耕作侵蚀对坡耕地土壤水稳定性团聚体和水分特征的影响

通过模拟顺坡耕作(短期连续耕作45次)的方法研究模拟长期耕作对不同景观位置水稳定性团聚体和水分特征曲线分布等特征的影响。研究结果表明:与对照地相比(等高耕作1次),模拟顺坡耕作样地(试验地)通过连续耕作45次后导致上坡和下坡土壤剖面深度发生显著变化(P0.05),在上坡减小55.16%,然而下坡土壤剖面深度增加了40.62%;在中坡部位没有发生显著变化(P0.05)。与对照地相比,试验地平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在上坡部位分别减少29.61%和35.63%,在下坡,MWD和GMD值分别显著增加78.23%和93.48%,然而在中坡,试验地MWD和GMD值仅分别增加13.51%和12.28%。试验地土壤水贮量在上坡部位比对照地降低了49.38%。对照地与试验地水分特征曲线分布显著变化主要发生在上坡和下坡部位。比较对照地,试验地在上坡的低吸力段(0~330kPa)土壤持水能力明显降低,而下坡的高吸力段(330~15 000kPa)土壤持水能力显著增大。这些变化主要是由于耕作侵蚀导致不同景观位置土壤再分布而产生的土壤空间变异性。     

旋耕机耕作对紫色土碳氮垂直分布过程的影响

利用在土壤表面人为添加钛铁矿粉以示踪表层土壤垂直和顺坡再分配过程,通过对比耕作前与模拟耕作20次、40次土壤有机碳和全氮垂直分布特征,研究紫色土旋耕机等高耕作所产生的土壤顺坡和垂直搬运耦合作用对有机碳、全氮垂直分布过程的影响机制。结果显示:强烈耕作后坡顶侵蚀深度超过原土壤剖面厚度,但土壤剖面厚度依然与耕作深度相当,这是由于耕作对坡顶土壤起着顺坡搬运(耕作侵蚀)和垂直搬运(破碎母岩)的双重作用。磁性示踪剂的深度分布显示出耕作引起表层土壤垂直向下迁移,但不同坡位垂直分布机制不同。坡顶土壤有机碳和全氮浓度明显减小,这是由于强烈的耕作侵蚀向下坡搬运耕层土壤,同时耕作垂直搬运引起母岩碎屑向耕层混入产生稀释作用;坡趾表层0—5 cm土壤有机碳和全氮浓度减小,但是5—20 cm明显增加,表明耕作侵蚀引起来自上坡的低浓度土壤在坡趾堆积。这些结果表明旋耕机等高耕作下土壤同时发生顺坡传输与垂直迁移,两者相互作用导致耕作侵蚀区和耕作沉积区呈现出明显不同的有机碳、全氮垂直分布模式。     

土壤侵蚀因素对紫色丘陵区坡耕地耕层质量影响

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层土壤质量退化和土壤生产力不稳定的关键因素。该文以紫色丘陵区坡耕地为例,对坡耕地不同地力等级耕层土壤质量、渗透性能及耕层类型进行聚类分析,讨论了土壤侵蚀对坡耕地耕层厚度影响及合理耕层土体构型。结果表明:(1)紫色土坡耕地耕层土壤质量具有中等程度变异性,有效土层厚度(15~80 cm)和耕层厚度(15~25 cm)变异系数分别为12.18%和37.26%,土壤有效磷变异系数可达94.51%,说明土壤物理指标变异性小于化学指标变化;三级以下地力耕层构型为近似全虚或全实剖面结构,五等地力坡耕地产量下降50%左右。(2)紫色土坡耕地不同坡位、不同垂直深度的耕层土壤物理性质、持水性能及耕作性能差异显著(P0.05),土壤容重为上坡下坡中坡,土壤抗剪强度为上坡中坡下坡,土壤稳定入渗为下坡中坡上坡,土壤贯入阻力表现为中坡上坡下坡;除土壤入渗外,土壤容重、抗剪强度、贯入阻力均表现为底土层心土层耕层;坡耕地0~40 cm土层中蓄存降水可被农作物利用70%左右。(3)中度侵蚀程度坡耕地,年均耕层厚度薄化值为1.04~3.04 mm,坡耕地合理耕层建立可选择有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性为坡耕地合理耕层评价最小数据集,耕层构型总体保持上虚下实型、耕层厚度20~25 cm、有效土层厚度50~60 cm。(4)紫色土坡耕地可分为四种耕层类型,其障碍耕层主要表现为有效土层厚度限制型(第II类)、耕层厚度限制型(第III类)和土壤养分限制型(第IV类),分别占耕层总量30%、10%、3%;紫色土坡耕地合理耕层建立应重点关注有效土层厚度和耕层厚度调控。研究结果可为客观认识土壤侵蚀与紫色土坡耕地耕层退化关系、合理耕层构建提供理论依据和技术参数支持。     

