不同作物间坡面径流和泥沙流失量特征与差异分析

为了揭示作物种类对坡面径流和泥沙流失的影响,对坡耕地玉米、莜麦和土豆三种作物小区在7~9月侵蚀性降雨期的降雨量、径流量和泥沙流失量进行了监测与分析。结果表明:2015年7~9月侵蚀性降雨单场降雨量在25.76~40.25mm之间,均值为31.49mm,属大雨。作物种类对坡面径流量影响显著,表现为莜麦地>土豆地>玉米地,均值分别为:41.45L、37.48L和30.84L。三种作物小区泥沙流失量与降雨量和径流量间成正向线性关系,但相关系数和斜率均存在差异。随着径流量的增加,玉米小区泥沙流失量增加最慢,莜麦小区居中,土豆小区最快。三种作物小区径流含沙率存在显著差异,表现为:土豆小区>莜麦小区>玉米小区,均值分别为150.22g/L、121.47g/L和52.36g/L。作物种类对坡耕地坡面径流量、泥沙流失量、径流含沙率以及它们间相互关系均有影响,但玉米比莜麦和土豆具有更强的调蓄径流和保护泥沙流失的作用。     

全球气候暖干化对秦岭南北河流径流泥沙的影响研究

以秦岭南侧汉江和北侧渭河多年的径流泥沙观测资料，分析了全球气候暖干化对秦岭南北径流泥沙的变化。分析指出在80年代后，由于全球气候变化的影响，秦岭南北河流年均径流量均减少，与1935－1980年相比，汉江河流年均径流量减少1.9%，渭河河流年均径流量减少27.4%；同时汉江河流泥沙含量明显减少，但渭河河流泥沙含量呈增加趋势，是汉江河流泥沙含量133倍，表明了秦岭南北两侧在全球气候暖干化表现出明显的区域响应性。     

坡度对黄土坡面径流溶质迁移特征的影响

通过田间模拟降雨试验,分析了坡度对坡面物质迁移特性的影响.结果显示,坡度对坡面物质迁移的影响十分显著;降雨强度一定时,坡度达到15°左右时,径流量达到最大;坡度对径流养分流失量的影响是通过径流量起主导作用,径流量大相应径流携带养分流失总量增加.利用幂函数对径流溶质浓度变化过程进行了拟合,结果显示幂函数可以很好反映田间坡面溶质随地表径流变化过程,说明在侵蚀环境下径流溶质浓度变化过程符合幂函数.     

基于低污染的宁夏引黄灌区13种种植模式氮磷平衡分析

针对宁夏引黄灌区农业生产中大量施用化肥对环境及农业退水污染严重的实际,本试验以宁夏引黄灌区现有小麦/玉米为对照,通过选择冬小麦复种水稻及组配麦后复种(蔬菜、青贮玉米、油葵等)等13种种植模式,研究不同模式在作物不同生长时期内土壤氮磷运移规律以及综合效益,选择利于农业清洁生产的种植模式。结果表明:相对于单作,间套作由于增加了田面作物的覆盖时间,对降低土壤氮磷残留量效果明显;以土壤氮磷为主要衡量指标,结合经济效益,筛选出了适合于该灌区大面积种植,经济效益较高的四种低污染模式为:冬小麦复种水稻、春小麦复种芹菜、冬小麦复种青贮、冬小麦复种油葵,四种模式中尤以冬小麦复种水稻效益最明显,土壤中氮流失总量比对照低56.2%,磷流失总量比对照低28.6%。     

植被变化与水沙响应关系研究——以延河流域为例

以延河流域为研究对象,利用TM影像和降雨、径流泥沙数据,基于统计学和RS/GIS技术方法,分析了流域植被与水沙之间的响应关系及自然恢复植被的减水减沙效益.结果表明:2003-2005年与80年代相比,降雨增加导致径流量、输沙量增加8.1％、47.5％;人类活动导致径流量、输沙量减少23.4％、55.6％;人工林草植被减少径流量、泥沙量为0.228亿m3、543.478万t,自然恢复植被减少径流量、泥沙量为0.121亿m3、152.970万t;人工林草植被的减水、减沙效益占人类活动贡献的46.94％、30.64％,而自然恢复植被的减水、减沙效益占24.97％、8.62％.植被在水土保持中的作用日益突出,自然恢复植被减水减沙比重增大,“封育”措施在流域治理中具有重要意义.     

