紫色丘陵区坡耕地生物埂的土壤结构稳定性与抗蚀性分析

以紫色丘陵区坡耕地4种典型生物埂为研究对象,系统分析各种生物埂的土壤结构及其稳定性特点,并评价4种生物埂的土壤抗蚀性特征。研究表明:(1)生物埂能有效地改善土壤理化性质、提高土壤孔隙结构,以花椒埂和桑树埂的土壤理化性质改良效果最好,其次为紫花苜蓿埂;生物埂的土壤含水量和孔隙度与自然生草埂相比呈极显著增加(P<0.01)。(2)4种不同生物埂的土壤团聚体分布均匀,以>0.25mm大团聚体和水稳性团聚体含量最高;与对照相比,各种生物埂>0.25mm的水稳定性团聚体含量均呈显著性增加(P<0.05),增量大小依次为花椒埂(69.29%)>桑树埂(59.97%)>紫花苜蓿埂(47.92%)>自然生草埂(41.32%);生物埂的风干土团聚体分形维数在2.32～2.53之间,水稳性团聚体分形维数显著增加,以紫花苜蓿埂增加最小(0.33)。(3)与自然生草埂相比,各种生物埂的土壤结构稳定,抵抗降雨侵蚀能力高,抗蚀性能以乔木埂大于草埂,花椒埂抗蚀能力最高,其次为桑树埂。     

紫色土坡耕地不同生物埂的土壤稳定性分析

生物埂对坡耕地水土流失和面源污染具有重要防护作用。为研究紫花苜蓿、花椒和桑树对紫色土坡耕地生物埂土壤稳定性的作用,采用室内试验分析方法,测定了3种生物埂的土壤理化性质、土体抗剪强度及抗蚀性特征指标。结果表明:生物埂植被能显著改善土壤的理化性状,花椒和桑树生物埂可以有效增加土壤有机质含量,花椒生物埂有机质含量最高,3种生物埂砂砾(0.05 mm)和粉粒(0.002~0.05 mm)含量分别为37.44%~46.03%、42.11%~49.07%;花椒改善土壤结构稳定性效果最优,花椒生物埂以水稳性大团聚体(0.25 mm湿筛团聚体含量)含量最高(69.97%)花椒生物埂土壤微团聚体结构稳定性最好,其土壤团聚体破坏率最低、微团聚体分散率最小(37.01%)。此研究结果可为紫色土坡耕地生产潜力充分发挥和三峡库区坡耕地水土流失治理提供依据。     

紫色丘陵区坡耕地生物埂土壤结构特征及其对入渗的影响

以紫色丘陵区坡耕地生物埂为研究对象,采用土壤理化分析方法对紫色丘陵区坡耕地桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂和自然生草埂模式下的土壤结构特征及其对入渗性能的影响进行分析。结果表明:(1)生物埂有效增加了土壤有机质含量,提高了土壤孔隙度,均表现为桑树埂花椒埂紫花苜蓿埂自然生草埂,相比自然生草埂,桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂有机质含量分别增加了48.6%,45.8%,27.9%。生物埂提高了土壤大团聚体含量,改善土壤的团聚状况,增强了土壤结构稳定性;(2)不同生物埂土壤入渗速率随着时间的增加而逐渐减小,最后均趋于一个稳定值。入渗初期(0~2min),不同生物埂入渗率最大,桑树埂的初始入渗率最大(1.91mm/min),分别是花椒埂、紫花苜蓿埂和自然生草埂的1.05,1.28,1.61倍;随着时间的增加,土壤水分含量增加,入渗速率依然呈下降趋势,但下降趋势变缓;30min之后,土壤含水量达到饱和状态,入渗基本保持稳定,即达到了稳定入渗状态。且初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂花椒埂紫花苜蓿埂自然生草埂;(3)不同生物埂模式下土壤入渗性能与土壤容重呈极显著或显著负相关,与土壤有机质、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和粒径0.25mm水稳性团聚体呈极显著或显著正相关。     

