桂林地区不同土地利用方式下土壤热容量空间变化的研究

以广西桂林市农业科学院大豆种植地、甘蔗种植地和梨树种植地为例,研究3种不同土地利用方式下干旱、中等和湿润土壤水分情况中土壤热容量的空间变化。通过对每个试验区面积为135 m×105 m的100个测量点进行土壤含水量测量,确定干旱、中等和湿润的土壤水分条件,并计算出土壤热容量。运用地统计方式,对土壤热容量进行空间变化分析。结果表明:在3种土壤水分条件下,土壤含水量的大小表现为梨树地甘蔗地大豆地,土壤热容量的大小同样是梨树地甘蔗地大豆地,可见土壤含水量是引起土壤热容量变化的主要因子。土壤热容量的地统计分析结果表明,在3种土壤水分条件下,土壤热容量整体的空间结构比均为25%~75%,属于中等的空间相关性。大豆地和甘蔗地的土壤热容量高阈值空间分布仅在中等和湿润条件下较为稳定,说明受到降水控制的土壤水分主导土壤热容量空间分布的稳定性,但耕作方式会在干旱时期打破其稳定性。而梨树地因受到长期免耕的影响,其空间分布稳定性较弱。结果说明土壤有保持其热容量空间稳定性的能力,但耕作方式等人为因素在一定程度上破坏土壤热容量的空间稳定性。     

桂林地区不同土地利用方式下土壤热导率空间变化

以广西桂林市农业科学院大豆种植地、甘蔗种植地、梨树种植地为例,对3种土地利用方式下干旱、中等、湿润土壤水分情况中土壤热导率的空间变化进行研究。结果表明:在干旱和湿润水分条件下,土壤热导率表现为梨树地甘蔗地大豆地,而中等水分条件下梨树地大豆地甘蔗地;土壤热导率的大小变化趋势与含水量相一致,说明土壤热导率的大小主要受土壤含水量的影响;土壤热导率的地统计分析表明,在3种土壤水分条件下,大豆地的土壤热导率空间结构比在50%~65%范围内,属于中等相关性,而甘蔗地和梨树地的空间结构比大于75%,空间相关性很强;大豆地的土壤热导率的高阈值空间分布比甘蔗地的稳定性好,主要是因为甘蔗地受垄沟灌溉的影响;而梨树地是免耕地,其空间分布稳定性较弱。研究结果说明,在研究区域土壤对其热导率空间相对稳定性具有一定维持能力,但土壤热导率的稳定性受耕作和灌溉等人为因素的影响。     

岩溶地区不同土地利用方式下土壤斥水性的空间变化

以广西桂林市农业科学院大豆、甘蔗及梨树植被覆盖的土壤为例,研究不同土地利用模式下土壤斥水性的空间变化。通过对每个试验区面积为135 m×105 m的100个测量点应用滴水穿透时间法(water drop penetration time,WDPT)进行土壤斥水性测量,利用土壤含水量确定干旱(0.062±0.025)cm~3·cm~(-3)、中等(0.151±0.045)cm~3·cm~(-3)和湿润(0.237±0.086)cm~3·cm~(-3)的土壤水分条件。运用地统计方式,对土壤斥水性进行空间变化分析。结果表明:在干旱和湿润水分条件下,WDPT的大小均表现出梨树地最大,甘蔗地次之,大豆地最小,与土壤含水量和有机质大小的变化一致,但是在中等水分条件下,WDPT均值大豆地高于甘蔗地,同时3个试验区的滴水入渗持续时间都达到最大。土壤斥水性的地统计分析结果表明,在3种水分条件下,3个试验区的空间结构比基本上大于75%,空间相关性较强。在土壤斥水性的高阈值空间分布上,甘蔗地的稳定性比大豆地强,而梨树的空间分布稳定性最弱。研究结果说明人类的活动会对土壤斥水性空间稳定性产生干扰,但土壤本身仍具有恢复其空间分布稳定性的能力。     

广西桂林不同植被覆盖下土壤含水量空间变异性研究

以桂林市农业科学院的大豆地、梨树地、甘蔗地为例,分析3个试验区土壤表层0~6cm土壤含水量变化规律以及空间分布特征。结果表明:降雨是影响土壤表层土壤含水量变化的关键因子,耕作方式也在一定程度上影响土壤含水量变化,梨树地土壤含水量是三者之中最高,甘蔗地土壤含水量次之,大豆地土壤含水量最小;3个试验区在3种不同土壤水分状态下的土壤含水量空间分布属于中等程度的空间相关性,受降雨因素和人为因素共同制约,在不同条件下他们各自占有的权重不同;尽管不同的植被覆盖条件以及人为因素干扰会影响土壤含水量空间分布,但是土壤含水量较高的区域相对稳定,表明土壤本身具有恢复其空间分布稳定性能力。     

