山地黄壤区玉米不同生育期土壤抗蚀性特征

山地黄壤区不仅是四川省重要的农产区之一，也是水土流失较为严重的区域，为阐明四川山地黄壤区土壤抗蚀性特征。该研究以山地黄壤区坡耕地为研究对象，采用野外径流小区定位试验和室内分析相结合的方法，研究了玉米不同生育期土壤抗蚀性的变化特征。结果表明：1）随玉米生育期的推进，土壤水稳性团聚体和微团聚体均表现出由小粒级团聚体逐渐形成大粒级团聚体的趋势，提高了>0.25 mm水稳性团聚体质量分数（Water-Stable Aggregate, WSAwet）、平均重量直径（Mean Weight Diameter, MWD）、团聚度（Aggregation Degree, AD）和土壤有机质质量分数（Content of Soil Organic matter, SOM），降低了结构体破坏率（Percentage of Aggregate Disruption, PAD）、平均重量比表面积（Mean Weight Specific Surface Area, MWSSA）、分形维数（Fractal dimension, FD）和分散系数（Dispersion coefficient, DC）；2）结合主成分分析和抗蚀指数（Soil Anti-erodibility Index, SAI），玉米不同生育期土壤抗蚀性由高到低为：成熟期、抽雄期、拔节期、苗期，且随土层深度增加而逐渐降低；3）土壤抗蚀性与玉米叶面积指数（Leaf Area Index, LAI）和根系密度（Root Mass Density, RMD）均呈极显著正相关（P<0.01），玉米生长可显著影响土壤抗蚀性。山地黄壤区坡耕地，种植玉米有利于增强土壤抗蚀性，有助于研究区坡耕地水土流失的有效防控。     

山西省土石山区典型防护林土壤抗蚀性研究

选择山西省中阳县车鸣峪林场4种典型防护林为研究对象,通过静水崩解试验测定土壤抗蚀指数并对其与土壤基本理化性质的关系进行了研究。结果表明,不同防护林土壤抗蚀性能存在明显差异,土壤抗蚀指数表现为:落叶松白桦混交林>白桦纯林>落叶松纯林>辽东栎纯林。土壤抗蚀指数随土层深度的增加而减小,表现为0-20cm土层抗蚀指数是20-40cm土层的2~5倍。土壤抗蚀指数随浸水时间的增加而减小,呈三次多项式函数关系。土壤抗蚀性指数与容重、粒径>0.25mm土壤水稳性团聚体、有机质含量和全氮含量呈显著正相关关系,与其基本理化性质存在一定的线性关系。     

不同生长期大豆坡耕地土壤抗侵蚀能力特征

土壤抗侵蚀能力特征是土壤侵蚀预测预报的重要依据之一,为了分析黄土区不同生长期大豆坡耕地土壤抗侵蚀能力特征,采用原状土冲刷槽和静水崩解法,分别在大豆不同生长期测定坡耕地不同土层土壤抗冲性和抗蚀性,并对大豆根系特征与土壤抗侵蚀能力的关系进行分析。结果表明:随着大豆生育期的推进呈现出先增强后减弱的趋势,始粒期土壤抗侵蚀能力最强,苗期最弱;在大豆苗期与分枝期,土壤抗侵蚀能力随土层深度的增加而减弱;大豆开花期以后10~20 cm土层土壤抗侵蚀能力最强,其次为0~5 cm土层;土壤根重密度、根系表面积、根系体积及根系长度对土壤抗侵蚀能力影响均达到极显著水平(p0.01),且根径在0~0.5 mm之间根系的增多会更加有效地提高土壤的抗侵蚀能力。这表明在大豆生长初期加强对坡面的有效防护,避免地表长期裸露,培育根系发达的大豆品种将有助于对坡耕地土壤侵蚀的防控。     

