紫色土坡耕地植物篱的水土保持效应研究

在四川盆地紫色土区通过标准径流小区试验,研究新银合欢(Leucaena leucocephala,豆科银合欢属)植物篱、香根草(Vetiveria zizanioides,禾本科香根草属)植物篱对坡耕地水土流失和微地形的影响.结果表明:10.,15.坡耕地上,新银合欢植物篱和香根草植物篱均表现出一定的水土保持效应,此效应需要约2年时间才开始显现.据2010年和2011年径流小区的水土流失监测数据知,植物篱对泥沙的控制效应优于对径流的控制效应;同坡度时,香根草植物篱对径流泥沙的拦截效应优于新银合欢植物篱;定植时间较长时,植物篱的减流减沙效益较好,尤其表现在固土减沙方面;坡度对径流泥沙的影响显著于植物篱对径流泥沙的影响,但定植植物篱2年,二者对径流泥沙的影响差距缩小.此外,定植植物篱2年,植物篱改变坡耕地微地形的效应开始显现,篱带前出现泥沙淤积带,篱带间农地坡度变缓,篱带下出现土坎,此种现象以15.坡耕地比10.坡耕地、香根草植物篱小区比新银合欢植物篱小区、底行植物篱带处比中行及顶行植物篱带处稍明显.     

水肥一体化结合植物篱对减缓果园土壤氮磷地表径流流失的效果

为了探究降低集约化果园氮、磷流失,减缓农业面源污染的技术措施。通过田间定位试验,比较分析了水肥一体化施肥方式结合田间植物篱对减少果园氮、磷地表径流流失影响,提升沟渠水质量的技术效果。结果表明:果园中构建植物篱提高了发生地表径流的最低日降雨量,减少了径流发生频次,地表径流水发生量比没有植物篱降低19.18%。与常规施肥相比,水肥一体化施肥全氮(TN)、全磷(TP)浓度分别降低31.23%和25.18%;植物篱处理TN、TP浓度分别降低16.74%和13.60%;水肥一体化+植物篱处理径流水中TN、TP浓度最低,分别比对照降低52.32%和43.89%。水肥一体化+植物篱处理TN、TP流失总量分别比对照降低45.38%和36.81%,该处理相对应的沟渠水中TN、TP浓度分别比对照降低23.98%和26.64%。在果园等集约化农田中推行水肥一体化灌溉施肥结合植物篱措施能够有效降低氮、磷径流流失,减缓农业面源污染物的排放,在实际应用中具有很大的推广应用价值。     

窄草篱对径流中氮、磷的影响

在农田中施用有机肥料后 ,地表径流所挟带的氮和磷可导致地表水污染。草篱可以减少径流中氮和泥沙的流失。在耕作和免耕两种情况下 ,研究 0 75m宽的窄牛尾梢草草篱对施用牛粪的地块中磷和氮流失的影响。试验布置在平均坡度为 12 %、土质为莫诺纳粉质壤土上。采用裂区设计 ,免耕和耙耕处理系统安排在主区 ,施用有机肥、无机肥处理及设草篱和不设草篱的对照处理布置在副区 ,分别在初始模拟降雨阶段和随后的多雨模拟阶段采集径流样。只有 38%的免耕小区和 6 3%耙耕小区在降水量为 6 40mm/h的初始模拟降雨阶段有径流出现。与不设草篱的对照小区相比 ,单条窄草篱可以使施用有机肥的免耕小区在多雨模拟阶段径流中的可溶性磷 ,生物有效性磷 ,颗粒态磷的含量分别降低 47% ,48% ,38% ,同时使全磷含量降低 40 % ,使NH+ 4 N的含量降低 6 0 %。窄草篱与没有草篱小区相比使耙耕小区的径流中的上述磷氮含量分别降低了 2 1% ,2 9% ,43% ,38%和 5 2 %。窄草篱对减少农田施用有机肥和无机肥后径流中磷和氮的流失具有显著的效果。     

