补充灌溉及氮磷配施对黄土塬区冬小麦水分利用及产量的影响

采用裂区试验设计,对黄土塬区补充灌溉及氮磷配施条件下麦田土壤水分动态、作物产量及水分利用效率等进行研究。结果表明：1）冬小麦对土壤水分的利用深度随小麦生长发育逐渐加深,在越冬前期和孕穗期分别达1.2和2.2 m土层以下,不同处理土壤含水量在小麦生育前期差异不明显,孕穗后氮磷配施处理的土壤含水量显著低于不施肥处理;2）试验条件下,补充灌溉后同样施肥处理的作物产量与雨养相比,虽有增加但不显著;不论是雨养水平,还是补充灌溉水平,氮磷配施均表现出显著的增产效果,从低氮低磷到高氮高磷,增产幅度在134%到240%之间;3）氮磷配施能显著提高冬小麦水分利用效率,而补充灌溉后水分利用效率降低3%-30%,但未达显著水平;4）不同氮磷配施的增产效应高于补充灌溉,补充灌溉与高氮高磷处理有显著的水肥协同效应,能显著提高作物产量并保持较高的水分利用效率。     

不同利用方式下红壤微生物生物量及代谢功能多样性的变化

研究了不同农林利用方式下红壤微生物生物量和代谢功能多样性等土壤质量指标的变化.结果表明:不同利用方式对土壤质量各指标造成了显著的影响;稻田的微生物生物量碳、氮最高,林地和草地微生物生物量次之,旱地的微生物生物量碳、氮最低(分别是稻田利用方式的4.3% 和 13.7%);稻田的微生物代谢功能多样性最高,旱地、林地和草地的细菌代谢功能多样性较低,旱地的真菌代谢功能多样性最低;微生物生物量和代谢功能多样性可以作为反映土壤质量变化的早期敏感的指标,用来衡量管理措施的改变对土壤质量造成的影响.     

Soil structural quality, compaction and land management

Soil compaction is a concern worldwide, particularly where compactible soils are used for intensive agriculture in a wet climate. We have investigated the impact of compaction and the associated changes in soil structural qualities on crop production and environmental pollution. The overall objective was to develop soil management systems that provide suitable conditions for crop growth and minimize environmental damage. We ran large-scale field experiments studying the preservation of structural quality in arable and permanent grassland, using management systems such as the control or elimination of field traffic and the application of conservation tillage and zero tillage. We measured bulk density, shear strength, cone resistance, macroporosity, relative diffusivity, air permeability and water infiltrability to identify soil qualities that could be used for selecting suitable soil management. Along with crop yield, we measured environmental impacts, such as the emissions of nitrous oxide from the soil, which require the interaction of soil structure and water content near the soil surface. Soil structure influenced wetness, which affected trafficability, compaction and nitrogen retention. Measurement of properties that affect fluid storage and transport, such as macroporosity, provided soil quality indices that helped in recommending suitable soil management systems. Spatial variation of structure associated with wheel-track locations could be estimated rapidly using a cone penetrometer. Variation was particularly important in determining crop yield consistency. Crop productivity and soil structural qualities were preserved best when field traffic was eliminated. A reduced ground-pressure system successfully minimized compaction in grassland but was less effective in an arable rotation. Unless traffic is eliminated, good timing of operations is the most effective way to preserve soil structural quality.     

Land use effects on carbon quality and soil biological properties in Eutric Cambisol

Abstract

The choice of prospective type of farming requires knowledge about the specific relationships that exist between farm management practices and base environmental conditions. Nowadays the protection of soil organic carbon is one of the main tasks, because organic carbon in addition to soil fertility can act in elimination of soil contamination and carbon sequestration. Field experiments were focused on the effect of intensive farming without organic inputs versus grassland on organic carbon content. Organic carbon content (C_ox) and humic substance fractions (C-humic acids and fulvic acid fractions), hot water extractable carbon and selected microbial characteristics in Eutric Cambisol were monitored during the period 1999–2010. A priming effect of soil cultivation was detected immediately after tillage. Arable soil with ‘intensive’ crop sequences (exclusively cash crops, cereals, oil plants) and with an optimal level of chemical inputs (mineral fertilizers, pesticides), but without organic farmyard manure had lower content of all carbon forms compared with grassland. ¹³C NMR spectroscopy and thermal analysis (TGA) were applied to characterize humic acid (HA) structure and stability. More carbon, less oxygen and more aromatic compounds were detected in grassland HA. Slight differences were found in HA thermo-oxidative stability and degradability, which was probably caused by changes in elemental composition and structure. Even the land use had no significant effect on basic microbiological characteristics (basal respiration, microbial biomass and qCO₂); the physiology of the microbial community of grassland was altered by a higher ability to utilize L- and D-glutamic acid. The L/D ratio of glutamic acid mineralization indicated no occurrence of stress in soil for both types of farming. It has been demonstrated that although losses of carbon as a result of land-use conversions are generally more rapid, gains of carbon in grassland followed by changes in management practices can also occur.     

