混播草带控制水源区坡地土壤氮、磷流失效应

坡地土壤氮、磷流失是湖库型饮用水源区污染的主要来源。本文以云南最大的城市集中式饮用水源地为研究区域,在昆明云龙水库库区周边的坡耕地红壤上开展了混播草带防治土壤氮、磷流失效应的研究。研究结果表明:选择适宜草种进行混播,所形成的草带控制水土及氮、磷流失效果优于自然植被;对地表径流量、土壤侵蚀量的控制效果均为:混播黑麦草+紫花苜蓿>混播黑麦草+白三叶>自然植被>无草带种植;草带对土壤侵蚀量的控制效果要好于地表径流量。其中处理混播黑麦草+紫花苜蓿、混播黑麦草+白三叶径流量分别比无草带种植降低35.19%、46.26%;侵蚀量比无草带种植降低73.51%、78.13%;坡耕地地表径流中氮素流失形态主要以泥沙中氮流失为主,占到80%～85%左右,磷素流失以颗粒态磷流失为主,占到90%～95%左右;对地表径流中的氮、磷流失量控制效果均为:混播黑麦草+紫花苜蓿>混播黑麦草+白三叶>自然植被>无草带种植,对总氮流失量的控制效果要好于总磷流失量;混播黑麦草+白三叶处理中径流中总氮、总磷流失量分别降低59.96%、48.57%;混播黑麦草+紫花苜蓿处理径流中总氮、总磷流失量分别降低63.31%、56.91%;自然植被处理中径流总氮、总磷流失量分别降低29.46%、26.03%。     

用~(15)N同位素稀释法研究牧草的氮素营养

利用同位素示踪技术研究不同施肥处理对黑麦草单播及黑麦草与白三叶混播条件下不同时期牧草茎叶N %与对白三叶的共生固氮的影响。结果表明 :( 1 )混播或单播黑麦草的N %在施肥后 67d达到最高值 ,其后随时间的推移逐渐降低 ;( 2 )混播白三叶的N %在施肥后 67d达到最高 ,随后稍有降低 ,其后又有所增加 ,这与白三叶固氮活性逐步提高有关 ;( 3 )施N水平较低时 ( 1 64kg硫铵 /hm2 ) ,不同时期刈割的混播黑麦草的N %均高于单播黑麦草的N % ,显然是由于白三叶共生固氮所产生的N素为黑麦草提供了新的氮源 ;( 4 )混播白三叶中N素的主要来源是共生固氮 ,混播黑麦草和单播黑麦草中N素的主要来源是土壤 ;( 5)施N处理对黑麦草和白三叶N %的影响差异显著。     

紫茎泽兰叶片凋落物对入侵地4 种草本植物的化感作用

为了明确紫茎泽兰叶片凋落物对入侵地草本植物的化感作用, 研究了不同浓度紫茎泽兰叶片凋落物水提液对入侵地草本植物多年生黑麦草、白三叶、辣子草和紫花苜蓿种子萌发和幼苗生长的影响, 同时结合土培试验研究了叶片凋落物在入侵地土壤中的化感作用。结果表明, 除多年生黑麦草外, 水提液对其他3 种草本植物种子萌发均产生了显著的化感抑制作用, 且水提液的浓度越高抑制效果越强; 低浓度水提液对紫花苜蓿和辣子草的幼苗生长存在显著化感促进作用, 高浓度的水提液对除多年生黑麦草外的其他3 种植物幼苗的生长存在显著化感抑制作用, 水提液对多年生黑麦草幼苗生长的影响不显著; 土壤中按照50 g·kg^-1的比例添加叶片凋落物后, 显著抑制了白三叶的生长, 而添加活性炭后, 白三叶的单株生物量相对于未添加活性炭的处理增加71.25%, 进一步证实叶片凋落物在土壤中的化感抑制作用。这说明外来入侵植物紫茎泽兰可能通过其叶片凋落物在入侵地土壤中降解, 释放化感物质, 抑制伴生植物的种子萌发和幼苗生长, 为自身创造有利的生长环境, 实现其成功入侵和扩张。     