两种巨桉人工林地土壤抗蚀性的比较研究

[目的]揭示巨桉人工林组培苗和实生苗两种起源对土壤抗蚀性的影响。[方法]利用S形采样法在样地内采集多个样点,按上(0—10cm),中(10—20cm),下(20—30cm)三层分别利用环刀和塑料盒采集原状土壤,测定不同层次土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、渗透速率、水稳性团聚体含量等。[结果](1)随着土壤深度增加,两种巨桉林地土壤容重呈现递增趋势,而总孔隙度和通气孔隙度呈递减趋势。组培巨桉林土壤容重低于实生苗巨桉林地,而土壤总孔隙度、通气孔隙度高于显著实生苗巨桉林地(p0.05);(2)随着土壤深度增加,两种巨桉林地土壤水稳性指数、抗蚀指数、团聚状况、团聚度和结构系数呈现下降趋势,水稳性指数和抗蚀指数达到显著水平(p0.05),而分散率和分散系数呈现升高趋势。组培巨桉林地不同土层的抗蚀指数和结构系数均高于实生苗巨桉林地,但分散系数均显著低于实生苗巨桉林地(p0.05);(3)随着土壤深度增加,两种巨桉林地土壤各粒径水稳性团聚体含量和平均重量直径(MWD)呈现出下降趋势,土壤结构体破坏率呈现上升趋势。组培苗巨桉林地不同土层各粒径(5mm;5~2mm;0.5~0.25mm;0.5mm;0.25mm)水稳性团聚体含量和MWD均高于实生苗林地,而结构体破坏率、2~1mm和1~0.5mm水稳性团聚体含量均低于实生苗巨桉林地。[结论]组培巨桉人工林的土壤抗蚀性更佳。     

间作模式下作物根系与坡耕地红壤抗蚀性的关系

通过径流小区试验,结合土壤理化性质分析和根系指标测定,研究了玉米单作、大豆单作以及玉米/大豆间作模式下,不同作物根系特性与坡耕地红壤抗蚀性的关系。结果表明,玉米/大豆间作模式在改善土壤理化性质、提高红壤质地和结构方面优于玉米或大豆单作,玉米/大豆间作模式在0—10,10—20,20—30cm土层的含根量、根系表面积、根系体积、根尖数和根长较玉米单作或大豆单作均有提高,其中0—10cm土层范围内差异显著;玉米/大豆间作模式较玉米单作模式在根量、根系表面积、根系体积和根长分别提高了80.95%,50.93%,90.30%和77.99%,较大豆单作模式分别提高了58.70%,73.36%,123.05%和149.27%;在20—30cm土层范围内,间作模式根长较玉米单作模式提高了150.48%,较大豆单作模式提高了206.94%;不同种植模式下,土壤抗蚀性指数在10—20cm土层差异不显著,在0—10cm和20—30cm土层之间差异显著;不同深度土层范围内,间作模式土粒抵抗分散能力均最强;在间作模式下,同期土壤流失量较单作减少,土壤流失量与作物根系量、根系表面积、总根长、根系体积和根尖数呈显著负相关。玉米大豆间作可以通过改善根系特征,提高土壤有机质含量,进而提高土抗蚀性。     

不同土壤抗蚀性指标对侵蚀泥沙影响的灰色关联度分析

表征土壤抗蚀性的指标有土壤颗粒分散特性和土壤水稳性团聚体稳定特性方面的诸多指标。为研究不同土壤抗蚀性指标对侵蚀泥沙的影响程度,以江西水土保持生态科技园15个不同水保措施类型小区为研究对象,采用灰色关联度的方法,对土壤抗蚀性指标进行了对比分析。结果发现:选取的10个抗蚀性指标对土壤侵蚀模数影响最佳3指标分别为团聚度、受蚀性指数(Eva)和侵蚀率,团聚度与土壤侵蚀量关联度最大,为0.744;对土壤侵蚀模数影响最差3指标依次为湿筛水稳性团聚体平均重量直径(EMWD)、干筛团聚体平均重量直径差值(MWDC)和0.5mm水稳性团聚体重量百分数(WSA),EMWD与土壤侵蚀量关联度最小,为0.594。土壤颗粒分散特性比土壤水稳性团聚体稳定特性对土壤侵蚀量影响大,前者关联度平均为0.705,后者关联度平均为0.621。通过土壤抗蚀性指标与侵蚀泥沙不同关联度的比较和排序,可以为侵蚀影响程度排序等提供信息,对以后的相关研究工作具有促进作用和参考价值。     

