模拟降雨条件下成垄压实对硝态氮迁移的影响

利用人工模拟降雨研究了成垄压实施肥条件下不同的垄坡度及不同压实的障碍层对硝态氮迁移的影响。结果表明,对一次60mm的降雨,无障碍层存在时,平地施肥条件下NO3--N淋溶剧烈,土壤表层施肥部位的NO3--N仅余总施入量的0.1%左右。垄沟施肥因其将入渗水分与施肥区分开,从而可以降低NO3--N的淋溶。不同的垄坡度对NO3--N的淋溶略有影响,30垄坡条件下上层土壤NO-残留量略大于20、40。相对于不同坡度垄沟,在施肥带部位通过压实形成水分运动的障碍层对防止NO3--N淋溶的效果较为显著,当压实层的土壤容重为1.36g/cm3时,施肥部位残余NO3--N就可达727.40mg,占原施入量的17.2%;对容重1.42g/cm3的压实层,其施肥部位残余NO3--N已占到原施入量的23.6%。以上结果表明通过压实在施肥部位形成障碍层的成垄压实施肥法,减小通过施肥区的入渗水量,从而可减少施肥部位的NO3--N随入渗水分向深层土壤的迁移和累积,这对提高氮肥利用率,保护地下水资源具有重要意义。     

石灰性土壤烤烟含钾量及其累积分布的研究

通过不同钾水平处理的盆栽试验,采用定位叶片,分析了石灰性土壤上烤烟钾素累积、转移及分配规律,探讨了影响该区烟叶含钾量的主要原因及解决途径。结果表明,烤烟成熟期,根、茎中钾向烟叶中大量转移,烟叶钾的分配率远大于根、茎之和;增施钾肥可减少根、茎钾的转移率,但对各器官中钾的分配比例影响不大。钾素营养不足时,成熟期下部叶片中钾大量向上转移,从而造成下部烟叶含钾量大幅度下降。烤烟生育后期干物质累积速度超过钾吸收速度而引起钾的“稀释效应”,施钾对烟叶含钾量的提高作用在生育后期最为显著。烟叶在成熟期所累积的钾中,约有60%以上分配于上部叶。     

黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮对土壤渗透性的影响

为了明确黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮的分布状况及其对土壤渗透性的影响,本文以该区农田（春玉米）土壤自然发育的生物结皮为对象,通过野外调查,探索了该区农田生物结皮盖度及组成。并在此基础上,以裸土为对照,采用环刀法和双环法测定了土壤水分入渗参数,研究了农田藻结皮及藓结皮对土壤渗透性的影响。结果表明：风蚀水蚀交错区水浇地和旱地中均有生物结皮分布,平均盖度为42.11%,其中藻结皮盖度为33.74%,藓结皮盖度为8.37%。生物结皮显著降低了农田土壤饱和导水率,与裸土相比,藓结皮和藻结皮覆盖下土壤0~5 cm土层土壤饱和导水率分别降低55.14%和23.54%;藓结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别显著降低了51.11%、47.71%和46.50%,藻结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别降低了 25.56%、21.10%和 20.91%,但与裸土差异不显著。藓结皮的形成能够降低农田土壤砂粒含量,提高土壤黏粒含量,进而降低农田土壤渗透性。综上,生物结皮的形成导致了农田土壤渗透性的降低,这可能会进一步影响农作物对土壤水分的有效利用。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤磷素有效性及碱性磷酸酶活性的影响

黄土丘陵区生物结皮广泛发育,可影响土壤磷素有效性。目前鲜见生物结皮对土壤磷素有效性的研究报道。本文以该区不同年限退耕地的生物结皮为研究对象,通过野外调查和室内分析,研究了生物结皮对土壤全磷、有效磷及碱性磷酸酶活性的影响。结果表明,1）生物结皮的形成可显著提高结皮层土壤全磷含量,而下层(010 cm)全磷含量差异不显著; 2）生物结皮的形成可显著提高结皮层土壤有效磷含量,研究区生物结皮层土壤有效磷含量为3.27~5.87 mg/kg,占到同层土壤全磷含量的0.57%~0.95%,生物结皮层磷酸酶活性高于下层(010 cm) 381倍; 3）生物结皮对土壤磷素有效性及碱性磷酸酶活性的影响与生物结皮发育阶段有关; 4）生物结皮主要通过提高结皮层土壤碱性磷酸酶活性和有机质含量,降低土壤pH,进而提高了土壤磷素有效性。本文研究结果表明,生物结皮的形成有助于提高黄土丘陵区退耕地土壤磷素有效性。     

