紫色土坡地土壤性质对耕作侵蚀的影响

[目的]揭示土壤性质对耕作侵蚀土壤的敏感性,为紫色土区域采取适宜的耕作措施提供依据。[方法]利用磁性示踪技术定量旋耕机上下耕作和等高耕作的土壤耕作位移和土壤位移量,选取土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮、土壤有效磷、土壤抗剪强度和土壤紧实度等土壤理化性质和力学性质指标,研究土壤性质对旋耕机上下耕作和等高耕作的耕作侵蚀的影响特征。[结果]旋耕机上下耕作和等高耕作的土壤净位移和净位移量不仅受坡度影响,也受土壤性质的影响。土壤力学性质和土壤物理性质对旋耕机耕作侵蚀有显著影响,对于上下耕作的土壤抗剪强度、土壤紧实度和土壤容重与土壤净位移量呈显著正相关。对于等高耕作措施的土壤抗剪强度、土壤紧实度、土壤容重和土壤含水量与土壤净位移量呈显著正相关,其他指标关系不显著。[结论]土壤抗剪强度、土壤紧实度和土壤容重可以作为评价耕作侵蚀的土壤可蚀性指标。     

耕作侵蚀对紫色土坡耕地土壤容重和有机质二维分布的影响

为了研究耕作侵蚀对坡耕地土壤容重、有机质以及两者相互关系的影响,选择四川盆地中部的简阳县的坡耕地作为研究对象,采用模拟耕作的方法,通过对比模拟耕作前与5次、20次模拟耕作之后的土壤容重、有机质的水平以及垂直变化与分布规律,并探讨耕作侵蚀对两者关系变化的影响规律。研究结果表明:由于耕作侵蚀的搬运作用,5次和20次耕作之后坡顶位置的表层土壤被不断搬运至下坡位置,从而导致坡顶表层土壤容重增加;并且耕作过程中锄头的翻转作用改变了土壤容重在垂直方向的分布。耕作前土壤有机质在各坡面位置的垂直分布可用对数方程描述,然而5次和20次耕作之后其两者之间没有显示任何关系。耕作前土壤有机质含量与土壤容重呈现显著的负相关关系,5次和20次耕作之后,土壤有机质和土壤容重之间无相关关系。因此,耕作侵蚀改变土壤有机质和容重在水平和垂直方向的分布并且改变有机质和容重之间的关系。     

耕作深度对紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀的影响

利用磁性示踪法定量研究紫色土坡地旋耕机上下耕作的耕作位移和土壤位移量,分析了不同耕作深度(8,10,12cm)对耕作侵蚀的影响。结果表明:在研究坡度范围内(3.43%~20.97%),旋耕机不同耕作深度引起的土壤净位移差异显著(p=0.007),且随着耕作深度的增加土壤净位移显著增大,3种耕作深度的土壤净位移与坡度均显著相关,且随着耕作深度的增加相关性逐渐增强;耕作侵蚀速率随着耕作深度的增加而增大,耕作深度由8cm增加为10cm,耕作侵蚀速率增大了77%,由10cm增加为12cm耕作侵蚀速率增大了49%。耕作深度是影响紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀的重要因素之一,增加耕作深度引起耕作侵蚀明显增加,因此合理调控耕作深度是防治紫色土退化的一种重要措施。     

紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀特征

耕作侵蚀的过程机制和防治技术研究是我国现阶段水土保持科学与技术的重点研究领域,关于小型旋耕机耕作的土壤再分布过程和影响因素研究较少.应用磁性示踪法研究旋耕机等高耕作、向下耕作和向上耕作的土壤再分布模式和强度,查明耕作速度对旋耕机耕作侵蚀的影响.结果表明:不同耕作方向下旋耕机单次耕作过程中均引起土壤同时发生向上坡和向下坡移动,且均导致土壤发生向下坡净位移;不同耕作速度时等高耕作和向上耕作土壤净位移与坡度均呈显著正相关(P＜0.01),而向下耕作二者无显著相关性(P＞0.05);土壤净位移量表现为快挡等高耕作(11.53 kg/m)＞快挡向下耕作(11.40kg/m)＞快挡向上耕作(7.59kg/m)＞慢挡向下耕作(7.33 kg/m)＞慢挡等高耕作(6.87 kg/m)＞慢挡向上耕作(6.29 kg/m);快挡时上下坡交替耕作的耕作侵蚀速率小于等高耕作,但慢挡时二者相当.旋耕机耕作相比传统耕作机具的耕作侵蚀明显下降,其推广应用对于防治紫色土坡地耕作侵蚀和土壤退化有重要作用.     

