黑土坡耕地不同水土保持措施的土壤水蚀特征研究

针对北方干旱地区坡耕地严重的水土流失问题,采取垄向区田、深松、横坡种植、免耕播种等水土保持耕作措施,于2010年,以黑龙江省齐齐哈尔市东兴村5°坡耕地径流场为研究对象,研究了不同耕作措施对地表径流、土壤侵蚀和降雨入渗的影响。结果表明,这几种水土保持耕作措施均有不同程度的减流减沙作用,其中横坡种植效果最为明显,地表径流量和土壤流失量较常规耕作分别减少了92%和90%,稳定入渗率较常规耕作提高了41.2%。不同耕作措施的径流系数过程线的变化、径流含沙率变化以及产流量、产沙量的变化均符合横坡免耕>横坡种植>深松+区田>垄向区田>少耕深松>免耕>常规耕作>裸地这一变化规律。     

坡耕地保护性耕作措施的水土保持效应

为探索不同保护性耕作技术在黑龙江省西部半干旱区坡耕地的水土保持效应,于2007、2008年在甘南县东兴村坡耕地径流小区进行不同耕作措施的降雨径流、土壤储水量和土壤流失量试验研究。结果表明：土壤储水量的动态变化趋势与天然降雨趋势一致;与常规耕作措施相比,所研究的3种耕作措施均可不同程度地增加土壤储水量、减少地表径流和土壤流失量,其中,垄向区田措施减少径流效果最好,覆膜＋垄向区田技术集成措施增加土壤储水和减少土壤流失效果最好,免耕秸秆覆盖措施在以上3方面的效果均为最差;垄向区田和覆膜＋垄向区田措施具有增加土壤储水深度的作用。研究结果可为黑龙江省西部半干旱区坡耕地水土保持措施的合理选择提供参考。     

垄向区田技术参数的区定及对坡耕地大豆产量及水分利用效率的影响

垄向区田蓄水保土技术是一种坡耕地水土保持耕作措施,能够有效地拦蓄降雨径流,提高土壤含水量,从而改善作物的生长发育状况。研究针对东北坡耕地的自然灾害特点,在田间试验的基础上,研究了垄向区田蓄水保土技术对大豆产量及水分利用效率的影响。研究表明:垄向区田技术可以提高坡耕地大豆产量,有效保持了土壤中的水分,提高了作物水分利用效率,从而达到高产稳产的目的。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

典型黑土侵蚀区不同耕作措施的水土保持功效研究

通过田间定位实验,测定了免耕、少耕、传统耕作和横坡垄作4种措施的地表径流量、侵蚀量、土壤储水量,同步测定了降雨量、降雨强度等指标,综合的评价了4种耕作措施的保水、保土功效.研究结果表明,免耕和横坡垄作年径流量分别比传统耕作少97.7%和96.8%,侵蚀模数分别比传统耕作少98.9%和99.2%,而少耕未降低土壤侵蚀.免耕秸秆覆盖和横坡垄作能够有效地控制土壤侵蚀和地表径流的发生,为作物生长提供更多的土壤有效水分.相关分析表明,4种耕作措施的径流量都与I30和I60达极显著水平;4种耕作措施地表径流主要发生在6-8月份,土壤侵蚀主要发生在6-7月份.     

坡耕地垄向区田水分入渗规律及蓄水保土效果

主要针对黑龙江省黑土、白浆土坡耕地应用垄向区田技术,对水分入渗及蓄水保土进行深入研究。其目的是探讨不同土壤类型的坡耕地,应用垄向区田技术对土壤渗透特征及蓄水保土规律的影响。进一步完善坡耕地垄向区田蓄水保土效果的应用理论。     

有机肥施用量和耕作方式对旱地土壤水分利用效率及作物生产力的影响

为了探索旱地农业连作春玉米田不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果与不同施肥处理组合下春玉米的增产增收效应,在2014—2016年通过大田试验,研究了旱地农田冬闲期免耕、深松和翻耕3种耕作方式对玉米田冬闲期蓄水保墒效果及玉米生育期3种耕作处理与高、中、低有机肥3种施肥处理组合对春玉米生育期土壤水分动态、产量和经济效益的影响。结果表明,免耕和深松与翻耕相比,蓄水效果较好;2个试验年度冬闲期,免耕和深松较翻耕分别高1.3,0.9个百分点。免耕、深松较翻耕处理0—200 cm土层2年土壤平均贮水量分别增加20.8,22.1 mm;玉米生长生育期在高有机肥条件下,免耕、深松较翻耕处理0—200 cm土层土壤平均贮水量分别高44.2,34.6 mm;以高有机肥深松处理产量、WUE和纯收益最高。2年平均产量、WUE和纯收益分别为9 332.40 kg/hm^2,22.01 kg/(hm^2·mm)和5 104.1元/hm^2,高有机肥免耕处理次之,较高有机肥免耕处理增产和增收分别为7.4%和3.9%。综合考虑各处理土壤蓄水保墒效果和玉米增产增收效应,高有机肥深松是旱区连作玉米田最优的耕作和施肥处理组合。     

