三峡库区植物篱系统土壤颗粒分形特征及其与土壤理化性质的关系

在对长江三峡库区坡耕地植物篱系统调查样地土壤样品颗粒分析的基础上,对植物篱系统内土壤颗粒分布及土壤分形维数与土壤物理性质和土壤养分含量的关系进行了研究,结果表明:（1）乔木类、草本类和灌木类植物篱带间坡耕地土壤砂粒含量比其对应的植物篱带内土壤沙砾平均含量分别高10.4%,13.7%和9.2%;而黏粒含量在植物篱带内富集,其平均含量比植物篱带间坡耕地土壤黏粒含量分别高14.3%,19.5%和10.7%;（2）土壤分形维数与土壤黏粒和土壤粉粒含量具有显著（P < 0.01）的正相关关系,而与土壤砂粒含量显著负相关。（3）土壤分形维数与土壤孔隙度、含水量和土壤饱和导水率极显著正相关,而土壤容重与分形维数呈显著负相关关系。土壤分形维数与土壤有机质、土壤全氮、土壤有效氮、土壤全钾、土壤有效钾、土壤全磷含量和阳离子交换量显著相关,而土壤有效磷含量和土壤分形维数相关性不显著。     

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.     

三峡库区植物篱对土壤理化性质及抗蚀性的影响

三峡库区坡耕地水土流失严重,已经威胁到库区生态环境及库区安全。利用长期定位小区试验,通过对2种植物篱及对照处理的对比分析,研究不同植物篱对坡耕地土壤理化性质及土壤侵蚀的影响。结果表明：黄荆和紫背天葵2种植物篱处理在不同程度上均改良了土壤物理性质,不同位置土壤养分指标表现为带内最高,带间最低,带上和带下介于两者之间。对照处理土壤养分指标均表现为从坡顶向坡脚逐渐富积的特点。不同植物篱带内土壤抗蚀性的强弱分别为：黄荆（79.2%）〉紫背天葵（15.3%）〉CK（8.7%）,除了砂粒、粉粒和粘粒含量外,植物篱带内土壤抗蚀指数与其他土壤理化性质间均具有显著或极显著的相关性。植物篱带内土壤抗蚀指数随着土粒浸水时间的增加而减小,两者呈三次多项式函数关系。2种植物篱处理中黄荆改良土壤理化性质、减轻土壤侵蚀的效果优于紫背天葵。     

黄土丘陵不同土地利用方式下土壤颗粒组成及其分形维数特征

采用野外采样与室内分析方法,运用颗粒体积分形理论,研究了黄土丘陵区4种土地利用方式下的土壤颗粒组成及其剖面特征。结果表明,4种土地利用方式下的土壤理化性质差异显著,表层土壤除全磷外化学性质总体表现为天然林人工林草地坡耕地,容重坡耕地草地人工林天然林,50—100cm土壤性质差异减小。土壤以粗粉粒为主,除粗砂粒外,土地利用对其余各粒级含量影响显著,层次性不明显,坡耕地和草地小粒级含量高于天然林和人工林。黏粒和粉粒含量与有机质、全氮极显著负相关,与容重极显著正相关;砂粒与有机质和容重极显著正相关,与容重呈极显著负相关。土壤颗粒组成分形维数为2.52~2.74,各层次坡耕地和草地之间没有显著差异,但显著高于人工林和天然林,随着土层加深坡耕地呈缓慢降低趋势,草地、人工林和天然林呈缓慢增加趋势。土壤分形维数与黏粒和粉粒和容重显著正相关,与砂粒、有机质、全氮显著负相关,与全磷无显著相关性。综上所述,黄土丘陵区不同土地利用方式下土壤颗粒组成差异较大,草地和林地相对于坡耕地大颗粒含量明显增多,小颗粒明显减少。     