长期施肥与耕作对紫色土坡耕地产流产沙的影响

[目的]为探究长期施肥与耕作对紫色土坡耕地产流产沙的影响。[方法]试验规定各小区均采用冬小麦-夏玉米轮作的紫色土坡耕地典型种植模式,在15°紫色土坡耕地设置5种处理：顺坡耕作无施肥(CK)、顺坡耕作有机肥与化肥配施(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施化肥增量(T3)、横坡垄作单施化肥(T4),每种处理重复3次。在2008—2020年,共监测107场侵蚀性降雨事件,分析了不同事件降雨量及施肥耕作处理下径流深、泥沙量、泥沙含量的变化特征。[结果]不同施肥耕作处理中,单位面积年产流深最大为100.37 mm,最小为4.56 mm。除T2与T3处理径流深差异不显著(p>0.05)外,其余处理间径流深差异显著(p<0.05),且均显著小于CK处理,均值大小依次为CK>T3>T2>T1>T4。除T1与T2处理泥沙量差异不显著(p>0.05)外,其余处理间泥沙量差异显著(p<0.05),且显著小于CK处理,均值大小依次为CK>T3>T2>T1>T4。T1、T2、T3的泥沙含量差异不显著(p>0.05),但均显著...     

紫色土坡耕地土壤侵蚀及其防治措施研究进展

紫色土是我国西南地区一种主要的土壤类型,具有土层浅薄、结构性差和有机质含量低的缺点,同时又具有成土速率快、生产性能高的优点。在紫色土坡耕地上,不仅降雨和地表径流对坡面土壤迁移起着重要作用,而且壤中流的侵蚀也不可忽视。与此同时,耕作侵蚀作为坡耕地上主要的人为加速侵蚀形式,在坡面土壤侵蚀、搬运和堆积过程中也起着举足轻重的作用。对紫色土坡耕地的土壤侵蚀现状、定量研究方法和防治措施等作了简要论述,并指出:在紫色土坡面水蚀过程中,壤中流侵蚀过程扮演着重要的角色,但该方面研究成果较少,今后应当加强;相对于水蚀而言,耕作侵蚀的研究还很少,且在该区域主要关注单纯的耕作侵蚀效应,耕作侵蚀与水力侵蚀的交互作用研究更少,因此需要加强对耕作侵蚀和水力侵蚀的耦合作用机制的研究;在研究方法方面,应将各种定量研究方法有机结合,互相验证,开展多尺度的定位观测和控制试验。     

紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应

选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎进行试验,通过室内三轴试验研究不同含水率(质量分数6%、11%、16%、21%、26%和31%)对埂坎土壤抗剪强度指标的影响,以深化紫色土坡耕地埂坎力学性质研究。结果表明:1)试验含水率范围内,紫色土坡耕地埂坎土壤黏聚力受含水率影响显著(P0.05),且随着含水率增加呈现出先增大后减小的趋势,明显的峰值出现在含水率质量分数11%左右,黏聚力为85.52 k Pa;2)埂坎土壤内摩擦角随含水率增加而减小,呈非线性衰减,符合一阶指数衰减规律。高含水率时,衰减缓慢;3)紫色土坡耕地埂坎抗剪强度受含水率变化影响显著(P0.05),埂坎土壤极限主应力差随含水率和围压的变化明显且具有规律性。相同围压下,埂坎土壤极限主应力差随含水率增大而迅速减小,即土体的抗剪强度降低。相同含水率下,极限主应力差随围压增大而增大,低含水率时增加明显,高含水率时增加缓慢。当含水率质量分数达到26%左右,埂坎土壤抗剪强度趋于低值;4)紫色土埂坎土壤的应力-应变曲线随含水率递增依次呈现应变软化型、硬化型和弱硬化型。研究结果可为三峡库区高标准基本农田等工程的埂坎建设提供依据和技术支撑。     