黑土坡耕地土壤流失形态分析——以一次降雨为例

以东北黑土区典型漫岗坡耕地为研究对象,测定次降雨条件下整个集水盆地出口处的径流体积及其含沙量,研究侵蚀泥沙的粒径分布特征、碳氮富集度以及可溶性养分的流失状况。结果表明,研究区只有在强降雨的情况下才会在集水盆地尺度上发生水土流失现象。20.5 mm降雨条件下(2006年8月1日)径流泥沙含量为1.0～2.5 g/L,泥沙C、N富集系数分别为2.10和3.31。径流液中DOC的浓度介于2.47～3.93 mg/L之间,TN浓度介于1.61～3.28 mg/L之间,径流携带养分量在整个养分流失过程中是不可忽视的流失途径。侵蚀泥沙(未加分散剂)的团聚体组成和原土壤有很大差异,径流泥沙的流失主要是粒径为0.053 mm以下的团聚体,尤其是0.002～0.02 mm的粉粒团聚体为主。     

黄土坡面不同土地利用与覆盖方式的产流产沙效应

研究不同地类坡地产流产沙规律,对定量评价林草措施的水土保持效益具有重要的意义。利用布设在山西省吉县蔡家川流域的10个径流小区资料,分析了不同土地利用/覆盖方式对产流产沙的影响,研究结果表明:草地拦蓄暴雨功能明显小于灌木与乔木林地;农地(坡耕地)是坡面侵蚀的主要土地利用类型,天然灌木林与混交林的防蚀功能明显大于人工纯林;水土保持林地拦蓄径流明显大于经济林。     

脐橙果园杂草对地表径流和土壤流失的影响

江西省赣州市是我国最大的脐橙主产区,但长期以来果园水土流失问题未得到有效解决。试验于2015年3—8月雨季分别在江西省赣县和信丰县2个县各选择1个脐橙果园进行,在每个试验区果园设置3个径流小区,每个小区为1个处理,分别是清耕裸露(CK)、全园保留杂草(T1)和杂草条带(T2),观测地表径流和土壤流失情况。共调查到45种果园杂草,分属27科43属,其中马唐和宽叶雀稗为优势草种。径流小区观测结果显示,与清耕裸露地相比,果园全园保留杂草和杂草条带能减少地表径流量15.5%～50.3%、土壤流失量30.9%～45.4%,T1处理减幅总体比T2处理大。表明脐橙果园杂草在防治果园水土流失方面发挥着重要作用,值得深入研究。     

新垦淡灰钙土微生物生物量碳、氮、磷及玉米产量的研究

通过设置在宁夏红寺堡灌区开垦4 a的淡灰钙土上的定位试验,研究了不同施肥对新垦淡灰钙土微生物生物量碳、氮、磷及玉米产量的影响。结果表明:各施肥处理可以明显提高土壤微生物生物量碳、氮、磷含量,不同处理相比,化肥配合羊粪效果最好,单施羊粪次之,单施化肥最低;与对照相比各施肥处理对玉米的增产效果极显著,各处理作用效果的排序为:氮磷 羊粪>氮磷锌钾>氮磷锌>氮磷>氮>羊粪>不施肥,氮磷 羊粪处理与单施氮肥和单施羊粪之间差异达极显著水平。化肥与有机肥羊粪配合施用既能显著增加土壤微生物生物量碳、氮、磷含量又能使玉米产量显著提高,因此是新垦淡灰钙土施肥的最佳选择。土壤微生物量碳与有机碳呈极显著正相关,与全氮呈显著正相关,表明其与土壤肥力关系密切,可作为评价新垦地土壤质量变化的生物学指标。     

渭河平原县域农田土壤速效养分空间特征

土壤速效养分对评价土壤肥力水平具有很好的表征作用,对其充分了解是土壤养分管理和合理施肥的基础。本研究以兴平市为例,综合运用传统统计学、地统计学和GIS技术,结合“3414”田间肥效方案,研究渭河平原农田土壤速效氮、磷和钾的空间特征及其变化规律,为区域平衡施肥、农田保养和农业生产提供科学指导和理论基础。结果表明,兴平市农田土壤速效氮、磷和钾平均含量分别为38.38 mg·kg^-1,27.13 mg·kg^-1,202.07 mg·kg^-1,速效氮磷比值平均为1.99。在约400 m采样尺度下,3项土壤养分均表现出弱的空间相关性,主要受施肥管理、种植模式等人为活动影响。整体上,土壤速效钾含量丰富;速效磷整体较丰富,7.43%的农田缺乏;速效氮普遍不高,67.98%农田缺乏;速效氮磷比值偏低,92.27%农田比值小于2。30 a来,农田土壤速效氮普遍下降,降幅西高东低、北高南低;速效磷普遍增加,增速北高南低;速效钾北增南减,整体在增加;土壤氮磷比值分布格局逆转,变化上南增北减,整体在下降。盲目施肥和肥料利用率低是兴平市农业生产的主要障碍因素。今后的生产实践中应密切关注土壤氮素的有效补充,磷肥的控制及渭河阶地区土壤钾素的消耗,平衡土壤养分, 以提升区域经济和生态效益。     