套种绿肥对茶园土壤理化性状的影响

通过田间小区试验,以不套种任何绿肥处理为对照,研究了白三叶(Trifolium repens L.)、多年生黑麦草(Lolium perenne L.)和两者混播的3种套种模式对茶园土壤理化性状及环境小气候的影响。结果表明:茶园套种绿肥有降低土壤体积质量、降低土壤紧实度、改善土壤气相和液相比例的趋势,套种绿肥可明显降低地表、5 cm、10 cm和15 cm土层温度,减小土壤温度变幅。最高温时,各土层降温效果均为:黑麦草白三叶混播。绿肥处理的土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量和速效钾含量较对照有所增加,增幅分别为6.67%~12.6%、0.8%~15.2%、24.1%~26.7%和6.8%~88.9%。绿肥处理与对照相比,土壤微生物数量明显增加:细菌数量、真菌数量、放线菌数量分别是对照的1.75倍~2.58倍、1.22倍~1.88倍和1.15倍~1.46倍。因此,茶园套种白三叶和套种黑麦草对土壤生态环境效应的改善和茶园土壤基本肥力的效果相对更佳,值得在生产上进一步推广应用。     

几种豆科、禾本科植物对多环芳烃复合污染土壤的修复

通过盆栽试验,研究了几种豆科植物与禾本科植物对多环芳烃(PAHs)复合污染土壤的修复作用。结果显示,90天后8种植物对土壤中PAHs均有不同程度降解效果,其中紫花苜蓿和多年生黑麦草对土壤PAHs的去除率分别达48.4%、46.8%,且对3环PAHs去除较为彻底,对4环及4环以上的PAHs去除效果较差。8种供试植物对PAHs均有一定的吸收、富集与转运的能力,紫花苜蓿和多年生黑麦草对土壤PAHs的生物富集系数分别为0.096、0.085,其提取修复效率为0.017%和0.013%。可见,紫花苜蓿和多年生黑麦草具有较好的根际修复潜力。     

油茶间作不同绿肥对土壤养分流失的影响

为有效防治油茶林水土流失和面源污染,在自然降雨条件下,采用径流小区定位观测法研究间作黑麦草、鼠茅草对油茶林土壤养分流失的影响。结果表明:(1)油茶间作黑麦草、鼠茅草可以提高土壤含水量与地表覆盖度,降低土壤容重,并显著提高表层土壤有机质及养分含量,增加土壤肥力。(2)4—7月油茶间作绿肥作物黑麦草、鼠茅草径流量分别减少18.5%~58.9%和17.9%~70.3%。(3)油茶间作鼠茅草系统减少径流养分流失的效果最佳,与对照组相比,地表径流中总氮、可溶性总氮、总磷、可溶性总磷、总钾、可溶性总钾的总流失量分别减少62.48%,56.17%,59.72%,57.97%,62.97%和61.76%;油茶间作黑麦草系统减少地表养分流失的效果较弱,与对照组相比,地表径流中总氮、可溶性总氮、总磷、可溶性总磷、总钾、可溶性总钾的总流失量分别减少30.95%,24.42%,25.03%,28.22%,32.97%和30.42%。各形态氮、磷、钾养分浓度较对照也有一定程度的降低。研究结果显示,油茶林间作绿肥,尤其是间作鼠茅草的水土保持效果显著。     