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。     

不同植物篱对紫色土区坡耕地表层土壤理化性质的影响

为探究植物篱措施对坡耕地表层土壤理化性质的作用,基于遂宁水土保持试验站长期定位观测数据,结合野外采样和室内分析,对比分析了香根草和新银合欢植物篱定植3a后径流小区表层土壤理化性质的变化。结果表明:植物篱小区表层土壤砂粒含量是对照组的49%~92%,0.25mm水稳性团聚体含量是对照组的110%~119%,表明植物篱能够改善土壤表层的颗粒组成和团聚体含量,且10°小区较15°小区变化更为显著。植物篱小区表层土壤总孔隙度为50.2%~53.2%,空白对照组总孔隙度为45.5%~48.5%;非毛管孔隙度要显著高于对照组,而毛管孔隙度低于对照组;和对照组相比,植物篱小区表层土壤SOC及TN含量显著增加,土壤TP及TK含量显著减少,15°坡耕地及植物篱上侧较显著。植物篱措施能够显著增加土壤表层的SOC和TN含量,土壤TP和TK含量略有减少,故植物篱小区应适当增加磷钾养分的补充。总体来看,植物篱对坡耕地表层土壤颗粒组成和团聚体的作用大于养分,能显著改善土壤物理结构,其中香根草植物篱对土壤物理结构的改善作用强于新银合欢植物篱。在今后对植物篱措施的应用过程中,应采取相应措施保持土壤结构的稳定性和养分平衡。     

红壤坡耕地耕层土壤质量特征及障碍因素研究

为探究红壤坡耕地耕层质量特征及其障碍因素,通过野外调查、资料查阅及室内土壤理化性质分析等综合性研究手段,对江西红壤坡耕地耕层土壤质量统计特征、演变特征及主要障碍因素进行分析。结果表明:(1)红壤坡耕地田面坡度主要分布在2~16°之间,耕层平均厚度13.40 cm,有效土层厚度平均88.30 cm,土壤容重平均为1.17 g/cm~3;耕层土壤有机质平均含量19.37 g/kg,土壤pH值平均5.36。(2)红壤坡耕地耕层质量近20年有明显提高,田面坡度从6°降至4°,耕层厚度从13.68 cm增至16.42 cm;耕层土壤有机质含量24.63 g/kg,提高33.93%,全氮、有效磷和速效钾含量分别增加10.53%、230.98%、44.18%。(3)红壤坡耕地低产耕层土壤质量的主要障碍因素是土壤养分贫瘠化、粘重化和酸化;花生和木薯低产耕层的土壤容重和粘粒含量均大于高产耕层,而土壤孔隙度、田间持水量、有机质含量及pH值均小于高产耕层,表明高产坡耕地耕层土壤质量优于低产坡耕地。研究结果可为江西红壤坡耕地耕层质量改善和合理耕层构建提供科学参考。     

三峡库区植物篱模式对土壤理化性质和可蚀性的影响

为探究不同植物篱模式对土壤理化性质及土壤可蚀性空间上的影响,以三峡库区秭归县张家冲水土保持试验站为研究区,选取经济林地小区(H1)和农耕地小区(H3)分别为"植物篱+经济林地小区"(H2)和"植物篱+农耕地小区"(H4)对照小区,对其3个坡位(上、中、下坡)和2个土层(0—20,20—40 cm)进行土壤理化性质对比分析,探讨2种植物篱配置下对土壤理化性质和可蚀性的影响。结果表明:(1)同一小区,土壤机械组成和土壤养分含量空间分异较明显,上坡与中坡、下坡差异显著(p0.05),其中土壤机械组成以砂粒为主(59.01%～63.51%),且分布于上坡,而土壤细颗粒主要分布在中、下坡,0—40 cm土层土壤养分均表现为下坡中坡上坡,全钾含量均值较其对照小区分别高3.75%～19.61%。(2)不同小区,土壤细颗粒和土壤养分含量表现为植物篱小区高于无植物篱小区,其中土壤细颗粒占比表现为H4小区(39.94%)H2小区(38.92%)H1小区(38.34%)H3小区(37.84%);土壤可蚀性K值大小与土壤细颗粒含量呈反比,即土壤细颗粒占比越大,K值越小,越不易被侵蚀,"农耕地+植物篱"(H4)较"经济林+植物篱配置"(H2)更不易被侵蚀。(3)随着土壤有机质、黏粒、全氮和全钾含量的增加,可以有效增强土壤抗侵蚀能力。土壤可蚀性K值与粉粒、黏粒分别呈极显著正相关和负相关关系(相关系数分别为1.000,-0.708),而与砂粒、有机质、全氮和全钾均无显著相关关系(p0.05)。     