红壤坡耕地不同植物篱配置模式减流减沙效益对比

植物篱作为坡耕地一种有效的水土保持生物措施,已有大量的研究。但对植物篱带内降雨产生的径流泥沙过程细化研究较少,有必要从微区尺度研究篱带范围内多种植物篱的减流减沙效益,并进行植物篱品种以及搭配模式的筛选。在模拟降雨条件下,本试验选取3种单一植物模式(黄花菜,香根草,百喜草),每种植物各设置3种篱带宽(1行,2行,3行),以及4种组合植物模式(1行黄花菜+2行百喜草,1行香根草+2行百喜草,1行香根草+2行黄花菜,1行百喜草+1行香根草)、1组对照,进行产流产沙过程比较,试验结果表明,各植物篱模式均不同程度地改善了土壤理化性质,减少了水土流失量;同类植物中,2行植物篱即可达到较好的水保效果;组合植物篱模式的减流减沙效益优于单一植物篱模式。     

植物篱埂垄向区田技术对坡耕地水土和氮磷流失控制研究

针对松干流域农田面源污染控制需求,该文开展了植物篱埂垄向区田技术在坡耕地上的水土及氮磷流失控制效应研究。田间设置8个试验处理,包括两个对照即传统顺垄种植(CK1)与横垄种植(CK2)、3个间距的顺垄种植植物篱埂(1 m间距,T1;3 m间距,T2;5 m间距,T3)和3个间距的土埂(1 m间距,T4;3 m间距,T5;5 m间距,T6)。选择三叶草为植物篱材料。结果表明:1)与传统顺垄种植相比,横垄种植泥沙量减少46.9%,径流量减少52.9%;植物篱埂T1、T2与T3泥沙量分别减少44.6%、44.1%和42.1%,径流量分别减少50.6%、49.8%和49.2%;T4、T5和T6也能降低水土流失量,但与T1、T2与T3相比,泥沙流失量分别增加16.3%、12.6%和29.5%,径流量分别增加29.6%、46.8和76.9%;植物篱埂垄向区田技术的泥沙量与径流量控制效果相对接近横垄种植。2)与传统顺垄种植相比,各处理泥沙与径流TN浓度增大,TP浓度无变化;各处理的径流TN与TP浓度增大,其中各处理间的TN浓度有较大差异,TP浓度无明显差异;径流液TN浓度增加并没有引起农田氮流失增加,农田氮流失平均降低19.7%。3)考虑到经济投入问题,推荐植物篱埂间距3～5 m,较大坡度和坡上坡中采用较小间距,较小坡度和坡底采用较大间距;植物篱埂垄向区田技术能够提高玉米产量,平均增产5%～5.6%。     

秸秆覆盖对坡地红壤养分流失及烤烟质量的影响

连续2 a采用野外径流小区观测的方式,研究了秸秆覆盖对坡地红壤养分流失和烤烟质量的影响。结果表明:随着秸秆覆盖量的增加,泥沙中有机质、全氮、全磷和全钾流失量随之减少,且秸秆覆盖处理显著低于对照(P0.05),分别降低了53.97%～82.52%、61.49%～85.56%、44.69%～83.75%和52.52%～81.79%。与对照比较,秸秆覆盖处理径流中有机质、全氮、全磷和全钾流失量分别减少了59.94%～68.24%、45.97%～61.16%、59.74%～62.63%和47.14%～54.29%。各处理土壤养分流失量与泥沙中养分流失量的变化趋势表现一致,土壤有机质、全氮、全磷和全钾流失量较对照分别降低了56.98%～79.79%、54.46%～77.00%、47.88%～80.93%和51.36%～75.78%。此外,土壤有机质、磷和钾多以泥沙形式流失为主,而氮素则以泥沙和径流共同流失为主。秸秆覆盖降低了烟叶总糖和还原糖含量,增加了烟碱、总氮、钾含量及评吸总分。土壤有机质、全氮、全磷和全钾流失量与烟叶总糖和还原糖含量呈显著或极显著正相关,与烟碱和总氮含量呈显著或极显著负相关。以7 500 kg/hm~2小麦秸秆量覆盖措施综合效益较好,可以应用于红壤坡地烤烟生产。     