间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响

通过田间小区试验种植玉米(玉米单作、玉米∥大豆、玉米∥马铃薯),测定3个生育期(拔节期、大喇叭口期、抽雄期)玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量和土壤团聚体状况,分析间作对玉米根系分泌物及团聚体稳定性的影响。结果表明:玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量随生育期的推移而增加,间作显著提高玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,玉米∥马铃薯玉米∥大豆。在抽雄期,玉米∥大豆、玉米∥马铃薯相比玉米单作0.25mm水稳性团聚体含量(R_(0.25))分别显著提高6.19%,8.17%;平均质量直径(MWD)分别提高5.04%,10.08%;几何平均直径(GMD)分别提高6.12%,12.24%;分形维数(D)分别显著降低0.72%,1.09%;团聚体破坏率(PAD)分别显著降低16.77%,26.08%。在根系分泌物最大的抽雄期,玉米根系分泌总糖含量、总有机酸含量与R_(0.25),GMD,D,PAD呈极显著相关关系(P0.01)。因此,间作可通过增加玉米根系分泌总糖含量和总有机酸含量,进而提高土壤团聚体的稳定性。     

桐庐生态公益林主要林分类型土壤抗蚀性研究

以浙江省桐庐县生态公益林定位监测站为依托,以土壤水稳性指数、团聚体特征、有机质含量为指标,研究了该区域不同林分类型土壤层的抗蚀性。结果表明:对比无林地,各生态公益林土壤均有较好的抗蚀性能,其中青冈林在表征抗蚀性的各指标上表现最好;土壤水稳性指数和有机质含量随土层厚度的增加而下降;土粒静水崩解率(S)随浸水时间(t)的变化过程呈三次多项式S=at+bt2+ct3+d函数关系;选取土壤水稳性指数、团聚度、分散率、0.25mm水稳性团聚体含量、有机质含量为评价指标,以灰色关联分析为基础,构建了土壤抗蚀性等级评价体系,对研究区各样地土壤抗蚀性进行定性评价,结果显示青冈林土壤抗蚀性等级为较强,香樟林、杉木林、马尾松林、毛竹林、板栗林土壤抗蚀性等级为中等,无林地抗蚀性等级为较弱。     

植被恢复过程土壤基质改良对湘南紫色土抗蚀性的影响

为评价植被恢复过程土壤基质改良对紫色土抗蚀性的影响,在湖南南部耒阳山地紫色土进行土壤基质改良试验,测定土壤基质未经处理（对照地）、表层与底层土置换（土层置换地）、表层与底层土置换并添加有机物改良剂（基质改良地）的紫色土0—10,10—20 cm土层13个抗蚀性评价指标,运用相关性分析和主成分分析方法筛选影响紫色土抗蚀性的主要指标,建立综合评价模型评价紫色土不同土壤基质处理后的抗蚀性。结果表明：（1）与对照地相比,基质改良地0—10,10—20 cm土层有机碳含量、抗蚀指数、> 0.25 mm湿筛团聚体、> 0.5 mm湿筛团聚体、<0.002 mm黏粒含量、湿筛团聚体平均重量直径、湿筛团聚体几何平均直径、结构性颗粒指数、团聚状况分别增加69.19%~99.81%,9.72%~46.86%,41.69%~50.80%,47.26%~58.98%,73.82%~194.35%,47.96%~57.01%,49.06%~68.97%,74.23%~183.25%,14.62%~20.16%,土壤容重、湿筛团聚体分形维数、结构破坏率分别降低10.53%~16.26%,4.64%~7.58%,39.22%~54.64%;（2）土壤容重、有机碳含量、湿筛团聚体含量及其稳定性是影响紫色土抗蚀性的主要因子;（3）与对照地相比,基质改良地0—10,10—20 cm土层抗蚀性综合指数分别提高524.14%,146.99%,土层置换地分别提高93.10%,42.17%,表明植被恢复过程中土壤基质改良不仅提高土壤有机碳含量,也显著提高土壤抗蚀性,可作为治理湖南南部紫色土水土流失的有效措施。     

