渝西丘陵区土地利用方式、景观位置对土壤养分的影响

运用实地调查与数理统计分析方法,研究了渝西丘陵区土地利用方式、景观位置对土壤有机质和氮磷钾养分的影响。结果表明,水田耕层土壤有机质、氮素和全钾含量显著高于旱作地类,菜地耕层土壤有效磷含量显著高于其他地类,各地类耕层土壤的全磷和速效钾含量无显著差异。不同景观位置下的耕层土壤有机质和氮素含量按冲沟、坡脚、平坝、坡腰、坡顶的顺序明显减少;全钾按冲沟、坡腰、坡顶、坡脚、平坝的顺序明显减少;坡脚、坡腰、冲沟部位耕层土壤速效钾显著高于坡顶、平坝;平坝、坡脚、坡腰部位耕层土壤有效磷显著高于冲沟、坡顶;各景观位置的耕层土壤全磷含量无显著差异。不同土地利用方式的土壤有机质和速效钾含量的剖面变化强弱程度是,园地菜地旱地;有效氮、磷则是菜地园地旱地。不同景观位置的土壤有机质含量的剖面变化强弱程度为,平坝坡脚坡腰坡顶;有效氮,平坝坡脚坡腰≈坡顶;有效磷,平坝坡脚坡腰≈坡顶;速效钾,坡顶坡脚坡腰平坝。     

植物篱对紫色土物理性质及养分的影响

在四川盆地紫色土区通过标准径流小区试验研究香根草植物篱对不同坡度的坡耕地表层(0-20cm)土壤容重、颗粒分布及养分流失的影响.结果表明,香根草植物篱有利于土壤容重减小,但总体上效果不显着.在植物篱的影响下,土壤细颗粒(粉粒、粘粒)在坡脚、坡腰明显富集,且总体上细颗粒流失减少,所以砂粒含量相对降低.香根草植物篱能有效控制表土各养分的流失,保持土壤肥力;能减少各养分在坡顶的流失,但全氮的流失依然严重;能加剧各养分在坡脚的富集,其中对有机质的影响最明显;能明显提高篱带前土壤肥力,尤其是总磷和速效钾含量.有机质、全氮、总磷、有效磷、速效钾的变化量分别与牯粒变化量呈显著线性正相关(r=0.859,0.896,0.821,0.807,0.927),与粉粒变化量相关性不强,所以它们在坡面上的变化趋势与粘粒基本一致.在植物篱小区,坡度对有机质、全氮、碱解氮、全钾的富集影响不明显,但坡度较小时,有效钾、坡顶碱解氮和坡顶有效磷的流失显著减少,所有小区坡面上的全钾含量均增加.因此,该区紫色土坡耕地要注意补充氮肥,减少钾肥,加强坡顶和远篱带处土壤的培肥.     

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。     

侵蚀性花岗岩坡地不同地貌部位土壤剖面风化特征研究

为揭示发育于侵蚀性风化花岗岩坡地上不同地貌部位土壤剖面的风化发育特征,在浙江省选择了典型的风化花岗岩坡地:浙江省嵊州市水土保持监测站为研究区,在监测站同一坡面不同侵蚀强度的坡顶、坡中、坡底选取3个典型的土壤剖面(140 cm),从下至上等距离(20 cm)采集土壤样品,共采集21个土样。进行了各层土壤基本理化特性和化学全量的分析,并分别计算了3个剖面不同层次的主要化学风化系数及总的风化强度,结果表明:(1)在强烈侵蚀的花岗岩风化残积坡地发育的土壤,总体发育成熟过程较弱,其进一步的发育与典型的地带性土壤的发育有很大的差异,侵蚀过程严重地影响了土壤的进一步成熟,侵蚀强度越大,则土壤发育越差。(2)土壤剖面总的风化强度不大,上下层的递变差异很小,脱硅富铝化过程随着剖面深度的增加风化程度越来越弱。(3)土壤剖面的化学分层不明显,各种风化指标均在60 cm左右形成了一个分界层,其上受水力侵蚀影响明显,其下呈现出的特性以继承残积母质为主。(4)不同地貌部位的风化发育程度排序为:坡底坡中坡顶,其与采样坡面的侵蚀强度排序正好相反。(5)风化程度与有机质和黏粒含量具有较为明显的正比关系,在侵蚀环境下,土壤的物理特性对风化的影响明显,在沉积环境下土壤有机质的影响大于黏粒含量的影响。总之,由于受侵蚀的影响,坡地土壤剖面的淀积层不发育,剖面呈现出的假淀积层不是由淋溶作用形成的,而是具有一定风化程度的风化残积层,结果导致发育于山地丘陵侵蚀性坡地的土壤层次划分不同于常规的土壤层次划分。     