农牧交错带土地利用类型对土壤风蚀的影响

[目的]研究农牧交错带不同土地利用类型对土壤风蚀的影响,为干旱沙区土地资源的合理利用及经营耕作提供科学依据。[方法]通过气象资料和野外风蚀试验,分析该区不同土地利用方式下的土壤风蚀状况。[结果]不同土地利用类型对土壤风蚀的影响显著,在不同利用类型的人工草地中羊草地较苜蓿地减蚀效果显著,天然草地中滨草地减蚀效果优于蒿草地,人工草地较天然草地显著降低土壤风蚀量。农田用地中耕翻地土壤风蚀量最高,未留茬免耕玉米地较耕翻地风蚀量减少46.7%~48.6%;作物留茬地土壤减蚀效果显著,且留茬作物不同,减蚀效果差异明显,玉米留茬较耕翻地风蚀量减少了58.1%~63.5%,荞麦留茬较耕翻地减蚀率为50.5%~54.6%。在不同地形坡地中迎风坡风蚀量高于背风坡3.12~3.73倍。[结论]应在该地区适宜增加人工草地种植面积,减少冬春季节耕翻地面积,减少迎风坡土地的开垦利用,在冬春季节采取地表覆盖或者作物收获后留茬的保护措施,以降低土壤风蚀程度。     

农牧交错带草地开垦对土壤有效态微量元素的影响及评价

为明确草地利用方式转变对土壤微量元素的影响,以华北农牧交错带2种类型草地及其相应开垦的农田为对象,采用成对设计的方法研究了开垦对草地土壤表层(0～20cm)有效态微量元素(铜、铁、锰、锌、硼、钼)的影响并对其进行了评价,以期为农牧交错带的科学管理提供参考。结果表明:典型草地开垦导致土壤有效态铜、锌含量分别上升8.8%和16.4%,其他4种微量元素含量下降16.4%～28.1%。根据土壤有效态微量元素评价标准,典型草地区域有效态硼、钼含量处于高水平,有效态铜处于中等水平,有效态锌处于极低水平;有效态铁、锰在典型草地为高水平和中等水平,开垦为农田后分别降到中等水平和低水平。低湿草甸开垦导致微量元素含量下降10.6%～77.7%,其中有效态铁、硼、钼处于极高水平,有效态锰处于中等水平,有效态锌处于极低水平;有效态铜由低湿草甸的高水平降到农田的中等水平。整个研究区土壤有效锌含量限制草地植被和农作物生长发育,由典型草地开垦的农田其土壤有效锰含量不能够满足作物的需求。建议研究区禁止开垦草地并对已开垦的草地实行退耕还草,同时建议建立基于土壤微量元素密度的评价体系。     

Scientific evaluation of smallholder land use knowledge in Central Kenya

The following study was conducted to determine smallholders' land use management practices and agricultural indicators of soil quality within farmers' fields in Chuka and Gachoka divisions in Kenya's Central Highlands. Data on cropping practices and soil indicators were collected from farmers through face‐to‐face interviews and field examinations. Farmers characterised their fields into high and low fertility plots, after which soils were geo‐referenced and sampled at surface depth (0–20 cm) for subsequent physical and chemical analyses. Farmers' indicators for distinguishing productive and non‐productive fields included crop yield, crop performance and weed species. Soils that were characterised as fertile, had significantly higher chemical characteristics than the fields that were of poor quality. Fertile soils had significantly higher pH, total organic carbon, exchangeable cations and available nitrogen. Factor analysis identified four main factors that explained 76 per cent of the total variance in soil quality. The factors were connected with farmers' soil assessment indicators and main soil processes that influenced soil quality in Central Kenya. Soil fertility and crop management practices that were investigated indicated that farmers understood and consequently utilised spatial heterogeneity and temporal variability in soil quality status within their farms to maintain and enhance agricultural productivity. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