黄土高原高速公路护坡植物根系分布及力学特性研究

以黄土高原裸露边坡防护应用最广泛的4种护坡植物为研究对象,测定根系在土体中的垂直分布规律及根系抗拉、原状土体抗压和抗崩解等力学指标。结果表明:(1)0-50cm土层根系生物量的大小排序为:黑麦草小冠花早熟禾白三叶,且主要集中于0-30cm土层中;(2)根系抗拉力的大小顺序依次为:白三叶小冠花早熟禾黑麦草,且根系极限抗拉强度与直径呈显著的幂函数负相关关系,决定系数均大于0.900 0(P0.05);(3)根-土复合体抗压强度禾本科植物(须根系)大于豆科植物(直根系),顺序大小为:黑麦草早熟禾白三叶小冠花;植物比根长与根-土复合体抗压性成正相关,但没有显著相关性;土层深度与土体的抗压性成显著正相关(P0.05);(4)土层深度和土层中根系含量是影响土体崩解速率的主要因子,随土层深度的增加,崩解速率降低,无根土的崩解速率均大于有根土,土壤中根系比根长和崩解速率呈显著线性负相关(P0.05);4种植物抗压强度大小依次为:黑麦草早熟禾白三叶小冠花;崩解速率大小依次为:白三叶小冠花早熟禾黑麦草。综上所述,禾本科植物护坡能力强于豆科植物,但豆科植物适应性更强,采取禾本科-豆科混播方式护坡效益更好。     

香根草防治金橘园水土流失效果

阳朔县金橘产业水土流失已成为制约农业可持续发展的主要因素之一。通过在金橘园种植香根草等治理金橘园水土流失,采用径流小区观测法,探讨香根草、多年生黑麦草不同治理措施对坡面径流及土壤侵蚀的影响,研究表明:香根草处理区泥沙为132.06 kg/hm2,分别与对照区和多年生黑麦草处理区减少水土流失量23.5%和33.04%;坡面径流量分别减少21.46%、52.41%。不同处理保水保土效益的总体趋势是:香根草>多年生黑麦草>对照区。以采用香根草措施治理水土流失效果最好。     

果园生草对~(15)N利用及土壤累积的影响

以2 a生红富士/平邑甜茶为试材,采用15N同位素示踪技术,研究了种植3种牧草(白三叶、鼠茅草和黑麦草)对苹果植株生长,氮素利用、损失及其在0~60 cm土层残留情况的影响。结果表明:与单作苹果相比,生草栽培后苹果植株总鲜重、新梢粗度、新梢长度及根冠比皆成增加的趋势;苹果植株根长、根长密度及根表面积均以种植白三叶处理最大,其次为种植鼠茅草,最低的为单作苹果;不同处理间氮素利用率差异显著,种植白三叶后苹果植株氮素利用率最高,种植鼠茅草次之,单作苹果最低;生草栽培后15N残留主要集中在0~20 cm土层,且其15N残留量显著高于单作苹果。而在20~40 cm及40~60 cm土层15N残留量则以单作苹果最高,种植黑麦草次之,最低的为种植白三叶;生草栽培后氮素损失率为单作苹果种植黑麦草种植鼠茅草种植白三叶。表明种植白三叶、鼠茅草及黑麦草在促进苹果植株氮素利用的同时,也一定程度上减弱了土壤氮素的损失。     

丹江口库区坡耕地柑橘园套种绿肥对氮磷径流流失的影响

采用野外天然降雨条件下的径流小区试验,研究了丹江口库区坡地果园套种三叶草(Trifolium repens)、黑麦草(Lolium perenne L.)、苕子(Vicia villosa Roth)绿肥作物对氮磷径流流失的影响。结果表明:果园套种绿肥作物三叶草、黑麦草、苕子径流水量流失分别减少24.7%,31.6%和13.9%,泥沙流失分别减少36.4%,29.6%和15.7%,土壤保水能力和固土能力加强。地表径流是果园氮磷养分流失的主要途径,种植绿肥作物三叶草、黑麦草、苕子能使总氮流失分别减少30.5%,20.6%和23.9%,总磷流失分别减少52.8%,33.3%和42.3%。对不同处理地表径流水体氮素形态特征分析表明,可溶性氮素占总氮的比例较高,可溶性氮素中以硝态氮为主,铵态氮所占比重较低。坡地果园套种绿肥可使氮磷流失量明显降低,有助于水体环境的保护,同时还可改善果实品质。试验结果对库区面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。     

