河西绿洲灌区保护性耕作防风蚀效应的风洞试验研究

通过对河西地区民勤县绿洲春小麦生产田实施保护性耕作,采用风洞试验,以传统耕作为对照,从风蚀量、风速廓线、风蚀速率和地表粗糙度等方面比较分析了不同保护性耕作措施(免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖、残茬压倒处理)的防风蚀效应。结果表明:与传统耕作相比,保护性耕作土壤风蚀量减少,地表风速减小,土壤风蚀速率降低,地表粗糙度增大,土壤风蚀速率与地表粗糙度呈负相关关系。不同保护性耕作措施抑制风蚀的程度不同,4种耕作方式的风蚀速率从大到小依次为传统耕作、残茬压倒、免耕不覆盖、免耕秸秆覆盖,其中免耕秸秆覆盖处理的防风蚀效应最佳。     

民勤绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀与土壤物理性质的影响

通过春小麦田间试验,以传统耕作为对照,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,研究河西绿洲灌区保护性耕作下土壤风蚀与土壤结构的关系,分析了田间输沙量与土壤团聚体、<0.01mm物理性粘粒、<0.01mm分散性粘粒、分散系数随年限增加的变化及其相关关系。结果表明：与传统耕作相比,保护性耕作能显著减少输沙量；>0.05mm各级团聚体随年限的增加基本无显著变化,但保护性耕作大团聚体(>0.25mm)有增大趋势,微团聚体(0.25-0.05mm)有减少趋势；保护性耕作实施2年后,<0.05mm土粒占比除立茬处理减少不显著外,其他保护性耕作处理均显著减少；试验第3年,传统耕作<0.01mm物理性粘粒较保护性耕作有减少趋势；免耕不覆盖、立茬和残茬茬倒处理<0.01mm分散性粘粒含量随年限的增加显著下降,免耕秸秆覆盖处理变化不显著；免耕不覆盖和残茬压倒处理土壤分散系数随年限的增加显著下降,免耕秸秆覆盖和立茬下降不显著；保护性耕作实施的第3年,各保护性耕作处理分散系数出现减小的趋势。输沙量与>1mm团聚体、<0.05mm土粒和<0.01mm分散性粘粒含量都有极显著的负相关关系,与0.25-0.05mm团聚体呈极显著正相关关系。综上所述,保护性耕作能促进土壤微结构的改善,土壤微结构的改善有利于土壤大团聚体的形成。     

民勤绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响

[目的]研究绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响,评估保护性耕作在该区防治农田土壤风蚀的作用,为揭示相关机理提供参考。[方法]以甘肃省民勤治沙综合试验站为例,通过野外风洞试验,以传统耕作为对照,分析保护性耕作对风速廓线、风沙流结构(输沙量)、风蚀量的影响。[结果]保护性耕作近地表风速降低,大风时近地表风速随高度增加仍均匀增大,与传统耕作迅速增大不同,从而阻止风沙流结构出现"象鼻效应",输沙量在0—20 cm减小最为明显,土壤风蚀量减小。随试验风速的增大,保护性耕作土壤风蚀减小的程度越大。[结论]绿洲灌区保护性耕作能有效防止土壤风蚀,其中,立茬地表风速降低最多,输沙量、风蚀量较小,实施简便,适宜推广应用。     

河西绿洲灌区春小麦留茬免耕的防风蚀效应研究

通过风洞模拟试验,对不同留茬高度(20 cm和40 cm)和不同留茬方式(立秆留茬和留茬收后压倒)下的土壤风蚀量和不同处理在25～250 mm高度内的风速廓线进行定量测定,并分析土壤风蚀速率与风速的关系.结果表明,高立秆留茬免耕处理在吹蚀风速20m˙s-1以下时对土壤的防风蚀作用存在显著影响.立秆留茬40 cm的风蚀速率比传统耕作降低87.84%,比相同留茬量的压倒留茬处理降低5.89%,表现为最小风蚀速率,且对吹蚀风速的减弱作用最强,防风蚀效果最好.进一步研究表明,传统耕作的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)呈幂函数关系,而免耕处理的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)遵循二次函数关系.     