施肥水平与耕作模式对紫色土坡耕地地表径流磷素流失的影响

通过设置顺坡耕作对照(CK)、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施化肥增量(T3)与横坡垄作单施化肥(T4)处理,对不同施肥水平与耕作方式下坡面产流特征、磷素流失量以及作物生物量、氮磷吸收量进行了长期(2008—2012年)定位观测。结果表明:不同施肥、耕作处理间产流量、磷素流失量差异均达到显著性水平,不同施肥与耕作下产流量、TP、TDP流失量均以不施肥处理最大,不同施肥处理产流量依次为CKT3T2T1T4,T1、T2、T3比对照处理产流量分别减少35.69%,29.63%,16.82%,T4比T2处理减少25.94%;TP流失量依次为CKT3T2T1T4,与对照相比,T1、T2、T3处理分别较CK减少33.33%,31.25%,25%;TDP流失量依次为CKT3=T2T1T4,T1、T2、T3处理分别较对照减少30%,20%,20%,T4处理TP、TDP流失量比T2处理分别减少34.52%,24.72%。磷素流失以颗粒态为主,TDP/TP年均仅为26.41%。施肥与耕作对紫色土区作物生物量、氮磷吸收量均有显著性的影响,对照处理作物生物量、氮磷吸收量均低于其他施肥处理,施肥处理有助于增加作物生物量和氮磷的吸收量。相关分析表明:作物生物量、氮磷吸收量与径流量、TP、TDP均呈负相关关系,说明作物地上部分生物量越大,氮磷的利用率越高,坡面产流量和土壤养分的流失就越少。施肥能够很好地控制径流磷素的流失,以横坡垄作、农家肥和化肥配合施用最佳。     

TDR系统在紫色土坡耕地径流小区土壤水分自动监测中的应用

介绍了TRASE-TDR系统的原理及其在紫色土薄层坡地小区连续自动监测中的应用。试验采集波导管附近土样进行烘干法测定,验证TDR测定结果,并选择一场典型降雨进行紫色土坡耕地土壤水分动态分析。结果表明:TDR所测的结果与烘干法测定的土壤体积含水量之间呈很好的线性相关关系;坡下表层(15 cm处)土壤体积含水量低于坡上、坡中土壤体积含水量,坡下亚表层(25 cm)土壤含水量高于坡上和坡中,其分布差异与土壤容重有一定相关性。     

不同降雨侵蚀力条件下紫色土坡耕地的养分流失

通过对川中丘陵区几次暴雨过程氮、磷流失的观测与分析,研究了不同降雨侵蚀力条件下的紫色土坡耕地的养分流失特征。结果表明在产流初始阶段,氮、磷流失严重,径流中养分输出浓度比较高,总氮最大可达8.0 mg/L左右,总磷在1.9 mg/L左右;坡耕地养分流失与土壤侵蚀的关系密切,氮、磷迁移以泥沙吸附态迁移为主,径流中的颗粒态氮、磷含量随降雨侵蚀力增大而增大,而溶解态氮、磷含量与降雨侵蚀力无明显相关。     

耕作导致的土壤再分布对土壤水分入渗的影响

利用梯级法、DEM和模型法研究三峡库区传统锄耕条件下的耕作侵蚀速率,同时采用双环法测定未进行耕作扰动区、耕作侵蚀区和堆积区土壤入渗特性的变异。结果表明,本研究区坡度为12.63%的线性坡的单次耕作侵蚀速率为25.02 t/hm2;各小区的土壤入渗速率和入渗时间均可以用Kostiakov公式(f=a·t-b)进行很好的拟合,然而耕作侵蚀区、耕作堆积区和未扰动区之间由于土壤紧实度和耕层深度变化而对土壤水分的入渗特性具有非常显著的影响。相对于耕作堆积区,耕作侵蚀区的土壤初始入渗速率、稳定入渗速率和累计入渗量均具显著减低,因而会显著地加强水蚀作用。与此同时,单纯耕作松土导致的土壤紧实度变小被证明能够显著增强土壤入渗能力,因而能够显著地增加入渗量,从而减少水蚀强度。     

