丹江鹦鹉沟小流域土壤侵蚀和养分损失定量分析

小流域土壤侵蚀量和养分损失量的定量研究可为南水北调水源区的生态保护、水土保持和生态补偿提供重要的依据.该文在地理信息技术(geographic information system,GIS)的支持下,应用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)估算了丹江鹦鹉沟流域的土壤侵蚀量和养分损失量,并进行了土壤侵蚀强度分级.结果表明,流域的年均土壤侵蚀模数为3140 t/km2,侵蚀强度为中度.其中强度侵蚀以上的土地面积占流域总面积的24.1%,侵蚀量为4573.0 t,却占年侵蚀总量的84.8%,其主要是坡度较大的坡耕地,是流域需要重点治理的区域.不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大,林地、草地和农地的年均土壤侵蚀模数分别为509.7、1511.8和4606.5 t/km2.林草地年侵蚀量较小,农地土壤侵蚀量占流域总侵蚀量的95.3%.坡度每增加5°,不同土地利用的土壤侵蚀模数增加量比坡长每增加5 m的增加量要大1~2倍.研究区表土流失造成的全氮、全磷和有机质损失量分别为3.81、3.52和101.45 t,其中农地的养分损失量最为严重.流域泥沙中全氮、全磷和有机质的年均流失模数分别为1.01、0.75和38.43 t/(km2×a).该研究可为水源区水土流失和非点源污染治理以及清洁小流域建设提供科学依据.     

红壤坡耕地土壤污染物的输出特征

以澄江县尖山河小流域为例,研究在自然降雨条件下红壤坡耕地土壤养分输出与泥沙流失特征,探讨红壤坡耕地土壤养分流失规律。研究结果表明：①降雨量与红壤坡耕地的泥沙迁移量之间存在显著的相关性,相关系数为0．974。②土壤养分流失量大小依次为全磷>全氮>碱解氮>速效磷>有机质。③土壤养分流失与降雨量、泥沙迁移量之间存在相关关系,其中全磷流失量和降雨量之间的相关系数最大,为0.983,全磷流失量和产沙量之间的相关系数最大,为0.993。④暴雨条件下红壤坡耕地的泥沙养分富集率大小依次为全磷>速效磷>有机质>全氮>碱解氮,其中全磷的富集率最大,为3.00,说明土壤中磷素多以泥沙形态流失。     

基于GIS的小流域养分流失预测

在GIS技术的支持下 ,将流域划分为多个独立的坡面单元 ,运用室内人工降雨实验坡面养分流失的研究结果和通用土壤流失方程 (USLE)进行了重庆市丰都三合小流域的养分流失预测与评价。研究结果表明 ,利用流域泥沙流失量进行流域养分流失预测时 ,只能对流域全量养分 (有机质、全氮、全磷、全钾 )的流失进行较为准确的预测 ,而对流域速效养分 (有效氮、有效磷、有效钾 )流失量进行预测时 ,径流携带流失的部分不能被忽略。要对流域养分流失量进行准确的预测与评价 ,必须通过建立流域分布式径流模型 ,结合土壤侵蚀模型来进行     

三峡库区小流域修正通用土壤流失方程适用性分析

土壤侵蚀量的定量研究可为国家生态环境建设和水土保持宏观决策的制定提供重要的依据。修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)是开展土壤侵蚀定量评价的主要手段。该文在地理信息系统(geographic information system,GIS)的支持下,依据中国土壤流失方程各因子的算法确定RUSLE模型各因子值,估算了三峡库区黄冲子小流域不同时期的土壤侵蚀量,并与基于泥沙平衡原理计算的土壤侵蚀量比较后分析RUSLE模型在库区小流域的适用性。结果表明,基于RUSLE模型估算的小流域1963-2000年(农地小流域)和2001-2014年(林地小流域)的年均土壤侵蚀模数分别为2246.09和868.3 t/(km2·a),其结果与采用137Cs和210Pb技术的塘库沉积物定年结果基本吻合,表明210Pb定年结果可靠。依据泥沙平衡原理计算的小流域1963-2000年和2001-2014年的年均土壤侵蚀模数分别为942.48和811.47t/(km2·a)。RUSLE模型估算小流域1963-2000年和2001-2014年的土壤侵蚀模数相对误差分别为138.32%和7.00%。因此RUSLE模型适用于库区林地小流域,而不适用于库区农地小流域;但是基于地形因子(LS因子)修正的RUSLE模型估算结果相对误差减少至8.14%,其适用于库区农地小流域。     

