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。     

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.     

等高犁耕对黄土坡耕地坡形与坡度的影响

为了明确等高犁耕条件下黄土坡耕地地形与坡度的变化特征,基于6个坡度(3°,5°,10°,15°,20°,25°)和5个耕作强度(6,12,18,24,30次)的组合,开展模拟耕作试验,利用测针法获取耕作后地表高程数据,探讨耕作强度和坡度对黄土直线形坡演化特征的影响。结果表明,在等高向下犁耕条件下,不同坡度的直线坡随着耕作强度的增加逐渐向“∽”形复合坡演化。同一坡度下,随着耕作强度的增加,坡脚延伸,整体小区投影坡长增大,坡脚高程增加幅度大,堆积现象明显,坡度大幅度减小;坡中高程增加,逐渐抬起坡度减小;坡顶形成的新分水岭的高程和位置随之减小和向下推移,直接侵蚀速率逐渐减小且趋于稳定。坡度通过影响土壤运动能力控制耕作时土壤的分布。因此坡度越大,单次耕作后坡形的变化越明显,直接侵蚀速率越大。研究结果有助于更加深入了解耕作侵蚀对坡耕地地形的影响,为控制坡耕地土壤侵蚀提供理论依据。     

黄土高原丘陵沟壑区坡地耕作方式对土壤侵蚀的影响研究

为研究耕作方式对坡耕地土壤侵蚀的影响,在黄土高原丘陵沟壑区选取典型坡耕地,采用示踪块法,对畜力横向犁耕、人力顺向掏挖、人力逆向锄耕和机械横向犁耕4种主要耕作方式在5°,10°,15°3种坡度条件下进行耕作侵蚀试验。结果表明:不同坡度条件下,耕作方式对土壤颗粒位移的影响较为显著,畜力横向犁耕、人力顺向掏挖和机械横向犁耕随坡度增大,示踪块位移增大;而人力逆向锄耕中,耕作使土块向上坡方向移动,但受重力影响,坡度越大,移动距离越小。同一坡度条件下,耕作模式所产生的水平位移由大到小依次是机械横向犁耕畜力横向犁耕人力顺向掏挖人力逆向锄耕。4种耕作方式中,机械横向犁耕造成土壤颗粒位移和耕作侵蚀量最大,人力逆向锄耕影响最小。为减少耕作侵蚀,针对坡耕地尽可能采用少耕或免耕方式,以减少耕作侵蚀,在不增加劳动强度的情况下,10°以上坡耕地可采用人力逆向锄耕模式耕作。     

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。     

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。     

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。     

耕作侵蚀及其对土壤肥力和作物产量的影响研究进展

在坡耕地景观内，由于农耕工具和重力作用而引起的耕作位移使土壤发生向下坡运动或向上坡运动(依赖于耕作方向)，导致净余土壤量向下坡传输、堆积，重新分配，从而形成耕作侵蚀。试验研究表明耕作侵蚀是坡耕地的主要侵蚀形式之一，耕作侵蚀发生最严重的区域是坡度较大、坡体短的坡耕地。该文就耕作侵蚀的概念、发生机理、典型的耕作侵蚀模型的发展，以及耕作侵蚀对土壤肥力和作物产量影响的研究现状作了简要论述，特别总结了针对中国的地貌和耕作工具特征而进行的耕作侵蚀的研究成果。指出在一定的景观范围内，耕作侵蚀是十分严重的，甚至其严重程度已经超过了水蚀。但是相对于水蚀而言，耕作侵蚀研究还很少，因此加强耕作侵蚀的研究是十分必要的。只有这样才能正确评价农耕地侵蚀状况，准确制定土壤保持措施和采用减少耕作侵蚀力的耕作工具，从而有效地控制土壤侵蚀。     