东北黑土区典型坡面耕作侵蚀定量分析

东北黑土区水土流失主要集中在坡耕地,以往研究多关注水蚀而忽略了耕作侵蚀的存在。为印证并定量描述黑土耕作侵蚀,该文采用物理示踪法,测定了典型坡耕地耕作位移量及其分布格局。结果表明:铧式犁耕作后示踪剂沿耕作方向发生扩散,上坡耕作示踪剂集中分布在0~20 cm范围,而下坡耕作示踪剂集中分布在0~20和50~150 cm。一次耕作引起的耕作位移量为32.68~134.14 kg/m,耕作迁移系数234 kg/m。坡度是影响耕作位移的重要因素,二者呈显著的正相关关系,且对上坡耕作的影响大于下坡耕作。研究区耕作年侵蚀速率0.4~11.0 Mg/(hm2·a),凸起的坡背、坡肩处及坡度较大的位置侵蚀严重。虽然黑土区坡度较小,但由于耕作深度大,速度快,耕作侵蚀严重,应引起足够重视。     

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)。     

紫色土坡耕地土壤物理性质空间变异对土壤侵蚀的响应

为了研究不同坡度和坡长的耕地上土壤侵蚀对土壤物理性质空间变异的影响,通过地形测量、137 Cs示踪、土壤物理性质分析等方法对川中丘陵紫色土区土壤物理性质对土壤侵蚀的响应进行了研究,结果表明：在中等坡度（16.60%～25.10%）的梯坡地上,耕作侵蚀处于主导地位,是导致耕层土壤物理性黏粒含量和容重在梯坡地上总体差异不大（CV＜6.3%）,且与137Cs含量不相关的主要原因;在已退耕还林的陡梯坡地上（35.60%）,水蚀占据主导地位,导致耕层土壤物理性黏粒含量和容重均与137Cs的含量显著相关。在长坡耕地上(10.10%),具有分选搬运能力的水力侵蚀占据主导地位,致使耕层土壤物理性黏粒含量与137Cs的含量具有显著的相关关系,而容重却与137Cs含量没有显著的相关关系。川中丘陵区坡耕地上,耕作侵蚀和水蚀共同作用于土层深度,使土层深度在坡顶、上坡最浅,在坡脚最深,顺坡向下逐渐增加。因此,在川中丘陵区不同坡长的坡耕地上,占主导地位的土壤侵蚀类型导致坡耕地上土壤物理性质出现相应的变化。     

~(137)Cs示踪采煤沉陷坡土壤侵蚀及其对土壤养分的影响

为更好地理解矿区土壤退化机理,该文利用137Cs技术研究了焦作矿区具有15a沉陷历史的采煤沉陷坡土壤侵蚀特征及其对土壤养分的影响。沉陷坡137Cs含量从坡顶到下坡逐渐降低,及至坡脚急剧增大且表现出最高的值。基于137Cs本底(1 645 Bq/m2),沉陷坡坡顶至下坡表现为土壤侵蚀,而坡脚为土壤沉积。沉陷坡土壤侵蚀高达3.75 kg/(m2·a),属于中度侵蚀。沉陷坡土壤黏粒含量沿下坡方向增加,表明水蚀的分选性搬运。与对照区相比,沉陷坡侵蚀区土壤总有机碳(total organic carbon,TOC)、水溶性有机碳(water-soluble organic carbon,WSOC)、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量均出现了显著降低(P0.05);沉积区除WSOC显著降低(P0.05)外,其他养分含量变化不明显(P0.05)。在沉陷坡的侵蚀区,TOC与WSOC含量沿下坡方向逐渐减小,表现出与137Cs一致的分布格局;其他养分含量的坡面变化与137Cs分布不一致。相较于对照区,WSOC/TOC与碳氮比、碳磷比在沉陷坡侵蚀强烈的坡位分别出现了显著增大与降低(P0.05)。研究结果表明:1)焦作矿区自采煤沉陷坡形成以来发生了较严重的水蚀;2)侵蚀引起的土壤再分配影响沉陷坡土壤碳、氮、磷动态,其中,土壤再分配对土壤碳动态的影响最强;3)在土壤侵蚀作用下,采煤沉陷坡侵蚀强烈的坡位土壤有效态碳、氮、磷养分潜在的侵蚀风险大。采煤沉陷坡土壤侵蚀及其对土壤养分的不利影响应引起矿粮复合区土地整治的关注。     

