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。     

黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响

为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm~2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm~2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。     

坡耕地综合治理技术模式的蓄水保土及增产效应

针对松嫩平原北部丘陵漫岗黑土区严重的水土流失、春旱和耕层渍涝并存的问题,采取了垄向区田与鼠道、暗管和明沟4种措施并将其有机集成形成了4个坡耕地综合治理技术模式。于2009和2010年,以黑龙江农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象,研究了不同技术模式对大豆生育期土壤水分动态、产量、作物水分利用效率、地表径流和土壤侵蚀的影响。结果表明,4种技术模式均有不同程度的蓄水保土增产和提高作物水分利用效率的作用,其中鼠洞+暗管+明沟+垄向区田措施效果最为明显,与常规耕作相比产量和水分利用效率分别提高了27.3%和23.9%,地表径流量和土壤流失量分别减少了31.3?mm和456?t/?(km2·a)。     

黑土坡耕地几种水土保持措施的蓄水保土效应研究

水土流失是制约我国北方旱区农业发展的主要因素,研究保护性耕作措施的蓄水保土效应,对北方旱区的水土保持工作具有重要的指导意义。通过田间试验对几种不同保护性耕作措施的土壤储水量、水分平衡及水分利用效率进行了研究,综合评价了几种耕作措施的蓄水保土功效。结果表明：横坡免耕、横坡种植、深松区田、垄向区田、深松、免耕储水量分别为常规耕作的112.6%,110.8%,107.0%,104.9%,103.8%,102.5%。横坡耕作和垄向区田能够有效减少坡面径流和土壤侵蚀,起到蓄水保土的作用,并为农作物生长提供有利的土壤水分环境。     

CO2浓度倍增和土壤盐胁迫对藜麦生理特征及产量的影响

利用可精准调控CO_2浓度的人工气候室,设置2个CO_2浓度(常规组:400μmol/mol和倍增组:800μmol/mol),同时设置2个NaCl胁迫浓度(对照组NaCl浓度为0;盐胁迫组400 mmol/L NaCl),探讨CO_2浓度倍增和土壤盐胁迫对藜麦生长、生理、叶片离子含量、叶片光合特性和内禀水分利用效率的影响。结果表明,在盐胁迫下,CO_2浓度倍增显著提升藜麦光合速率、降低藜麦气孔导度,提高藜麦内禀水分利用效率,从而增加藜麦产量。但是,在CO_2浓度倍增处理下,随着藜麦生长,光合速率提升幅度逐渐缩小,藜麦产生光合适应现象。此外,在盐胁迫下,与CO_2浓度常规组相比,CO_2浓度倍增最终(63d)降低藜麦叶片Na+浓度达42%,增加藜麦叶片K+浓度达26%,有效调控藜麦叶片中离子平衡,表现出明显的吸K+排Na+的现象。同时,CO_2浓度倍增促进藜麦渗透调节,有效调控藜麦叶片水分运动,增加细胞含水率,降低叶片溶质势和水势,提高压力势,维持细胞正常的生理功能。此外,藜麦内禀水分利用效率与藜麦叶水势、溶质势,光合速率和K+浓度呈显著正相关。研究结果有助于深入理解CO_2浓度倍增调控作物耐盐性的生理机制,为应对大气CO_2浓度升高背景下土壤盐碱化问题,维护生态系统稳定性,保障粮食安全提供参考。     

河套灌区不同覆膜方式膜下滴灌土壤盐分运移研究

随着灌溉面积的增加和引黄水量的减少,河套灌区土壤盐渍化和水资源紧缺的问题日益突出,为保持农田水土环境的良性发展,以内蒙古河套灌区曙光试验站为研究对象,开展不同覆膜方式膜下滴灌土壤水盐运移规律研究。试验设置全膜覆盖(PQ)和半膜覆盖(PB)2个处理,采用5TE土壤水盐监测探头测定剖面土壤含水率和电导率。结果表明:膜下滴灌过程中剖面土壤盐分发生再分布,滴头下方30cm附近形成主要脱盐区,盐分逐渐向湿润区外缘积聚。半膜覆盖处理土壤盐分在膜间表层聚集,全膜覆盖处理保水抑蒸效果明显,起到了较好的压盐效果。表层土壤电导率值具有距滴头水平位移50cm20cm0cm的特点,膜间电导率值波动较大。不同水平位置处土壤电导率曲线变化规律相同,随土层深度增加振幅变小。全生育期内0—70cm深度土层不同覆盖方式均起到了一定的脱盐效果,半膜覆盖2个生长季内盐分变化(SA)分别为4.71mg/hm~2和9.24mg/hm~2,全膜覆盖处理SA分别为12.22mg/hm~2和21.55mg/hm~2。全膜覆盖处理可以有效抑制土壤水分蒸发,减弱盐分随水向上运动趋势,创造适宜作物生长的淡盐环境。可为河套灌区膜下滴灌种植模式下田间水盐管理提供理论依据。     

干旱区大田玉米膜下滴灌土壤水热效应研究

土壤水热状况是影响干旱区作物产量的主要因素,围绕膜下滴灌土壤水热运移情况,以河套灌区玉米为研究对象,开展了2年的田间试验,研究了膜下滴灌条件下不同覆膜耕作方式对土壤水热运移规律的影响。试验设垄作全膜(LQ)、垄作半膜(LB)、平作全膜(PQ)和平作半膜(PB)4个处理,采用烘干法测定0—120cm土壤含水量,ECH2O-5TE探头测定0—120cm土壤温度。试验结果表明:在苗期,0—20cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了14.4%,23.8%和26.9%;拔节期,0—40cm土层LQ含水率较LB提高了32.6%,PQ较PB提高了5.8%;抽雄期0—60cm土层垄作土壤含水率明显高于平作,而60—120cm土壤含水率差异不明显;成熟期0—80cm土层LQ土壤含水率较LB、PQ和PB分别提高了18.1%,11.2%和21.5%。分析0—70cm土层平均土壤温度发现,LQ的温度明显高于半膜覆盖的处理,2014年和2015年LQ土壤温度较LB分别增加0.44,1.16℃,较PQ分别增加0.93,0.22℃,较PB分别增加1.22,1.37℃。2年的试验验证了不同覆膜耕作方式下,随土层深度的增加,土壤温度变化趋于平缓。垄作全膜可以提高土壤温度,增大土壤含水率,有效防止垄体土壤温度的散失,为作物生长提供良好的水热状态,促进作物增产。