东北水保工程项目区水土保持效益评价

在国家农业综合开发东北黑土区水土流失治理一期工程区内,选取新型大垄、垄向区田(3°和5°)、3°垄沟深松、改垄、梯田、地埂、草地、林地共8个不同的水土保持措施地块作为试验小区,以传统3°和5°顺坡垄作为对照小区,开展全年水土保持监测,并以此进行了田块尺度上的各项水土保持措施的效益分析。研究结果表明,水保工程措施总体优于水保耕作措施,在耕作措施中新型大垄密植水保效果最佳。各项措施水土保持效益排序为:草地>林地>新型大垄>改隆>梯田>地埂>深松>3°区田>5°区田。新型大垄、区田和深松措施水保作用具有时效性。     

中国北方保护性耕作条件下深松效应与经济效益研究

保护性耕作技术是适应中国北方农业发展的一种新型耕作技术，它可以通过深松作业来消除因多年免耕出现的土壤变硬问题。目前对保护性耕作条件下深松的效应和经济效益缺乏深入的研究，在玉米深松过程中还出现的伤苗，功耗大和经济效益低等问题。该文试验研究了在中国北方保护性耕作示范基地上，从1993年开始，通过10多年的时间对保护性耕作条件下的深松效应，测定了传统耕作、深松覆盖和免耕覆盖3种不同耕作方式下的土壤容重、含水率，水分利用率和产量等数据，试验结果表明，在保护性耕作条件下，每4年对土壤深松一次可以解决土壤变硬问题，持续保持作物高的水分利用率和产量，并不需要年年深松。相对深松覆盖(年年深松)，4年免耕覆盖＋1年深松的耕作方式能提高25%左右的经济效益。同时，针对玉米深松过程中的问题，提出了玉米免耕播种和深松联合作业的方案，试验表明，玉米免耕播种和深松联合作业能有效解决玉米深松过程中出现的一系列问题，促进玉米生长，提高玉米产量，建议在中国北方玉米产区推广这一联合作业技术。     

轮耕对渭北旱塬玉米连作系统土壤水分和作物产量的影响

陕西渭北旱塬属于暖温带半湿润易旱气候区,干旱对旱地农作物生产威胁严重,该地区制约春玉米生长发育和产量低而不稳的主要因素为降水少且季节性差异较大。该研究力求探索渭北旱塬春玉米连作田在不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果和作物增产增收效应。于2007-2013年在陕西合阳实施了渭北旱塬春玉米连作田保护性耕作长期定位试验,设置了连续免耕、免耕/深松和连续翻耕等3种不同轮耕处理措施下的田间定位试验,测定春玉米休闲期和生育期土壤水分,分析各耕作处理下春玉米产量及水分利用效率的变化规律。结果表明:1相对于连续翻耕处理,冬闲期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水效率6 a平均值分别提高64.6%(P0.05)和46.1%(P0.05)。平水年免耕/深松较连续免耕处理土壤蓄水效率有提高的趋势,但枯水年差异不显著。2相对于连续翻耕处理,玉米生育期免耕/深松和连续免耕处理0~200 cm土层土壤蓄水量6 a平均分别增加了9.7和2.1 mm,休闲期蓄水效率分别增加了0.7和0.5个百分点(P0.05)。3相对于连续翻耕处理,免耕/深松和连续免耕处理6 a平均玉米籽粒产量分别提高7.6%、0.3%,收获指数分别提高3.6和2.3个百分点,水分利用效率分别提高18.6%、5.8%(P0.05)。在3种耕作处理中,冬闲期和生育期深松/翻耕和连续免耕模式下土壤蓄水量、玉米籽粒产量、收获指数和水分利用效率均优于传统连续翻耕,且免耕/深松处理模式对于提高土壤蓄水保墒能力和作物增产效果最好,可作为渭北旱塬区春玉米连作田较适宜的休闲保护性轮耕模式。     