基于GIS的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以小流域为单元进行土壤侵蚀量的定量评价研究,是探索土壤流失规律和评价流域治理效益的一个重要途径和内容.根据修正通用土壤流失方程(RUSLE),在ArcGIS软件平台下,以QuickBird遥感影像作为主要数据源,计算了黄土高原南小河沟小流域土壤侵蚀量并定量分析了土壤侵蚀量与坡度和土地利用的关系.结果表明:南小河沟小流域年土壤侵蚀量88 504.2 t/a,平均土壤侵蚀模数为2 438.98 t/(km2·a),属于轻度接近于中度侵蚀强度,土壤侵蚀得到有效控制.随着坡度的增大土壤侵蚀量明显增加,>25°区域产生全流域80%以上的土壤侵蚀量.不同植被类型的土壤侵蚀模数依次为:天然草地>未成林地>疏林地>灌木林地>人工草地>乔木林地.改善疏林地、未成林地和天然草地的结构,加强难利用地和荒坡地的治理,提高植被覆盖度,是降低土壤侵蚀量的主要途径.     

苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失特征

[目的]定量分析苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失特征,为巢湖上游小流域水土保持工作提供科学依据。[方法]基于遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS),利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)定量评估研究区土壤侵蚀及其养分流失状况,分析土壤侵蚀强度与坡度、高程和土地利用等因子的关系。[结果]①2018年研究区平均土壤侵蚀模数为394.45 t/(km~2·a),主要为微度和轻度侵蚀。②土壤侵蚀强度与坡度呈明显的正相关,且随着坡度增加,强度及以上侵蚀的面积比例逐渐增加。同一高程范围内不同土地利用对土壤侵蚀程度影响不同,以各土地利用的平均土壤侵蚀模数表示为:未利用地[1 022.55 t/(km~2·a)]林地[655.04 t/(km~2·a)]旱地[285.78 t/(km~2·a)]水田[139.80 t/(km~2·a)]。③土壤养分流失与土壤侵蚀的空间分布趋势一致,土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)平均流失量分别为3.66,0.27,0.07 t/(km~2·a)。[结论]苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失受地形地貌影响显著,南高北低,南部丘陵水土流失较为严重,山林地和坡耕地是该地区水土保持工作的重点区域。     

三峡库区坡耕地土壤养分流失的实验研究

采用室内模拟降雨装置研究了三峡库区坡耕地土壤养分流失规律。无论是紫色土还是黄色石灰土,坡耕地表层土壤养分含量在人工降雨后发生衰减,并表现出随雨强增大,雨后表土各养分含量衰减幅度加大的趋势,但径流和流失泥沙的养分含量与雨强无关;径流中养分含量虽低于泥沙养分含量,但养分含量的差异主要体现在全量养分含量上,而速效养分含量的差异则相对较小。对三峡库区坡耕地土壤养分流失而言,紫色土坡耕地土壤养分流失主要以流失泥沙为载体,而黄色石灰土坡耕地土壤养分流失则由流失泥沙和径流共同携带。     

应用ARC／INFO预测芋子沟小流域土壤侵蚀量的研究

依据实地调查资料及相关图形资料 ,建立了芋子沟小流域地理数据库。在地理信息系统 ARC/ INFO支持下 ,根据通用土壤流失方程式 ( USL E)对数据库实施运算操作 ,预测了芋子沟小流域土壤侵蚀量。结果表明 ,芋子沟小流域年平均输沙模数为 3 893 .3 8t/ km2 ,侵蚀强度属中度 ;占流域面积 2 9.4 8%的坡耕地产沙量占流域总产沙量的 81.98% ,占流域面积 69.5 2 %的其它地类对流域土壤侵蚀量的贡献率仅为 18.0 2 % ,坡耕地年均土壤侵蚀量为 10 82 6.5 4 t/ km2 ,属于极强度侵蚀。坡耕地是芋子沟小流域水土流失的策源地 ,小流域水土流失治理的关键是实现流域内坡耕地的合理利用。     