黄土区典型小流域包气带土壤水同位素特征

通过野外调查与室内试验相结合的方法,对王茂沟流域降水及5种土地利用类型土壤剖面稳定氢氧同位素特征进行对比分析,为黄土区土壤水分运移机制、模型参数识别及生态保护与重建提供科学依据。结果表明:(1)降水与5种土地利用方式下土壤水中δD和δ~(18) O的变化范围分别为(-118.08‰)~(-14.37‰),(-16.13‰)~(1.41‰)和(-92.36‰)~(-34.98‰),(-12.48‰)~(-5.01‰),平均值分别为-37.36‰,-5.65‰和-60.18‰,-7.81‰。(2)不同土地利用类型的土壤水氢氧同位素变化存在显著性差异,土壤通透性草地梯田林地坝地坡耕地,表层土壤水分的蒸发分馏程度梯田草地坝地坡耕地林地。(3)林地和草地"优先流"现象明显,草地"优先流"程度最大,林地能显著延伸"优先流"发生路径。(4)草地、林地和梯田分别在160,200,200cm土层及以下氢氧同位素值相对稳定,坝地和坡耕地可能对地下水水质与补给造成较大影响。     

地下水埋深对春玉米田土壤水分及产量的影响

通过6种地下水位控制处理和对照春玉米试验,探讨了地下水埋深对春玉米农田土壤水分、产量以及水分利用效率的影响。结果表明,地下水埋深对春玉米0～100cm层次土壤水分的影响较大。地下水位越浅这种影响显得越明显;无论地下水埋深深浅,田间累计地下水补给量变化规律可分为4个阶段,即稳定增长期、缓慢增长期、快速增长期和趋于稳定期。地下水位越高,累计地下水补给量越大,土壤排水量越大。较大降雨后土壤开始排水日期随着地下水埋深加深而滞后;地下水埋深1.0m时春玉米产量和水分利用率最高。地下水位在1.0m以下时,水分利用效率随地下水位加深而减少。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

Land use effects on the dynamics of soil C, N and microbes in the water-wind erosion crisscross region of the northern Loess Plateau, China

The water-wind erosion crisscross region of the northern Loess Plateau in China is under constant pressure from severe erosion due to its windy and dry climate and intensive human activities. Identifying sustainable land use patterns is key to maintaining ecosystem sustainability in the area. Our aim was to appraise the impacts of different land use regimes on the dynamics of soil total organic C(TOC), total N(TN), and microbes in a typical watershed in the northern Loess Plateau to identify sui...     

珠江源头区占马地小流域不同用地水土保持作用研究

 对珠江源头区占马地小流域灌木林地、疏林地、耕地及荒草地4类不同用地的土壤含水量、理化性状、土壤侵蚀特性等进行测定分析,结果表明:1)在土层60 cm深度范围内,随着土层的加深,灌木林地和疏林地的土壤水分含量呈下降趋势,而耕地和荒草地则呈上升趋势。2)土壤在持水能力、通透性能等方面排列顺序是灌木林地>荒草地>疏林地>耕地;土壤有机质含量以荒草地最高,为2.34%,分别是灌木林地、疏林地和耕地的1.08、1.89和3.46倍;全氮含量顺序是荒草地>灌木林地>疏林地>耕地;全磷和全钾含量顺序是疏林地>荒草地>灌木林地>耕地。3)不同用地的初渗速率、稳渗速率与渗透系数均为灌木林地最大,荒草地最小,灌木林地的稳渗速率、渗透系数分别是耕地、疏林地、荒草地的1.142、.06和2.7倍。4)不同用地的土壤最大持水量,在020cm土层,排列顺序为耕地>灌木林地>疏林地>荒草地;在2060cm土层,则为疏林地>灌木林地>荒草地>耕地。5)在坡度相同的情况下,不同用地的降雨产流时间为荒草地>疏林地>灌木林地>耕地;地表径流量为荒草地>疏林地>灌木林地>耕地;土壤侵蚀量以耕地最大,分别是灌木林地、疏林地和荒草地的2.51、2.26和1.32倍。研究结果可为珠江源头区土地合理利用提供理论依据。     