γ-聚谷氨酸磷肥增效剂对石灰性土壤有效磷的影响

提高土壤中磷素有效性有利于提高农作物产量,减少磷矿资源浪费。试验以郑州市高新区石灰性土壤为研究对象,通过室内埋土试验,研究γ-聚谷氨酸与磷酸一铵配施对土壤磷素有效性的影响,并与常用增效剂草酸、腐殖酸的作用效果进行对比。结果表明:(1)相同添加量的3种增效剂,均能提高磷肥利用率,且γ-聚谷氨酸的作用效果最好;(2)γ-聚谷氨酸可以显著提高土壤磷素有效性,当其与磷酸一铵质量比为1∶1时有效磷含量可提高57.85%;(3)γ-聚谷氨酸能够抑制土壤中Ca_2-P快速向Ca_8-P和Ca_(10)-P转化,土壤有效磷与其它磷形态相关性大小为Ca_2-P(0.871)Ca_8-P(-0.797)Ca_(10)-P(-0.483)Fe-P(-0.414)O-P(0.347)Al-P(-0.102),通径分析表明Ca_2-P(0.759)为主要决策因子,Ca_8-P(-0.087)和Ca_(10)-P(-0.051)为主要限制因子;(4)γ-聚谷氨酸能够降低土壤中碳酸钙的含量,减少石灰性土壤磷的吸附位点。γ-聚谷氨酸能够提高磷肥利用率,在γ-聚谷氨酸与磷酸一铵配施的条件下,限制Ca_2-P快速向无效态磷转化,减少磷的吸附位点是γ-聚谷氨酸提高石灰性土壤磷素有效性的主要途径。     

三峡库区皇竹草植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

基于土壤颗粒分形维数及EPIC模型研究定植皇竹草植物篱,对三峡库区坡耕地土壤分形特征及土壤可蚀性的影响作用。结果表明：植物篱对坡面土壤粘粒的拦截作用显著,粘粒在篱前富集含量升高;土壤分形维数与土壤砂粒含量呈负相关,与粉粒、粘粒含量呈正相关,总体上表现为：粘粒〉砂粒〉粉粒,土壤颗粒分形维数值受细颗粒含量的影响作用显著;土壤可蚀性K值与土壤砂粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.870;与土壤粉粒含量、粘粒含量、有机碳含量、团聚度及土壤颗粒分形维数呈负相关,相关系数分别为-0.538,-0.739,-0.603,-0.486,-0.538;有机质及粘粒含量的高低是反映库区土壤抗侵蚀能力强弱的有效指标。皇竹草植物篱带间距对三峡库区坡耕地土壤颗粒分形特征及可蚀性的影响作用总体上表现为：4.5 m带间距〉5.5 m带间距〉7.5 m带间距。库区10°坡耕地篱带间距布设在6 m以内时,植物篱对改善坡面土壤分形特征、降低坡面土壤可蚀性、控制农业面源污染的作用最显著。     

黄土丘陵沟壑区欧李人工林对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

[目的]研究中国特有经济作物欧李对坡面土壤性质的影响,为其在黄土丘陵沟壑区推广种植提供参考依据。[方法]布设5块立地条件不同的试验样地,在汛期前后,分别对各样地土壤相关指标进行测定,利用PSD分形模型及EPIC土壤抗侵蚀模型,定量分析欧李对坡面土壤颗粒分形维数及抗侵蚀能力的影响。[结果](1)在汛期,欧李人工林对坡面土壤黏粒具有显著的拦截作用,鱼鳞坑式欧李林可有效保护坡顶处土壤,水平阶式欧李林在坡中、坡底位置可有效拦截径流中的土壤细颗粒并富集黏粒;(2)坡面土壤分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关,相关系数为-0.611;与土壤黏粒含量呈显著正相关,相关关系为0.770;(3)欧李林的种植可降低研究区土壤可蚀性因子K值,提高土壤抗侵蚀能力,不同整地方式下欧李林对土壤可蚀性因子K值的影响效果总体表现为:水平阶鱼鳞坑自然坡;(4)土壤可蚀性因子K值与土壤的有机质和黏粒含量呈极显著负相关,相关系数分别为-0.957,-0.928;与土壤容重、砂粒含量和粉粒含量呈显著正相关,相关系数分别为0.704,0.667,0.512。[结论]种植欧李对黄土丘陵沟壑区控制坡耕地黏粒流失,提高土壤有机质含量,优化土壤结构,增强土壤抗蚀能力具有积极的意义。     