辽西石灰性褐土不同施氮模式下的土壤养分动态研究

从高效施肥的角度出发,研究了不同施氮模式下的辽西石灰性褐土土壤养分时空动态变化特征。结果表明,与对照相比,施氮明显提高0～20 cm土层碱解氮含量。随着土层加深,碱解氮和有效磷含量降低,速效钾含量变化较小。随着生育期推进,0～20 cm土层碱解氮、有效磷和速效钾含量总体呈先升高后降低的趋势,高峰出现在拔节期或大喇叭口期;20～40 cm土层碱解氮和有效磷含量保持稳定,速效钾含量呈降低-升高-降低趋势,高峰出现在大喇叭口-灌浆期内;40～60 cm土层碱解氮、有效磷和速效钾呈降低-升高-降低趋势,高峰分别出现在大喇叭口期和灌浆期。随着土层加深,土壤pH值升高。施氮降低了0～20 cm土层的pH值,而对20～40cm和40～60 cm土层的pH值无影响。随着生育期推进,0～20 cm土层的pH值呈现升高-降低-升高的趋势,20～40 cm和40～60 cm土层的pH值保持稳定。土壤养分动态变化特征因施氮模式而异。与其它施氮模式相比,二次追肥和一次深施的施氮模式能够在拔节期和大喇叭口期提供玉米较充足的有效养分,满足植株的生理需求。综合考虑土壤养分动态特性、产量性状、产投比、氮肥农学效率等因素,初步筛选出二次追肥和一次深施为辽西春玉米生产中的高效施氮模式。     

玉米季横垄坡面土壤剥蚀率与径流含沙量关系

为明确玉米全生育期横垄坡面土壤剥蚀率与径流含沙量之间的关系,以川中丘陵紫色土区坡耕地为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,开展玉米全生育期土壤剥蚀率和径流含沙量变化特征研究,并分析土壤剥蚀率与径流含沙量之间的关系。结果表明:(1)玉米全生育期土壤剥蚀率随降雨强度的增大而增大,2.0mm/min降雨强度条件下土壤剥蚀率分别为1.5,1.0mm/min降雨强度条件下的1.87,4.59倍;同一降雨强度条件下,土壤剥蚀率在玉米生长过程中先降低后增加,苗期显著高于其他生育期。(2)不同降雨强度条件下,产沙量随玉米生育期的推进先降低后增加,苗期最大(306.6g),抽雄期最小(64.6g);除玉米抽雄期外,其他各生育期产沙量随降雨强度的增大逐渐增加,且苗期和拔节期产沙量在降雨强度间差异显著;玉米各生育期径流含沙量在降雨过程中呈波动变化的趋势,降雨强度越大,其波动幅度越强。(3)玉米全生育期土壤剥蚀率与径流含沙量呈幂函数关系,且两者间达到极显著水平。研究结果可为揭示紫色土区坡耕地水蚀机理和区域水蚀预测预报模型构建提供理论依据。     