河北坝上风蚀对农田土壤肥力水平影响研究

河北坝上地区风多风大,冬春季节降水少,使得大片农田长期处于强烈的风蚀之中.由于地表土壤养分的大量流失,农田土壤生产能力下降,导致荒漠化进程加剧.针对传统和保护性耕作农田土壤及风蚀物养分的变化,研究分析了土壤的风蚀和有机物及养分衰减的定量关系及其衰减的机理.结果表明:风蚀过程是农田土壤退化的重要路径,可以通过风蚀物中有机质和养分的含量估算农田土壤的有机质和养分的损失量.土壤风蚀过程中,保护性耕作比传统耕作可以减少风蚀量62.56%.有机质损失减少31.05%,全氮损失减少29.15%,全磷损失减少32.25%,全钾损失减少66.11%;有机质及养分主要集中在细微的土壤颗粒之中.风蚀对土壤营养物质及有机质的流失高于土壤的流失,风蚀是土壤退化的重要原因,恶化环境的同时造成了严重的经济损失.可以采用保护性耕作技术防止农田沙漠化和提高作物产量.     

PAM与SAP交并施用对旱区坡耕地氮素淋溶的影响

通过在旱区坡耕地上模拟降雨试验，研究在降雨强度40 mm·h^-1和历时为3 h的条件下，7种线性水溶性高分子聚合物（PAM）和新型节水保水材料（SAP）交并施用方式对径流和氮素淋溶的影响。结果表明：与对照处理（不施用PAM和SAP）相比较，施加PAM和SAP有效减少了径流量和氮素淋溶量，减少的地表径流量达93.29%，相应地降低水中总氮淋溶量达25.58%，保水作用SAP强于PAM；同时，减少的土壤侵蚀量达91.85%，相应地降低泥沙中总氮淋溶量达37.96%；由降雨后土壤剖面养分分布可知，0~15 cm深度土壤的含氮量比对照组高50.24%。说明施加PAM和SAP增加了根系层的持水和保肥能力，降低了土壤养分随水的深层渗漏，且保土作用PAM强于SAP。在坡耕地施加PAM和SAP不但可以减少水土流失，而且能降低土壤氮素的流失，防止肥料对地下水的污染。     

降雨强度对农业耕作措施水土保持作用的影响

利用人工模拟降雨试验，研究不同降雨强度下，不同农业耕作措施坡地水土流失特征。试验设计的坡地坡度分别为5°和15°，降雨强度分别为60、90、120 mm·h^-1；耕作措施分别为等高耕作、人工掏挖和人工锄耕，以相同坡度的平整坡地作为对照。结果表明：（1）随着降雨强度的增大，各耕作措施坡地产流量显著增大1.51倍以上，最大增加幅度为等高耕作坡地的2.28倍。而坡地产沙量在降雨强度较小时增加不显著，当降雨强度增大到120 mm·h^-1时，坡地产沙量显著增大；（2）与平整坡地相比，等高耕作在3个降雨强度下都具有明显的减流效益，减流量均大于15%，而人工锄耕和人工掏挖却不明显；（3）在5°坡地上，等高耕作和人工掏挖在3个降雨强度的减沙效益均大于25%，而人工锄耕减沙效益不明显；在坡度为15°、降雨强度为60 mm·h^-1和90 mm·h^-1时，人工锄耕和人工掏挖减沙效益与降雨强度关系无明显规律，在降雨强度为120 mm·h^-1时，3个耕作措施都不能有效降低坡地产沙量。可见，水土保持农业耕作措施具有降低坡地产流量的作用，而对于坡地产沙的作用存在明显差异，在大坡度和大降雨强度下，不仅不能降低坡地产沙，反而加剧坡地土壤流失。     

