丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及分形特征

为分析南水北调(中线)丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及其分形特征,揭示人类活动对土壤结构的影响,以库区内不同土地利用方式(水田、旱地、果园、人工林地、自然林地)土壤为研究对象,经干筛和湿筛法测定团聚体组成,以土壤团聚体稳定性指标(大团聚体含量(R0.25)和团聚体破坏率(PAD))、土壤团聚体直径指标(平均质量直径(MWD)和几何均重直径(GMD))以及分形维数(D)作为评价指标,对比分析丹江口库区不同土地利用方式下土壤团聚体组成及其稳定性。结果表明,对土壤团聚体组成的测定,湿筛法相对干筛法重现性更好,能更真实反映土壤团聚体组成及其稳定性。各土地利用方式总体上表现为林地(人工林和自然林)土壤稳定性和抗蚀性更好,其MWD和GMD值相对较高,D值相对较低;相反,旱作农地(果园和旱地)土壤团聚结构及其稳定性较弱,其MWD和GMD值相对较低,D值相对较高。说明各团聚体稳定性指标均能从不同角度反映不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响。相关性分析表明,土壤团聚体MWD、GMD值和D值与各粒径团聚体含量呈明显线性关系,在土壤团聚化过程中,土壤团聚体从微团聚体(0.25 mm)—中等团聚体(0.25~5 mm)—大团聚体(5 mm)的转化中,0.25,1,5mm粒级是较为关键的临界点。     

天然沸石对黑土团聚体含量及稳定性的影响

通过天然沸石改良黑土试验,采用干筛法、湿筛法分别测定土壤中机械稳定性团聚体和水稳性团聚体含量,分析了不同掺配量天然沸石对土壤平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD0.25)、0.25 mm机械稳定性团聚体含量和0.25 mm水稳性团聚体含量(WSA0.25)的影响,结果表明:在黑土中加入天然沸石能够提高黑土湿筛时的MWD和GMD,提高0.25 mm机械稳定性团聚体含量;在天然沸石掺配量为15%时对提高土壤中0.25 mm机械稳定性团聚体含量的效果最好,且主要以增加2~1、1~0.5 mm粒级团聚体为主;改良后土壤团聚体的团聚度提升,结构稳定性增强,说明用天然沸石改良黑土能够提高黑土抗侵蚀能力。     

不同发育阶段杉木人工林土壤团聚体分布特征及其稳定性研究

为研究杉木人工林土壤团聚体分布特征及其稳定性,探索杉木人工林土壤结构状况,以不同发育阶段杉木人工林0—100cm土层为研究对象,采用干筛法测定土壤团聚体组成,采用湿筛法测定团聚体稳定性,结果表明:在干筛处理下,各发育阶段杉木人工林土壤团聚体以大团聚体(0.25mm)为主,大团聚体比例皆达80%以上,中龄林和成熟林土壤大团聚体比例在各土层中均高于幼龄林,且在0—20cm土层差异显著(P0.05);在各土层中,不同发育阶段杉木人工林5mm粒径的土壤团聚体皆占较高比例,且不同发育阶段对5mm粒径的土壤团聚体组成比例有显著影响。在湿筛处理下,各发育阶段水稳性大团聚体(0.25mm)比例随土层加深而显著降低,0—80cm各土层内,中龄林和成熟林土壤水稳性团聚体比例高于幼龄林,且在0—20cm和20—40cm土层中龄林比幼龄林分别高41.79%和39.06%,差异显著;各发育阶段杉木人工林土壤团聚体破坏率(PAD)特征与水稳性大团聚体相反;平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)随土层加深而显著下降,其中中龄林和成熟林土壤团聚体GMD在0—100cm各土层内均显著高于幼龄林。据此认为,杉木人工林土壤团聚体稳定性随土层加深而降低,中龄林和成熟林土壤结构优于幼龄林。     