植物篱对紫色土区坡地土壤可蚀性变化影响

基于土壤分形维数及 EPIC 模型,研究紫色土区坡耕地不同土地利用方式下定植新银合欢植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响作用.结果表明:定植植物篱能提高坡面土壤粘粒含量,对坡面小区土壤整体的可蚀性没有明显影响.土壤分形维数与砂粒、粉粒含量呈负相关,与粘粒含量呈正相关;土壤可蚀性 K 值与粉粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.957;与分形维数、砂粒含量、粘粒含量及有机碳含量呈负相关,相关系数分别为:-0.589,-0.668,-0.603,-0.286.     

渭北旱塬区不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响

为了研究不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响,以渭北旱塬区5种土地利用类型(不同坡向)为研究对象,系统分析该区不同坡向土地利用类型剖面土壤物理、化学和生物性质的差异。结果表明:(1)除土壤pH和土壤颗粒组成外,5种土地利用类型土壤含水量、总孔隙度、有机质、全氮、微生物量碳和氮含量总体随土层加深呈下降趋势,土壤容重则相反。(2)0-30cm土层,阳坡农用地土壤含水量、黏粒含量和pH最高,粉粒和全氮含量最低;人工草地砂粒和全氮含量最高,黏粒含量最低;人工林地土壤总孔隙度、土壤有机质、微生物量碳和氮含量最高,土壤含水量、土壤容重和pH最低;天然草地土壤容重和粉粒含量最高,总孔隙度和砂粒含量最低;退耕地有机质、微生物量碳和氮含量最低。阴坡农用地土壤含水量、粉粒含量和pH最高,黏粒和全氮含量最低;人工草地土壤容重、黏粒和微生物量氮含量最高,土壤总孔隙度、粉粒、砂粒和有机质含量最低;人工林地有机质含量和微生物量碳含量最高;天然草地土壤总孔隙度、砂粒和全氮含量最高,土壤容重和pH最低;退耕地土壤含水量、微生物量碳和氮含量最低。(3)5种土地利用类型中,土壤容重、细黏粒、粗黏粒、细粉粒、粗砂粒、土壤pH和有机质(退耕地除外)表现为阳坡阴坡,土壤含水量(退耕地和农用地除外)、总孔隙度、粗粉粒、细砂粒、土壤质地粗化度、全氮(人工草地除外)、土壤微生物量碳和氮含量则为阴坡阳坡。     

水平阶种植油茶对红壤坡地土壤理化性质的影响

以江西省玉山县红壤丘陵区不同林龄(1a和15a)人工油茶林地土壤为研究对象,按不同坡位(上、中、下)、土层(0—10,10—20cm)采集土壤样品,分析其理化性质。结果表明:(1)随着油茶林龄增加,土壤容重呈减小趋势,而土壤含水量、田间持水量均呈增大趋势;土壤pH、有机质含量除上坡位外均呈显著增大趋势(P0.05);全氮、全磷、全钾均呈减小趋势;红壤坡地水平阶整地种植油茶后,土壤理化性质有所改善,土壤含水量、田间持水量和土壤有机质含量均有不同程度的增加,而土壤容重和养分(N、P、K)含量有所降低,为满足生产需要,在油茶林抚育过程中,应注意合理施肥,尤其是磷肥的施用。(2)不同坡位间土壤理化性质表现出一定的规律性。土壤容重表现为上坡位中坡位下坡位;土壤含水量在上坡位最大,而田间持水量在下坡位最小;有机质含量、全钾均为上坡位中坡位下坡位,有机质含量在各坡位间差异显著,而全氮、全磷没有显著差异;(3)与1a油茶林地相比,15a林龄的油茶林地土壤理化性质空间差异趋于均匀化。研究结果旨在揭示水平阶整地种植人工油茶复合措施的水土保持效应,为南方红壤坡地水土流失综合治理及人工油茶林地可持续经营提供理论依据。     