保护性耕作对内陆河灌区春季麦田不可蚀性颗粒的影响

通过室内风洞试验研究了甘肃省河西地区在不同耕作措施条件下对土壤表层(0~5 cm)不可蚀性颗粒(粒径≥1 mm的团聚体及粗砂砾)含量的影响及不可蚀性颗粒含量与风蚀量、起动风速的相关关系。结果表明:免耕、免耕秸秆覆盖、传统耕作、秸秆翻压处理的不可蚀性颗粒(粒径≥1mm的团聚体及粗砂砾)的含量分别高于对照处理(春小麦传统耕作),说明这一地区春小麦改种冬小麦并采取保护性耕作对增加不可蚀性颗粒效果明显,以免耕秸秆覆盖(NTS)效果最好,不仅增加了不可蚀性颗粒含量,同时降低了易蚀性颗粒含量。不同耕作措施土壤表层(0~5 cm)不可蚀性颗粒含量与风蚀量之间存在显著的相关关系,随着不可蚀性颗粒含量的增加风蚀量呈递减趋势而起动风速呈递增趋势。因此,在甘肃省河西地区春小麦改种冬小麦并采取免耕、秸秆覆盖、秸秆翻压等保护性耕作措施可增加表土层(0~5 cm)不可蚀性颗粒含量,从而有效地减低该地区农田土壤风蚀发生的可能性。     

保护性措施对农田土壤风蚀影响的室内风洞模拟

为寻求合理的保护性耕作措施,试验设计了砾石覆盖、秸秆覆盖、覆盖与留茬组合的措施和4个风速等变量,研究风速、覆盖物和覆盖度与风蚀量、抗风蚀效率、风沙流结构的关系,比较多种措施之间的抗风蚀效果优劣.结果表明:1)4个设定风速下30％ ～ 90％覆盖度的秸秆覆盖的抗风蚀效率在54％ ～ 92％之间,砾石覆盖为26％～72％,30％的砾石覆盖或30％的秸秆覆盖与3种留茬高度的组合措施下,平均抗风蚀效率均在70％ ～ 78％之间;2)随着覆盖度的增加,砾石覆盖措施最小可抑制的有效风速值从8.0 m/s逐渐增大到12.5 m/s,秸秆覆盖措施从10.1m/s增加到了14.3 m/s;3)覆盖处理下0～62 cm高度内的输沙量大部分集中在0～26 cm;4)覆盖与留茬组合措施的输沙量多集中在60 cm以内.     

保护性耕作农田对近地表风速阻挡效果分析

为了评价保护性耕作农田对近地表风速的阻挡效果,利用移动式风蚀风洞对保护性耕作农田相对于传统耕作农田的近地表风速阻挡效果进行了测试,对比分析了残茬覆盖对近地表的风速廓线挡风效果的影响。结果表明,不同残茬覆盖的保护性耕作农田近地表风速廓线明显区别于传统耕作农田,在距地表高度50 cm以下时,保护性耕作农田的风速低于传统耕作农田地表2.5～10倍;茬高30 cm的保护性耕作农田地表挡风效果的最好高度为距地表0.1 m,植被盖度90%时风速相对减小率可达76.32%;随着风洞中心风速的增大挡风效果逐渐增强,在12 m/s时达到最佳。     

作物残茬对农田土壤风蚀的影响

通过对不同留茬高度对地表风速的影响以及留残茬(保护性耕作主要方式)、旋耕和常规翻耕3种耕作方式对土壤风蚀的影响进行比较研究,得出如下结果:留茬高度对地表风速的影响程度不明显,仅与地面有无留茬有关,留茬20cm左右即可有效降低地表风速,减少田间扬沙,抵抗土壤风蚀,是比较适宜的留茬高度;留茬(保护性耕作)、旋耕和常规翻耕3种耕作方式对田间扬沙情况的影响差异明显,其中在60cm高度以内,留茬比常规翻耕减少田间扬沙量34.9%,比旋耕方式减少61.5%,因此,留茬(保护性耕作)是一种有效防止农田土壤风蚀的耕作方式。     

保护性耕作农田地表风沙流特性

土壤风蚀是中国北方干旱半干旱地区农田土地退化的重要原因。该文利用移动式风蚀风洞对保护性耕作农田和传统翻耕农田进行原位测试,对比分析保护性耕作农田地表风沙流特性,探讨保护性耕作对土壤风蚀的影响机理,为防治农田土壤风蚀提供理论依据。研究表明,与对照秋翻地相比,由于直立残茬的作用,保护性耕作农田能迅速降低近地表风速,特别是在残茬高度内改变了风速随高度变化的对数规律,风速随高度的降低而急剧减小。其风沙流结构也发生了明显变异,风沙活动层主要集中在180～400 mm高度范围内,占总输沙量的67.94%～69.28%,最大输沙率出现在距地表240 mm高度上,风沙流结构呈现出类似象鼻形状的“象鼻效应”。风沙流总输沙率也明显小于对照秋翻地,保护性耕作是一种防治农田风蚀沙化的有效耕作措施。     