模拟降雨条件下不同覆被减流减沙效益与侵蚀影响因子

[目的]研究不同坡度和降雨强度条件下,不同覆被的减流减沙效果,定量分析各侵蚀影响因子的权重。[方法]采用室内人工模拟降雨的方法。[结果](1)与裸地相比,枯落物、砾石和黑麦草均具有良好的减流减沙效果,枯落物的减流效果最好,减流效益最大为79.7%,平均减流效益46.1%。其次为黑麦草,最大减流效益68.9%。第三为砾石,最大减流效益68.0%。(2)黑麦草的减流效果存在临界盖度,其值在60%左右,当盖度大于60%后其减流效益不再增加。(3)减沙效益随着盖度的增加而增加,枯落物、砾石和草地最大减沙效益分别为98.8%,64.6%和88.1%。(4)经过灰色关联定量分析得出选取的8个影响因子与径流均有较高的关联性,关联度都在0.622 3以上。[结论]不同试验条件和不同覆被对坡面产流产沙具有明显影响,降雨强度和降雨量是对泥沙量影响较大的因素,降雨强度、降雨量、覆被盖度和坡度是对径流量影响较大的4个因子,影响因子与径流和泥沙的关联度和关联序因土壤种类不同而存在差异。     

紫色土坡面植被覆盖度对水土流失影响研究

植被是防止地面水土流失的积极因素,但在三峡库区紫色土关于植被对水土流失的影响还相对比较薄弱。本研究通过人工模拟降雨试验,分析不同草地覆盖度对紫色土坡地径流产沙的影响,定量研究不同草地覆盖度的减水减沙效益。结果表明:流量随草地植被覆盖度的增加而减小,小雨强时表现特别显著。特别是当植被覆盖度 > 60%后,径流量明显低于裸地及20%,40%植被覆盖度;植被覆盖度越高,植被降低径流含沙率的作用也就越明显,径流含沙量就越低;与草地的减沙功能相比,其削减径流作用明显弱于减沙效应,且盖度对坡面的减水特征值影响不太明显;植被覆盖的减流减沙效益在中小雨强时随雨强的增加而增加,在大雨强时,其减流减沙效益反而降低。     

甘肃秦王川灌区种植豆禾混播牧草的农田生态保育效应

以裸地(CK)、种植小麦(Triticum aestivum)和苜蓿/无芒雀麦(Medicago sativa/Bromus inermis)豆禾混播牧草地为研究对象,通过测定地表植被特征指标、土壤风蚀量及理化性质等指标,探究秦王川灌区农田风蚀规律及种植春小麦和牧草对土壤及养分流失的影响。结果表明:农田表土损失呈秋末冬初流失较多,冬季较少,春季又明显增强的"U"形曲线模式,从9月至翌年6月,出现2个风蚀高峰期(9—11月和3—5月);耕地裸露造成表土年均流失1.7 kg/m~2,即每年被风吹蚀1.3 mm厚表土,土壤有机质损失236.2 kg/hm~2,而种植小麦和牧草后在地表植被(根茬)覆盖作用下表土流失减少20.1%和52.3%,有机质损失减少12.2%和50.7%;由于风蚀季牧草植被(根茬)的盖度、高度和地表生物量均较小麦大,使得牧草地的地表粗糙度和湿度及表土(0—5 cm)含水率较小麦地高,从而造成土壤和有机质流失较小麦地少;相关和回归分析显示,地表植被特征指标与地表粗糙度和土壤含水率间呈显著正相关,而与地表土壤和有机质流失量呈极显著负相关;植被盖度每提高1%,将使表土和有机质流失减少4.1 g/m~2和59.3 mg/m~2,地表生物量每提高1 g/m~2,将使表土和有机质流失减少2.3 g/m~2和34.0 mg/m~2;春季春播小麦地的表土流失量与裸地相同,而种植多年生豆禾混播牧草可显著减少表土流失和有机质损失。综合以上,甘肃灌区农田春季播种农作物易引起土壤退化,而种植多年生豆禾混播牧草可实现农田生态保育,从而提高耕地质量和区域环境质量。     