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。     

中国黄土地区耕作侵蚀模拟

耕作侵蚀是国际上新近开展的一个研究领域。为了对中国黄土地区的耕作侵蚀规律进行定量描述,采用施放小立方块作为示踪材料进行耕作试验及测量来示踪和监测土壤运动,并通过相关分析与理论推导,对该地区的耕作侵蚀进行了模拟,获得了能够直接计算出坡面剖面任何一点净侵蚀模数的耕作侵蚀模型,结果表明,在采用当地由动物牵引的传统犁在坡面上自下而上进行往返横坡等高向下翻土耕作方式下:1)一次耕作导致的耕层土壤朝坡向方向平均水平运动距离随坡度的变化表现为线性相关;2)一次耕作导致的坡面剖面任何位置耕层断面的净侵蚀模数,受土壤容重、耕作深度、土壤与耕作条件决定的系数和地形曲率的影响。     

草甸白浆土水解酶活性和动力学特性对保护性耕作方式的响应

在田间试验条件下,以传统耕作(CT)为对照,研究了免耕(NT)和少耕(RT)对黑龙江省八五三农场草甸白浆土土壤与碳、氮、磷、硫元素转化相关的九种水解酶(α—葡糖苷酶、β—葡糖苷酶、α—半乳糖苷酶、β半乳糖苷酶活性脲酶、蛋白酶、磷酸单酯酶、磷酸二酯酶和芳基硫酸醅酶)的影响,同时研究了保护性耕作对土壤脲酶、磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、芳基硫酸酯酶及β—葡糖苷酶动力学特性的影响。结果表明,保护性耕作(RT,NT)降低土壤pH值,提高土壤养分(有效氮:42.0%,21.6%;总碳:26.6%,12.2%;总氮:16.6%,15.8%)含量,提高了土壤α—半乳糖苷酶、β—半乳糖苷酶和α—葡糖苷酶、蛋白酶活性活性,但脲酶活性却降低,参与土壤磷素及硫素转化的磷酸单酯酶、磷酸二酯酶和芳基硫酸酯酶活性差异不显著,传统耕作处理(CT)与免耕(NT)处理土壤中芳基硫酸酯酶活性著高于少耕(MT)处理。土壤水解酶动力学参数对耕作方式的反应与表观活性对耕作方式的反应不一致,草甸白浆土短期(三年)保护性耕作已经体现了一定程度的土壤改良效果。     

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。     

保护性耕作对黄壤坡耕地水土流失及作物产量的影响

[目的]分析保护性耕作对黄壤坡耕地水土流失及作物产量的影响,为贵州省坡耕地水土流失治理及农业可持续发展提供科学依据。[方法]在西南地区典型黄壤坡耕地设置不施肥+顺坡平作(TR_1)、常规施肥+顺坡平作(TR_2)、优化施肥+顺坡平作(TR_3)、优化施肥+横坡垄作(TR_4)、优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖(TR_5)、优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖+等高植物篱(TR_6)共6个不同试验处理的监测小区,于2017—2018年监测了不同处理间作物产量、地表径流量、氮磷流失量、土壤养分含量的差异,并分析其相关性。[结果]①TR_4,TR_5,TR_6较TR_3的径流量分别减少了59.72%,74.13%和89.18%,氮磷流失总量与径流量趋势相同;②TR_5,TR_6对全量养分含量影响最大,其中全氮比TR_4作高20.00%,23.67%,比TR_3高23.53%,27.31%;③TR_4,TR_5,TR_6处理下的玉米在保持较高产量的同时,作物产量稳定性(SI)和可持续性(SYI)最好;④玉米、油菜产量与全氮、全磷、有效磷、有机质呈极显著正相关(p0.01),与速效氮呈显著正相关(p0.05);玉米产量与氮素流失量、磷素流失量、径流量呈极显著负相关(p0.01)。[结论]在坡耕地实施保护性耕作能有效降低地表径流发生,减少氮磷流失,保持土壤养分肥力的同时促进作物高产,并实现稳产及可持续生产,且实施综合保护性耕作的效能大于单项保护性耕作。     

横厢耕作措施对红壤坡耕地水土流失影响的试验研究

该在对湖北省通城县水土保持试验站，所布设的１２个野外试验观测小区，进行多年天然降雨观测的基础上，借助模拟降雨试验方法对红壤坡耕地不同耕作措施以地水土流失的影响进行了试验研究。结果表明：１．横厢耕作措施是一种很好的水土保持措施，纵厢耕作措施比横厢耕作的水土流失量明显增加；２．在横厢耕作农地上实验轮作种植能改良土壤理化性质，保肥增产，但对水土流失并没有十分显的影响；３．横厢耕作措施是一种在陡坡耕地     