土地利用类型对侵蚀黄壤腐殖质及土壤酶的影响

[目的]研究土壤侵蚀条件下,土地利用类型对黄壤不同土层深度的腐殖质(胡敏酸、富里酸和胡敏素)和4种重要土壤酶的影响,为保持土壤肥力提供科学依据。[方法]采用锯齿形布点法,采集土壤表层至30cm深度的3个土层土壤样品,用3次4分法淘汰多余样品,再测定相应指标。[结果](1)保持土壤肥力最好的是灌丛和园地,耕地最容易受侵蚀;土壤肥力高低与胡敏素的含量有直接关系。(2)土壤侵蚀导致水分和氮元素流失会影响胡敏酸的含量;林地、园地和耕地土壤表层的富里酸易流失,而草地仅对于土壤表层肥力保持有作用。(3)耕作对土壤表层的脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性的不利影响较大;土壤侵蚀导致的土壤pH值改变对土壤酶的影响也很明显。(4)相关性分析表明腐殖质各组分含量与4种土壤酶都有着密切的联系且互相影响。[结论]黄壤受侵蚀下,土地利用类型对腐殖质及土壤酶有明显不同的影响。     

广东省典型土壤类型和土地利用方式对土壤酶活性的影响

通过野外调查与室内分析,研究了广东省韶关红壤、广州赤红壤、雷州砖红壤3个典型地带性土壤分布区4种不同土地利用方式(包括林地、果园、草地和农田)对表层(0~20 cm)土壤几种主要酶活性(过氧化氢酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性)的影响。结果表明,不同土壤类型和不同土地利用方式对土壤酶活性均有一定影响,其中土地利用方式影响更为明显。土壤酶活性多表现为果园和林地较高,农田和草地较低;而土壤过氧化氢酶对土地利用方式和土壤类型的响应均较其它几种酶弱。典范相关分析结果表明,全磷、速效磷、速效氮含量是土壤养分因子中影响土壤酶活性的最重要因素,5种酶中纤维素酶和蛋白酶活性与土壤养分因子关系最大,而土壤酶活性之间也存在着一定的共性关系。     

延河流域不同植被带土地利用方式的土壤水分分析评价

以延河流域不同植被带上的三个小流域为研究对象,引用土壤湿度综合指数作为土壤水分评价指标,结合不同植被带土地利用分布特征与相应土壤含水量对延河流域土壤水分进行评价分析,为该区域不同植被带水土资源的合理利用提供科学依据。结果表明:三个植被带均处于极干旱状态,土壤湿度森林草原带 > 森林带 > 草原带;其中森林带以林地为主,森林草原带以林地和草地共同起主导作用,草原带以草地为主;不同植被带土壤含水量差异显著,森林带最高,其次为森林草原带,草原带最低;对不同植被带土壤水分的剖面变化分析表明,0—200 cm土层中土壤含水量随着深度增加呈现增长趋势。4种土地利用方式中,耕地的土壤含水量显著高于其他三种土地利用方式,这主要是与耕地坡度较小和修建梯田有关,同时还与农作物的耗水量相对较小有关。林地和草地土壤含水量无显著差异,灌木地土壤含水量最小。     

黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应

[目的]对黄土高原白草塬土壤水分特征及对土地利用变化的响应进行分析,为该区水资源管理和生态建设提供重要的参考依据。[方法]测定并分析白草塬6种利用方式下0—10m的土壤水分,并基于土壤储水量、水分亏缺量及干燥化指数等指标评价土地利用变化的影响。[结果]6种土地利用方式0—10m平均含水量表现为:农地荒草地苜蓿地杏林地杏林柠条间作地杏林苜蓿间作地。土地利用变化对土壤水分的影响深度不同,苜蓿地与荒草地的影响集中在0—5m,而包含杏树的利用方式对土壤水分的影响向深层推进甚至可贯穿整个剖面。0—5m除农地外皆有重度土壤干燥化现象;5—10m包含杏树的利用方式干燥化程度较农地、荒草地和苜蓿地严重。[结论]农地转变为包含杏树的利用方式后对土壤深层水分有显著的影响,造成土壤水分储水量减少和干燥化现象严重。     