侵蚀性风化花岗岩坡地土壤发育特性

采用CT扫描技术、X射线荧光光谱仪化学全量分析和实验室土壤理化特性测试方法,对浙江省典型风化花岗岩坡地土壤发育的主要物理指标、化学风化系数及风化强度进行了测量计算,分析了侵蚀环境下不同地貌部位的土壤发育特征。结果表明:坡地土壤的发育程度较弱,土壤分层不明显,不同地貌部位的土壤风化发育程度排序为坡底<坡中<坡顶,与坡面侵蚀强度的排序正好相反。土壤物理风化指标随土层深度增加的变化规律较强,脱硅富铝化过程随着剖面深度的增加越来越弱,物理风化指标和化学风化指标具有同等作用的表征效果,不同于当地地带性土壤发育中以化学风化为主的特性。水力侵蚀强烈地区的最大风化强度位于20-40 cm处,推得水力侵蚀对土壤发育的影响深度为0-40 cm。     

微地形作用下紫色母岩发育土壤的酸化特征

为揭示丘陵地区微地形作用下紫色母岩及其不同地形部位发育土壤的酸化特征,在西南丘陵地区采集土壤样品并分析其基本理化性质。结果表明:西南丘陵地区的紫色土已经出现了一定程度的酸化,土壤酸化后使交换性酸含量增加,交换性盐基离子总量和盐基饱和度降低。从丘陵地区的坡顶至坡底,紫色土的发育程度逐渐增加,土壤中维持土壤pH在碱性范围内的碳酸盐遭受到的淋溶作用依次增强。因此,从坡顶至坡底,紫色土的酸化范围逐渐增大。由于酸化后的紫色土pH开始受阳离子交换反应所控制,而在微地形的作用下,受盐基离子遭受淋溶过程和复盐基过程的相对强弱不同的影响,从坡顶至坡底,紫色土的总体酸化程度并未增加。可见,对西南丘陵地区的紫色土的开发利用需考虑到其较为独特的酸化特征。     

三峡库区紫色土的碎石分布特征

碎石含量高是紫色土的重要特征之一,但有关紫色土坡面碎石分布特征的报道却不多见。为了弄清楚碎石在紫色土中的空间分布规律,在选取的坡面断面上(含相对较陡坡和相对较缓坡两个坡面),从坡顶至坡脚布置采样点,开挖土壤剖面,分层取样测定不同坡位不同土层的碎石含量和碎石粒径。研究结果表明:(1)紫色土的碎石含量集中分布在40%以下,且以小碎石(5~20 mm)和中碎石(20~76 mm)为主;(2)随着土层加深,中碎石和大碎石(76~250 mm)含量增加,小碎石含量变化不大,总碎石含量和碎石等效粒径随着土层的加深而提高;(3)在较陡坡面上,碎石含量和碎石等效粒径从坡脚至坡顶逐渐减小,而在缓坡面上,碎石含量从坡脚至坡顶逐渐增加。山区紫色土坡面碎石分布在土层垂直方向上主要受土壤发生过程制约,土层深度对碎石含量和碎石粒径配比有显著影响,在坡面方向,碎石的分布由控制颗粒搬运的侵蚀作用力或重力作用力决定。     