立地因子和盖度对宁南黄土区中庄小流域玉米土壤水分的影响

[目的]探讨立地因子和植被盖度对小流域玉米土壤水分空间变异的影响,可为流域植被种植结构优化调整和作物合理空间布局提供理论基础。[方法]以宁夏南部黄土丘陵区中庄小流域旱地玉米为对象,在2021年生长季中期采用土钻法获取200 cm深的土壤含水量,并分析了坡向、坡位、盖度对土壤水分的影响。[结果]小流域玉米土壤含水量平均为11.93%,其中,川地土壤含水量平均为13.97%,显著高于梯田。小流域玉米盖度平均为0.39,川地盖度为0.45,显著高于梯田;在梯田玉米中,阳坡盖度显著高于阴坡,下坡位显著高于上坡位;随盖度增加,川地玉米土壤水分呈降低或先下降后稳定的变化,梯田阴坡上坡位呈升高趋势,阳坡上坡位呈降低趋势,其他坡位变化不明显。阴坡土壤水分高于阳坡,上坡位高于下坡位,两者间差异不显著;当盖度为0～0.3,0.3～0.6时,上坡位土壤水分高于下坡位,盖度为0.6～0.9时,下坡位高于上坡位。随土层加深,小流域、川地、梯田、不同盖度、不同立地土壤水分大致均呈先微弱变化、再迅速升高、后逐渐稳定,且大多数均属中等变异性。[结论]中庄小流域旱地玉米土壤水分空间变异明显,且盖度、坡向、坡位对土壤水分...     

垂直超深旋耕对紫色土植烟土壤持水性能的影响

紫色土普遍存在土层薄、耐旱性差的生产性问题,改善其土壤水分条件的潜力不仅在于土壤,更在于母岩。选择薄层紫色土植烟坡地,采用垂直超深旋耕对其松土的同时破碎下覆母岩(简称为土壤母岩一体化耕作),设置土壤母岩一体化耕作的耕深为50 cm(T1)和35 cm(T2)以及常规耕作12 cm(T3)3个处理,研究土壤母岩一体化耕作产生的土层增厚对植烟土壤持水性能的影响。土壤母岩一体化耕作将沉积松散的泥页岩破碎,增大了土层深度,T1和T2处理上坡土层深度分别相对于T3处理增加了147.9%和67.9%,而下坡分别增加了65.7%和9.0%;土壤母岩一体化耕作与常规耕作相比土壤容重和土壤紧实度显著减小(P<0.01),而土壤含水量显著增大,特别是耕层以下;不同耕作处理土壤贮水量由大到小排序为T1>T2>T3,T1和T2上坡分别比T3上坡高125.69%和66.02%,T1和T2下坡分别比T3下坡高34.99%和6.58%。结果表明,土壤母岩一体化耕作破碎母岩增加蓄水基质是拓展容水空间和增强贮水能力快捷而有效的途径,可打破紫色土植烟坡地土层浅薄、水分容量小、保水抗旱能力差对烤烟生产的制约。     

长期向上耕作对坡耕地土壤水稳定性团聚体的影响

为了研究耕作侵蚀对坡耕地不同景观位置内土壤结构稳定性的影响。以常规顺坡向下耕作和长期向上耕作的坡耕地为研究对象,通过对土壤水稳定性团聚体、有机碳含量等指标的测定,分析了不同耕作方式引起土壤不同分布模式对水稳性团聚体特征空间变异性的影响。结果表明:长期向上耕作平均质量直径值(MWD)在不同景观位置均高于常规向下耕作。在坡耕地1m和20m位置,向上耕作MWD比向下耕作分别显著(p0.05)增加了31.94%,23.54%,在5,10,15 m位置分别增加了0.87%,2.99%,3.03%。几何平均直径值(GMD)和0.25 mm水稳性团聚体(WSA0.25)的变化趋势与MWD类似。两种不同耕作方式引起土壤结构特征显著变化主要发生在坡顶和坡底位置,而中坡仅仅起类似于传送带的作用传输来自上坡(向下耕作)或下坡(向上耕作)的土壤。向上耕作比向下耕作的团聚体破坏率(PAD)值降低了25.29%,表明向上耕作显著减少了对大团聚体(0.25mm)的破坏程度。结果显示长期向上耕作显著减少了耕作侵蚀,增加了土壤结构稳定性。     