4种营养物质对藓结皮形成发育的影响

【目的】研究葡萄糖以及含氮、磷、钾、镁的营养物质对藓结皮形成发育的影响,为黄土丘陵区生物土壤结皮的人工修复提供技术指导。【方法】以陕北黄土丘陵区自然发育的藓结皮为繁殖材料,进行室内人工培养试验,在培养基中分别添加不同质量浓度的葡萄糖(10,20,30,40,50 g/L)、硝酸铵(0.5,1.0,2.0,4.0,8.0 g/L)、磷酸二氢钾(0.5,1.0,2.0,4.0,8.0 g/L)、硫酸镁(0.25,0.5,1.0,2.0,4.0 g/L),以不添加营养物质为空白对照(CK),当藓结皮生长30 d时,测定藓结皮盖度、藓株密度和藓株高,研究以上营养物质对藓结皮形成发育的影响。【结果】1)添加的4种营养物质中,用葡萄糖处理时藓结皮生长最好,藓结皮盖度和藓株密度均最大,分别达到了17.2%和14.6株/cm2;硫酸镁次之;用硝酸铵、磷酸二氢钾处理时,藓结皮盖度、藓株密度、藓株高与CK相比差异均不显著。2)随着葡萄糖质量浓度的增加,藓结皮盖度和藓株密度逐渐增大,且均在葡萄糖质量浓度为50 g/L时达到最大,分别为21.2%和18.9株/cm2。3)随着硝酸铵质量浓度的增加,藓结皮盖度和藓株密度呈先增加后减小的趋势,当硝酸铵质量浓度为1.0 g/L时均达到最大,分别为18.1%和16.3株/cm2。4)随着磷酸二氢钾质量浓度的增加,藓结皮盖度和藓株密度也呈先增加后减小的趋势,在磷酸二氢钾质量浓度为2.0 g/L时,藓结皮盖度和藓株密度均达到最大,磷酸二氢钾质量浓度为8.0 g/L时均降至最小。5)硫酸镁质量浓度为0.25 g/L时,藓结皮盖度和藓株密度均最大,分别达到了17.2%和14.8株/cm2。【结论】在土壤培养基中添加葡萄糖和硫酸镁可以显著提高藓结皮盖度和藓株密度;低质量浓度的硝酸铵对藓结皮的生长有促进作用,高质量浓度反而表现出抑制作用;磷酸二氢钾一次性施入培养基土壤时,其对藓结皮的形成发育没有影响;硫酸镁对藓结皮的形成发育有一定影响,但影响结果因其质量浓度不同而存在较大差异。     

黄土高原土壤可蚀性对退耕还林(草)的响应

退耕还林(草)的实施显著影响黄土高原退耕地土壤理化属性,进而可能影响土壤可蚀性。然而,目前黄土高原全区土壤可蚀性对退耕方式的响应及其区域特征尚不明确。为此,以耕地为对照,以黄土高原4个降雨量带内(200~300,300~400,400~500,>500 mm)的3种退耕地(乔木林地、灌木地和草地)为对象,通过野外调查和室内分析,研究不同类型退耕地土壤理化性质,采用EPIC模型估算土壤可蚀性,分析不同退耕方式对黄土高原不同区域土壤可蚀性的影响。结果表明:就整个黄土高原而言,退耕地0—20 cm土壤有机碳含量增加1.22~2.83 g/kg,乔木林地、灌木地和草地的土壤有机碳含量分别平均增加1.70,1.72,2.72 g/kg。黄土高原仅200~300 mm降雨量带内的草地与耕地的黏粒差异显著,300~400,400~500,>500 mm降雨量带内的各类型退耕地间的黏粒、粉砂粒和砂粒差异不显著。相较于耕地,退耕地土壤可蚀性呈现降低趋势,由0.012 4 (t·hm²·h)/(hm²·MJ·mm)降至0.011 5 (t·hm²·h)/(hm²·MJ·mm),但差异不显著,乔木林地、灌木地、草地与耕地间土壤可蚀性亦无显著差异。总体表明,退耕还林(草)虽显著提高土壤有机碳含量,但并未显著影响颗粒组成和土壤可蚀性。研究结果可为预报黄土高原退耕后的土壤侵蚀提供科学依据。     