保护性耕作农田和柠条带状配置草地防风蚀效果的风洞测试

为比较分析保护性耕作农田与柠条带状配置修复退化草地的防风蚀机理和防风蚀效果,利用移动式风蚀风洞及相关配套设备对内蒙古乌兰察布寒旱区的保护性耕作农田、传统旱作农田和退化草地、柠条带状配置草地进行风蚀风洞原位测试,研究其风速廓线、输沙通量等风沙运动规律,分析保护性耕作农田、柠条带状配置草地的防风蚀情况。结果表明:保护性耕作农田、柠条带状配置修复草地的输沙通量随地表高度的变化呈"C"字形分布,有别于传统耕作农田和退化草地的输沙通量随地表高度的增加按指数规律迅速衰减;保护性耕作农田、柠条带状配置草地的防风蚀机理,主要在于保护性耕作农田的直立残茬和柠条带状配置可对近地表风速产生阻挡、分解、疏散作用,从而使近地表风速造成不同程度削弱;当风洞中心风速为11 m/s时,在距地表50 mm处保护性耕作农田相比传统耕作农田的风速降低率达86.44%,柠条带状配置草地相比退化草地的风速降低率为70.69%,近地表风速的降低是保护性耕作农田和柠条带状配置草地有效防治土壤风蚀的根本原因;保护性耕作农田和柠条带状配置草地的风沙流主要活动在距地表40 cm高度以下,占总输沙量的90%左右,而对照传统耕作农田和退化草地的风沙流则主要活动在距地表20 cm以下,占总输沙量的85%以上。     

甘肃河西冬小麦保护性耕作对土壤风蚀影响的风洞试验研究

土壤风蚀是指松散的土壤物质被风吹起、搬运和堆积的过程以及地表物质受到风吹起的颗粒的磨蚀过程,其实质是在风力的作用下,表层土壤中的细颗粒和营养物质的吹蚀、搬运与沉积的过程。我国受土壤风蚀及土地沙漠化影响的面积占国土总面积的1/2以上,主要分布于北方干旱、半干旱地区。甘肃河西走廊是我国荒漠化最严重的地带之一,该地区春小麦种植长期采用铧式犁翻耕是导致该地区农田土壤风蚀的主要原因。通过室内风洞试验揭示了冬小麦保护性耕作措施条件下风蚀量、起动风速、风速廓线、地表粗糙度的差异及相关关系。结果表明,各个处理风蚀量、起动风速均高于对照处理,风蚀量与风速存在幂函数关系,16 m s-1风速是土壤风蚀程度由轻变重的一个转折点;在距土样表面5~50 mm范围内,随着高度的递增免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)处理较秸秆翻压(TIS)、传统耕作(T)处理风速增加缓慢,每个处理高度(H)与风速(V)遵循指数函数。NT、NTS处理与对照(SWT)的粗糙度K的差异在0.01水平上达到了极显著,TIS处理与对照(SWT)在0.05水平上差异显著,而T处理与对照(SWT)差异不显著。风蚀率(Q)与地表粗糙度(K)之间存在显著负相关关系。起动风速与地表粗糙度存在显著负相关关系。     

小麦/玉米免耕处理对产量及土壤水分和风蚀的影响

通过3年田间定位试验,研究在小麦、玉米间作条件下,免耕高留茬、免耕秸秆覆盖、免耕秸秆覆盖+播前耙地、传统耕作4种耕作处理对小麦/玉米产量、土壤含水率、土壤风蚀的影响.结果表明:1)免耕处理小麦玉米间作混合产量比传统耕作产量增产2.6％～6.6％,其中玉米产量比传统耕作处理增产8.6％ ～ 13.2％,小麦产量比传统耕作降低5.2％～8.8％;2)免耕处理可增加耕作层土壤蓄水量13.4％～15.9％,降低土壤风蚀量55.6％～100.0％.说明小麦秸秆高茬收割覆盖、玉米秸秆立地过冬的间作免耕技术可在甘肃河西、沿黄地区及国内同类型的小麦玉米间作地区进行示范推广.     