Konservierende Bodenbearbeitungssysteme

In Austria due to the cultivation of grain maize, corn silage, green corn, sugar beets, sunflowers, soybeans, potatoes and vineyards about 450.000 hectares are seen as potential risk of erosion. For this reason the cause of soil erosion and the possibilities for reduction and prevention have been investigated. From 1994 to 2004 eight different tillage systems were tested at three locations in Lower Austria. Five tillage systems were tested in Tulln – located 30 km from Vienna. The systems included conventional tillage with plough as well as mulch and direct drilling with cover crops in autumn. No till and ridge tillage also were tested. The Institute of Hydraulics and Rural Water Management of the University of Natural Resources and Applied Science Vienna (Prof. Dr. A. Klik) measured surface runoff, soil loss, nitrogen, phosphorus and herbicide loss, Mycotoxins were analysed in Tulln. Between 1994 and 2004 the average soil loss at the three locations dropped from 16.2 t/ha/year (conventional tillage) to 4.2 t/ha/year with conservation tillage in cover crops, and to 2.2 t/ha/year with direct drilling systems. Nitrogen and Phosphorus losses showed similar tendencies. Herbicide loss declined 1.9% of the application rate in conventional tillage; 1.2% in conservation tillage and 0.5% in direct drilling systems.     

Effect of soil management on soil erosion on sloping farmland during crop growth stages under a large-scale rainfall simulation experiment

Soil erosion on farmland is a critical environmental issue and the main source of sediment in the Yellow River, China. Thus, great efforts have been made to reduce runoff and soil loss by restoring vegetation on abandoned farmland. However, few studies have investigated runoff and soil loss from sloping farmland during crop growth season. The objective of this study was to investigate the effects of soil management on runoff and soil loss on sloping farmland during crop growth season. We tested different soybean growth stages (i.e., seedling stage (R1), initial blossoming stage (R2), full flowering stage (R3), pod bearing stage (R4), and initial filling stage (R5)) and soil management practice (one plot applied hoeing tillage (HT) before each rainfall event, whereas the other received no treatment (NH)) by applying simulated rainfall at an intensity of 80 mm/h. Results showed that runoff and soil loss both decreased and infiltration amount increased in successive soybean growth stages under both treatments. Compared with NH plot, there was less runoff and higher infiltration amount from HT plot. However, soil loss from HT plot was larger than that from NH plot in R1-R3, but lower in R4 and R5. In the early growth stages, hoeing tillage was effective for reducing runoff and enhancing rainfall infiltration. By contrast, hoeing tillage enhanced soil and water conservation during the late growth stages. The total soil loss from HT plot (509.0 g/m²) was 11.1% higher than that from NH plot (457.9 g/m²) in R1-R5. However, the infiltration amount from HT plot (313.9 mm) was 18.4% higher than that from NH plot (265.0 mm) and the total runoff volume from HT plot was 49.7% less than that from NH plot. These results indicated that crop vegetation can also act as a type of vegetation cover and play an important role on sloping farmland. Thus, adopting rational soil management in crop planting on sloping farmland can effectively reduce runoff and soil loss, as well as maximize rainwater infiltration during crop growth period.     

保护性耕作对黄土高原春玉米田土壤理化特性的影响

为了探索黄土高原春玉米区保护性耕作农田土壤理化特性变化,测定分析了保护性耕作处理第二年春玉米生长不同时期农田土壤容重、水分和养分变化.结果表明,保护性耕作处理在玉米生长前期0～10 cm土壤容重呈下降趋势且小于传统耕作,但后期增加幅度较大;与传统耕作相比保护性耕作能显著增加玉米生长前期表层0～60 cm和后期100～200 cm土壤含水量 ,有较好保水、蓄水作用;保护性耕作下表层0～20 cm土壤养分指标除全磷外,均表现为稳定升高趋势,且能有效提高土壤全钾和速效钾含量;土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷含量低于传统耕作,但变异系数较小.     