耕地土壤养分空间变异特征研究

[目的]对南疆岳普湖县耕地土壤养分空间变异进行分析,寻找耕地土壤养分分布规律,为耕地土壤改良、合理配方施肥提供理论支持.[方法]应用GIS技术结合地统计学,对研究区耕地土壤进行采集,分析0～20 cm土层有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量.[结果]研究区土壤总体表现出养分不足的特征,4种养分含量均属于中等程度变异.[结论]有机质、碱解氮与速效钾含量的分布规律主要与土壤母质、气候条件等结构性因素的影响有关,而有效磷的分布规律主要与施肥及耕作方式的影响有关.在研究区土地耕种过程中,应注意节水保肥,防止养分损失以及土壤次生盐渍化.     

两种植被覆盖度下土壤水分和盐分的空间变异性研究

[目的]裸地和植被覆盖地土壤剖面平均水盐含量的空间变异特征.[方法]应用统计学方法、聚类分析法和相关分析法,以奇台绿洲-荒漠交错带典型盐渍化地为研究区进行对比分析.[结果]裸地和植被地土壤水盐都服从正态分布,土壤盐分均属中等变异性,具有较强的空间自相关性.裸地土壤含水量属弱变异性,具有中等强度的空间自相关性;植被地属中等(偏弱)变异性,具有较强空间自相关性.裸地的相关距离仅是植被覆盖地的1/10左右.随着土层深度的增加,两者土壤盐分活跃程度变化依次为:活跃层、次活跃层和较稳定层.土壤水分的变化及其与盐分的关系则不一致,裸地是以受随机性因素影响较大的表层最为活跃,其与盐分的相关性也较差;而植被地是以中下层(60～80 cm)最为活跃,其与盐分呈极显著正相关性.[结论]由于随机性因素和结构性因素(如植被、微地形等)的影响,两种植被覆盖度下的土壤水盐的空间变异表现出明显的差异性;也反映出植被对土壤水盐分布及影响水盐分布的随机性因素均具有显著的作用力及反作用力.     

粉垄耕作对甘蔗根系生长及氮素吸收利用的调控作用

[目的]探究粉垄耕作对甘蔗根系生长和氮素吸收利用的调控作用,为粉垄耕作技术在甘蔗生产中的推广应用提供理论依据.[方法]以甘蔗品种福农41为试验材料,以传统耕作为对照,研究粉垄耕作对甘蔗根系生物量和氮含量的影响;采用转录组测序(RNA-seq)和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析粉垄耕作对甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平的调控作用.[结果]与传统耕作相比,粉垄耕作条件下甘蔗根系鲜重、干重、氮含量分别显著增加48.7%、46.8%和50.0%(P<0.05).RNA-seq分析结果表明,2种耕作方式的甘蔗根系存在14020个差异表达基因,其中12565个基因在粉垄耕作甘蔗根系中上调表达、1455个基因在粉垄耕作甘蔗根系中下调表达.进一步筛选到45个氮吸收利用相关的差异表达基因,包括硝酸盐转运蛋白基因、硝酸还原酶基因、亚硝酸还原酶基因、谷氨酰胺合成酶基因、谷氨酸合酶基因等,其中有44个氮吸收利用相关基因在粉垄耕作根系中上调表达.qRT-PCR分析结果显示,3个有代表性的差异表达基因TRINITY_DN194141_c0_g1、TRINITY_DN252586_c0_g1和TRINITY_DN241177_c0_g1在2种耕作方式甘蔗根系中的表达差异趋势与RNA-seq分析结果一致.[结论]粉垄耕作可能通过上调甘蔗根系中氮素吸收利用相关基因表达水平来增加甘蔗根系对氮的吸收利用能力,而增加甘蔗根系中氮含量并促进根系生长;此外,由于粉垄耕作的甘蔗根系更发达,可能通过增加根系与土壤接触的总面积,进而促进甘蔗根系对土壤中氮素的吸收利用.     