采用AGNPS模型预测小流域磷素流失的分析

AGNPS模型是美国研制的、专用于模拟小流域土壤侵蚀、养分流失和预测评价农业非点源污染状况的计算机模型。为了评价该模型在我国南方丘陵区小流域应用的可行性,利用排溪冲小流域地形、植被、土壤等相关资料对AGNPS模型的磷素流失预测结果与小流域土壤磷素流失的实际周年观测资料进行了对比分析。研究结果表明,预测结果与实际观测结果基本相符,相关程度较高。认为该模型可用于南方丘陵区小流域磷素流失的预测与评价     

三峡库区退耕还林土壤侵蚀及养分流失控制——以兰陵溪小流域为例

以秭归县兰陵溪小流域为研究对象,基于2016年5—9月自然降雨条件下,对三峡库区内典型退耕还林模式(茶园、板栗林、柑橘园)及原有农耕地(对照)径流小区的土壤侵蚀及养分流失情况进行了监测和分析,评估退耕还林工程实施后对小流域土壤侵蚀及氮磷养分流失的影响。结果表明:(1)退耕还林后土壤侵蚀量和总氮、总磷流失量明显减少,与农耕地相比,板栗林、柑橘园和茶园地表径流流失减少幅度分别为41.95%,22.78%,6.11%,土壤侵蚀减少幅度分别为87.91%,75.26%,58.94%,总氮流失量减少幅度分别为52.42%,44.08%,31.26%,总磷流失量减少幅度为72.87%,70.45%,43.24%。(2)相较农耕地,退耕还林模式速效氮流失量明显减少,硝态氮流失量顺序为农耕地332.09g/hm~2茶园243.42g/hm~2板栗林124.76g/hm~2柑橘园123.18g/hm~2,铵态氮流失量顺序为农耕地184.22g/hm~2茶园132.18g/hm~2柑橘园117.62g/hm~2板栗林91.42g/hm~2,且硝态氮流失量占总氮流失量比率高于铵态氮。(3)总氮、总磷主要通过侵蚀泥沙途径流失,速效氮流失的主要途径是地表径流。流域内主要污染物为随侵蚀泥沙流失的总氮。     