三峡库区植物篱系统土壤颗粒分形特征及其与土壤理化性质的关系

在对长江三峡库区坡耕地植物篱系统调查样地土壤样品颗粒分析的基础上,对植物篱系统内土壤颗粒分布及土壤分形维数与土壤物理性质和土壤养分含量的关系进行了研究,结果表明:（1）乔木类、草本类和灌木类植物篱带间坡耕地土壤砂粒含量比其对应的植物篱带内土壤沙砾平均含量分别高10.4%,13.7%和9.2%;而黏粒含量在植物篱带内富集,其平均含量比植物篱带间坡耕地土壤黏粒含量分别高14.3%,19.5%和10.7%;（2）土壤分形维数与土壤黏粒和土壤粉粒含量具有显著（P < 0.01）的正相关关系,而与土壤砂粒含量显著负相关。（3）土壤分形维数与土壤孔隙度、含水量和土壤饱和导水率极显著正相关,而土壤容重与分形维数呈显著负相关关系。土壤分形维数与土壤有机质、土壤全氮、土壤有效氮、土壤全钾、土壤有效钾、土壤全磷含量和阳离子交换量显著相关,而土壤有效磷含量和土壤分形维数相关性不显著。     

三峡库区植物篱模式对土壤理化性质和可蚀性的影响

为探究不同植物篱模式对土壤理化性质及土壤可蚀性空间上的影响,以三峡库区秭归县张家冲水土保持试验站为研究区,选取经济林地小区(H1)和农耕地小区(H3)分别为"植物篱+经济林地小区"(H2)和"植物篱+农耕地小区"(H4)对照小区,对其3个坡位(上、中、下坡)和2个土层(0—20,20—40 cm)进行土壤理化性质对比分析,探讨2种植物篱配置下对土壤理化性质和可蚀性的影响。结果表明:(1)同一小区,土壤机械组成和土壤养分含量空间分异较明显,上坡与中坡、下坡差异显著(p0.05),其中土壤机械组成以砂粒为主(59.01%～63.51%),且分布于上坡,而土壤细颗粒主要分布在中、下坡,0—40 cm土层土壤养分均表现为下坡中坡上坡,全钾含量均值较其对照小区分别高3.75%～19.61%。(2)不同小区,土壤细颗粒和土壤养分含量表现为植物篱小区高于无植物篱小区,其中土壤细颗粒占比表现为H4小区(39.94%)H2小区(38.92%)H1小区(38.34%)H3小区(37.84%);土壤可蚀性K值大小与土壤细颗粒含量呈反比,即土壤细颗粒占比越大,K值越小,越不易被侵蚀,"农耕地+植物篱"(H4)较"经济林+植物篱配置"(H2)更不易被侵蚀。(3)随着土壤有机质、黏粒、全氮和全钾含量的增加,可以有效增强土壤抗侵蚀能力。土壤可蚀性K值与粉粒、黏粒分别呈极显著正相关和负相关关系(相关系数分别为1.000,-0.708),而与砂粒、有机质、全氮和全钾均无显著相关关系(p0.05)。     

植物篱和浅垄作对三峡库区坡耕地氮磷流失的影响

为明确三峡库区陡坡地耕作模式和植物篱防护系统对生态保护和水环境治理的影响,该文根据陡坡地特点构建了集浅垄作、少耕和残茬覆盖及残茬植物篱为一体的小麦-玉米生态耕作模式(H1),并与小麦-玉米间作香根草(H2)、小麦-玉米间作紫花苜蓿等高植物篱(H3)及常规小麦-玉米管理(H4),就化肥氮磷养分利用和氮磷坡面流失变化特点展开连续2a的小区试验。结果表明,与常规管理相比,坡耕地H1处理的作物生物产量、经济产量、肥料氮磷利用率显著提高。其中化肥磷素利用率提高0.06kg/kg。H2、H3处理对作物生物、经济产量及氮磷利用率、农学效率均未产生显著影响。与H4处理相比,坡耕地H1、H2、H3处理均能降低径流量,显著减少坡面产沙量和泥沙态磷素流失量;其中产沙量分别降低48.46%、52.26%和58.59%,泥沙态磷流失量分别降低30.58%、47.70%和44.58%。研究结果可为三峡库区坡耕地的耕作模式和生态控制提供参考。     