不同施肥条件下农田硝态氮迁移的试验研究

NO^-₃-N的淋失是旱地农田氮素损失的重要途径之一，也是引起地下水污染的一个主要原因。在黄土高原地区，夏玉米生长正逢雨季，是NO^-₃-N淋失的主要时期。该研究基于阻水层理论和黄土高原地区传统的垄作习惯，在手工模拟机具成垄压实施肥的基础上研究了该施肥法与传统的平地施肥、垄沟施肥(成垄不压实)条件下土壤NO^-₃-N的迁移动态，结果表明，在供水量相同条件下，由于平地和垄沟条件下水分分布的差异，导致平地土壤中的NO^-₃-N较垄沟耕作易于迁移。在生育前期，由于作物根系对NO^-₃-N的吸收和拦截，成垄压实与成垄不压实施肥对阻止NO^-₃-N随水下移差异不大；生育后期，当作物需肥量减小时，成垄压实施肥能够阻止NO^-₃-N向深层土壤迁移累积。玉米收获后，3种施肥方式下土壤NO^-₃-N迁移深度为平地(>60 cm)>垄沟施肥(>45 cm)>成垄压实施肥(＜35 cm)。     

黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价

通过建立侵蚀土壤质量单因素评价模型和综合评价模型,选出了黄土丘陵区适宜的侵蚀土壤质量评价方法,定量评价了该区土地利用方式对土壤质量的影响。结果表明,采用加权综合法对土壤质量进行综合评价能够较好地反映土壤质量的实际情况,敏感地反映土地利用方式变化对土壤质量的影响。应用因子分析法所筛选的8项土壤质量简化评价指标能够很好地反映29项综合评价指标的信息,评价结果具有较高的代表性。拟定了黄土丘陵区侵蚀土壤质量分级标准,将研究区土壤质量分为5级。黄土丘陵区10种土地利用类型间土壤质量差异显著,以天然乔木林地土壤质量最佳,属1级;其次是天然灌木林地和大棚菜地,土壤质量属2级;天然草地土壤质量属于3级,人工乔灌林地土壤质量接近3级;人工草地、撂荒地、农地和果园土壤质量属于4级。     

放牧强度对黄土丘陵沟壑区生物土壤结皮分布格局的影响

【目的】明确放牧强度对生物土壤结皮（生物结皮）分布格局的影响。【方法】以黄土丘陵沟壑区4个典型的退耕还林（草）县（市）的退耕草地为对象,以单位面积羊粪球数(羊粪球密度)表征放牧强度,将放牧强度划分为轻度（羊粪球数0~10个/m²）、中度（羊粪球数＞10~20个/m²）、重度（羊粪球数＞20个/m²）3个强度,分别记作G1、G2、G3,以退耕封禁草地为对照(G0),基于景观生态学方法,通过拍照和GIS图像处理,采用景观格局指数定量分析了生物结皮分布格局的变化。【结果】放牧影响退耕草地生物结皮的盖度及组成,其中G2和G3处理藓结皮盖度显著低于G0和G1处理;藻结皮盖度随放牧强度的增加呈增大趋势,地衣结皮盖度无显著变化。放牧降低了生物结皮厚度,其中G3处理生物结皮厚度显著低于G0和G1处理。随着放牧强度的增加,藻生物量呈增大趋势,但各处理间差异不显著;而藓生物量呈降低趋势。与G0处理相比,放牧显著降低了生物结皮斑块的连结度,而增加了分离度,其中G3处理斑块连结度显著降低,而分离度显著增加。随着放牧强度的增加,生物结皮斑块密度变化不显著,斑块盖度、斑块连结度降低,而景观形状指数、分离度增加。放牧强度与生物结皮斑块盖度、斑块连结度、斑块分离度之间显著相关,拟合结果显示均呈二次函数关系。【结论】中度和重度放牧强度（羊粪球数>10个/m²）导致生物结皮斑块破碎化及退化。     

人工藻结皮对旱区农田土壤风蚀的防控效应

[目的]分析人工藻结皮对土壤起沙风速和风蚀速率的影响及其风蚀防控效果,探索人工藻结皮在农田土壤风蚀防控中的可行性,为农田土壤风蚀防控提供新思路。[方法]研究了400,600,800,1 000,1 200 ml/m²共5个藻液接种量对农田土壤藻结皮形成的影响,进而采用风洞试验,研究人工藻结皮对土壤风蚀的防控效应,探讨了该技术应用于农田土壤风蚀防控的可行性。[结果]在室外自然环境条件下,通过接种藻液可形成不同盖度的藻结皮。藻接种量为1 200 ml/m²时,培养14 d盖度可达30%,50 d后,其盖度可达60%以上,藻生物量、结皮厚度是对照的52和9倍,均有显著差异(p<0.05)。人工藻结皮可显著提高农田土壤的起沙风速,降低风蚀速率。当藻结皮盖度为30%左右,起沙风速(9 m/s)较裸土增加44%,风蚀速率较裸土降低80%以上。[结论]通过在农田土壤接种藻液形成藻结皮,可显著改变土壤物理属性,增强土壤抗风蚀性。农田土壤接种藻液形成藻结皮可以作为一种快速、有效的方法应用于农田土壤风蚀防控。