不同生物埂模式对川中丘陵区坡耕地土壤抗蚀性的影响

以川中丘陵区坡耕地生物埂为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法对坡耕地生物埂SS(桑树埂)、HJ(花椒埂)、ZH(紫花苜蓿埂)和CK(杂草埂)模式下的土壤抗蚀特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)生物埂措施能有效增加土壤含水率和土壤有机质含量,提高土壤孔隙度,改良土壤结构;(2)通过主成分分析得到不同生物埂模式下土壤抗蚀性综合指数大小依次为HJSSZHCK,因此抗蚀性大小依次为HJSSZHCK;(3)利用相关性分析,得到影响土壤抗蚀性与土壤含水率、有机质、容重、孔隙度及机械组成呈显著或极显著关系。研究结果可为紫色土坡耕地生物埂防控水土流失提供依据。     

岩溶区不同土地利用方式土壤抗蚀性分析

采用土壤微团聚体类、水稳性团聚体类及有机质含量作为指标,通过主成分分析方法,对重庆市中梁山不同土地利用方式表层土壤抗蚀性进行了研究。结果表明：〉0.25mm水稳性团聚体含量及破坏率、〉0.5mm水稳性团聚体含量及破坏率、平均重量直径和有机质含量是评价土壤抗蚀性的最佳4指标;土壤抗蚀性强弱顺序为：灌丛地〉草地〉竹林地〉坡耕地,退耕还林、还草有利于提高土壤抗蚀性;运用微团聚体类指标和水稳性团聚体类及有机质指标分别进行土壤抗蚀性评价时,得到相反的结论;土壤水稳性团聚体类指标评价结果与主成分分析结果一致,这与研究区特殊的成土过程和脆弱的生态环境有关;耕作侵蚀使坡耕地土壤主要性质产生坡面分异,进而产生土壤抗蚀性的坡面分异。坡耕地不同部位土壤抗蚀性强弱为：上部〉下部〉底部〉顶部,这与土壤水稳性团聚体含量坡面分异一致,证明水稳性团聚体类指标可以较好地反映土壤抗蚀性特性。     

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。     

紫色土坡耕地生物埂土壤抗剪强度对干湿作用的响应

生物埂土壤水分在次降雨中存在"干-湿-干"变化过程,这对生物埂土壤抗剪强度具有削弱作用。该文以紫色丘陵区花椒埂(HJ)和桑树埂(SS)为研究对象,通过根系现场挖掘法和土壤物理、力学性质测定等综合方法,研究生物埂土壤水分及抗剪强度在天然降雨干湿作用下的衰减-恢复效应。结果表明:1)生物埂土壤含水率随干湿作用表现出"急剧增加-急剧降低-稳定波动"趋势,小雨条件下生物埂0~20 cm土壤含水率变化明显;而在大雨和暴雨条件下,生物埂0~30 cm土壤含水率均变化明显,且分别在3种降雨发生后第5、7、9天土壤含水率趋于稳定;2)生物埂土壤黏聚力和内摩擦角均呈现"急剧衰减—相对稳定—逐渐恢复"趋势,小雨条件下生物埂对土壤黏聚力和内摩擦角具有增强效应且随垂直深度呈降低趋势;3)花椒埂、桑树埂在暴雨条件下能显著削弱干湿作用对土壤抗剪强度的劣化效应,2种生物埂的土壤黏聚力劣化率较对照埂分别降低44.03%、65.05%,而内摩擦角劣化率分别降低42.47%、45.70%。研究结果可为紫色丘陵区坡耕地生物埂措施设计和坡耕地耕层水土资源保护利用提供技术支持。     

花岗岩红壤区不同地类土壤抗蚀性分异规律研究

选用5类16个指标对研究区不同地类土壤抗蚀性进行主成分分析,得到的4个主成分因子为无机胶粒类、团聚类、水稳性团聚体类和有机及微团聚类。不同地类各土层土壤抗蚀性综合指数大小排序为典型林分林地、疏幼林地、旱地、荒(草)地、坡耕地,典型林分林地土壤抗蚀性最强,其次为疏幼林地,再次为旱地、荒(草)地,最差的为坡耕地,表明在相同条件下坡耕地、荒(草)地、旱地、疏幼林地是研究区主要的流失地类。层次聚类分析结果显示,表层和亚表层土壤抗蚀性可分为5类,抗蚀性最强的一类是典型林分林地各土层。     