滴灌对枣园土壤水分运移和红枣叶片的影响

[目的]通过定位试验,研究大田滴灌条件下枣园土壤水分的分布特征.[方法]土壤剖面水分在土壤中的迁移规律,不同覆盖方式对灰枣果园土壤湿度及枣树叶片水分含量的影响.[结果]在一定灌水量和滴灌流量条件下,土壤垂直湿润峰明显大于水平湿润峰,且随着灌水量的增加呈线性关系,水平湿润峰随时间的变化呈显著的二项式函数关系.上午叶片含水量高于下午,但差异未达到显著性水平.覆盖草帘较覆盖地膜处理土壤水分含量高,变化幅度小.[结论]在综合调控土壤水分分布特征时,必须考虑滴灌技术参数对土壤水分分布的影响.     

枣麦间作农田土壤养分空间分布特性研究

[目的]研究泽普县枣麦间作小尺度土壤养分空间变异,提高田间采集信息的效率,为果农间作合理施肥及农业可持续发展提供科学依据.[方法]利用地统计学软件GS+,对枣麦间作0～20、20～40、40～ 60cm土壤中的速效氮、速效磷、有机质进行空间分布特性分析.[结果](1)速效氮、速效磷、有机质均表现为表层含量最高,中层与底层含量相当.(2)枣麦间作土壤速效氮、速效磷、有机质均属中等变异水平,各层速效氮、速效磷具有强烈的空间相关性;而有机质0～ 20 cm具有很强的空间相关性,20～ 40 cm空间相关性中等,40～60 cm空间相关性很弱.(3)各层速效氮、速效磷、有机质含量最高值并非都分布在枣树附近,有的偏离枣树位置,各养分含量高低随着与枣树距离的增大相间分布.[结论]枣麦间作系统土壤速效氮、速效磷、有机质含量分布存在异质性.     

喀斯特地区不同等级石漠化对土壤性质的响应

[目的]研究贵州典型喀斯特地区不同等级石漠化的土壤性质特征,为喀斯特石漠化脆弱生态环境的综合治理提供理论依据.[方法]选取喀斯特地区4种等级石漠化(强度石漠化、中度石漠化、轻度石漠化和潜在石漠化)的12个样地,采样后测定并分析土壤物理及化学性质指标.[结果]土壤物理性质方面,随石漠化等级程度增加,土壤持水能力降低、土壤容重增加、总孔隙度降低.土壤化学性质方面,随石漠化等级程度增加,土壤pH变化规律不明显,但整体养分含量降低.中度、轻度和潜在石漠化土壤有机质含量分别比强度石漠化高12.78%、41.49%和48.84%.全氮含量为0.97~1.14 g/kg,碱解氮含量为81.86~171.81 mg/kg,两者均表现为潜在石漠化>轻度石漠化>中度石漠化>强度石漠化.不同等级石漠化土壤的全磷、全钾含量无显著性差异(P>0.05,下同).土壤速效磷含量为8.55~11.17 mg/kg,潜在石漠化显著高于其他等级石漠化(P<0.05,下同).土壤速效钾含量为84.87~110.87 mg/kg,强度石漠化显著低于其他等级石漠化.相关性分析结果表明,土壤水含量与田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾呈极显著正相关(P<0.01,下同),与容重呈极显著负相关;有机质与土壤水含量、全氮、碱解氮和速效钾呈极显著正相关,与田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、全磷、全钾和速效磷呈显著正相关,与容重呈显著负相关;土壤全氮与土壤水含量、田间持水量、有机质、碱解氮和速效磷呈极显著正相关,与总孔隙度、毛管孔隙度和速效钾呈显著正相关.[结论]喀斯特地区随石漠化等级增加,其土壤理化性质减弱,养分含量降低.土壤各理化性质指标间紧密相关,其中土壤水含量、有机质和全氮含量是反映该地区不同等级石漠化土壤理化性质的重要指标.     

不同耕作方式对糜子产量及水分利用效率的影响

[目的]明确不同耕作方式对糜子的水分利用效率及产量的影响.[方法]采用深耕、传统耕作、免耕、旋耕4种耕作方式,以晋黍9号为材料,研究不同耕作方式对糜子干物质积累量、土壤含水量、水分利用效率以及产量的影响.[结果]深耕、免耕、旋耕这3种耕作措施的干物质积累速度和积累量要明显高于传统耕作,且深耕最为明显;深耕在0～100 cm处的土壤含水量高于其它耕作方式,且土壤贮水量最大,水分利用效率排序依次为深＞旋＞免＞传;穗粒重、千粒重和产量都以深耕处理的最大,传统耕作方式的最小.表明在4种耕作方式中,深耕有利于糜子产量和水分利用效率的提高.[结论]该研究为糜子主产区提高水分利用效率提供了科学依据.     