植物篱措施对紫色土坡耕地产流产沙及微地形的影响

基于遂宁水土保持试验站坡耕地2012—2016年次降雨和径流输沙数据,定量分析了自然降雨下植物篱对坡耕地产流产沙及微地形的影响。结果表明:植物篱小区总径流深是对照小区的80%~84%,总冲刷量是对照小区的34%~44%,植物篱减沙作用优于减流。对照小区(Ⅱ小区和Ⅴ小区)径流深、冲刷量与平均雨强、降雨量均极显著相关(P0.01);植物篱小区(Ⅰ小区、Ⅲ小区和Ⅳ小区)径流深、冲刷量与平均雨强、降雨量均呈正相关,其中径流深与降雨量极显著相关。各雨型间产流产沙差异不显著,其中植物篱对A型雨(大雨强、短历时)减流减沙效果优于B型雨(中雨强、中历时)和C型雨(小雨强、长历时)。定植植物篱后,篱带前出现泥沙淤积带,15°香根草(Ⅰ小区)、10°香根草(Ⅲ小区)和10°新银合欢(Ⅳ小区)平均坡度分别演变为11.97°,7.73°和7.89°,香根草植物篱的效果较明显,植物篱使得坡耕地梯田化发展。     

香根草篱对红壤坡耕地坡面土壤酶活性的影响

为研究香根草篱(Vetiveria zizanioides)对红壤坡耕地土壤酶活性的影响,以典型红壤坡耕地花生+草篱种植模式为研究对象,选取花生常规种植为对照,研究了花生关键生育期香根草篱对表层土壤(0 ~ 20 cm)酶活性的空间影响。研究发现：与花生常规种植相比,香根草篱可以明显提高坡面土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶的含量;栽培植物篱后,坡面土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶活性表现出篱前含量增高,篱下含量降低,形成水平带状分布规律。从花生出苗期-结荚期-成熟期,土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶活性均呈现先增后减的趋势,其中以结荚期较高。采样点与土壤脲酶、蔗糖酶活性呈显著线性相关,3种土壤酶之间的相关性也都达到了显著相关。     

红壤坡地香根草植物篱产流产沙过程模拟

通过3种不同地类（香根草、普通草地、裸地）小区的人工降雨试验,分析对比红壤坡地香根草植物篱的水土保持效果,探讨香根草植物篱不同部位的防蚀机制.结果表明：1）香根草植物篱具有明显的减流减沙效益,相比裸地,香根草减流21％,产沙量只有裸地的18％;2）香根草植物篱的产流时间明显滞后,在降雨强度较大条件下的减流减沙效应更显著;3）减流效应主要依靠地下部分根系对土壤结构的改善,增加降水入渗,减少地表径流;4）减沙效应主要依靠地上部分庞大的生物量削弱雨滴动能,减轻对土壤颗粒的破坏.     