川西北高寒草地退化对土壤团聚体组成及稳定性的影响

应用干筛法与湿筛法分析了川西北高寒草地不同退化阶段土壤团聚体组成特征,选取了土壤大团聚体含量（R_0.25）、平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和团聚体破坏率（PAD）指标,研究了退化过程土壤团聚体稳定性的变化。结果表明:未退化草地土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体组成都以大团聚体（>0.25 mm）为主,而退化草地均以微团聚体（<0.25 mm）为主;随着草地退化程度加剧,大团聚体含量（R_0.25）显著降低,土壤团聚体MWD和GMD均表现为:未退化 > 轻度退化 > 中度退化 > 重度退化,PAD呈现相反的变化趋势,其中未退化到轻度退化阶段团聚体稳定性变化最为明显;未退化和轻度退化草地土壤团聚体稳定性由表层向下层递减,而中度和重度退化草地表层（0—10 cm）土壤团聚体稳定性弱于下层（10—40 cm）。这些结果表明随着高寒草地退化的加剧,土壤团聚体稳定性显著降低,轻度退化阶段是土壤结构稳定性下降的关键期,在沙化防治中应予以重视。     

青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征

[目的]探究青藏高原不同土地利用方式对土壤团聚体分布特征及稳定性的影响，为改善高寒地区土壤质量提供科学依据。[方法]选取青藏高原5种不同土地利用方式(农田、人工林、湿地、灌丛、裸地)为研究对象，采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体粒径分布以及土壤有机碳(SOC)、总碳(TC)、总氮(TN)、pH,并计算大团聚体重量的百分含量(DR_>0.25,WR_>0.25)、团聚体破坏率(PAD)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等土壤团聚体稳定性指标，研究了高寒地区不同土地利用方式下团聚体组成及其稳定性特征。[结果]相较于机械稳定性团聚体，土壤水稳定性团聚体更易受到土地利用方式的影响，且更能反映西藏地区土壤团聚体结构稳定性；农田耕种增加了具有机械稳定性的土壤大团聚体含量，但不具有水稳定性；人工林和湿地的土壤团聚体具有较高的水稳定性特征。相关性分析表明，土壤团聚体MWD与SOC,TN含量呈显著正相关；土壤团聚体MWD,GMD值与各粒径团聚体含量总体上呈线性相关，且对于机械稳定性团聚体，1 mm是正负相关的临界点，对于水稳定性团聚体，0....     

生物质炭施用下灌溉农田土壤团聚体稳定性及分型特征

试验研究了不同筛分方法下生物质炭施用对土壤团聚体的影响,为生物质炭农业利用提供理论依据。设置生物质炭用量4个水平(0,10,20,30 t/hm²),氮肥用量2个水平(0,150 kg/hm²),通过2年田间定位试验,测定分析干筛法和湿筛法0—30 cm土层土壤团聚体分布及稳定性。结果表明:2种筛分方式下,不同处理各粒级土壤团聚体分布趋势基本一致,干筛法所得机械土壤团聚体主要以＞5,2~5 0.5~1 mm粒级为主,而湿筛法水稳性团聚体均以0.25~0.5 mm及＜0.25 mm为主;不同处理干筛法土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均高于湿筛法。湿筛法下各处理,无论施氮与否,MWD、GMD均随生物质炭量增加而增大。其中,B0N0处理MWD、GMD最小,单施生物质炭B3N0处理土壤团聚体直径最大,分别较B0N0显著提高60%(MWD)和52%(GMD);各处理土壤团聚体破坏率(PAD)随生物质炭量增加而减小,土壤团聚体稳定率(WASR)则随生物质炭量增加呈上升趋势;干筛法各处理分形维数(D)均低于湿筛法,随生物质炭量增加D值不断降低,B3生物质炭量下分形维数最低,分别为2.63(B3N0)和2.64(B3N1),分别较对照降低3.3%和2.9%;分形维数(D)与＞0.25 mm土壤团聚体含量(R_＞0.25)呈显著负相关关系。试验条件下,生物质炭添加量为30 t/hm²时土壤团聚体稳定性最佳。同时,湿筛法较干筛法能更好地模拟大田环境,真实反映土壤团聚体分布及其稳定性。     