侵蚀坡地草被快速恢复与控制水土流失技术

研究了在侵蚀坡地采用条沟一草块的特殊建植草地方法。在治理后的3个月内，用条沟一草块建植草地的小区土壤侵蚀量仅为140kg，比整地未种、原坡面和全垦等高种草的小区分别减少了823k、249kg和670kg。用条沟一草块建植草地的小区当年土壤侵蚀为1500t／km^2，比整地未种、原坡面和全垦等高种草分别减少了10591t／km^2、3514t／km^2和7760t／km^2；第2年以后，条沟一草块草地的土壤侵蚀量均在700t／km^2以下，严重侵蚀区减轻为轻度流失区。治理当年，植被覆盖率由原来的25％提高到85％，能在短期内控制水土流失。治理3年后坡地草被物种由6种发展到16种，促进了良性发展。     

根据植被估算黄土高原的自然侵蚀和加速侵蚀──以安塞县为例

植被具有很好的水土保持作用。已有的研究成果证实：当森林郁被度或植被群落总盖度或森林覆盖度达到４０％左右时，植被的水土保持效益发生质的飞跃，较之裸芒地可减少土壤流失５０％以上；当植被群落总盖度达到８０％时，就能基本控制水土流失。目前黄土高原的植被很差，以安塞县为例，林草总覆盖度只有４５％，而且群落盖度很低，大多在３０％￣５０％。而若无人类破坏，在同样的气候、地质条件下，安塞县的自然植被类型为森林和疏     

地膜秸秆复合覆盖改善龟裂碱土水盐特性提高油葵产量

为了提高盐碱地降水利用率,抑制化学(脱硫石膏)改良碱土过程中土壤盐分表聚及板结问题,该文以宁夏平罗县西大滩盐碱地试验站为例,设置了地膜秸秆复合覆盖(plastic and straw dual mulching,PSM)、地膜覆盖(plastic film mulching,PM)、秸秆覆盖(straw mulching,SM)和无覆盖常规种植(no mulching,CK)4个处理,探讨改良龟裂碱土过程中不同覆盖措施下旱地油葵的土壤水盐结构特征及其对产量的影响。结果表明,PSM处理有效提高了30~100 cm土层土壤贮水、持水能力,推迟油葵消耗相对深层60~100 cm土壤水分的时间;在30~90 cm土层,其水分活跃性显著高于其他处理;比单一覆盖抑盐效果佳,土壤盐分缓冲性增强,盐分表聚程度显著降低;同时能显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度。PSM处理提高了油葵苗期存活率和产量,其较PM、SM处理和CK分别增产35.45%,120.15%,87.80%(P0.05);PSM处理较PM、SM处理和CK的降水利用效率分别提高了14.71%、86.45%和59.05%(P0.05),其水分利用效率分别比SM和CK提高了10.80%和32.71%。综上,地膜秸秆复合覆盖(PSM)可增强土壤保墒抑盐能力,改善作物根区土壤水盐环境,提高天然降水的生产潜力;促进碱土改良初期的保苗增产,提高经济效益。     

红壤坡地果园不同水土保持措施对磷素流失的影响

在坡度为25%的江西红壤坡地果园,采取了7种不同水土保持措施,并设对照(全园裸露)进行比较,研究其磷素流失特征,结果表明:(1)在不同水土保持措施的作用下,红壤坡地果园土壤磷素流失差异明显,流失最严重的为对照,最轻的为百喜草全园覆盖;对照磷素流失量是7个不同水土保持措施磷素流失平均量的3.4倍,是百喜草全园覆盖的8.5倍。(2)可溶性磷(DissolvedPhosphorus,DP)是试验中磷素流失的主要形式,占处理与对照组磷素年流失总量的75.5%,泥沙结合态磷(ParticulatePhosphorus,PP)只占流失总量的24.5%,其中水平式梯田梯壁植草、百喜草全园覆盖、百喜草带状覆盖及敷盖3种处理中,磷流失总量的100%是DP。(3)红壤坡地果园土壤磷素流失存在着明显的时间发生特征,占总流失量的80.9%,发生在4～7月(雨量主要分布季节),各处理的磷素流失量与降雨量的相关系数都在0.91以上。     