滴施酸性有机肥浸提液对棉田土壤养分活化和利用效率的影响

【目的】 随着水肥一体化施肥方式的应用,新疆棉花生产化肥投入量大大增加,有机肥投入不断降低。本研究探索用磷酸和硝酸浸提有机肥养分,利用酸性有机肥浸提液替代部分化肥的效果,为增加有机肥施用提供途径。 【方法】 以腐熟鸡粪有机肥为原料,在塑料桶内,分别用pH为1的硝酸和磷酸,按照浸提剂与有机肥的质量比为5∶1进行浸提,恒温箱内保持25℃恒温,每8小时搅拌一次,浸提持续2天。浸提结束后用0.038 mm尼龙网过滤,滤液用于滴灌施肥。以不施肥、施用常规化肥和硝酸有机肥浸提液作对照 (代号依次为CK、CK1和NAE-CK);设置有机肥浸提液替代全量的磷肥、2/3磷肥和1/3磷肥三个替代量,施肥量分别为4950 L/hm2、3300 L/hm2、1650 L/hm2 (代号:PAE、2/3PAE、1/3PAE);再以pH为1的硝酸和磷酸为对照 (HN-CK、HP-CK),所有施肥处理以化肥补足至总养分量一致。分别在第五次施肥后5天 (花铃期),第八次施肥后10天 (吐絮期),在距滴灌带滴头处 (0 cm) 以及距离滴头15 cm和30 cm处,分别采集0—20 cm、20—40 cm和40—60 cm土壤,测定土壤有机质、氮、磷、钾等有效养分含量。棉花成熟后每小区取植株3株,测植株氮磷钾吸收量,以实收产量计产。 【结果】 1) 施用两种有机肥浸提液与施用硝酸和磷酸浸提剂相比,土壤有机质含量增加了1.4%～16.8%,而单施对应的酸性浸提剂却使土壤有机质含量较CK降低10.2%～25.5%。2) 酸性有机肥浸提液代替部分化肥较常规施肥均不同程度提高了土壤水平0—30 cm与垂直0—60 cm范围内氮、磷、钾有效养分的含量,尤其对0—20 cm土壤的磷有明显的活化作用,增加了作物对其吸收量。1/3磷肥替代量处理对土壤养分最高提升6.3%,但差异不显著;2/3磷肥替代量和替代全部磷肥处理对土壤养分别最高提升35.3%和58.1%,差异均达到显著水平。3) 磷酸有机肥浸提液和磷酸浸提剂处理对土壤磷和钾有明显的活化作用,磷酸有机肥浸提液效果优于硝酸有机肥浸提液;有机肥浸提液的pH与土壤速效磷呈负相关 (–0.491*),浸提液有机质含量与土壤速效钾有显著正相关 (0.497*)。4) 施用4950 L/hm2的硝酸有机肥浸提液对氮的利用效率最高 (53.1%),4950 L/hm2的磷酸浸提剂对磷和钾的利用效率最高 (28.9%和344.8%)。 【结论】 有机肥浸提液作为一种新型酸性有机肥料,不仅适合新疆的滴灌施肥,还可以增加土壤有机质含量,活化新疆石灰性土壤的养分,尤其对于0—20 cm土壤的磷钾肥的利用效率提高显著。等施肥量下,磷酸有机肥浸提液对土壤的磷,钾活化效率高于硝酸有机浸提液,磷酸有机肥浸提液施肥量为3300 L/hm2时棉花产量最高,养分农学利用效率最高。      

中国云南省滇池盆地东南区由于土地利用方式的变化（从水田变为旱地或温室土壤）导致土壤理化性质的变化研究

Paddy fields in the southeastern basin of Dianchi Lake have rapidly changed to greenhouses since 1999. A total of 61 surface soil samples, including 43 greenhouse soils, 12 upland soils, and 6 paddy soils, were collected from a flat lowland area mainly used for agricultural production fields in the southeastern basin of Dianchi Lake. Analyses of the soil samples indicated that the greenhouse soils were characterized by a lower organic matter content, lower pH, and higher soluble nutrients than the paddy soils in the area. The lower organic matter content of the greenhouse soils was ascribed to environmental or management factors rather than the clay content of the soil. Accumulation of soluble nutrients, especially inorganic N, was due to over-application of fertilizers, which also caused soil acidification. The average amount of readily available N, P, and K accumulated in the greenhouse soils was estimated to be equal to or higher than the annual input of these nutrients as a fertilizer, indicating that a reduction in fertilizer application was possible and recommended. In contrast, a very low available Si content was observed in the paddy soils, suggesting the need for Si application for rice production.     

不同施肥方式对经果林地土壤理化性状的影响

为改善坡面荒芜旱地,提高土地生产力,以吉林省杏木小流域经果林地为研究对象,利用单一和配合施肥方式,对比分析不同施肥方式对土壤理化性状的影响。结果表明:(1)不同施肥方式对0—20cm表层土壤有机质增加量不同,表现为:有机无机肥配施+秸秆还田(NPKOM)有机肥+秸秆还田(OM)单施有机肥(M)秸秆还田(O)对照(CK)。与对照(CK)相比,增幅分别为45%,37%,26%,10%。(2)不同施肥方式可有效改善土壤通气度,增加土壤孔隙度和降低土壤容重,其中以秸秆还田(O)的效果最为明显,达到了显著水平(p=0.043)。(3)土壤中全N,全P,全K动态变化不仅与各元素投入与产出量有关,同时与施肥方式以及各元素含量本底值密切相关,本底值越大,各元素增减幅度越大。配合施肥方式与单一施肥方式对比,对增加土壤中全N,全P含量效果更为明显,这主要是由于养分投入量增加的缘故,并且全N,全P量的变化趋势与有机质变化趋势基本一致。全K含量均为降低,降低程度因施肥方式不同而有所不同。     