金沙江干热河谷坡改梯及生物地埂对土壤可蚀性的影响

以金沙江干热河谷试验区不同土壤类型、修建年限及生物地埂类型的梯田为研究对象,系统分析梯田和地埂土壤基本物理性质、团聚体分布特征及其抗冲、抗蚀性指标,研究了坡改梯和生物地埂对土壤可蚀性的影响。结果表明:(1)与坡耕地相比,新修梯田土壤物理性质和抗冲性及抗蚀性无显著变化,甚至有所退化,可能与土壤结构破坏、原表土搬离和坡改梯初期土壤侵蚀加剧等有关,随修建时间延长,老梯田土壤容重和孔隙度分别显著减小和增大,粒径0.25 mm水稳性大团聚体、水稳性团聚体几何平均直径(GMD)和有机质含量较坡耕地分别呈显著或极显著增加;(2)新修红壤和黄红壤梯田生物地埂土壤容重、孔隙度和抗蚀性与裸土地埂基本无显著差异,而红壤老梯田生物埂土壤紧实度和粒径2mm水稳性大团聚体显著增加,抗冲性和抗蚀性整体上较裸土地埂显著改善,说明生物地埂的长期利用可以有效增强土壤抗冲和抗蚀能力,加强地埂稳定性,有利于梯田水土保持效应的持续性;(3)地埂长期生物利用的老梯田水土保持功能最强。     

基于耦合关联分析的护岸植被恢复土壤抗蚀性综合评价

为综合评估护岸植被对土壤抗蚀性的影响,选取草地、灌木、乔草和乔灌草模式土壤为研究对象,以自然坡面为对照,利用主成分分析法分析不同理化指标对土壤抗蚀性的影响,同时利用灰色关联度分析法分析土壤理化性质指标与土壤抗蚀性指标之间的关联程度,并在此基础之上构建土壤理化性质指标与抗蚀性指标的耦合模型,以综合评价不同护岸植被模式土壤的抗蚀性。结果表明:0.25mm水稳性团聚体、容重、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、平均重量直径和水稳性指数是影响研究区土壤抗蚀性的主要因子,其中0.25 mm团聚体对区域土壤抗蚀性的影响程度最大;平均重量直径、水稳性指数与土壤理化性质指标呈中等关联性,其关联性排序为0.25 mm团聚体有机质碱解氮有效磷速效钾容重;不同护岸植被模式土壤抗蚀性质与理化性质指标的系统耦合度整体属于弱协调,协调度的大小顺序为乔草乔灌草草地灌木自然坡面,乔草模式属于中度协调,其他模式均属于弱协调状态,说明乔草模式为护岸植被的最佳组合模式。土壤抗蚀性质与理化性质指标的协调程度可以为科学改善河岸土壤结构、提高土壤抗蚀性及为护岸植被的优选提供参考依据。     

川西高寒山地灌丛草甸土壤抗蚀性研究

以康定折多山高寒山地灌丛草甸土壤为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,运用主成分分析法对土壤抗蚀性进行综合评价,以期探讨不同海拔和坡向土壤理化性质及抗蚀性差异。结果表明:(1)淋溶层土壤理化性质的变化剧烈程度高于淀积层土壤,且这种变化不受海拔和坡向的影响,不同坡向间土壤的性质差异主要受气候因素主导;(2)土壤各理化性质指标之间以及土壤理化性质与抗蚀性之间有明显的相关性,其中土壤抗蚀性受团聚体含量及稳定性的影响最大;(3)研究区土壤抗蚀性的大小顺序为3800 m半阳坡>4200 m半阴坡>3800 m半阴坡>4200 m半阳坡>4000 m半阳坡>4000 m半阴坡。其中>0.25 mm风干团聚体含量、团聚体GMD值和团聚体分形维数D 3个指标为评价该地区土壤抗蚀性的最佳指标。可见,不同海拔和坡向间土壤抗蚀性有明显分异特征,提高土壤团聚体含量及稳定性是加强该区土壤抗蚀性的关键。     