漂浮栽培系统收获植物残体作为番茄育苗基质的应用研究

利用净化猪场废水漂浮栽培系统收获的3种植物残体作为番茄育苗基质的材料，与河沙以不同的比例混合，进行育苗基质筛选。结果表明以美人蕉(Canna indica)残体配制的基质均抑制番茄的生长，番茄在育苗后期全部死亡，而番茄在风车草(Cyperus alternifolius)和香根草(Vetiveria zizanioides)残体配制的基质中均正常生长，其中以风车草残体配制的基质生长较好。香根草的生长相对较差，出现缺氮症状，在使用前应进行适当的堆沤或增加氮肥用量。结果认为风车草和香根草残体作为番茄育苗基质是可行的，而美人蕉残体则有待进一步研究。     

漂浮栽培系统收获植物残体作为番茄育苗基质的应用研究

利用净化猪场废水漂浮栽培系统收获的3种植物残体作为番茄育苗基质的材料,与河沙以不同的比例混合,进行育苗基质筛选。结果表明以美人蕉(C anna ind ica)残体配制的基质均抑制番茄的生长,番茄在育苗后期全部死亡,而番茄在风车草(Cyp erus a ltern if olius)和香根草(V etiver ia z izan ioid es)残体配制的基质中均正常生长,其中以风车草残体配制的基质生长较好。香根草的生长相对较差,出现缺氮症状,在使用前应进行适当的堆沤或增加氮肥用量。结果认为风车草和香根草残体作为番茄育苗基质是可行的,而美人蕉残体则有待进一步研究。     

湿润区坡地香根草植物篱农作措施对土壤侵蚀和养分的影响

为了解植物篱农作措施的侵蚀、养分循环特征，促进湿润半湿润地区坡地可持续利用。在三峡库区王家桥小流域建立了6个香根草(Vetiveria zizanioides)植物篱农作小区，包括：传统坡地耕作对照小区(C);单纯植物篱坡耕小区(H);植物篱+无机肥坡耕小区(HI);植物篱+有机肥坡耕小区(HO);植物篱+覆盖+无机肥坡耕小区(HIM);植物篱+无机肥+有机肥+覆盖坡耕小区(HIOM)。试验结果表明：N素损失的主要途径是径流携带，各植物篱小区的N损失达对照小区的2～3倍。泥沙携带是P素流失的主要形式，其径流损失几乎可以忽略。K素的径流携带损失非常严重，但低于其泥沙侵蚀损失。N、K平衡与作物产出正相关，越是高产区其养分平衡状况越容易出现亏损。单纯的植物篱措施有较明显的控制土壤流失功能，但减流效益不明显。施肥、覆盖措施，以及作物产出对植物篱农作措施的侵蚀有巨大影响。采取覆盖结合施肥的植物篱小区(HIOM和HIM)，水土效益最高，但投入高，产投比过低；植物篱配合有机肥或者无机肥措施小区(HO和HI)，水土保持效益和产投比均比较理想。综合生态、经济效益，应该优先推广HO和HI农林复合坡耕经营模式。     

福建省紫金山金铜矿废弃地不同植被配置模式的恢复效果分析

为了研究不同植被措施对矿山废弃地的恢复效果,采用标准样地调查的方法,分别从植物种类、数量、覆盖度、物种多样性及生物量等方面对福建省紫金山金铜矿废弃地不同植被配置模式的恢复效果进行了全面的调查分析。结果表明,不同植被配置模式均可快速增加废弃地植物种类,恢复5a后不同配置模式的草本植物数量均高于未经开采的对照样地,其中马尾松+胡枝子+香根草+当地河滩草(模式B)最多,达到了25种;枫香+本地河滩草(模式D)和桉树+本地河滩草(模式E)物种丰富度指数M和Shan-non-Wiener及Simpson多样性指数较大,可较快地提高群落物种多样性;不同配置模式植被覆盖度均有较大提高,除马尾松+胡枝子(模式A)较低外,其他模式均达到85%以上;马尾松+胡枝子+香根草+本地河滩草(模式B)灌草层生物量最大,达到对照的15.81倍;结合聚类分析结果可得出,马尾松+胡枝子+香根草+本地河滩草(模式B),枫香+本地河滩草(模式D)和桉树+本地河滩草(模式E)3种植被配置模式对紫金山金铜矿废弃地植被恢复效果较好,可在矿山废弃地植被恢复中推广应用。     