四川省土壤水分状况空间分布特征

土壤水分状况(SMR)是确定土壤分类单元的重要依据,也是土壤资源可持续利用的保证。基于1951—1980年四川省160个气象站的地面气候资料,利用FAO-56 Penman-Monteith公式和FAO-PPP-17 Penman修正公式计算各个站点年/月潜在蒸散量和干燥度(IA),采用地统计学原理与普通Kriging法对年/月IA进行空间插值,依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》中有关SMR的规定,对四川省可能的SMR空间分布特征进行分析。结果表明:四川省SMR区域差异明显,整体呈现"东湿西干"的空间分布特征;以"湿润"和"半干润"为主,湿润主要分布于四川盆地,"半干润"主要分布在川西南山地及川西北高山高原地区;"常湿润"分布在宜宾部分区域,川西北德荣南部为"干旱"。本研究为四川省土壤系统分类与土壤资源的可持续利用提供了科学依据。     

紫色土坡地犁耕方向对耕作侵蚀的影响

采用磁性示踪法测定等高犁耕、向下犁耕和向上犁耕的耕作位移和土壤位移量,定量评价耕作方向对牛拉犁耕作侵蚀的影响,比较四川紫色土区牛拉犁常用的等高犁耕与上下坡交替犁耕的耕作侵蚀强度。结果表明:在研究区土壤和牛拉三角铧式犁耕作条件下,向下犁耕的耕作位移明显大于向上犁耕和等高犁耕,坡度对向下犁耕土壤位移量影响显著,而对向上犁耕和等高犁耕影响较小;等高犁耕和上下坡交替犁耕引起的土壤位移量分别为40.97~70.42kg/m和0.68~34.58kg/m;耕作方向由等高犁耕改为上下坡交替犁耕可显著减小耕作侵蚀,当坡度为10%时,耕作侵蚀可减少98.5%,当坡度为40%时,耕作侵蚀可减少33.3%。对于紫色土区牛拉犁耕作,上下坡交替犁耕是减少耕作侵蚀和防治土壤退化的一种行之有效的方法。     

川中丘陵区坡耕地侵蚀空间分布的WEPP模型和137Cs法研究

当前核素示踪技术和侵蚀产沙模型联合应用于侵蚀空间分异规律研究甚少且主要集中在流域尺度上。本研究利用WEPP模型和137Cs核素示踪技术估算了川中丘陵区简阳县贾家村附近两块坡耕地的侵蚀速率,进而对两种方法估算的侵蚀速率在坡面上的空间分布规律进行了分析。研究表明用137Cs核素示踪法测算的两块坡耕地的侵蚀速率随坡长增加而呈波动变化特征,用WEPP模型估算的坡耕地和坡耕地的土壤侵蚀速率随坡长增加而增大。坡耕地I顶部极高的137Cs计算的侵蚀速率和极低的WEPP模型计算的侵蚀速率表明人工刨地耕作逐渐把该坡耕地顶部的耕作土迁移至下部并将坡顶变成该坡耕地内最贫瘠的部分。用WEPP模型模拟的侵蚀速率与用137Cs计算的侵蚀速率在量上和空间分布上都有较大的不同,这说明在川中丘陵区用WEPP模型来估算传统耕作方式下坡耕地的侵蚀速率存在一定的局限性。     

