旋耕机耕作对紫色土碳氮垂直分布过程的影响

利用在土壤表面人为添加钛铁矿粉以示踪表层土壤垂直和顺坡再分配过程,通过对比耕作前与模拟耕作20次、40次土壤有机碳和全氮垂直分布特征,研究紫色土旋耕机等高耕作所产生的土壤顺坡和垂直搬运耦合作用对有机碳、全氮垂直分布过程的影响机制。结果显示:强烈耕作后坡顶侵蚀深度超过原土壤剖面厚度,但土壤剖面厚度依然与耕作深度相当,这是由于耕作对坡顶土壤起着顺坡搬运(耕作侵蚀)和垂直搬运(破碎母岩)的双重作用。磁性示踪剂的深度分布显示出耕作引起表层土壤垂直向下迁移,但不同坡位垂直分布机制不同。坡顶土壤有机碳和全氮浓度明显减小,这是由于强烈的耕作侵蚀向下坡搬运耕层土壤,同时耕作垂直搬运引起母岩碎屑向耕层混入产生稀释作用;坡趾表层0—5 cm土壤有机碳和全氮浓度减小,但是5—20 cm明显增加,表明耕作侵蚀引起来自上坡的低浓度土壤在坡趾堆积。这些结果表明旋耕机等高耕作下土壤同时发生顺坡传输与垂直迁移,两者相互作用导致耕作侵蚀区和耕作沉积区呈现出明显不同的有机碳、全氮垂直分布模式。     

等高犁耕朝向对紫色土坡面土壤再分布的影响

选择一块坡长15m、坡度14.16%的坡地,采用磁性示踪法分析等高向下犁耕(向下坡方向翻垈)和等高向上犁耕(向上坡方向翻垈)的土壤再分布特征,利用模拟耕作(15次)检验两种等高犁耕的长期作用下对土壤剖面和微地貌演化的影响。结果表明:等高向下犁耕导致土壤发生向下坡移动,土壤位移量为15.62~28.70kg/m,坡度对其影响不显著(p=0.93);等高向上犁耕导致土壤同时发生向下坡和向上坡移动,土壤净位移量为-10.91~8.23kg/m,坡度对其有显著影响(p0.001),土壤净位移方向随着坡度的增大由向上坡转为向下坡,本研究条件下临界坡度为14%;等高向下犁耕15次后坡顶侵蚀深度是原土层深度的132%,耕作后土层深度与耕作深度相当,表明等高向下犁耕加速土壤侵蚀和促进母岩成土的双重作用共同维持着坡顶土层深度的稳定;等高向上犁耕15次后坡顶土层深度增加了12.7%,表明等高向上犁耕具有保护坡顶土层深度的作用。等高向上犁耕是一种防治类似紫色土的薄层土壤耕作侵蚀和土壤退化的有效措施。     

沼液施用年限对土壤团聚体、养分及重金属的影响

【目的】研究集约化畜禽养殖场沼液施用对土壤环境质量的影响,合理施用沼液,促进种养结合循环农业发展和保护农业生态环境。【方法】采集连续施用沼液4、5、8、10年的土壤,分别测定土壤机械稳定性团聚体与水稳性团聚体含量、土壤碱解氮、有效磷、有机质和重金属含量,研究长期施用沼液与土壤团聚体、养分含量及重金属的关系。【结果】沼液施用明显增加2 mm土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体含量,其中沼液施用10年水稳性大团聚体含量增加19.50%,土壤团聚体稳定性指标MWD、GMD、R_(0.25)增加,土壤团聚体稳定性得到明显提升;沼液施用能显著增加2 mm和0.5～2 mm土壤团聚体有机质,增幅为28.11%～522.42%;不同沼液施用年限都能增加土壤碱解氮、有效磷和有机质含量,最大增幅分别为93.86%、121.96%和138.46%,有效提高土壤供肥能力;长期施用沼液,土壤Zn、Cu积累明显,存在土壤污染风险。【结论】连续施用沼液能增加土壤大团聚体、团聚体有机质、土壤碱解氮、有效磷和重金属的含量,但在增加土壤肥力和土壤团聚体稳定性的同时存在部分重金属累积污染风险,长期使用需要采取重金属防治措施。     