不同耕作模式对小麦—玉米轮作下潮土养分和作物产量的影响

通过分析裂区设计下的6个处理,即小麦季深耕和旋耕2个主处理×玉米季免耕播种、行间深松和行内深松3个副处理:(1)旋耕+免耕播种(RT—NT);(2)旋耕+行间深松(RT—SBR);(3)旋耕+行内深松(RT—SIR);(4)深耕+免耕播种(DT—NT);(5)深耕+行间深松(DT—SBR);(6)深耕+行内深松(DT—SIR),对土壤养分含量和作物产量影响,筛选适宜于小麦—玉米轮作体系的耕作模式。结果表明,各处理土壤养分含量在小麦、玉米两季中均随土层深度增加而降低。小麦季,旋耕处理0—10cm土层土壤全氮、碱解氮、有效磷含量、硝态氮含量显著高于深耕处理;但深耕增加当季30—40cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、硝态氮、铵态氮含量。玉米季,DT—NT处理0—30cm土层有机质含量较RT—NT处理增加40.1%～64.3%。RT—SBR、RT—SIR处理显著提升土壤0—30cm全氮含量,其中RT—SBR处理0—10cm土层全氮含量最高,为1.4g/kg。RT—SIR处理显著增加0—20cm土壤碱解氮含量,较RT—NT显著增加15.0%～25.3%。在0—40cm土层,DT—SBR处理的有效磷含量最高,而RT—SBR处理的速效钾含量最高。DT—SIR处理显著提升20—50cm土层硝态氮和铵态氮含量,其中硝态氮含量为8.5～30.4mg/kg,铵态氮含量为2.6～8.9mg/kg。与小麦季相比,玉米季提升10—20cm土层有机质含量、0—50cm土层的碱解氮、有效磷、速效钾含量以及40—50cm土层的硝态氮、铵态氮含量。DT—SBR和DT—SIR处理穗长、百粒重、收获指数和产量显著高于其他处理,且二者产量较RT—NT处理显著增加6.4%～10.8%。玉米季DT—SIR处理的肥料偏利用率和经济效益最高。综上所述,深耕+行内深松处理有利于增加土壤养分含量,且增产效果较好,在本研究中最优。     

黑土坡耕地横坡垄作对减少径流及土壤有机碳流失的作用

东北黑土坡耕地受土壤侵蚀和习惯顺坡耕作措施的影响,水土流失严重,土壤有机碳含量呈逐年下降趋势。针对东北黑土坡耕地不同垄作措施水土流失及土壤有机碳变化特征不明确的问题,采用田间定位试验的方法,探究了顺坡垄作和横坡垄作对坡耕地水土流失及土壤有机碳变化的影响。结果表明:(1)横坡垄作相对于顺坡垄作能显著减少径流总量97.1%,减少泥沙总量93.1%,表现出较强的拦截地表径流和泥沙的作用。(2)横坡垄作对比顺坡垄作可减少99.9%的SOC及99.3%的DOC流出耕地,坡肩和坡背是拦截迁移土壤有机碳的主要坡位,其中98.8%的SOC和94.4%的DOC被拦截在坡肩和坡背位置。(3)经过3年的改垄耕种,横坡垄作相对于顺坡垄作显著提高了玉米产量,且主要体现在坡肩和坡背位置(分别显著提高21.2%,19.4%(p<0.05))。因此,横坡垄作对比农民习惯的顺坡垄作具有明显的保水固土、减少有机碳流失和增加产量的多赢效果,可以作为东北黑土坡耕地土壤保护性耕作的推荐措施。     