2种保护性耕作措施对农田土壤团聚体稳定性的影响

在2种保护性耕作措施(秸秆还田和免耕)的长期定位试验(湖北省武穴市和荆州市)基础上,通过湿筛法测定不同土层(0—20cm和20—40cm)的不同粒径(5mm,2~5mm,1~2mm,0.5~1mm,0.25~0.5mm和0.25 mm)水稳性团聚体的含量,并对土壤团聚体平均重量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分形维数(PSD)等进行分析,研究2种保护性耕作措施对农田土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:秸秆还田和免耕处理均会影响土壤各级团聚体的分布状况,同时其也会增加农田表层(0—20cm)土壤粒径0.25mm团聚体的百分含量、MWD和GMD值,但是会降低PSD值。其中PSD与粒径0.25mm团聚体的含量呈极显著负相关性(武穴处理相关系数为-0.997,荆州处理相关系数为-0.993),但是MWD和GMD与粒径0.25mm团聚体的含量有显著正相关性。表明秸秆还田和免耕均会增强土壤团聚体的稳定性,有利于改善土壤结构。但秸秆还田处理的土壤粒径0.25mm团聚体百分含量、MWD和GMD值均高于免耕处理,说明秸秆还田改善土壤结构的效果要优于免耕的。秸秆还田和免耕措施相结合,土壤结构改良效果最佳。武穴和荆州两地的保护性耕作措施对于粒径0.25 mm团聚体百分含量、MWD、GMD和PSD的影响基本一致。     

黄土高原丘陵沟壑区土地利用方式对土壤团聚体特征的影响

为研究黄土高原丘陵沟壑区复垦土地在不同利用方式下对土壤团聚体的影响,以陕西延安南泥湾沟壑区退化耕地整治复垦后,5种不同的土地利用方式,分别为林地(F处理),水稻(R处理),玉米(M处理)、蔬菜(V处理)及荒地(CK处理)。测定分析干筛法和湿筛法0—40cm土层土壤0.25mm团聚体分布、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)和分形维数(D)。结果表明:(1)各处理在0—40cm各土层土壤团聚体数量及大小均显著优于CK处理,各处理干筛下0—40cm土层0.25mm团聚体含量(DR0.25)和湿筛下该团聚体含量(WR0.25)随着土壤土层深度的增加呈现相反的趋势;(2)干筛法和湿筛法0—40cm土层各处理土壤平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)的平均值大小顺序均呈现F处理R处理M处理V处理CK处理,F处理和R处理对增加土壤团聚体较其它处理效果显著;(3)湿筛法分析表明,各处理土壤团聚体破坏率(PAD)在0—40cm土层内均表现出近似"Z"字形趋势,各处理显著低于CK;(4)各处理的分形维数(D)在0—40cm土层平均值大小顺序为F处理R处理M处理V处理CK处理。土壤分形维数(D)与干筛法和湿筛法下0—40cm土层0.25mm团聚体含量之间存在良好的线性关系,分别为R2=0.73和R2=0.80。林地和水稻田利用方式可有效提高土壤团聚体数量和质量,增加土壤稳定性和改善土壤结构。     

不同年限红柳恢复川西北高寒沙地对土壤团聚体和有机碳的影响

利用土壤大团聚体含量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)和团聚体对有机碳贡献率(F)指标,研究不同时间尺度红柳恢复川西北高寒沙地对土壤团聚体稳定性和有机碳分布的影响。结果表明:红柳不同恢复年限土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体都以微团聚体(0.25mm)组成为主,随着恢复年限增加,表层(0—20cm)2,0.5~2mm粒级土壤团聚体含量显著增加,表层(0—20cm)土壤团聚体R_(0.25)、MWD和GMD表现为0年5年10年15年,PAD呈现相反的特征;红柳恢复引起表层(0—20cm)土壤有机碳含量显著增加,随着恢复年限增加,2,0.5~2mm粒级团聚体有机碳含量显著提高,0.5mm粒级团聚体对土壤有机碳贡献率高达34%~60%;红柳恢复对亚表层(20—40cm)土壤团聚体与有机碳分布特征影响不显著。研究表明土壤团聚体稳定性和有机碳指标可作为川西北高寒沙地土壤生态修复适应性指标,红柳恢复对该区沙化土壤改良具有重要作用。     

稻田复种轮作休耕对土壤团聚体分布及稳定性的影响

稻田土壤团聚体的比例结构及稳定性状况,对水稻健康可持续发展具有重要影响。2 0 1 2—2 0 1 7年进行冬季不同复种轮作休耕长期定位试验,设置冬闲双季稻、冬种紫云英、油菜、大蒜和轮作双季稻5个处理,利用湿筛法对稻田土壤粒径1~2mm、0.5~1mm、0.25~0.5mm和0.25mm土壤团聚体的百分含量、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分型维数(D)进行测定计算。结果表明,在0~50cm土层中,早、晚稻收获后土壤以0.5mm粒级的微小团聚体为主,各处理累积含量分别为78.1%~84.8%和85.6%~91.1%,而0.5 mm较大的团聚累积含量分别为13.1%~21.9%和8.9%~14.4%;同时显著增加了早、晚稻土壤性大团聚体(0.25mm)的百分含量,并相应地减少了微团聚体百分含量,早稻较晚稻表现更为突出;早、晚稻田土壤水稳定性团聚体D指标值的影响不显著,而MWD、GMD达到显著性差异(P0.05)。由此可见,稻田复种轮作及秸秆双重还田,有利于早晚稻田减少微小团聚体而形成大团聚体,早稻季相比晚稻更为显著,能显著增加早、晚稻田土壤团聚体的稳定性(P0.05),提高早、晚稻产量,这对南方稻田可持续发展具有重要意义。     