TDR测定不同湿度土壤含水量的精度比较研究

[目的]探讨TDR测定土壤含水量的原理,找出TDR测量土壤含水量的适合范围.[方法]用波兰TDR/MUX/mpts水分测定仪,对不同湿度土样的体积含水量进行测定,同时用烘干法和环刀法分别测量其质量含水量和容重,然后转化成体积含水量与TDR的测量值进行比较.[结果]对于质量含水量为0～5％之间的干燥土壤和质量含水量为22％以上的湿润土壤,TDR的测量精度较低.与烘干法相比,绝对误差均大于2％,相对误差大于10％.对于质量含水量为5％ ～22％之间的土壤,TDR的测量精度较高.[结论]在湿润或半湿润地区,TDR法测量土壤体积含水量有较高的精度.     

黔西南州植烟土壤磷含量区域分布特征

[目的]为了解黔西南州植烟土壤磷含量区域特征.[方法]分析了黔西南州6个植烟县69个土壤样本的全磷和速效磷含量状况.[结果]黔西南州植烟土壤全磷总体上较高,平均值为0.82 g/kg,变幅为0.29～ 1.91 g/kg,变异系数为38.79％,速效磷总体上较适宜,平均值为19.15 mg/kg,变幅为2.58～ 142.51 mg/kg,变异系数为110.65％,速效磷含量处于适宜范围内的样本占26.04％;主产烟县植烟土壤全磷含量平均在0.52 ～0.94g/kg,兴义市、晴隆县、贞丰县的植烟土壤全磷含量极显著高于普安县,主产烟县植烟土壤速效磷含量平均在7.01 ～23.93 mg/kg,按从高到低依次为：兴义市＞兴仁县＞贞丰县＞晴隆县＞安龙县＞普安县;黔西南州植烟土壤全磷以捧乍镇最高,窝沿镇最低,速效磷含量以捧乍镇最高,以白沙镇最低;不同土壤质地的土壤全磷含量以中壤土最高,沙土最低,速效磷含量以重壤土最高,沙土最低,不同土壤质地间全磷、速效磷含量差异均不显著;黔西南州烟土壤全磷含量和速效磷含量都呈斑块状分布态势.[结论]全磷含量从中部方向分别向西北部和东南部呈减少的趋势,速效磷含量从东部和西南部分别向西北部和东南部方向呈减少的趋势.     

大垄深翻耕作对土壤水温条件的影响

[目的]为改进黑龙江省马铃薯的栽培模式提供理论依据。[方法]以马铃薯品种Russet Burbank为材料,设2种栽培模式:大垄栽培区(耕深35 cm)和小垄栽培区(耕深20 cm),研究不同栽培模式下土壤物理性状的差异。[结果]大垄栽培模式下20~30 cm耕层土壤含水量显著增加,而20和25 cm耕层的土壤温度显著降低,分别为18.24和17.70℃,与马铃薯最适生长温度(18℃)十分接近。大垄栽培模式下土壤含水量和土壤温度受环境影响小,6月30日以后,20 cm耕层土壤含水量和土壤温度比较稳定,一直处于低温高含水量的环境中,有利于马铃薯块茎膨大和成熟。[结论]采用大垄深翻耕作方法能有效改善土壤水温条件,提高马铃薯的产量和品质。     

广西黎塘岩溶区富含铁锰结核土元素迁移特征

[目的]研究广西黎塘岩溶区土壤富含铁锰结核背景下元素含量与迁移特征,为富含铁锰结核土的有效修复提供理论依据.[方法]选择具有代表性的未受农业耕作影响的富含铁锰结核土为试验样地,其成土母岩为碳酸盐岩,以成土母岩为碎屑岩的土壤为对照,分层采集剖面A(0~35 cm)、B层(>35 cm)土壤及对应岩石样品,测定土壤、岩石氧化物及重金属元素含量.[结果]广西黎塘岩溶区土壤主要是Si、A1和Fe的氧化物,三者之和在土壤剖面A、B层的平均含量分别占总量的86.32%和86.30%;广西黎塘岩溶区土壤的SiO2和Fe2O3含量均低于对照,而Al2O3、CaO和MgO含量高于对照.广西黎塘岩溶区土壤Cd、Pb和Zn含量顺序为Zn>Pb>Cd,其中剖面A层Cd和Pb平均含量均超过B层,而Zn平均含量低于B层,剖面A、B层Cd、Pb和Zn平均含量均已超过广西土壤元素背景值及成土母岩为碎屑岩的土壤,未超过土壤环境质量二级标准值.广西黎塘岩溶区土壤以高硅铝系数、低盐基总量淋溶系数为特征,土壤剖面B层风化淋溶强度高于A层,风化淋溶程度整体上高于碎屑岩成土.土壤烧失量(LOI)与SiO2含量、Al2O3含量、硅铝率、盐基总量淋溶系数的相关系数分别为-0.8063、0.7091、-0.8570和-0.2923,土壤剖面A、B层Ca、Mg元素及B层的Cd元素发生了亏损,其他元素均表现为富集或强烈富集.[结论]成土母岩为碳酸盐岩的土壤氧化物、重金属含量、风化淋溶强度、迁移特征等与成土母岩为碎屑岩的土壤具有差异,铁锰结核的存在已造成重金属元素在土壤中的积累并具有潜在污染.     