新疆典型小流域土壤水稳性团聚体分布特征研究

新疆是全国水土流失面积大区.以新疆典型小流域-阜康市三工河流域为例,对区域土壤水稳性团聚体分布特征及其影响因素做了初步研究,旨在为小流域土壤侵蚀治理提供重要参考依据.通过对流域内典型梁峁坡地、不同坡度坡地及不同植被覆盖地0-20 cm和20-50 cm剖面层土壤进行采样分析.结果表明,该流域土壤水稳性团聚体含量分布存在以下特征:土壤同-剖面自上而下呈递减趋势;同一坡面随坡位自上而下呈增加趋势;不同坡度则随坡度的增加而减少;不同植被覆盖度土壤水稳性团聚体含量呈现:农用坡耕地<林地<草地<草灌地.     

紫色泥页岩的侵蚀产沙特点及影响因素分析

紫色泥页岩区是长江上游泥沙的一个重要来源。论述了遂宁组紫色土的侵蚀和泥沙形成流失的特点。并分析了解家湾小流域紫色土的侵蚀、泥沙形成输沙以及紫色土可蚀性等的影响因素。研究结果对川中紫色土丘陵区生态环境建设有重要参考意义。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

桂西北喀斯特地区不同土地利用类型土壤抗蚀性研究

土壤抗蚀性是反映土壤抵抗侵蚀能力的重要参数之一,是土壤侵蚀研究的重要内容。本文选取土壤有机质、水稳性团聚体、团聚体结构破坏率、团聚状况、团聚度、分散率和<0.05 mm粉黏粒含量等7个指标,通过单因素方差分析及主成分分析,探讨了桂西北喀斯特地区5种不同土地利用类型土壤抗蚀性的差异。结果表明:原生林和次生林土壤有机质含量显著(P<0.05)高于撂荒地、坡耕地和人工林,撂荒地土壤有机质含量较坡耕地和人工林高,但差异不显著。原生林、次生林及撂荒地土壤>0.25 mm水稳性团聚体总量及团聚状况显著高于坡耕地及人工林,但其土壤团聚体结构破坏率及分散率显著低于坡耕地;人工林土壤团聚体结构破坏率显著高于次生林,但与原生林、撂荒地和坡耕地差异不显著;人工林土壤分散率则与坡耕地类似,显著低于原生林、次生林及撂荒地;原生林、次生林土壤团聚度与撂荒地、坡耕地差异不显著,但显著高于人工林;次生林、撂荒地及人工林<0.05 mm粉黏粒含量与原生林、坡耕地差异不显著,但坡耕地土壤<0.05 mm粉黏粒含量显著高于原生林。由主成分分析综合评分得到土壤抗蚀性强弱顺序为:原生林>次生林>撂荒地>坡耕地>人工林。因此,喀斯特地区人为干扰严重降低了土壤的抗蚀性,耕地通过撂荒方式能够提高土壤抗蚀性。     

横坡和顺坡耕作对紫色土土壤团聚体稳定性的影响

通过径流小区试验,分析探讨了紫色土横坡和顺坡两种耕作模式下表层(0~20 cm)土壤水稳性团聚体及有机碳含量的特征,为紫色土区坡耕地的有效改造和综合利用提供科学依据。试验结果表明,横坡耕作下土壤水稳性指数K值比顺坡耕作高38.99%,而土壤分散性D值为顺坡耕作的1.64倍,横坡耕作抗蚀性大于顺坡耕作。横坡耕作>0.25 mm水稳性团聚体含量比顺坡耕作增加3.62%,>5 mm、5~3 mm、3~2 mm水稳性团聚体含量横坡耕作均高于顺坡耕作,横坡耕作显著提高>2 mm水稳性团聚体含量。横坡耕作下团聚体结构体破坏率较顺坡耕作减少3.05%,团聚体平均重量直径为顺坡耕作的1.39倍。2种耕作模式下0.5~2 mm团聚体有机碳含量均最高,>0.25 mm不同粒级团聚体有机碳含量百分数均随粒径的减小而减小,均在0.5~0.25 mm粒级下达到最小。横坡和顺坡耕作模式下2~1 mm团聚体有机碳含量无显著差异。横坡耕作较顺坡耕作能够显著增加紫色土>2 mm水稳性团聚体含量,且对有机碳的固持作用更好,有利于土壤结构的改善。     