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。     

湘中紫色丘陵区侵蚀性土体养分特征研究

选择湘中具有代表性的紫色丘陵区--衡南县工联村作为研究区,研究不同覆被下和不同侵蚀坡地的紫色剖面分层土壤的有机质和氮、磷、钾等养分状况.结果表明,该区以酸性紫色土和中性紫色土为主;有机质、氮含量低;磷、钾相对要高;侵蚀性土体土壤养分性状与土体所处坡度、坡位、覆盖植被类型有关;坡顶、坡中土壤由于冲刷剥离、搬运扩散作用强烈,理化性质恶化,而坡底掩埋沉积占主导作用,仍保持良好的土壤性质.不同植被类型同一层土壤比较,其养分含量变化总体趋势:灌木>乔木>杂草>旱地.     

重庆地区紫色土和紫色泥岩物质组成与微结构研究

根据紫色土与紫色泥岩的X-射线矿物鉴定、粒度分析、电镜鉴定及野外观察,研究了紫色土与紫色泥岩的矿物组成、粒度组成及其易发生侵蚀的原因。结果表明,紫色土与紫色泥岩矿物成分与含量差异很小,均以石英和长石为主,黏土矿物中蒙脱石含量较其他矿物多;粒度成分也非常接近,以粉砂和黏粒为主。紫色土以碎屑粒状孔隙充填式胶结微结构为主,另有少量粒状接触胶结微结构和粒状块状胶结微结构,胶结物以黏土为主,仅含有3%左右的Fe2O3化学胶结物;紫色泥岩微结构的突出特点是微型片结构和微型块状结构占主要地位。蒙脱石的较高含量指示紫色泥岩与紫色土为膨胀类岩土。紫色泥岩与紫色土在湿润气候条件下的频繁胀缩是它们易于发生物理风化和易受侵蚀的主要原因,微型块状结构、微型片状结构和密集微型裂隙也是其抗蚀性差的重要原因。紫色泥岩的微型块状与微型片状结构和密集微型裂隙主要是在成岩过程中产生的,是原始沉积形成的大量球形、椭球形黏土形态受到成岩过程中挤压作用的结果。     

微地形对天津滨海吹填土土壤理化性质和植被状况的影响

通过对吹填土6%坡度8%的典型微地形的田间试验研究,分析了微地形坡面(坡底、坡腰、坡顶)对滨海吹填土土壤盐分、养分和植被生长状况的影响。结果表明,吹填1~2 a内,微地形条件形成的坡底湿润区有利于先锋植物碱蓬的着陆和生长,使得碱蓬盖度和生物量坡底湿润区坡腰半湿润区坡顶干旱区,而碱蓬在生长过程中对钠离子的选择性吸收,显著降低了坡底土壤的含盐量和ESP;碱蓬根系的疏土作用,使土壤通气性增强、微生物活动加剧,土壤有机质分解量大于归还量,导致坡底表层土壤有机质的含量远低于坡腰和坡顶;同时碱蓬生长对养分的吸收,导致坡底处速效磷和速效钾含量的快速下降。     

坡耕地黑土剖面有机碳的分布和δ13C值研究

以一东北黑土典型漫岗坡耕地为研究对象,通过测定不同地形部位(坡顶、坡肩、坡背、坡脚和坡足)部分土壤属性和δ13C值,探索土壤侵蚀和沉积对土壤有机碳(SOC)动态的影响。结果表明:表层土壤δ13C值与地形坡度、土壤粘粒含量、土壤含水量、pH值都显著相关。δ13C在土壤剖面中随深度变化,能够反映作物残体输入和土壤累积特征,有助于鉴定原始埋藏土壤表层。侵蚀部位土壤δ13C值与SOC含量线性拟合的倾斜角β与地形坡度成正相关,与粘粒含量成负相关,是反映SOC周转的一个良好指标。坡肩和坡背C3-C显著低于坡顶(对照点),C4-C含量无显著性差异,说明不同侵蚀程度的地形部位SOC含量差异主要是由C3-C引起;坡脚和坡足C4-C显著低于坡肩和坡背,说明沉积区新碳损失更大。     