草海上游石漠化过程中土壤抗蚀性变化

以草海流域上游的石漠化区为研究对象,研究不同等级石漠化条件下土壤抗蚀能力的差异,利用空间代替时间的方法,探讨草海上游区石漠化过程中土壤抗蚀性变化规律,为当地石漠化治理和湿地保护提供参考。通过实地调研,采集不同石漠化程度区的土样并进行室内指标测定,利用主成分分析方法选取了10个土壤理化指标对样地土壤抗蚀能力进行评价。结果表明:(1)所选10项理化指标可以较为全面地综合评价不同石漠化程度土壤抗蚀能力,土壤团聚状况、分散率、分散系数、0.25mm水稳性团聚体含量、0.5mm水稳性团聚体含量、结构破坏率、0.05mm粉黏粒含量这7项可以作为评价的优选指标,有机质含量、0.001mm黏粒含量、土壤团聚度这3项指标次之。(2)无石漠化CK样地(2.19)轻度石漠化L样地(1.19)重度石漠化S1样地(0.85)中度石漠化M样地(-1.35)重度石漠化S2样地(-2.88),其中中度石漠化样地(M)和重度石漠化样地(S_2)为负值,其余均为正值,差异明显。在石漠化过程中土壤抗蚀能力总体呈下降趋势,但是在石漠化发展后期,土壤抗蚀能力反而会有上升的可能。     

条带覆盖免耕下吉林南部玉米行间土壤水分和温度的时空动态

  【目的】  覆盖免耕能够减缓土壤侵蚀,提升土壤有机质含量,但在我国东北黑土区,可能会引起春季土温较低,影响玉米生长。因此,研究条带覆盖免耕(NT-SRC)技术模式下玉米行间土壤水分和温度的时空分布规律,为科学应用NT-SRC技术提供理论支撑。  【方法】  玉米田间试验于2018年在吉林省南部进行,采用田间条带覆盖免耕技术模式。玉米采用宽窄行栽培,宽行行距为100 cm,秸秆全覆盖;窄行行距为40 cm,无覆盖,为玉米播种带。选择玉米行间进行原位连续监测,监测点包括玉米株下(0位点),宽行距植株10、20、30和50 cm (简称为10、20、30、50位点),窄行距植株10和20 cm (简称为–10和–20位点),每个位点土壤水分和温度监测探头埋藏5、10和20 cm 3个深度,自动连续监测土壤温度和含水量。  【结果】  1) NT-SRC管理下,玉米行间含水量在空间分布上呈现宽行>株下>窄行,其中含水量50位点处最高,–10位点处最低;不同监测点土壤含水量在时间尺度上的稳定性为 –10<–20<10<0<20和30<50 位点;土壤水分在玉米生育期内的稳定性表现为苗期>成熟期>拔节期和吐丝灌浆期。2)与窄行相比,宽行在水分较低的拔节期和吐丝灌浆期能够分别提高土壤储水量13.1% 和11.1%。3)宽窄行的行间温度差异主要表现在苗期和拔节期,土壤温度由窄行20 cm处至宽行50 cm处依次降低。相较于宽行,苗期窄行的日均温提高1℃～2℃。  【结论】  在吉林南部地区免耕配合带状秸秆覆盖模式下,秸秆覆盖使宽行的土壤含水量和储水量在全生育期高于窄行,且土壤含水量更加稳定。无覆盖窄行提升了苗期和拔节期苗带土壤温度,对吐丝灌浆期和成熟期行间温度分布几乎无影响,缓解了吉林南部黑土区全覆盖免耕管理下玉米生长过程中的水热矛盾。     

退化喀斯特植被恢复过程中的土壤抗蚀性变化

运用时空互代法,以喀斯特山区不同植被恢复阶段为研究对象,坡耕地与人工林为对照,通过室内分析,采用主成分分析方法,探讨了其土壤抗蚀性。结果表明：土壤中有机质、>0.25 mm水稳性团聚体含量、<0.05 mm粉黏粒含量、<0.001 mm黏粒含量和结构性颗粒指数可以作为评价土壤抗蚀性的最佳指标。各样地土壤抗蚀性综合指数大小排序为灌草丛>乔灌过渡林>灌木林>乔木疏林>人工林>草坡>坡耕地。喀斯特山区,坡耕地土壤抗蚀性能最差;植被恢复过程中,土壤的抗蚀性能先逐渐变好,后逐渐变差,转折点在灌草阶段。以灌草搭配的植被恢复模式可能比较适合喀斯特地区。     