深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分和盐分变化的影响

为了综合分析深沟造林条件下秸秆覆盖对土壤养分和盐分的影响,该研究于2008-2012年在新疆塔城盆地老风口生态区新植林地进行了4 a定位试验,设置了3个处理,即深沟70 cm秸秆覆盖、深沟70 cm不覆盖和常规(不深沟不覆盖),分析了这3种处理在2008-2012年间的土壤养分和盐分的变化特征。结果表明:4 a后,深沟秸秆覆盖条件下土壤容重降低9.7%~24.9%,孔隙度提高11.2%~20.2%,饱和持水率增加13.0%~24.6%,土壤有机质质量分数增加24.48%。土壤容重、孔隙度、饱和持水率、养分含量改善情况均为:深沟秸秆覆盖深沟秸秆不覆盖常规。深沟秸秆覆盖条件下土壤表层(0~20 cm)盐分降低35.7%,底层(≥40~70 cm)土壤盐分降低2.9%,而深沟不覆盖盐分降低不显著。该研究表明,深沟秸秆覆盖改善了土壤结构、提高土壤养分、抑制蒸发和盐分表聚,为树木的正常生长提供了有利条件。     

The effects of ryegrass roots and shoots on loess erosion under simulated rainfall

Numerous studies have demonstrated that vegetation coverage is very important to control soil erosion by water. However, the combined impacts of plant roots and shoots on soil erosion by water and the relative contributions of the roots and shoots are not clearly understood. Four rainfall simulation experiments with the rainfall intensity at 1.5 mm min^− 1 were conducted at an interval of 5 weeks to investigate the effects of ryegrass (Lolium perenne L.) shoots and roots on soil erosion and runoff reductions. Ten ryegrass planted pans and four fallow pans were prepared for the experiments. The first rainfall simulation experiment was conducted after ryegrass had been planted for 12 weeks. It showed that compared with the runoffs in the fallow pans, the runoff in the planted pans decreased 25% and 70% in the 12th week and the 27th week, respectively; and the sediment decrements amounted up to 95% in the 27th week. The results also indicated that the shoot effect on runoff reduction, accounting for over 50% except in the 27th week when the shoot affect also accounted for 44%, was relatively greater than the root effect. However, the roots contributed more to soil loss reduction than the shoots, and in particular accounted for 90% of soil loss reduction at the 27th week. Both the soil erosion rate and average infiltration rate were linearly correlated with root surface area density in cm² root surface area per unit soil volume. Ryegrass planting could improve soil physical properties, especially soil aggregate stability, which increased from 33.1% in the 12th week to 38.5% in the 27th week. The study results are probably useful in evaluating the effects of plant shoots and roots on soil erosion control.     

基于人工降雨试验的残茬覆盖水土保持效益评价

基于人工降雨试验,研究不同残茬覆盖度在4°坡对黑土坡面水土保持效益的影响。试验设置3个平行条件,分别为4个雨强(30,60,90,120 mm/h),5个残茬覆盖度(15%,35%,55%,75%以及裸土对照组)以及2种土壤初始含水量(8%和30%,分别对应干、湿运行)。结果表明:对黑土坡面进行残茬覆盖处理,能够起到抑制土壤产流产沙的作用,且覆盖度越高,其抑制作用越明显。15%,35%,55%,75%覆盖度下保水效益可以分别可以达到30%,27%,57%,72%;保土效益分别可以达到36%,53%,89%,94%。根据保水保土效益与覆盖度的关系建立了指数函数关系式。与保水效益相比,残茬覆盖处理的保土效益更为明显。残茬覆盖不仅能提高黑土养分,更是保护黑土的有效方式。