近40年泥河沟流域耕地土壤有机质含量的变异性

利用方差和变异系数分析了近40a黄土高原泥河沟流域土壤有机质含量的时间变异性,分离了相关因素对总变异的影响。结果表明,1980年以来耕地土壤有机质含量呈阶段性上升趋势,变异性先增高后降低;修筑梯田、沟边防护和增施化肥对土壤有机质含量的变异起了很大的作用,增施化肥的影响效果略大于修筑梯田的效果;修筑梯田在初期因土壤扰动的影响,会造成土壤有机质含量的下降,而沟坡防护虽然只能在较小的面积上起到作用,但避免了土壤扰动,起到的效果更好;各类因素引起的变异是一种长期积累的过程,这个过程中土壤有机质含量并不会无限度地上升,含量越高上升越不明显。该区耕地土壤有机质含量从1980年的9.52g/kg到2015年的14.58g/kg,已由第二次全国土壤普查含量分级中的第7级上升到第5级,体现了该区的治理效益,也为今后流域的治理和管理提供了依据。     

稻—油轮作下有机替代对土壤胞外酶活性及多功能性的影响

通过田间定位试验,研究有机肥替代部分化肥对稻—油轮作体系下土壤胞外酶活性及多功能性的影响,为稻—油轮作体系土壤培肥和合理施肥提供理论依据。试验基于总养分替代原则,以不施肥为对照(CK),设置全量化肥(CF)、有机肥替代20%化肥(CFM1)及有机肥替代40%化肥(CFM2)处理,测定土壤化学性质、微生物学性质和土壤胞外酶活性,应用多元回归分析探讨土壤性质对土壤胞外酶活性及多功能性的影响。结果表明:与CF处理相比,CFM1、CFM2处理的微生物量碳、氮和土壤呼吸在油菜季平均增加275.27%,41.90%和64.29%;而在水稻季平均增加115.06%,338.32%,60.87%。有机肥替代部分化肥也显著提高土壤有机质、全氮、全磷和速效养分含量,增幅为13.25%~95.48%。相比单施化肥,有机肥替代部分化肥显著增加油菜季土壤β—葡糖苷酶、纤维素酶、木聚糖酶、亮氨酸氨基肽酶、N—乙酰—β—D—氨基葡糖苷酶和酸性磷酸酶等碳氮磷循环相关胞外酶活性,增幅为20.33%~140.31%;而在水稻季,只有木聚糖酶活性显著增加,增幅为133.63%~159.86%。油菜季土壤胞外酶活性变化的关键因子为土壤微生物量碳,而水稻季的则为土壤速效磷。相比不施肥和单施化肥,有机肥替代处理显著增加土壤多功能性,油菜季土壤多功能性的主要预测因子和调控因子主要是速效钾和速效氮含量,而水稻季的则为速效磷和微生物量氮。总之,有机肥替代部分化肥有利于土壤养分、土壤胞外酶活性和多功能性提高,是维持作物稳产和保持土壤生物健康的重要措施。     

有机肥与无机肥在提高土壤肥力中的作用

以在山东禹城试验区持续近20年的定位试验为依据，对长期施用有机肥、无机肥、有机无机结合等不同施肥条件下的土壤养分演变进行了系统总结。结果表明，在同等施肥情况下，有机肥不但在增加土壤有机营养，改善土壤有机质质量等方面具有极其显著的作用，而且随着年限的增长，在增加土壤速效养分方面，有机肥的效果也逐渐超过无机肥。     