种植苹果树对渭北果园土壤胶结物质分布的影响

本研究通过系统研究种植果树对土壤胶结性物质的演化规律及其与土壤团聚体稳定性之间关系的影响,探索影响果园土壤团聚体状态的因素,以期为果园科学管理提供理论依据。在渭北旱塬苹果主产区分别选取10 a、20 a的苹果园和农田(冬小麦-夏玉米轮作,对照)各4个,在果树冠层投影范围内距树干2/3处逐层采集0~100 cm土层土壤样品和0~50 cm土层原状土壤样品,研究不同植果年限果园及农田土壤剖面黏粒、有机质、CaCO_3等团聚体胶结物质的分布及其与团聚体稳定性之间的关系。结果发现:在0~100 cm土层范围内,各果园土壤黏粒含量基本随土层深度的增加而递增,且在0~40 cm土层表现为农田10 a果园20 a果园,40 cm以下土层则呈现相反的态势;种植果树相比农田可显著增加0~100 cm土层土壤有机质总储量,但随着种植果树年限的增加,土壤有机质总储量呈递减趋势;在0~100 cm土层土壤CaCO_3总储量表现为10 a果园农田20a果园,但在0~40 cm土层CaCO_3含量及储量表现为10 a果园农田20 a果园,而40~100 cm土层则为20 a果园10 a农田。皮尔森相关分析发现(29)0.25 mm土壤团聚体的数量和平均重量直径(MWD)与土壤黏粒、有机质和CaCO_3含量密切相关,其中机械稳定性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中CaCO_3、有机质含量的影响,水稳性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中黏粒和CaCO_3的影响。总之,植果显著改变了土壤中黏粒、有机质、CaCO_3的演化过程和趋势,随植果年限增加,果园土壤黏粒和CaCO_3在土壤较深土层淋溶淀积明显;各果园土壤有机质总储量虽然高于农田,但随植果年限增加,有逐渐减少的趋势。可见植果明显加速了渭北黄土塬地土壤的残积黏化和钙化过程,影响着表层土壤团聚作用和底层土壤的紧实化和坚硬化程度。     

种植果树对土壤物理性状的双重效应

在渭北果区选择不同园龄(<10 年、10~20 年、>20 年)果园, 分层测定0~60 cm 土层土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量以及表层土壤团聚体组成等物理性状, 进一步分析了果园土壤物理性状随园龄的变化特征。结果表明: 土壤容重在0~30 cm 土层随园龄增长而降低; 在30 cm 以下土层随园龄增长而增加, 超过了健康园艺土壤的质量标准1.30 g·cm^-3; 与休闲农田相比, 种植果树可降低10~30 cm 土层土壤容重; 但30 cm 以下土层土壤坚实度急剧增大, 接近或达到了限制根系延伸的土壤质量标准1 000 kPa; 与休闲农田相比, 种植果树对于降低17.5~27.5 cm 土层的坚实度具有明显作用。果园表层土壤团聚体状况整体较差, 水稳性优势团聚体直径为0.5~0.25 mm, >0.25 mm 水稳性团聚体含量随园龄增加而增大, >20 年果园比<10 年果园高1 倍。种植果树对表层土壤具有明显的保护和改善作用, 却在深层发生着紧实化和坚硬化过程。果树对土壤物理状况的双重效应体现在对0~30 cm 土层土壤结构具有改善作用, 对30 cm 以下土层土壤结构有破坏作用。果园土壤“深层的隐蔽性退化过程”影响着果树根系健康生长, 应当给予极大关注。     