北方旱区保护性耕作对农田土壤水分的影响

土壤水分是中国北方旱区农业生产的主要限制因子,研究保护性耕作技术体系下土壤水分的动态变化,明确不同耕作模式下的水分平衡规律,对于选择适宜的保护性耕作技术,提高北方旱区土壤水分的利用效率具有重要的指导意义。该文在2a田间试验的基础上采用DSSAT模型对4个不同保护性耕作处理的土壤体积含水量、水分平衡以及水分利用效率进行了模拟和检验。结果表明干旱年份保护性耕作处理土壤体积含水量较传统耕作高,RMSE误差在0.025～0.063;干旱年份传统耕作土壤储水量减少最多,为144.6mm,降水较多年份减少也最多,为46.1mm;干旱年份水分利用效率1.52～1.78kg/m3,免耕覆盖水分利用效率最高,降水较多年份水分利用效率1.70～1.71kg/m3,各处理间差异并不显著。研究结果为保护性耕作技术对农田土壤水分的影响研究提供了理论依据。     

水保措施对红壤坡地柑橘林土壤呼吸及其水热因子的影响

[目的]探讨不同水土保持措施对红壤坡地柑橘林土壤呼吸的影响,为科学评价水土保持生态建设在应对气候变化方面的作用提供基础数据。[方法]采用试验观测和对比分析的方法研究横坡间作+等高草带、横坡间作、顺坡间作和清耕对照4种处理对柑橘林土壤呼吸速率的动态变化及其对土壤温度、土壤水分的响应。[结果]4个不同处理的柑橘林土壤呼吸速率均呈明显的单峰曲线变化,峰值出现在7月;各处理的土壤呼吸速率季节动态变化一致,采取横坡间作+等高草带和横坡间作两种水保措施均一定程度上增加了土壤呼吸速率;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关;横坡间作+等高草带和横坡间作处理的土壤呼吸的温度敏感性指数Q10较柑橘清耕和顺坡间作处理Q10值略有增加。[结论]红壤柑橘林采取水土保持措施后,土壤呼吸速率增强,且其对温度的响应增加。     

东北黑土区不同地形垄向坡度的相对水土保持效益研究

垄作是东北黑土区一种非常普遍而重要的耕作措施,具有一定的水土保持效益,但几乎没有学者对其进行研究。探讨黑土区不同地形垄作方向在空间上的分布规律及其具有的水土保持效益具有重要研究价值。以黑龙江省宾县为研究区,用分层抽样的方法提取168个野外调查单元并进行实地填图调查,根据坡度因子和垄向坡度计算公式,利用ArcMAP、SPSS和Excel等软件进行了室内数据分析统计,结果表明:平原区、丘陵区、山区的平均地面坡度分别为1.92°,6.20°,8.27°;平均垄向坡度分别为1.33°,4.52°,6.45°,分别为平均地面坡度的70%,73%,78%;垄作坡度引起的平均土壤流失相对量分别为地面坡度的55%,69%,67%,垄作的相对水土保持效益明显。在此基础上,对垄作现状的原因进行了分析,并提出一些改进措施。研究成果有助于了解东北黑土区不同地形耕地垄作方向的分布情况及其水土保持效益状况,对当地水土保持措施的布设也具有重要的指导意义。     

农业耕作措施蓄水保土效益试验研究

坡耕地由于人为耕作管理作用,造成地表高低起伏,影响着坡面地表径流和产沙。在室内人工降雨试验基础上,分析了坡面耕作措施的蓄水保土效益。等高耕作蓄水效益为70．56％～10．07％,平均值为51．58％,保土效益为76．60％～21．66％,平均值37．73％。同时分析了坡度和雨强对坡面耕作措施蓄水保土效益的影响,以期服务于坡耕地治理。     

典型水土保持措施对红壤坡地柑橘园水土保持效益的影响

为研究红壤坡地果园不同水土保持措施的水土保持综合效益,该研究采用野外标准径流小区试验方法,通过对江西水土保持生态科技园柑橘园小区长期定位观测,分析了植物措施、耕作措施、工程+植物措施和工程措施等4种不同水土保持措施的径流、泥沙、养分流失情况以及对土壤理化性质的影响。结果表明:1)各项水土保持措施的年均减流效益依次为,工程措施耕作措施工程+植物措施植物措施;减沙效益依次为,工程措施耕作措施植物措施工程+植物措施。植物措施减流效益最佳,为71.43%;工程+植物措施减沙效益表现最优,为95.88%。减氮效益为工程措施工程+植物措施耕作措施植物措施。减磷效益趋势与减沙效益一致。植物措施减氮效益最佳,为19.84%;工程+植物措施减磷效益最佳为68.94%。2)各项水土保持措施土壤理化指标,田间持水量依次为:工程措施工程+植物措施植物措施耕作措施。其中耕作措施田间持水量提高幅度最大,为14.60%;植物措施其次,提高7.19%。土壤含水率依次为,耕作措施工程+植物措施工程措施植物措施。其中植物措施土壤含水率提高幅度最大,为18.94%。土壤≥0.5mm水稳性团聚体(WSA,water-stable aggregates)质量分数值依次为,工程措施工程+植物措施耕作措施植物措施。其中植物措施WSA值提高幅度最大,为4.42%。土壤养分综合趋势与WSA值一致。土壤养分以植物措施中的百喜草全园覆盖提高最大,有机质、全氮和全磷分别增加34.53%,78.26%,12.24%。由此可知,植物措施稳定后,在减流减沙、减少养分流失及土壤改良等水土保持综合效益方面表现最优。该研究可为南方红壤丘陵区果园开发选择适合的水土保持治理措施,以及提高果园土壤质量、解决水土流失与环境问题提供参考。     