南水北调中线水源区退耕地土壤理化特性研究

以南水北调水源区陕西省宁陕县寨沟小流域为例,选择退耕还林区退耕2,5,9,12和16 a的5块样地以及作为对照的坡耕地,对其土壤含水量、容重、孔隙度和有机质进行了采样测定.结果表明,退耕5,9,12,16 a的土壤物理性状较坡耕地有明显改善.其中土壤含水量、孔隙度和有机质均表现为逐渐增加的趋势,土壤容重则随着退耕年限的增加不断减小.而退耕2 a的土壤水分、物理状况与坡耕地相比没有明显改善.随土层深度的增加,土壤含水量、孔隙度和有机质呈逐渐减少、土壤容重呈逐渐增加的趋势.说明通过退耕还林,能够使坡地土壤肥力和保水、蓄水能力得到改良,抗侵蚀能力得以增强,但必须有较长的退耕恢复时间,才可能有明显变化.     

紫色土坡耕地耕层质量影响因素及其敏感性分析

坡耕地耕层质量变化特征由降雨侵蚀、耕作活动交互作用影响。该文以紫色土坡耕地为研究对象,结合主成分分析与评价模型对耕层质量特征进行分析,并解析了海拔、坡度、有效土层厚度和坡位4个地形因子对坡耕地耕层质量的影响及敏感性。结果表明:1)小流域坡耕地耕层厚度、土壤有机质、土壤容重均处于适宜性区间内,各土壤养分指标总体处于中低水平;土壤容重(变异系数CV为7.97%)和总孔隙度(CV为8.36%)变异系数相对较低,处于弱分异(CV<10%)水平,其余土壤指标均属中等分异水平。2)紫色土坡耕地耕层质量评价最小数据集由容重、贯入阻力、有机质、土壤黏粒含量、耕层厚度、抗剪强度、饱和导水率和有效磷8个指标组成。基于MDS评价表明,紫色土坡耕地不同坡位耕层质量指数为下坡(0.458)>中坡(0.443)>上坡(0.417),下坡较中坡和上坡分别提升3.39%和9.83%。3)紫色土坡耕地耕层质量影响因素可分为4类,Ⅰ类坡度限制型、Ⅱ类坡位限制型、Ⅲ类有效土层厚度限制型、Ⅳ类海拔限制型,4种耕层类型的样本数分占坡耕地耕层样本总数的38.89%、22.22%、14.81%和24.08%,主要影响因素是坡度。4)坡耕地耕层质量与有效土层厚度、坡位为正相关,与海拔、坡度表现为负相关,地形因子对耕层质量敏感程度为海拔(-0.399)>坡位(0.192)>坡度(-0.112)>有效土层厚度(0.110),海拔敏感程度为有效土层厚度的3.56倍。研究结果可为紫色土坡耕地耕层质量评价及有效调控提供理论依据,有利于紫色土坡耕地资源可持续利用。     

块石出露对喀斯特坡耕地土壤理化性质的影响

喀斯特坡面伴随有大量直径>25 cm的块石出露，为探明块石出露对土壤理化性质的影响，以坡面4个块石出露的农地和1个对照组为研究对象，分析土壤理化性质空间变异特征。结果表明：(1)在块石出露的农地中，土壤容重、黏粒、粉粒和砂粒的变化分别为0.87～1.42 g/cm³,25.70%～41.80%,38.11%～51.60%,13.76%～27.54%,土壤容重、黏粒和粉粒空间变异性均为弱且高于对照组，砂粒空间变异性为中等且低于对照组。(2)土壤全碳、全氮、全磷、全钾变化分别为9.82～23.13,0.94～2.15,0.65～2.93,7.38～20.35 g/kg,土壤有效磷、速效钾的变化分别为1.44～2.63,7.35～106.02 mg/kg,空间变异性均为中等且高于对照组。(3)土壤容重、黏粒、粉粒与其他土壤理化性质的之间的关系总体上呈负相关，且相关性在块石出露的农地中比对照组更显著。砂粒与黏粒之间呈显著负相关，与其他土壤化学性质之间的关系总体上呈正相关。(4)块石出露数量、出露坡度、出露比率和出露高度，对土壤理化性质的影响具有复杂性，土壤理化性质的...