苏打盐碱化土壤pH与团聚体中球囊霉素相关土壤蛋白含量的关系

球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)在土壤团聚体形成中起重要作用,与土壤团聚体稳定性正相关。土壤盐碱化破坏土壤结构,降低土壤中GRSP含量,但影响多大尺寸团聚体GRSP含量并不清楚。本文采集45个松嫩盐碱化草地土壤样品,通过干筛法分离出直径0.25、0.25~1和1~2 mm 3种不同粒级团聚体,采用Bradford法测定土壤中GRSP含量,并测定土壤盐碱化指标,经Pearson相关分析和前向选择变量多元线性回归分析,结果显示:土壤pH显著影响各粒级团聚体总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)含量和难提取球囊霉素相关土壤蛋白(DE-GRSP)含量,二者存在显著负相关关系,特别是0.25~1 mm粒级团聚体DE-GRSP含量与土壤pH存在极显著负相关关系,可解释22.3%的DE-GRSP含量变化。土壤pH、电导率、碱解氮和有效磷对各粒级团聚体易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)影响不显著。结果表明土壤苏打盐碱化影响0.25~1 mm团粒结构中较稳定的DE-GRSP含量,可能对土壤团聚体胶联和土壤碳存储产生负影响。     

Lead Bioavailability in Soil and Soil Components

Water, Air, & Soil Pollution - The use of enhanced-flushing technologies has emerged as a promising technique for the remediation of sites contaminated with immiscible liquids. An important...     

粗质地土壤坡度和前期含水量对土壤侵蚀的影响

利用野外模拟降雨试验,研究了粗质地土壤裸地和苜蓿地在不同坡度(5°,15°,25°)、不同前期含水量(低、中、高)条件下坡面降雨产流、产沙的过程及其特征,以此探究该区退耕还草效益。结果表明:3种坡度条件下裸地和苜蓿地的产流过程在不同前期含水量下均为先增大后趋于稳定,不同坡度之间的径流量差异不显著,但泥沙流失量随着坡度的增大而显著增加,在降雨过程中先增大达到峰值趋于稳定波动,裸地的波动幅度大于苜蓿地。2种处理的前期含水量对径流量以及平均入渗率的影响均达显著水平,裸地在相同的坡度下,前期含水量由低水平增加到中水平、低水平增加到高水平,径流量分别增加38.2%~52.8%,39.7%~42.8%,苜蓿地径流量分别增加27.3%~77.8%,45.5%~91.1%。坡度对泥沙流失量及含沙率影响显著,在相同的前期含水量下,裸地由5°增加到15°,15°增加到25°的泥沙流失量分别增加96.3%~268.7%,6.9%~40.3%,苜蓿地的泥沙流失量分别增加81.1%~384.2%,61.7%~169.9%。在相同坡度和前期含水量下,苜蓿地的径流量和泥沙流失量均显著低于裸地。研究结果表明粗质地土壤前期含水量和坡度显著影响坡地土壤侵蚀过程和总量,植被不但因为冠层拦截而减少径流,而且因为耗水量增加,降低了土壤前期含水量而减水减沙。     

Soil Health and Soil Fertility Assessment by the Haney Soil Health Test in an Agricultural Soil in West Tennessee

The Haney Soil Health Test (HSHT) is a recent approach to quantify soil health by focusing mostly on soil biology. It uses a new extractant (H3A) for the extraction of plant available nutrients, a new method of soil respiration measurement (24-hr CO₂ burst) using Solvita® gel system, and a new approach in determining bioavailable carbon (C) and nitrogen (N) namely water extractable organic C (WEOC) and water extractable organic N (WEON). A soil health score is calculated by combining Solvita® respiration, WEOC, and WEON data. The objective of this study was to test the feasibility of HSHT to detect the management-induced changes in soil nutrient levels and soil health in the production systems of west Tennessee. We tested soils collected from a cover crop field trial established in 2013 on a no-till corn (Zea mays L.) – soybean [Glycine max (L.) Merr.] rotation. Compared to Mehlich-1 and Mehlich-3, H3A extracted the lowest amount of soil extractable phosphorus, potassium, calcium and magnesium. Neither the soil health score nor its component parameters showed significant differences between cover crop treatments and the control. In addition, the Solvita® CO₂ data did not provide a reliable estimation of potentially mineralizable N. Overall, the HSHT did not detect differences in soil health due to cover cropping in west Tennessee. We conclude that HSHT, though a promising concept due to its focus on linking soil biology with soil fertility and soil health, may need extensive field evaluation and refinement in contrasting soils and climates across the US.     