耕作措施对土壤特性及作物产量的影响

通过夏玉米田间试验研究了不同耕作措施及秸秆覆盖对土壤特性、水分状况、作物产量及水分利用效率的影响。试验处理包括常规耕作、深松、秸秆覆盖、垄作、浅坑及免耕。结果表明,秸秆覆盖可显著提高土壤蓄水量、作物产量及水分利用效率。其保水增产效果在干旱年份更加明显。深松可有效打破犁底层降低其密度,可增加作物根深、根长及根重,提高作物产量和水分利用效率。免耕可提高夏玉米早期田间土壤含水率,保持相同产量。     

覆盖免耕土壤棵间蒸发的研究

本文以翻耕、铁茬等常规耕作为对照,采用Micro-1ysimeter对覆盖免耕夏玉米田的土壤棵间蒸发进行了较为系统地研究。同翻耕、铁茬等相比,免耕有效地减少土壤棵间蒸发,免耕土壤日蒸发量最低,铁茬其次,翻耕最高;从阶段土壤棵间蒸发量变化看,翻耕的蒸发量较高,前期与免耕和铁茬差异较大,后期差异减小,免耕最低;从蒸发占蒸散的比例看,翻耕蒸发比例高,免耕比例最低。免耕可以有效地减少土壤蒸发量,增加作物蒸腾耗水。     

清耕对赤红壤果园坡面土壤侵蚀特征的影响

为探究降雨和管理措施对南方赤红壤果园坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外原位径流小区观测试验,探讨清耕和刈割处理下赤红壤果园坡面土壤侵蚀特征。结果表明:2018年研究区降雨主要集中在5—9月,2019年主要集中在3—8月,2018—2019年研究区80%以上降雨是侵蚀性降雨。2018年、2019年果园坡面年径流量和侵蚀量及次降雨下坡面径流量、侵蚀量均表现为清耕处理>刈割处理,且与径流量相比,二者的侵蚀量差异更为明显。次降雨下,2018年不同处理下果园坡面径流泥沙量在3—4月变化平稳且差异小,5—9月出现了不同程度的波动,且与刈割处理相比,清耕处理波动幅度更大; 2019年不同处理下坡面径流量在2—3月,7—9月波动较大,4—7月变化平缓,但侵蚀量在年内整体波动较大。与清耕处理相比,刈割处理可以减少暴雨和大暴雨降雨等级下果园坡面径流量; 同时刈割处理下中雨、大雨和暴雨降雨等级下果园坡面侵蚀量显著降低,且暴雨降雨等级下的降低作用尤为明显。刈割和清耕处理下坡面径流量与降雨历时呈显著相关关系,与降雨量呈极显著相关关系。研究结果可为南方红壤丘陵区果园坡面水土流失的防治提供理论依据和参考。     

引黄灌溉耕作对土壤团聚体有机碳的影响

为研究灌溉耕作影响下土壤团聚体及有机碳的特征情况,以宁夏引黄灌区为研究对象,选取对照土壤与耕作土壤,通过干、湿筛结合的方法,得到大团聚体(2mm)、中间团聚体(2~0.25mm)、微团聚体(0.25~0.053mm)和粉+黏团聚体(0.053mm),并测定团聚体有机碳含量,分析团聚体有机碳与总有机碳之间的关系。结果表明,灌溉耕作对团聚体分布具有极显著影响(P0.01),其中大团聚体和中间团聚体质量分数上升,微团聚体和粉+黏团聚体质量分数下降,灌溉土壤团聚体分布趋势为微团聚体粉+黏团聚体中间团聚体大团聚体。经灌溉耕作后土壤团聚体稳定性大于对照土壤,不同类型的灌溉土壤稳定性基本一致,对照土壤间差异明显。除0.053mm外,团聚体有机碳分布在经过灌溉耕作后有显著性差异(P0.05),团聚体有机碳分布随粒级大小基本呈"V"形分布。团聚体有机碳含量均表现出灌溉土壤高于对照土壤,其中灌溉土壤中灌淤土和潮土团聚体有机碳总量较高。未受人为灌溉耕作影响的自然土壤团聚体有机碳与总有机碳间具有显著的正相关性,土壤总有机碳增加主要依赖0.053mm团聚体有机碳增加。引黄灌溉耕作有利于增加大粒级团聚体的比例,提升团聚体稳定,显著增加有机碳含量。