宁南黄土丘陵26年生主要人工灌木林碳密度及其分配特征

[目的]基于宁南黄土丘陵区26年生主要人工灌木林样地调查数据,分析林地碳密度及其分配规律,以期为该地区人工灌木林碳效益估算提供基础数据。[方法]在宁夏隆德县退耕还林实施区,选择26年生沙棘(Hippophae rhamnoides)、柠条(Caragana korshinskii)和山毛桃(Prunus davidiana)灌木林设置样地,测算灌木层、草本层的生物量,并取0~100 cm土层土样,测定不同土层土壤体积质量,计算灌木层、草本层和土壤层的碳密度,分析3种灌木林各组分及土壤碳密度的变化。[结果]沙棘、柠条、山毛桃林地碳密度分别为56.30、74.20和117.44 t/hm2,其碳密度的空间分布格局基本一致,即土壤层碳密度所占比例最大,分别占84.10%、74.49%和84.82%;其次为灌木层,所占比例分别为15.03%、25.15%和15.00%;草本层所占比例最小,分别为0.78%、0.36%和0.17%。沙棘、柠条和山毛桃0~10 cm土层碳密度分别为50~100 cm土层碳密度的1.84、2.50和3.48倍。[结论]灌木层是植被碳密度的主体;土壤碳密度随土层深度的增加而下降;土壤碳库是林地碳密度的主体。     

不同耕作方法对耕层土壤水分时空分布的影响

本文报导了不同耕作方法对土壤耕层水分时空分布的影响。在实验研究中,采用TDR导线测定仪监测非搅动土壤中水分的变化,并引进土壤干燥系数和雨后水分收入的概念加以讨论。在玉米整个生育期内,通过对9000个数据的分析,发现传统耕法的土壤平均含水量<一年免耕的含水量<长期免耕的含水量,又以春季最为明显。在干燥过程中,根际土壤的含水量<远根区的含水量,在湿润过程中则相反。用传统方法耕作的土壤,干燥系数高于其他耕法,根际土壤的干燥系数高于其他空间位置。各处理耕层土壤的雨后水分收入状况不同,同一耕法不同空间位置的土壤水分收入也存在差异,耕层水分的空间和时间分布状况明显受耕作处理的影响,同时与地表覆盖和作物发育阶段有关。     

不同耕作模式对大豆田土壤杂草种子库的影响

[目的]明确不同耕作模式对大豆田土壤杂草种子库的影响。[方法]采用杂草种子萌发法,调查玉米大豆轮作区翻耕和免耕2种耕作模式下大豆田0~30 cm土层土壤杂草种子库组成及特征。[结果]2013—2015年调查统计结果表明,翻耕大豆田杂草共有16科28种,免耕大豆田杂草共有15科26种,有22种杂草在翻耕和免耕大豆田均有分布。翻耕田主要优势杂草为稗草、铁苋菜、龙葵、藜和委陵菜,免耕田主要优势杂草为龙葵、铁苋菜、稗草、藜和马唐,杂草类型以阔叶杂草为主,禾本科杂草较少。翻耕大豆田杂草种子库密度为3 248.2粒/m2,主要分布在0~5、15~20、20~25 cm土层,其中稗草的密度和相对优势度最高;免耕大豆田杂草种子库密度为3 181.5粒/m2,主要分布在0~5、20~25、25~30 cm土层,其中龙葵密度和相对优势度最高。不同耕作模式优势杂草在土层中的分布有一定差别,稗草在翻耕田主要分布于0~5、10~15、20~25 cm土层,而在免耕田主要分布于20~25 cm土层;龙葵在翻耕田主要分布于5~10、20~25 cm土层,而在免耕田主要分布于20~25 cm土层。[结论]免耕和翻耕对大豆田杂草种子库密度影响不大,不同耕作模式对杂草相对优势度和土壤中的垂直分布有一定影响。