物种配置植物篱对坡耕地营养元素拦截效应

通过坡耕地21个径流小区、1个空白对照、6个不同处理方式植物篱(Hedgerow)组合模式,探讨了不同物种配置植物篱对耕地营养元素的拦截效应。结果表明:灰毛豆×紫花苜蓿植物篱对坡耕地营养元素的拦截效果最明显,其中,氮相对拦截总量为181.82 g/hm²,相对拦截率为79.08%;磷相对拦截总量为84.81 g/hm²,相对拦截率90.31%;钾相对拦截总量11.37 g/hm²,相对拦截率83.84%。灰毛豆×黄花菜对氮的拦截效应最小,氮相对拦截总量为117.30 g/hm²,相对拦截率为51.02%;灰毛豆×香根草对磷、钾的拦截效应最小,磷相对拦截总量为55.43 g/hm²,相对拦截率59.02%;钾相对拦截总量6.62 g/hm²,相对拦截率48.86%。不同物种配置植物篱对坡耕地营养元素均具有明显的拦截作用,灰毛豆×紫花苜蓿组合模式的拦截作用最为显著。     

人工模拟污水净化系统去除生活污水氮、磷效果的比较研究

在温室内,分别以炉渣、沸石和土壤为湿地基质,水芹(Oenanthe javanica)、黑麦草(Lolium mut-liflorum)和香根草(Vetiveria zizanioides)为植被构建了模拟人工湿地和无基质的浮床植物系统处理生活污水,比较研究了不同污水净化系统去除氮、磷的效果。结果表明,在较低氮、磷负荷和水力停留时间为6 d的条件下,炉渣、沸石和土壤基质人工湿地系统对生活污水中的全氮(TN)、NH4+-N和全磷(TP)均表现出很好的净化效果,平均去除率均在91.0%以上;对NO3--N的去除率较低,为58.0%~85.5%。浮床系统因承受较高的负荷,对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的去除率均明显低于各基质湿地。而从污染负荷的去除率来看,土壤基质湿地对TN、NH4+-N、NO3--N和TP的负荷去除率低于炉渣和沸石基质湿地;浮床各系统NO3--N负荷去除率的负增加使TN的负荷去除率降低,但其NH4+-N的负荷去除率均高于各湿地系统;浮床水芹和黑麦草系统的TP负荷去除率也高于各湿地系统。植物种类不同,其吸收N、P的能力存在很大差异。以黑麦草为植被的人工湿地和浮床系统,植物的吸收作用是各系统去氮除磷的主要机制;水芹和香根草吸收的氮、磷总量在人工湿地中远小于黑麦草,其吸收作用仅是各湿地系统去除氮、磷的一个途径;而水芹和香根草对磷的吸收则是浮床系统除磷的主要机制。     

云冷杉林风倒区坑丘微立地特征及物种多样性

2013年6-7月,在小兴安岭凉水国家级自然保护区谷地云冷杉林1.5 hm2的固定样地内,通过调查36株掘根倒木的树种、直径、倒向、腐烂等级、形成的坑丘复合体的微立地特征及样地内植物的种类、高度、多度、盖度,计算云冷杉林风倒区坑丘物种的丰富度和重要值.结果表明：1）掘根倒木的形成树种共有4种,出现频率大小依次为冷杉（54.1％）＞云杉（27％）＞白桦（13.5％）＞红松（5.4％）;2） 36株掘根倒木中的29株倒向偏北方向;3）掘根倒木形成的坑丘的体积分别与坑宽、丘高呈显著正相关,坑深与丘厚呈显著正相关,丘和坑的体积分别与丘的表面积呈显著正相关;4）在3个微立地上,物种丰富度、均匀度指数、物种多样性指数均为完整立地＞坑底＞丘顶;5）库页悬钩子在丘上的重要值最大,坑底有利于荨麻、水金凤的生长;6）当掘根倒木腐烂等级为Ⅱ级时,丘顶上的物种丰富度最高,为Ⅴ级时,坑底的物种丰富度最大,植物平均总盖度和平均密度的大小顺序均为完整立地＞丘顶＞坑底.