等高犁耕朝向对紫色土坡面土壤再分布的影响

选择一块坡长15 m、坡度14.16%的坡地,采用磁性示踪法分析等高向下犁耕（向下坡方向翻垈）和等高向上犁耕（向上坡方向翻垈）的土壤再分布特征,利用模拟耕作（15次）检验两种等高犁耕的长期作用下对土壤剖面和微地貌演化的影响。结果表明:等高向下犁耕导致土壤发生向下坡移动,土壤位移量为15.62～28.70 kg/m,坡度对其影响不显著（p=0.93）;等高向上犁耕导致土壤同时发生向下坡和向上坡移动,土壤净位移量为-10.91～8.23 kg/m,坡度对其有显著影响（p < 0.001）,土壤净位移方向随着坡度的增大由向上坡转为向下坡,本研究条件下临界坡度为14%;等高向下犁耕15次后坡顶侵蚀深度是原土层深度的132%,耕作后土层深度与耕作深度相当,表明等高向下犁耕加速土壤侵蚀和促进母岩成土的双重作用共同维持着坡顶土层深度的稳定;等高向上犁耕15次后坡顶土层深度增加了12.7%,表明等高向上犁耕具有保护坡顶土层深度的作用。等高向上犁耕是一种防治类似紫色土的薄层土壤耕作侵蚀和土壤退化的有效措施。     

不同覆盖和耕作方式对紫色土著人坡耕地降雨土壤蓄积量的影响

利用模拟径流小区随机区组试验,在自然降雨条件下定量研究了覆盖和耕作方式对玉米全生育期雨水蓄积量的影响.结果表明:在不采取覆盖措施的条件下,雨水土壤蓄积量的顺序为:横坡分带耕作>横坡垄作>顺坡垄作>平作,横坡分带耕作是适用于四川盆地紫色土旱坡地的高效节水农耕措施,平作不利于该区域玉米抗旱稳产.秸秆覆益能够显著提高雨水的土壤蓄积量,提高降雨有效性,是适用于该区域的节水抗旱农艺措施.地膜覆盖增加雨水土壤蓄积量的效果不如秸秆覆盖显著,但地膜覆盖能够减少土壤水的无效的蒸发,在玉米生育前期还能提高地温,促进玉米生长,其增产效果较秸秆覆盖好.     

监测土壤流失的标线法及其测定犁耕运移土壤的尝试

介绍了监测土壤流失和堆积的一种新方法——标线法和在贵州普定喀斯特坡地开展试验研究测定犁耕侵蚀的结果。坡度3°、坡长24.2 m的石灰土旱坡地10次犁耕的试验结果表明:坡顶犁耕侵蚀速率0.67 cm/a,和实际情况相符;顺坡犁耕通量52.6 kg/(m.a),和其他研究者用小石子或137Cs、210Pbex核素示踪法测得的值基本一致。标线法具有简便易行、价值低廉和标线隐蔽性强、不易被发现破坏的特点,所测结果是可靠的。此法解决了侵蚀针或标桩法可能干扰径流和风流场的问题,且不妨碍犁耕,可广泛应用于流水侵蚀、风蚀和犁耕侵蚀的长期监测。标线法测得的是土壤点侵蚀和堆积量值,非常适用于侵蚀随坡长变化的研究。     

耕作方式对紫色水稻土颗粒态氮的影响

土壤颗粒态氮作为土壤有机氮中的非稳定性部分,对土壤中氮的平衡有着重要的影响,对作物的生长及增产增收也有着重要意义.试验以西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内于1989年设立的长期免耕试验田为研究对象,研究冬水田平作、水旱轮作、垄作免耕和垄作翻耕等耕作方式对土壤颗粒态氮的影响.结果表明,不同耕作方式下土壤全氮及颗粒态氮含量均具有明显的垂直分布特征,由上到下含量逐渐降低.在0-60 cm的土壤深度内,土壤全氮平均含量依次为垄作免耕(1.53g/kg)>冬水田平作(1.50 g/kg)>垄作翻耕(1.31 g/kg)>水旱轮作(1.16 g/kg);颗粒态氮平均含量依次为冬水田平作(0.55 g/kg)>垄作免耕(0.46 g/kg)>垄作翻耕(0.40 g/kg)>水旱轮作(0.35 g/kg).免耕能够增加土壤全氮含量,但无助于颗粒态氮含量的增加.不同耕作方式下的颗粒态土碳氮比大于全土碳氮比,表明颗粒态土壤有机质易被微生物分解,是土壤营养物质的重要来源.