基于van Genuchten模型的渭北苹果园土壤水分能量特征分析

针对渭北地区干旱缺水,果树生长发育受限的客观实际,开展了苹果树生育期0～150 cm土壤水吸力动态变化规律研究。依据渭北果园土壤剖面构型,将离心机法与水汽平衡法相结合,按照发生学土层,逐层测定了供试土壤水分特征曲线,并用van Genuchten模型拟合。基于该模型,将在幼龄果园、老龄果园以及农田定期逐层监测的土壤水分含量转化为土壤水吸力,以农田为对照,评价植果条件下土壤水分的胁迫状况。结果表明,van Genuchten模型能很好地拟合渭北果园耕层、农田耕层、黑垆土层及黄土母质层的水分特征曲线,拟合精度均达0.96以上。渭北地区农田受干旱胁迫较严重,3月中旬－7月初,0～100 cm土层均处于水吸力高于3.98的重度胁迫状态;受植被冠层覆盖及果树生育期的影响,干旱对果树的胁迫程度较农田小,对老龄果园胁迫程度比对幼龄果园的大,幼龄果园在3月中旬－5月初、5月底－7月初仅0～20 cm土层为高水吸力区,直至6月中旬－7月中旬高水吸力区才延伸到40～70 cm土层;老龄果园在3月中旬－4月底的0～40 cm土层、5月底－7月中旬的30～100 cm土层和7月中旬－8月底的0～20 cm土层为高水吸力区。可得出,渭北不同园龄苹果园在不同生育期的不同深度土层会间歇性地出现高水吸力的土壤水分胁迫区,但相对于农田而言,果园受到的干旱胁迫相对较轻,渭北地区植果有助于缓解干旱胁迫。     

Impacts of farmland conversion to apple (Malus domestica) orchard on soil organic carbon stocks and enzyme activities in a semiarid loess region

Land‐use change often affects the sizes of soil organic carbon (SOC) stocks and the activities of soil enzymes. Responses of relevant soil quality indices caused by farmland conversion to orchard are largely unknown in the semiarid loess regions. This study was conducted at orchard sites, which have been under very intensive cultivation, to evaluate the impacts of farmland conversion to apple (Malus domestica) orchard on SOC stocks and soil enzyme activities in the semiarid loess region of Weibei, Shaanxi province, China. The spatial and temporal changes in a variety of soil quality indices were measured for the 0–100 cm soil profile in apple orchards of three age groups (< 10 y, juvenile; 10–15 y, mature; > 15 y, over‐mature) and adjacent farmlands (control). After farmland conversion, total SOC (TOC) content and density and soil alkaline phosphatase activity significantly decreased, while soil catalase activity increased for the 0–100 cm soil profile. The labile SOC (LOC) content, its proportion to TOC content, and carbon management index (CMI, changes in the total content and lability of SOC) significantly increased in the 0–40 cm soil layer, whereas soil urease and invertase activities only increased in the 0–20 cm layer (P < 0.05). With increasing age of apple orchards, SOC stocks significantly increased after 10 y, being more than 10% larger in mature and over mature orchards than in adjacent farmlands. The LOC content and CMI value also had an increasing trend, while soil enzyme activities showed different response patterns. There were significant correlations between soil enzyme activities, SOC fractions, and CMI value (P < 0.05). We concluded that farmland conversion to apple orchard affected soil quality by reducing SOC stocks in the soil profile and changing SOC content as well as soil enzyme activities at various depth intervals. Long‐term apple cultivation was effective to restore SOC stocks, although it took over a decade to rebuild a new increasing trend after farmland conversion.     

渭北苹果园土壤有机碳库变异特征

土壤碳库是陆地生态系统中最大且最活跃的碳库之一,是全球碳循环的核心内容.土壤有机碳的固定和矿化不仅对全球大气CO2浓度起着重要的调节作用[1],而且影响着土壤肥力及作物产量[2-3],指示着植被演替的结果和演化的趋势,倍受学术界广泛关注.     