耕作措施对冬小麦农田土壤团聚体分布及稳定性的影响

在长期定位试验基础上研究传统耕作(T)、免耕不覆盖(NT)和免耕秸秆覆盖(NTS)3种耕作措施对土壤团聚体分布及其稳定性的影响.结果表明,3种耕作措施连续实施5年后,使耕层土壤容重显着增加,免耕秸秆覆盖显著增加了表层土壤有机质.NTS处理>0.25 mm团聚体含量(R0.25)显著高于T处理和NT处理的,同时也明显高于2004年的背景值,0-30 cm土层范围内平均较T处理和NT处理分别高14.88%和6.40%;免耕和免耕秸秆覆盖可显著改善土壤耕层(0-20 cm)团聚体的水稳定性.NTS处理0-30 cm的不稳定团粒指数(ELT)与2004年背景值比较,平均下降了1.88%.说明相对于传统耕作,免耕秸秆覆盖减少了机械的破坏作用,增加了土壤有机质含量,促进耕层团聚体形成,并提高了其稳定性.     

不同耕作制度下荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化

通过田问试验研究了不同耕作制度荒漠绿洲棉田土壤水分的时空变化.结果表明,0-120 cm土层免耕覆盖土壤容积含水量最高,免耕留茬次之,传统耕作和耕作覆膜最低.0-20 cm土层,免耕覆盖和免耕留茬土壤含水量高于传统耕作和耕作覆膜,0-5 cm差异最大,但随着深度增加差异减小,20-120 cm差异不大.传统耕作、耕作覆膜、免耕留茬棉田表层与底层土壤水分梯度明显,免耕覆盖不明显.头水前不同耕作方式棉田0-120 cm土壤含水量都随时间延长逐渐降低,前期免耕覆盖和免耕留茬与传统耕作和耕作覆膜差异较大,后期差异变小;头水后,免耕覆盖、免耕留茬高于耕作棉田.免耕覆盖和耕作覆膜棉田表层土壤水分状况比较稳定,免耕留茬和传统耕作变化幅度较大.     

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。     

麦茬深松地表土壤风蚀试验研究

以内蒙古自治区武川县上秃乡保护性耕作农田地表土壤为研究对象,利用移动式风蚀风洞对麦茬深松农田地表进行土壤抗风蚀效果测试研究.研究结果表明,麦茬深松农田地表相对传统耕作地表可降低近地表风蚀土壤量,对土壤输沙影响显著.该研究可为防治农田土壤风蚀提供理论依据     

黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果分析

为了揭示黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果，基于野外原位坡耕地人工模拟降雨试验，以传统顺坡垄作处理为对照，分析50，100 mm/h降雨强度下3种具有代表性的秸秆还田方式（秸秆深还、秸秆碎混和免耕+残茬覆盖）对坡耕地产流产沙过程、径流量、侵蚀量及其减流减沙效益的影响。结果表明：（1）不同秸秆还田方式的产流率皆随降雨量的增加而增大，产流率和产沙率大小均表现为顺坡垄作 > 秸秆深还 > 秸秆碎混 > 免耕+残茬覆盖。（2）与顺坡垄作相比，50，100 mm/h降雨强度下，秸秆还田处理分别延缓产流时间14.0，4.8 min，产流时间的滞后可以体现秸秆还田措施的水土保持效果。（3）秸秆深还、秸秆碎混、免耕+残茬覆盖处理的平均减流效益分别为36.8%，53.9%，65.8%，平均减沙效益分别为84.9%，90.3%，96.8%。可见，免耕+残茬覆盖方式的水土保持效果最好，其次为秸秆碎混和秸秆深还。     

稻麦两熟条件下不同土壤耕作方式与秸秆还田效用分析

该文通过大田小区和网室水泥池微区的3年定位试验，比较研究了稻麦两熟条件下免耕秸秆覆盖、免耕高茬、翻耕秸秆还田(秸秆稻季翻埋麦季覆盖)、翻耕(对照，CK)4个处理对土壤理化性质和稻麦产量的影响，从土壤管理技术方面探讨了不同耕作方法与秸秆直接还田在稻麦两熟地区的应用效果。结果表明：免耕使土壤容重和穿透阻力增加，而秸秆还田可改善土壤结构，提高土壤养分含量，翻耕还田3年后土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量比对照分别增加4.7%～13.0%、0%～10.6%、0.2%～10.6%、8.4%～15.5%。麦季秸秆还田的产量有增有减，实际产量免耕覆盖还田略低，对照的产量较高，秸秆还田平均减产1%左右；而水稻翻耕秸秆还田的产量最高，比对照平均增产3%左右。因此，在稻麦两熟条件下，从省工节本和提高地力角度可采用稻麦免耕秸秆覆盖与留高茬还田，从提高产量和地力角度宜采用稻季翻耕秸秆还田。