南水北调中线水源区(陕南段)水土保持效益分析

依据2007—2010年的统计与调查资料,在对典型流域进行调查的基础上,采用有无水土保持项目对比法,对南水北调中线水源区陕南安康、商洛、汉中三市水土保持措施及其效益进行了分析。结果表明:治理后与治理前相比,各地类拦蓄径流量、保土效益明显增加,植被覆盖度增加,生态环境改善,当地居民生活水平也随之提高。不同措施对拦蓄径流的作用顺序依次为:封育措施>水土保持林草措施>坡面整治措施>能源替代措施>保土耕作措施;不同措施对保土效益的作用顺序依次为:水土保持林草措施>封育措施>坡面整治措施>能源替代措施>沟道防护措施>保土耕作措施。研究结果可为类似水源区的水土保持综合治理工作提供借鉴。     

深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

水分不足是限制旱区作物生长的主要因素,覆盖耕作能够改善土壤的微环境,从而显著提高作物的产量和水分利用效率。为探讨深松结合地表覆盖对土壤物理性状、马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响,2013-2015年在宁南旱区采用深松覆盖秸秆、深松覆盖地膜、深松不覆盖3种覆盖耕作模式,以传统耕作不覆盖为对照,对土壤体积质量、团聚体、水分、马铃薯产量和水分利用效率等方面的影响进行了研究。结果表明,与传统耕作相比,深松结合地表覆盖可有效降低耕层土壤体积质量,改善土壤孔隙状况,以深松覆盖秸秆处理效果最佳,深松覆盖秸秆处理0~40 cm平均土壤体积质量较传统耕作降低17.1%。与传统耕作相比,深松覆盖地膜和深松覆盖秸秆处理可使0~40 cm土层0.25 mm机械稳定性团聚体数量显著增加30.7%和17.4%。深松结合不同覆盖方式能有效改善马铃薯生育期0~200 cm土层土壤水分状况,深松覆盖地膜对作物生育前期土壤水分保蓄效果较好,深松覆盖秸秆对生育中后期土壤水分状况的改善效果最佳。深松结合不同覆盖方式下马铃薯植株株高、茎粗及地上部生物量均显著高于传统耕作。作物生育前期以深松覆盖地膜处理效果最佳,中后期以深松覆盖秸秆处理促进作用明显。深松结合地表覆盖能明显提高马铃薯的产量和水分利用效率,深松覆秸秆处理的马铃薯产量、商品薯率和水分利用效率分别较传统耕作处理平均提高37.3%、93.3%和41.2%。通过两年试验研究,在宁南旱区采用深松结合地表覆盖措施具有良好的蓄水保墒效果,对马铃薯生长有利,以深松覆盖秸秆处理的增产和提高水分利用效率效果最为显著。     

河西绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀特征的影响

为研究河西绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响,通过春小麦田间试验,设置免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、立茬和残茬压倒4种保护性耕作处理,以传统耕作为对照,分析了河西绿洲灌区不同保护性耕作措施对田间输沙量、风蚀深度、风蚀物粒径组成、风速的影响。结果表明：0~30 cm高度输沙量能敏感地反映不同耕作措施之间输沙量的差异。与传统耕作相比,免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、立茬和残茬压倒处理0~30 cm高度输沙量分别减少17.4%~46.7%、21.7%~45.2%、24.7%~48.2%和10.7%~42.4%。风蚀深度传统耕作为1.22~1.44 mm,4种保护性耕作处理均为0 mm。与传统耕作相比,保护性耕作处理风蚀物粒径组成无显著变化,但<0.063 mm细粒占比有减小趋势。立茬处理20 cm高度风速显著降低24.1%~39.5%,其他保护性耕作措施风速降低不显著。综上所述,河西绿洲灌区不同保护性耕作措施能不同程度地抑制土壤风蚀,立茬处理是相对较优的保护性耕作措施,适宜该地区推广应用。