渭北果园土壤物理退化特征及其机理研究

【目的】针对我国渭北苹果主产区出现的随植果年限增加,果园土壤质量严重退化,树势衰弱、树体过早衰老、抗性降低、腐烂病及早期落叶病频繁发生,果品产量与品质下降等问题,开展了渭北苹果园土壤物理质量退化特征、退化机理及危害程度等问题的研究,以期查明制约果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。【方法】在渭北黄土塬区选取了10 a、10 20 a、20 a 3个园龄段果园各4个,并以土壤条件相同的农田作对照,在果树冠层投影范围内距树干2/3处采取土样,测定土壤剖面不同层次容重、紧实度、孔隙度、饱和导水率、粘粒含量等物理性指标。【结果】渭北果园土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,尤其在表层(20 cm)以下,土壤容重已经达到了1.45 1.61 g/cm3,紧实度达到933 2433 k Pa,严重超出果树健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在0—20 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而20—60 cm土层维持在40%46%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是10 20 a和20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d和20.89 cm/d,制约着降水入渗和土壤蓄墒。3个园龄段果园土壤剖面上粘粒含量随土层深度呈递增趋势,且在0—30 cm土层随园龄的增加而明显减少,而在30 cm以下则随园龄的增加而呈递增趋势。进一步分析发现,粘粒含量与土壤容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著的相关关系。以压实密度(PD)为指标,对渭北果园土壤压实程度进行评估,发现渭北果园20 cm土层以下的土壤压实密度都在1.40 g/cm3以上,均达到了中度压实的程度,严重影响果树根系的健康生长及对养分的吸收。【结论】渭北果园20 cm以下的亚表层土壤孔隙密实、容重和紧实度增大,土壤饱和导水率递减是其土壤物理性质退化的主要特征,表层土壤粘粒的深层移动与淀积是土壤物理退化的主要过程和机理,果园土壤翻耕扰动少、对物理退化干预少是其土壤物理退化程度逐渐加剧的外在原因,土壤团聚体稳定性差是土壤物理状态退化的根本原因。     

长期有机肥与化肥配施对渭北旱塬苹果园水分生产力和土壤有机碳含量影响的定量模拟

【目的】 利用数学模拟方法研究了长周期有机肥与化肥配施对渭北旱塬苹果园产量和深层土壤水分利用的影响。 【方法】 采用WinEPIC模型定量模拟研究了1965—2009年期间洛川苹果园在6种有机肥与化肥配施处理下苹果产量、0—15 m土层土壤水分和有机碳含量的响应动态。在施肥总量均为N 360 kg/hm2、P₂O₅ 180 kg/hm2的基础上,设置6种猪粪和氮磷化肥投入比例:M0 (单施化肥)、M1 (1/5腐熟猪粪)、M2 (2/5腐熟猪粪)、M3 (3/5腐熟猪粪)、M4 (4/5腐熟猪粪) 和M5 (单施腐熟猪粪)。调查了每年11月份果园各处理0—15 m土层土壤有机碳和有效水分含量以及果园产量,模拟值与观测值相一致,并利用数学模型进行了长周期变化动态模拟。 【结果】 通过模型数据库组建、生长参数修订和模拟精度验证,表明WinEPIC模型能够较准确地模拟洛川苹果园产量和土壤水分利用响应,可用于渭北旱塬不同施肥处理下苹果园水分生产力模拟研究;在1965～2009年模拟研究期间,各施肥处理下苹果园果品产量随树龄增长呈现出前期急速增加后期波动降低,土壤含水量波动性下降,土壤有机碳呈逐渐积累的趋势。与M0相比,施用有机肥处理M1、M2、M3、M4和M5分别增产5.2%、9.8%、10.3%、1.3%和–6.6%,M3处理产量最高,其42年年均产量为30.98 t/hm2;M1～M5果园土壤有效含水量分别较M0提高4.3%、6.2%、5.9%、9.0%和9.8%,其中M5处理保墒效果最优,0—15 m土层土壤有效含水量45年均值为1339 mm;M0～M5处理下苹果园0—15 m土层土壤湿度垂直变化剧烈,土壤干层出现时间分别为13年生、14年生、15年生、15年生、16年生和16年生,干层最大深度均达到11 m;6个施肥处理的0—500 cm土层土壤有机碳含量45年均值为6.43、7.68、7.97、8.67、8.71和8.78 g/kg,随着有机肥施用比例增加而提高,M1、M2、M3、M4和M5处理土壤有机碳含量分别较M0提高19.4%、24.0%、34.8%、35.4%和36.4%;不同施肥处理下,土壤含水量与果园利用年限间呈显著负相关,土壤有机碳含量与果园利用年限间呈正相关,随着有机肥施用比例的增加,这两个相关系数均增大。 【结论】 与单施化肥处理相比,5种有机肥施用处理均有利于提高土壤含水量和有机碳含量,且M1～M4 四种有机肥与化肥配施处理均能够不同程度增加苹果园产量,综合0—15 m土层土壤有效含水量和4～45年生苹果园产量模拟结果考虑,在折算纯氮360 kg/hm2用量条件下,洛川果园适宜有机肥与化肥配施比例为4∶6～6∶4。      