深耕及培肥对砂姜黑土理化性质和小麦产量的影响

  目的  比较不同耕作培肥方式对土壤理化性质和小麦产量的影响,以解决砂姜黑土耕层浅薄、养分容量低的问题,实现小麦优质高产。  方法  田间试验（2018 ~ 2020年）采用裂区实验设计,旋耕和深耕为主区;5种培肥方式为副区,包括:单施化肥（CK）,增施有机肥15 t hm?2（15M）、有机肥22.5 t hm?2（22.5M）、生物炭15 t hm?2（15B）和生物炭22.5 t hm?2（22.5B）,分土层研究土壤理化指标和小麦产量的变化。  结果  深耕、施用生物炭和有机肥均显著提高0 ~ 10 cm 土壤pH值,深耕显著提高10 ~ 30 cm土壤含水率,降低10 ~ 30 cm土壤容重和紧实度,生物炭对土壤容重和紧实度的改善优于有机肥。深耕配合生物炭或有机肥显著提高10 ~ 30 cm土层有机质和全氮含量;高量有机肥对速效养分的提升效果最佳。旋耕增施有机肥显著增加小麦赤霉病病穗率;深耕显著降低赤霉病病情指数,深耕22.5M处理比旋耕22.5M处理降低52.6%。连续2年的产量表明,深耕显著提高小麦产量,深耕配合高量生物炭和有机肥处理分别比深耕CK处理显著增产18.3%和9.0%。结构方程模型分析表明,深耕和生物炭主要通过影响土壤物理性质促进小麦增产,有机肥显著改善土壤化学性质,但高量有机肥能促进赤霉病的发生。  结论  深耕配合高量生物炭或适量有机肥有效改良砂姜黑土障碍因素并增加小麦产量。     

有机物料长期施用对稻田土壤养分的影响

通过2010—2021年连续12年的长期定位试验，研究了紫云英、水稻秸秆、商品有机肥等有机物料还田施用对稻田土壤养分的影响。结果表明：施用有机物料可以有效提高稻田土壤氮磷钾和有机质等含量。与单施化肥处理相比，紫云英还田土壤碱解氮含量增加6.97%，商品有机肥配施土壤有效磷含量增加49.30%，水稻秸秆还田土壤速效钾含量增加49.32%。3种有机物料处理土壤有机质增加相近(6.0%～7.5%)，可以改善土壤酸性但差异不显著。不同有机物料对土壤基础养分的增加差异显著，紫云英还田土壤固氮能力最强，商品有机肥配施土壤磷素增加最明显，秸秆还田土壤钾素提高最显著。可见，有机物料长期还田施用是一种培肥土壤的有效措施，有助于稻田土壤的可持续利用。     

长期单施有机肥和化肥对土壤养分和小麦产量的影响

【目的】等氮、磷、钾养分投入条件下,探索黄淮海小麦主产区化肥和有机肥施用对小麦的增产效果以及土壤养分的演变规律,为小麦科学施肥及土壤肥力的提升提供依据。【方法】本研究以8年长期定位试验为平台,在冬小麦—夏玉米的传统种植制度下,有机肥和化肥处理均分别设置5个施氮 (N) 量:0、120、240、360、600 kg/hm2,共9个处理。化肥处理的磷、钾用量等同各有机肥处理带入的量。于每年小麦收获期测定小麦产量和土壤养分含量。【结果】在土壤养分方面,土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量均随有机肥用量的增加而增加,并且呈逐年增长的趋势。化肥在提高土壤有机质及全氮方面与施肥量无明显关系,年际间差异不明显,基本处于同一水平。增施化肥在开始几年能够缓慢提高土壤有效磷和速效钾的养分含量,之后保持稳定。在同一施氮水平下,有机肥处理土壤有机质、全氮、有效磷钾养分含量均显著高于化肥各处理。在作物增产方面,施氮240、360、600 kg/hm2的有机肥处理小麦产量均显著高于施氮120 kg/hm2的有机肥处理,但三个处理之间差异不显著;化肥各处理间均差异不显著。除施N 120 kg/hm2水平下,化肥处理产量显著高于有机肥处理外,其他相同氮水平下化肥处理与有机肥处理无显著差异。【结论】有机肥在培肥土壤方面,效果明显优于化肥,并且有机肥处理随施肥量的增加能够持续提高土壤养分库容量,而化肥对于土壤养分的提升效果不大,始终处于一个相对较为稳定的水平。有机肥和化肥施用均对小麦产量具有显著的提升效果。在N 120 kg/hm2的低氮条件下,化肥对小麦的增产效果优于有机肥,而在高于N 240 kg/hm2的养分条件下,有机肥与化肥增产效果基本一致。另外,当产量提高到一定水平后,增加施肥量无助于作物产量的提高。