玉米季横垄坡面细沟侵蚀特征及其影响因素

通过野外人工模拟降雨试验,开展玉米不同生长期紫色土坡耕地细沟侵蚀特征研究,并分析玉米叶面积、雨强对细沟侵蚀过程的影响。结果表明:随玉米生长期推进,坡面产流时间、跌坎及细沟出现时间总体呈先增加后减少的趋势。苗期、拔节期跌坎与细沟出现的平均间隔时间分别为10′59″和15′30″,抽雄期、成熟期跌坎与细沟出现的平均间隔时间分别为20′16″和18′58″,玉米苗期坡耕地更易产生细沟侵蚀。苗期细沟形态发育完整,2.0 mm min-1雨强条件下,苗期最长细沟的长、宽、深分别为77.62、6.25和4.04 cm。随玉米生长期推进,细沟侵蚀阶段产流量表现为苗期拔节期成熟期抽雄期,苗期和抽雄期细沟侵蚀阶段产流量分别占玉米季径流总量的30.97%和19.01%,玉米各生长期细沟侵蚀阶段产流率均随降雨时间的推移呈波动上升。细沟侵蚀阶段产沙量表现为苗期拔节期成熟期抽雄期,苗期细沟侵蚀阶段产沙量显著高于其他生长期,玉米各生长期细沟侵蚀产沙率均随降雨时间呈波动变化。玉米季坡耕地细沟侵蚀产流量与雨强呈极显著正相关,产沙量与玉米叶面积指数呈显著负相关,产流率、产沙率与叶面积指数和雨强的回归方程均达极显著水平。     

秸秆与地膜覆盖条件下旱作玉米田土壤氮组分生长季动态

研究不同覆盖措施下农田土壤全氮及其活性和半活性组分在作物生长季的动态变化,有助于深入理解农田土壤氮循环过程。基于黄土高原8年春玉米覆盖定位试验,系统分析了土壤全氮、矿质氮、微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮在玉米不同生育期的动态特征。试验包括全生育期9 000kg/hm2秸秆覆盖、全生育期地膜覆盖和不覆盖对照3个处理。结果表明:(1)除硝态氮和铵态氮在苗期上升外,秸秆和地膜覆盖下土壤全氮及其组分含量在春玉米生育期基本呈苗期下降、拔节期上升、大喇叭口—抽雄期下降、灌浆和收获期回升的变化趋势;(2)与对照相比,秸秆覆盖提高了大多数生育时期0—40cm土层全氮和硝态氮含量及0—20cm土层铵态氮含量,提高各生育时期0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮以及颗粒有机氮含量;(3)地膜覆盖较对照提高大多数生育时期0—40cm土层硝态氮和0—20cm土层铵态氮含量,降低作物生育后期0—20cm土层全氮和0—40cm土层颗粒有机氮含量,降低大多数时期0—40cm土层微生物量氮和10—20cm土层潜在可矿化氮含量;(4)除了地膜覆盖下20—40cm土层颗粒有机氮相对含量在作物不同生育期差异不显著外,秸秆和地膜覆盖下0—40cm土层微生物量氮、潜在可矿化氮、颗粒有机氮对土壤全氮的动态均有重要贡献。总之,黄土高原的春玉米田秸秆覆盖具有明显的提升土壤全氮及其组分含量的作用,有助于培肥地力和土壤固氮;地膜覆盖则降低了作物生育后期土壤全氮及其组分含量,同时显著提高了土壤硝态氮水平,导致农田土壤氮素淋溶风险提高。