三峡库区紫色土旱坡地桑树配置模式对土壤微生物生物量碳氮的影响

为探讨评价三峡库区紫色土旱坡地土壤肥力及土壤质量的生物学指标,本试验研究了三峡库区典型水土保育模式——桑树护坡对土壤微生物生物量碳氮的影响。试验共设横坡农作、双边桑树+横坡农作、等高桑树+双边桑树+横坡农作及四边桑树+等高桑树+横坡农作4个处理。结果表明,不同坡长及桑树布局间土壤微生物生物量碳氮差异显著;双边桑树+横坡农作处理能够显著降低土壤微生物生物量氮对土壤氮库的贡献,使土壤微生物生物量碳平均提高23.43 mg·kg-1;而四边桑树+等高桑树+横坡农作处理却能够显著降低土壤微生物商,使土壤微生物生物量氮平均提高21.81 mg·kg-1。此外,在横坡农作处理中土壤微生物生物量碳氮与土壤碳氮具有极显著相关性,而在旱坡地桑树系统中,土壤微生物生物量碳氮与土壤碳氮相关性大多不显著。由此可知,旱坡地农桑配置模式在一定程度上可以提高土壤微生物生物量碳氮,但不同桑树布局对土壤微生物生物量碳氮在三峡库区紫色土旱坡地桑树系统中的维持能力并不一致,将微生物生物量碳氮作为紫色土旱坡地土壤质量演变的评价指标值得商榷。     

Effects of Different Soil Amendments Application on Soil Aggregate Stability and Soil Consistency under Wetting and Drying Altered Planting System

ABSTRACT

How to address improving degraded soil has become an increased concern for agricultural production. Biomass ash is used for remediation of degraded soil and improvement in soil structure. To investigate the responses of aggregate stability and soil consistency by biomass ash and other amendments, a pot experiment with a degraded soil and seven treatments including a control (CK), no fertilizer or amendment; only N-P-K fertilizer (F); N-P-K fertilizer with lime (FL), lime and zeolite (FLZ), biomass ash (FBA), biological fertilizer (FBF) and peat ash (FPA), respectively, were conducted. Stability of soil aggregate, water-holding capacity, and soil consistency was analyzed within a lettuce-water spinach-lettuce planting system. Results showed that amendment additions significantly raised the fractions of >0.25 mm soil aggregate. Applications of biomass ash reduced the percentage of aggregate destruction (PAD) by 45.07%-59.97% and reduced the value of fractal dimension (D) by 1.79–2.16 during whole cultivation period, indicating the stability of soil aggregates. Soil organic matter (SOM) plays a key role in soil consistency because of significant relationship between SOM and soil consistency indicators including plastic limit (PL), liquid limit (LL), plasticity index (PI) and liquidity index (LI). While, hydrodynamic characters and potential low clay content occurred in the soil treated with biomass ash during high moisture conditions. These findings suggest that the application of biomass ash improved the stability of soil aggregate, which improved the structural stability of degraded soil but may pose a risk to soil erosion by water force.     

花江峡谷不同植被类型下土壤水分时空分布特征

花江峡谷是一个严重石漠化的喀斯特峡谷,水分是花江峡谷植物生长发育的主要限制因子,故在花江峡谷区如何选择适当的植被类型是充分利用降水和防止水土流失的一个重要环节。通过研究花江峡谷区不同植被类型下土壤水分的时空分布特征,探讨适合该区生态修复的植被类型,为峡谷区生态建设与水土保持提供依据。研究结果表明:(1)在空间分布上,多年生的柚木对土壤深层水分的影响较大;花椒树(特别是长势好的花椒树木)对土壤水分的保持具有明显作用。(2)在时间分布上,各种植被类型下的土壤含水量均随降雨量的多少而升降,但进入12月份在降雨量最低的情况下,花椒的土壤含水量甚至出现升高的现象,反映了花椒特有的保持水土、涵养水源的作用。研究结果证明大面积种植花椒树有利于提高研究区的生态、经济效益。