土壤改良剂对黄绵土持水性能的改良效应研究

通过室内土柱培养,研究了PAM、沃特保水剂、β-环糊精、腐殖酸对黄绵土持水性能的改良效果.结果表明,不同改良剂在不同浓度下的土壤水分特征不同,但都符合土壤含水量与土壤吸力之间的关系式;在浓度0.05%～0.4%时,在同一改良剂处理下a值的大小变化规律是随浓度的增加而增大,即:0.4%>0.2%>0.1%>0.05%>CK;在同一浓度下,不同改良剂在培养3周和2个月时,不同改良剂处理下的a值的大小为PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在培养4个月后,在浓度＜0.2%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>β-环糊精>腐殖酸;在浓度0.2%～0.4%时,a值的大小变化规律为:PAM>沃特保水剂>腐殖酸>β-环糊精.     

侵蚀对苏南丘陵区非耕作土土壤质量的影响

只要具备适宜的条件，土壤侵蚀就会发生，苏南丘陵区也不例外。以^137Cs示踪法进行的研究表明，尽管植被覆盖良好，自然状态下的苏南坡地非耕作土上仍有土壤侵蚀发生。虽因地貌、气候等条件使这里的土壤净流失量不大，可是侵蚀还是引起土壤颗粒粗化，且主要丢失的是粉粒；并使土壤中有机质、全氮、全磷含量减少，即造成土壤质量退化。此外，当地土壤肥沃，侵蚀及伴随的养分流失产生的异地生态损害亦不容忽视。     

盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响

研究了盐碱地稻田旱作后土壤肥力变化及其对作物生长的影响。结果表明,滨海滩涂盐碱地在水田改旱后土壤盐分呈现上升趋势,而土壤pH呈现下降趋势;不同培肥方法对水田改旱后土壤盐分、pH、土壤速效养分及有机质的影响作用不同,石膏处理能明显降低土壤pH值;绿肥处理能增加土壤速效养分和有机质含量;有机肥能抑制和延缓土壤盐分上升、降低土壤pH值、明显增加土壤速效养分和有机质含量,最终促进作物生长,增加作物产量。     

黑土区土壤剖面水分动态变化研究

通过对2007年5-9月作物生长季内农Ikt黑土土壤剖面水分含量的监测,分析了黑土区土壤剖面水分分布特征,季节性动态变化和变异系数.结果表明,在观测期内农田黑土水分在剖面上随土层深度的增加呈现出先增加,再减少,后增加的趋势;土壤剖面各土层土壤水分含量随时间的变化表现为先减小,后增加,再减小的波浪式,这与降雨量的季节性分布和作物生长发育密切相关;在观测期内没有发现激变层,土壤水分变异系数的最大值出现于0-10 cm,随着土层深度的增加变异系数呈减小的趋势.     

Bare Soil Reflectance to Characterize Variability in Soil Properties

Remote sensing allows for the rapid and inexpensive acquisition of soil reflectance data. Knowing what soil parameters have the greatest influence on bare soil imagery will facilitate better use of remote sensing for precision crop management. The objectives of this study were (i) to determine measured soil properties that are most influential on remotely sensed bare soil reflectance and (ii) to select which spectral band or combination of spectral bands is best for describing individual soil properties. This study was conducted on three study sites located in northeastern Colorado. All sites were in irrigated continuous corn (Zea mays L.) cropping systems. Remotely sensed imagery was acquired by aircraft prior to planting. Soil samples were collected and analyzed for bulk density, soil color (moist and dry), organic matter, organic carbon, soil texture, and cone index. Principal component analysis (PCA) was performed for the green, red, and near-infrared (NIR) bands of the imagery. Least-squares regression analysis was used for analyzing relationships between remote sensing data and soil data. Across study sites, the first principal components of the green, red, and NIR bands were found to have significant statistical relationships with organic carbon and sand, silt, and clay fractions. Individual spectral bands explained a significant portion of the variability in soil moisture, moist soil color, dry soil color, organic carbon, sand, silt, and clay. Results from this study support the use of remote sensing for assessment of soil variability.     

盐碱地土壤微生物生态特性研究进展

盐碱土遍布于全球100多国家,面积高达1×109 hm^2,作为重要的后备土地资源,将其合理的开发利用是目前的热点问题。盐碱土壤中蕴藏着丰富的微生物资源,微生物对土壤物质组分、理化性质和微环境表现出高度的响应特性,通过对土壤微生物进行系统、深入研究有助于揭示盐碱土的生物过程机制。本文回顾了国内外关于盐碱土特定环境中的微生物进展,从土壤微生物多样性分布格局、土壤改良过程中微生物群落变化、功能性微生物土壤修复机制及资源利用等角度进行综述,以期为盐碱土微生物生态功能研究提供借鉴。