兰州地区农田土壤速效磷与速效钾含量的变化特征

以兰州地区3县5区不同利用方式农田为研究对象,从作物种类、土地利用强度和耕作方式3个角度采集80个样点表层土壤样品(0—20cm),对其pH值、电导率、速效磷和速效钾进行了分析。结果表明:(1)兰州地区农田土壤pH值为8.59,蔬菜地pH值低于其它作物农田,但差异不显著。重度利用农田土壤pH值低于轻度和中度农田,日光温室农田pH值低于大田和砂田,但差异不显著。(2)土壤电导率具有较大的变异,变异系数高达107.31%,不同作物种类、利用强度及耕作方式下土壤电导率不具有显著差异性。(3)研究区土壤速效钾含量具有一致性,平均含量为362.65mg/kg,变异系数为48.81%,不同作物种类、不同土地利用强度和耕作方式土壤速效钾不具有显著差异性。(4)速效磷平均含量为14.07mg/kg,不同种类作物农田土壤中,蔬菜地速效磷高于其它种类作物;不同利用强度下,重度利用农田土壤速效磷高于中度和轻度农田;从耕作措施分析,日光温室农田土壤速效磷显著大于砂田和大田。研究表明,基于作物种类差异的不同土地利用方式及耕作措施对土壤酸碱性及速效磷含量具有不同程度的影响,集约型农业管理措施是导致速效磷含量增加的主要原因之一,且重度农田土壤有酸化的趋势。     

宁夏黄土区不同植物群落土地利用方式对土壤质量的影响

本文研究了宁夏南部山区典型植物群落土地不同利用方式下土壤质量的变化。结果表明:（1）典型长芒草群落土地,开垦地比封禁地土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾养分含量明显降低,降低幅度分别为19.5%、20.1%、17.6%、13.0%、77.8% 和47.5%。脲酶活性为开垦地封禁地,蔗糖酶则表现为封禁地开垦地,中性磷酸酶差异不明显。（2）铁杆蒿群落土地三种利用方式下:放牧地土壤有机质、全氮、全磷、速效钾等养分含量较封禁地与开垦地有一定幅度的增加;放牧地的土壤脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性均高于封禁和开垦的同土层土壤,封禁地的脲酶和蔗糖酶次之,开垦地的脲酶和蔗糖酶活性最小,开垦地的中性磷酸酶活性高于封禁地。脲酶活性在土层之间变化较小,最高为放牧地表层177.6 mg/(kg.h),最低为开垦地表下层114.5 mg/(kg#8226;h),蔗糖酶活性层次之间变化明显,其中放牧地表层为表下层的3倍左右。长芒草群落土壤表层各级微团聚体表现为封禁地远大于开垦地,铁杆蒿群落土地不同利用方式下各级微团聚体表现不同,结构系数表现为表层表下层,保持率则为表层表下层。结构系数与保持率均表现为封禁地放牧地开垦地。（3）在轻度放牧条件下,土壤养分状况、酶活性有所提高,但土壤微团聚体中的结构系数与保持率则明显降低。     

黄土高原区草粮（油）翻耕轮作的土壤水分及作物产量效应

为了评价苜蓿翻耕后进行不同轮作模式的水分适应性和经济效益,提出黄土高原区生态效益和经济效应较好的草田轮作模式。该文测定了6a生苜蓿草地翻耕后轮作农田和休闲地的土壤水分及作物产量,并进行经济效益分析。结果表明,不同草田轮作模式的土壤水分恢复作用存在差异。苜蓿地轮作第2年收获后,以苜蓿-休闲-休闲模式土壤水分状况最好,0～300cm土层土壤水分已接近连作农田水平,且100～340cm土层土壤水分较耕前出现了恢复现象;而苜蓿-冬小麦-冬小麦模式最差,土壤水分恢复层出现在120～320cm土层;6a生苜蓿地翻耕后经过2a轮作,0～500cm土层土壤水分仍未达到连作农田水平。轮作2a冬油菜平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬油菜分别增加了34.9%、44.4%(P<0.05),轮作2a冬小麦平均籽粒产量和平均籽粒水分利用效率较连作冬小麦分别提高了45.0%、42.9%(P<0.05);效益分析表明,轮作2a冬小麦的平均产投比是连作2a冬小麦的近1.5倍,是轮作2a冬油菜的2.5倍,是连作2a冬油菜的3.4倍,6a生苜蓿地翻耕后轮作冬小麦比轮作冬油菜具有更高经济效益。该研究结果为黄土高原苜蓿草地可持续利用,建立稳定的旱地农业生态系统提供了理论依据。     

秸秆覆盖麦田水分动态及水分利用效率研究

试验研究表明,秸秆覆盖可改变作物耗水规律。即前期能抑制土壤蒸发,减少土壤水分无效消耗;后期则增强植株蒸腾,促进干物质积累,使农田耗水由物理过程向生物学过程转化,有利于提高产量和作物水分利用效率。不同覆盖期和不同土壤水分条件下覆盖效果不同,土壤含水量55%～70%的麦田覆盖效果最佳,覆盖时间以冬小麦进入越冬期停止生长时覆盖为宜。