酶、转化酶、土壤过氧化氢酶和脲酶之间互成显著正相关关系(p<0.05)。     

低丘侵蚀红壤复垦后土壤微生物特征研究

侵蚀红壤复垦培肥后 ,随着地面覆盖度的增加 ,土壤结构、土壤通气性、土壤养分状况得到改善 ,各侵蚀观测小区的年径流量、侵蚀模数、土壤流失量急剧降低 ,土壤微生物量、土壤呼吸强度、土壤酶活性均有较大幅度的提高 ,并且其在各小区的分布趋势与土壤养分和土壤水稳性团聚体的分布趋势相一致 ,说明侵蚀红壤经耕作培肥后 ,土壤有机残体的分解强度和腐殖质的合成过程得到加强 ,土壤肥力处于不断的恢复和提高过程当中 ,从土壤微生物和土壤酶活性增强的幅度来看 ,林地要优于草地 ,在林地中阔叶林优于混交林优于针叶林 (杉木林 ) ,而且随着复垦年限增加 ,土壤培肥效果更加显著     

黄绵土铅形态与土壤酶活性关系的研究

采用添加外源铅和室内培养的方法,研究了黄绵土盆栽小青菜后土壤中铅的形态分布规律及土壤酶活性对铅污染的响应,并分析了土壤铅形态与土壤酶活性的关系。结果表明,未污染黄绵土中铅各形态的比例为：可交换态0.77%,碳酸盐结合态6.27%,铁锰氧化物结合态1.82%,有机结合态13.4%,残渣态77.74%。铅污染后黄绵土中各形态铅的浓度随着外源铅浓度的增加而极显著增加,土壤受到铅污染后,各形态铅的比例发生了显著变化,上列各形态所占比例依次为0.346%、18.464%、0.496%、46.532%、34.168%。铅污染对过氧化氢酶和碱性磷酸酶产生极显著影响（[R过氧化氢酶=0.841 1,P过氧化氢酶〈0.001,n=18;R碱性磷酸酶=-0.986 9,P碱性磷酸酶〈0.001,n=18）],二者可以作为土壤铅污染的评价指标;总铅对过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶的活性变化没有任何贡献,进一步说明不能采用总铅含量作为土壤铅污染的评价指标。在铅的各化学形态中除有机结合态外,过氧化氢酶与其余各形态铅含量均呈极显著正相关;碱性磷酸酶与各形态铅均呈极显著负相关;碳酸盐结合态对过氧化氢酶和碱性磷酸酶的直接影响最大,而且铅的其他化学形态通过碳酸盐结合态的间接影响亦最大,表明各形态铅中以碳酸盐结合态对两种酶的影响为主,该两种酶与碳酸盐结合态相结合可作为土壤铅污染评价指标。     

典型黑土区主要水保树种土壤水文效应研究

对典型黑土区的主要水土保持树种林下枯枝落叶层、土壤水分物理性质进行了分析研究,结果表明:随着土层深度的增加,造林地土壤总孔隙度减小容重增大,未造林地无明显变化,白皮柳林下平均土壤容重最小,总孔隙度最大,改良土壤效果最明显,依次为长白落叶松、小黑杨、樟子松;各树种土壤渗透性能均好于未造林地,其中白皮柳土壤渗透性能最好;营造水土保持林可有效增加土壤蓄水、透水能力,各树种土壤水文效应综合评价结果是白皮柳和长白落叶松优于小黑杨和樟子松。