河北坝上低山区坡地灌丛沙堆形态与沉积特征

通过野外调查和室内试验分析的方法对河北坝上康保县北部低山区坡地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)灌丛沙堆形态及沉积特征进行了研究,结果表明:从坡顶到坡脚,灌丛沙堆形态参数(长、宽、高、水平尺度、长宽比和底面积)趋于增加;迎风坡坡顶、坡中、坡脚的灌丛沙堆形态参数大于背风坡相应坡位沙堆形态参数;从坡脚到坡顶,沙堆表层沉积物粒径(0.1mm)的百分含量趋于减少,坡地迎风坡相应坡位沙堆沉积物粒径0.1mm的百分含量大于背风坡;灌丛沙堆表层土壤含水率及硬度从坡脚到坡顶逐渐变大,坡地迎风坡坡相应坡位沙堆表层土壤水分和硬度均小于背风坡;而容重从坡脚到坡顶趋于减小,且迎风坡坡相应部位沙堆容重大于背风坡。因此,低山坡地灌丛沙堆形态发育过程中除受风力强度、沙源和灌丛植被因素影响外,坡位和坡向也是一个重要的影响因素。     

中国农田氮淋失相关因素分析及总氮淋失量估算

通过对我国近 10 年 382 组农田 N 素淋失数据进行统计分析,发现水田的 NO3--N 淋失量与土壤体积质量、有机质、全 N（TN）、黏粒含量百分比显著负相关,与施 N 量、灌水量显著正相关;旱地中 NO3--N 淋失量与全 P（TP）、粉粒含量百分比、土层深度显著负相关,与土壤中 TN 含量、砂粒百分比含量、施 N 量、降雨量、灌溉水量显著正相关。水田中总 N 表观淋失率平均值为 2.19%,95% 的置信区间为 1.56% ~ 2.82%;旱地中总 N 表观淋失率平均值为 4.35%,95% 的置信区间 2.88% ~ 5.82%。根据 2008 年中国统计年鉴计算出 2007 年我国总 N 淋失量达到 0.644 Tg,约占我国总施 N 量的2.80%。     

砒砂岩区典型坡面土壤颗粒组成空间分布特征研究

为揭示土壤颗粒组成在垂直和水平方向上的分布规律,采集砒砂岩区典型坡面0—100 cm剖面的土壤,运用经典统计学测定其颗粒组成。结果表明：坡面0—100 cm土壤质地主要为砂壤土(59.21%)和壤砂土(36.40%)。随土层深度增加,砂粒含量增加,粉粒和黏粒含量减少,土壤逐渐呈现粗粒化的趋势;坡面尺度上,表层0—10 cm砂粒为弱变异,其余各层各粒级均为中等程度变异,且随土层深度增加变异性增强,不同粒级的变异系数表现为砂粒<粉粒<黏粒。沿坡面等高线方向,样带B粗粒化程度最弱,10 cm土层以下,样带B粗粒化程度最强。沿垂直坡面等高线方向,坡中砂粒含量(73.60%)相比于坡上和坡下分别增加6.90%(p<0.05)和11.66%(p<0.05),坡下粉粒(31.85%)和黏粒(3.10%)含量相比于坡上和坡中分别增加13.13%(p<0.05),23.59%(p<0.05)和4.36%,51.70%(p<0.05),坡中粗粒化程度最强,坡下是细颗粒堆积的主要区域。研究结果可加强对砒砂岩区坡面土壤颗粒空间分布规律的认识。     