五台山土壤水稳性团聚体有机碳分布特征

为揭示五台山垂直带土壤不同形态团聚体有机碳的分布特征,以五台山垂直带土壤为研究对象,于2016年8月从高海拔至低海拔对亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤、淋溶褐土、石灰性褐土样品进行采集,并且通过湿筛法和物理分组技术获得不同土壤类型中2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体,进一步分析了土壤及各级水稳性团聚体的总有机碳、颗粒有机碳(POC)和矿物结合有机碳(MOC)。结果表明:亚高山草甸土、山地草甸土和棕壤均以2mm团聚体为最多,达到总水稳性团聚体的45.13%。然而,淋溶褐土和石灰性褐土中分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体为最多,分别达到33.79%和39.95%。随着海拔高度的降低土壤有机碳含量依次降低,且不同土壤类型中,2mm和2~0.25mm团聚体有机碳含量与其对应的土壤有机碳含量呈极显著正相关关系,相关系数分别为r2mm=0.986和r2~0.25mm=0.966(P0.01)。随着土壤团聚体粒径的减小,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的POC含量呈现下降趋势,而淋溶褐土和石灰性褐土的POC含量呈现升高趋势。亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的MOC含量都以2mm团聚体为最大,淋溶褐土和石灰性褐土分别以2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体的MOC含量为最大。各土壤及团聚体中MOC的含量要明显大于POC的含量,而且在土壤和各级大团聚体中二者呈现正相关关系(P0.05)。此外,各土壤POC和MOC的含量与土壤有机碳含量也呈现正相关关系(P0.05)。因此,随着海拔高度的降低,各土壤团聚体组成由大团聚体向微团聚体转变,亚高山草甸土、山地草甸土、棕壤的碳截获能力强于淋溶褐土和石灰性褐土。     

黄土高原不同树龄苹果园土壤水分及硝态氮剖面特征

为揭示黄土高原农田转变为苹果园后土壤水分及硝态氮剖面变化特征,以洛川县为研究区,采集农田(对照)和8,17,25年苹果园共40个0-600 cm剖面土样,分析土壤水分、NO3--N浓度及其储量。结果表明:与农田相比,8年苹果园0-600 cm土壤水分含量及贮水量偏高(旧县镇)或相当(槐柏镇),而NO3--N浓度及其累积量则没有显著差异;17,25年苹果园0-600 cm土层贮水量则显著降低(P<0.05),分别下降150,230 mm,且该差异主要与300 cm以下土层水分变化有关;0-500 cm土层NO3--N浓度随苹果种植年限显著增加,17,25年苹果园0-600 cm土层NO3--N累积量分别为6 830,8 370 kg/hm2,二者显著高于农田(695 kg/hm2)和8年果园(440 kg/hm2)。综合可知,农田转变为苹果园这一土地利用方式变化可导致深层土壤水分亏缺(>300 cm)和硝态氮累积,黄土高原大力发展苹果种植过程中应重视蓄水保墒及氮肥减施等措施。     

添加砒砂岩对风沙土性质的改良及时间效应

试验利用砒砂岩和风沙土性质上的互补性,采用田间试验,将两者按不同的比例（1:1,1:2,1:5）复配,并以黄土与风沙土1:2复配作为对照,以期为将砒砂岩与沙复配成土技术大规模推广应用于毛乌素沙地进行农业种植提供科学依据。结果表明,随着砒砂岩加入比例的增加,复配土壤砂粒含量减少,粉粒含量明显增加,砒砂岩的加入促使风沙土土壤质地由砂土向粉壤土逐渐转变。而且随着作物种植年限的增加,复配土壤砂粒含量也在明显减少,粉粒和黏粒含量增加且有逐渐下移的趋势,这种变化在0-40 cm土层尤为突出。各处理>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）,平均重量直径（MWD）,几何平均直径（GMD）均随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而显著增加,>0.25 mm各级别土壤团聚体含量也基本随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而增加,且增加最明显的是0.25~0.5 mm级别土壤团聚体含量。各处理0-30 cm土层土壤有机质含量随作物种植年限的增加而显著增加。综上,砒砂岩与沙复配比例为1:1~1:5均可不同程度的改善土壤质地和结构,增加土壤有机质,且复配比例在1:1~1:2时效果最佳。