渭北果园生草生物量与土壤养分因子的关系

果园生草技术作为一种先进的果园管理模式,能够改善土壤的理化性状。采用Person相关性和通径分析方法,对苹果园清耕、苹果/白三叶(Trifoliurn repens L.)、苹果/红三叶(Trifolium pretense)、苹果/小冠花(Coronilla varia L.)、苹果/鸡脚草(Dactylis glomerata L.)、苹果/百脉根(Lotuscorniculatus)间作6种管理模式下生草生物量和土壤养分因子进行了研究,探讨了生草生物量与土壤养分因子的关系,以期为果园生草的合理选择与有效管理提供参考。结果表明:5种生草的总生物量都介于150~300 g·m-2,小冠花的总生物量最大,而白三叶最小,具体顺序为:小冠花百脉根鸡脚草红三叶白三叶。通径分析结果表明,土壤肥力因子对生草生物量的直接作用系数大小顺序为容重全氮速效钾有机碳硝态氮铵态氮速效磷,土壤容重和全氮的直接和间接通径系数较大(分别为0.847和0.917),是影响生草生物量最主要的因素,速效钾和有机碳是影响生草生物量的次要因子,而硝态氮、铵态氮和速效磷对生草生物量的作用很微弱。     

Effects of structural and depositional crusts on soil erosion on the Loess Plateau of China

Conventional tillage practices used on the Loess Plateau lead to different soil surface micro-topography which results in forming two types of soil crusts. The objective of this study was to explore the formation position, properties and erosion characteristics of structural crusts and depositional crusts under the influences of the microtopography in the rainfall experiments. Two simulated rainstorms were applied in the experiments. The first rainfall event was used for soil crust formation, then the following simulated rainfall storms at 40 mm h^?1, 60 mm h^?1, and 80 mm h^?1 rates were applied to the soil boxes set to a 17.6% (10°) slope under three tillage types (contour tillage, artificial digging, and straight slope conditions) to investigate the resulting runoff discharge rate and sediment yield on crusted soil surface. Results show that: (1) structural crusts formed on the mounds, and depositional crusts formed in the depressions after the first rainfall events; structural crusts exhibit a lower thickness, bulk density, higher porosity and shear strength than depositional crusts; (2) structural crusts increased the runoff yield less and decreased the sediment yield more than depositional crusts; and (3) the runoff yield was significantly greater, and the sediment yield was lower on the crusted soil surface than that on the uncrusted soil surface, regardless of the effect of the tillage treatments.     

黄土高原春玉米保护性耕作农田土壤养分时空动态变化研究

试验以传统耕作(CT)为对照,连续3 a研究了保护性耕作(NT),传统耕作+秸秆还田(TS)处理下黄土高原春玉米田土壤养分含量的动态变化。结果表明,与传统耕作相比,保护性耕作处理各土层土壤有机质含量随春玉米生育期推进呈上升趋势,其中收获后耕作层土壤有机质含量增加明显;保护性耕作使得土壤碱解氮有向表面富集的趋势,保护性耕作下土壤速效磷略显增加趋势,其中在玉米收获后表现较明显,且较TS和CT处理差异显著;速效钾含量保护性耕作处理要显著低于其它处理,但有增加趋势。     

氮添加对天山高寒草原土壤酶活性和酶化学计量特征的影响

为探究氮添加对高寒草原生态系统土壤酶活性的影响,于2018年在中国科学院巴音布鲁克草原生态系统研究站,选择4个氮添加水平(对照,N0,0 kg·hm^-2·a^-1;低氮,N1,10 kg·hm^-2·a^-1;中氮,N3,30 kg·hm^-2·a^-1;高氮,N9,90 kg·hm^-2·a^-1),开展土壤酶活性对氮添加响应的研究,分析土壤酶活性对氮添加的响应特点,土壤酶化学计量比以及土壤酶活性与土壤环境因子的关系。结果表明:与对照相比,氮添加在N3水平显著增加β-1,4葡萄糖苷酶(βG)、β-D-纤维二糖水解酶(CBH)和β-1,4木糖苷酶(βX)酶活性(P<0.05),N1和N3水平显著增加碱性磷酸酶(AKP)活性(P<0.05),N3水平显著降低多酚氧化酶(PPO)活性(P<0.05),氮添加对亮氨酸氨基肽酶(LAP)活性影响不显著,N3水平下显著增加N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性(P<0.05)。相关分析表明,8种土壤酶活性均与土壤有机碳(SOC、NAG除外)和总磷(TP)显著相关,与土壤总氮(TN)不相关。研究区土壤酶活性C∶N∶P化学计量比为1∶1∶1.2,与全球生态系统的土壤酶活性C∶N∶P的比值1∶1∶1相偏离,表明该研究区土壤微生物生长受磷素限制。冗余分析(RDA)进一步揭示出土壤有机碳和土壤全磷含量是影响土壤酶活性的主要因子。