垂直超深旋耕对紫色土植烟土壤持水性能的影响

紫色土普遍存在土层薄、耐旱性差的生产性问题,改善其土壤水分条件的潜力不仅在于土壤,更在于母岩。选择薄层紫色土植烟坡地,采用垂直超深旋耕对其松土的同时破碎下覆母岩(简称为土壤母岩一体化耕作),设置土壤母岩一体化耕作的耕深为50 cm(T1)和35 cm(T2)以及常规耕作12 cm(T3)3个处理,研究土壤母岩一体化耕作产生的土层增厚对植烟土壤持水性能的影响。土壤母岩一体化耕作将沉积松散的泥页岩破碎,增大了土层深度,T1和T2处理上坡土层深度分别相对于T3处理增加了147.9%和67.9%,而下坡分别增加了65.7%和9.0%;土壤母岩一体化耕作与常规耕作相比土壤容重和土壤紧实度显著减小(P<0.01),而土壤含水量显著增大,特别是耕层以下;不同耕作处理土壤贮水量由大到小排序为T1>T2>T3,T1和T2上坡分别比T3上坡高125.69%和66.02%,T1和T2下坡分别比T3下坡高34.99%和6.58%。结果表明,土壤母岩一体化耕作破碎母岩增加蓄水基质是拓展容水空间和增强贮水能力快捷而有效的途径,可打破紫色土植烟坡地土层浅薄、水分容量小、保水抗旱能力差对烤烟生产的制约。     

耕作侵蚀对紫色土坡耕地土壤水分分布的影响

通过短期连续耕作45次,模拟长期耕作对土壤水分分布的影响,利用TDR法按冬小麦5个生长期测定对照区与试验区(实施45次强烈耕作)土壤耕层(0-16.5cm)水分。结果表明,试验区土壤含水量比对照区低8.74%～25.49%,而土壤含水量变异性却比对照区高11.9%～399.8%,表明强烈耕作增大了土壤耕层含水量在坡面的变异性。对照区与试验区土壤含水量分布的差异主要表现在坡顶和肩坡,这种差异可能主要是由耕作侵蚀引起的。耕作侵蚀使上坡土壤发生流失,使土壤贮水性下降,导致试验区上坡土壤耕层含水量显著减小;耕作沉积使下坡土壤发生累积,但对试验区下坡土壤耕层含水量无显著影响。     

不同年限红柳恢复川西北高寒沙地对土壤团聚体和有机碳的影响

利用土壤大团聚体含量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)和团聚体对有机碳贡献率(F)指标,研究不同时间尺度红柳恢复川西北高寒沙地对土壤团聚体稳定性和有机碳分布的影响。结果表明:红柳不同恢复年限土壤机械稳定性团聚体和水稳性团聚体都以微团聚体(0.25mm)组成为主,随着恢复年限增加,表层(0—20cm)2,0.5~2mm粒级土壤团聚体含量显著增加,表层(0—20cm)土壤团聚体R_(0.25)、MWD和GMD表现为0年5年10年15年,PAD呈现相反的特征;红柳恢复引起表层(0—20cm)土壤有机碳含量显著增加,随着恢复年限增加,2,0.5~2mm粒级团聚体有机碳含量显著提高,0.5mm粒级团聚体对土壤有机碳贡献率高达34%~60%;红柳恢复对亚表层(20—40cm)土壤团聚体与有机碳分布特征影响不显著。研究表明土壤团聚体稳定性和有机碳指标可作为川西北高寒沙地土壤生态修复适应性指标,红柳恢复对该区沙化土壤改良具有重要作用。     