黔北坡面林地土壤侵蚀与微量元素迁移研究

选择黔北遵义地区岩溶坡面林地作为研究对象,研究岩溶坡面林地土壤侵蚀空间分布特征,深入揭示碳酸盐岩岩溶地区在地表水力侵蚀作用下土壤表层(0-30cm)微量元素再分配及迁移机理,利用137 Cs示踪技术研究区域内各个采样点的土壤物理侵蚀强度,并结合地球化学方法,以Ti作为不活化参比元素,获得坡面林地土壤微量元素在地表侵蚀作用下迁移和富集特点。结果表明:坡顶、坡中和坡脚土壤剖面137Cs面积活度分别为100.52,846.74,1 626.23Bq/m2,坡顶、坡中小于本底值,坡脚大于本底值;坡顶和坡中侵蚀速率分别为4 854,1 922t/(km2·a),坡脚沉积速率为3 160t/(km2·a);Li、Cs、Cu、Cd等元素迁移系数均值顺坡降低;Co、Pb、U、Ta和Nb顺坡升高;Ti、Th、Cr、W顺坡变化不明显。137 Cs面积活度从坡顶到坡脚呈上升趋势,坡顶和坡中土壤侵蚀强度分别属于中度侵蚀和轻度侵蚀,坡脚属于沉积点。Li、Be、Rb、Cs、Ba、V、Cu、Cd易在坡顶富集,以化学迁移为主;Co、Pb、Sb、U、Zr、Hf、Ta、Nb易在山底富集,Co、Pb、Sb、U存在一定的化学迁移,但以物理迁移为主,Zr、Hf、Ta、Nb为物理迁移;Ti、Th、W没有明显的富集现象,未发生迁移。     

红壤丘陵区坡地土壤颗粒组成的空间分布特征研究

通过分析红壤丘陵区农田坡面14个0~100 cm剖面的土壤颗粒组成,结合研究区土壤侵蚀等相关资料,拟阐明坡面尺度土壤砂粒、粉粒和黏粒含量的空间分布特征,揭示自然条件下土壤颗粒组成在水平和垂直方向上的分布规律。结果表明:坡面尺度土壤砂粒、粉粒和黏粒均呈现出中等的空间异质性,变异系数分别介于17.6%~23.2%、10.7%~15.8%和13.5%~17.0%。由于粗颗粒的沉积,花生地和橘园地均表现出坡下的砂粒含量显著高于坡上和坡中(P0.05),黏粒含量坡下显著低于其他坡位(P0.05);由于黏粒更容易随入渗过程向深层运动,两种植被类型均表现出土壤砂粒含量随深度增加而降低(P0.05)、黏粒含量随深度增加而增加的趋势(P0.05)。无论在水平方向还是垂直方向上,粉粒含量均无明显变化规律(P0.05)。砂粒含量随坡位和土壤深度的变化程度均大于粉粒和黏粒。植被类型及相应的耕作制度影响土壤颗粒的分布,土壤砂粒在水平方向上的运动在花生地表现得强于橘园地;橘园地土壤黏粒含量在垂直方向上的迁移速率大于花生地,而对粉粒含量的分布规律影响不大。     

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。     

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。     

不同土地利用方式下土壤养分的分布及其与土壤颗粒组成关系

对四川紫色土区不同土地利用方式下土壤表层及剖面养分的分布特征及其与颗粒含量之间的关系进行了研究,结果表明:(1)林地、水田具有较高的土壤氮素和有机质(与旱地、果园、裸地均达到了显著差异),且林地剖面养分随土层深度的增加呈几何级数下降,但土壤磷素含量相对较低。(2)受施肥状况的影响,经济园林土壤磷素普遍偏高。(3)旱坡地的表层养分与底层养分含量差异不大,说明该区旱坡地土壤可能存在较大的养分流失与淋失现象,坡面径流、壤中径流携带的养分不容忽视。(4)土壤中大部分养分含量与土壤颗粒含量之间有一定的相关性,其中土壤全氮、碱解氮与粉粒(0.002～0.02mm)含量之间呈显著的正相关,与砂粒(0.02～2mm)含量之间呈极显著的负相关;土壤有机质与粉粒含量之间呈极显著的正相关,与砂粒含量之间呈极显著的负相关;而土壤全磷情况正好相反,与粉粒含量呈现极显著的负相关,与砂粒含量呈现极显著的正相关;只有碱解氮与粘粒(<0.002mm)含量之间的相关性达到了5%显著水平。