耕作侵蚀对坡耕地土壤水稳定性团聚体和水分特征的影响

通过模拟顺坡耕作(短期连续耕作45次)的方法研究模拟长期耕作对不同景观位置水稳定性团聚体和水分特征曲线分布等特征的影响。研究结果表明:与对照地相比(等高耕作1次),模拟顺坡耕作样地(试验地)通过连续耕作45次后导致上坡和下坡土壤剖面深度发生显著变化(P0.05),在上坡减小55.16%,然而下坡土壤剖面深度增加了40.62%;在中坡部位没有发生显著变化(P0.05)。与对照地相比,试验地平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)在上坡部位分别减少29.61%和35.63%,在下坡,MWD和GMD值分别显著增加78.23%和93.48%,然而在中坡,试验地MWD和GMD值仅分别增加13.51%和12.28%。试验地土壤水贮量在上坡部位比对照地降低了49.38%。对照地与试验地水分特征曲线分布显著变化主要发生在上坡和下坡部位。比较对照地,试验地在上坡的低吸力段(0~330kPa)土壤持水能力明显降低,而下坡的高吸力段(330~15 000kPa)土壤持水能力显著增大。这些变化主要是由于耕作侵蚀导致不同景观位置土壤再分布而产生的土壤空间变异性。     

岷江上游聚落生态位内部土地利用变化特征

山区人类生产和生活对土地利用的影响主要集中在聚落生态位内,以山区聚落生态位为研究单元,可有效揭示山区微观尺度土地利用的动态变化过程和人地作用机制。利用遥感资料和GIS技术,研究1999—2009年岷江上游干旱河谷区聚落生态位内部土地利用时空分布及其变化特征,研究结果表明:(1)10年间聚落生态位内耕地显著减少,而草地和林地明显增加;(2)聚落生态位内土地利用在海拔2001~2900 m、坡度15°~35°分布最为集中,在坡向上呈现南坡高于北坡,东坡高于西坡的特征;(3)聚落生态位内高山区土地利用结构趋于有序,而低山区-高半山区土地利用结构趋于无序。岷江上游聚落生态位内部土地利用正处于快速调整阶段,耕地呈现出明显的非农化特征(耕地→草地、耕地→生态林、耕地→经果林),这种土地利用变化主要是聚落人口空心化、生态保育政策和比较利益共同驱动作用的结果。     

耕作深度对紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀的影响

利用磁性示踪法定量研究紫色土坡地旋耕机上下耕作的耕作位移和土壤位移量,分析了不同耕作深度(8,10,12cm)对耕作侵蚀的影响。结果表明:在研究坡度范围内(3.43%~20.97%),旋耕机不同耕作深度引起的土壤净位移差异显著(p=0.007),且随着耕作深度的增加土壤净位移显著增大,3种耕作深度的土壤净位移与坡度均显著相关,且随着耕作深度的增加相关性逐渐增强;耕作侵蚀速率随着耕作深度的增加而增大,耕作深度由8cm增加为10cm,耕作侵蚀速率增大了77%,由10cm增加为12cm耕作侵蚀速率增大了49%。耕作深度是影响紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀的重要因素之一,增加耕作深度引起耕作侵蚀明显增加,因此合理调控耕作深度是防治紫色土退化的一种重要措施。     

碳酸钙对石灰性土壤颗粒组成测定的影响

采取化学分析和Tessier连续提取法,对西宁市6个功能区城市土壤重金属Cu、Zn、Pb和Cd的含量及形态进行研究。结果表明:西宁市各功能区土壤的Cu、Zn、Pb和Cd的全量分别是全国土壤相应重金属几何平均值的1.9~5.2,1.9~6.9,0.8~4.0,7.4~11.1倍,4种重金属污染比较严重。6个功能区的重金属Cu、Zn、Pb和Cd含量进行差异显著性分析,结果是广场区Cu的含量与风景区的差异不显著(P>0.05),但与其他4个功能区差异显著(P<0.05);风景区与开发区差异显著(P<0.05),但与其他4个功能区差异不显著(P>0.05);开发区Zn的含量与商业区和居民区的差异显著(P<0.05),而其他各功能区间差异均不显著(P>0.05);各功能区Pb和Cd的含量均无显著差异(P>0.05)。研究土壤中重金属的化学形态有较大的差异,Cu以残渣态和有机结合态为主;Zn以残渣态和铁锰氧化物结合态为主;Pb和Cd以残渣态为主。Cu活性相对较高的土壤出现在风景区、矿冶区和居民区,Zn活性相对较高的土壤出现在风景区和广场区,Pb活性相对较高的土壤出现在风景区和居民区,Cd活性相对较高的土壤出现在矿冶区和开发区,研究土壤中4种重金属均具有一定的生物有效性和潜在的生态危害性。