不同农艺措施对巢湖沿岸坡耕地水土及径流氮输出的控制效果

基于巢湖沿岸坡耕地水土和养分流失监测的定位试验,于2014—2015年连续2a进行观测,研究小麦—芝麻模式下,植物篱(黄花菜)(PH)、植物篱+秸秆覆盖(PHS)和等高垄作(CR)3种农艺措施对水土和径流氮输出的控制效果。结果表明,植物篱、植物篱+秸秆覆盖和等高垄作能有效减少地表径流量和土壤流失量,3种农艺措施的降低效果依次为PHSPHCR。与CK(当地常规耕作)相比,PH、PHS和CR处理平均分别减少24.5%,36.5%和19.7%的径流流失和31.0%,45.6%和25.4%的土壤流失,表现出显著的水土保持作用,且减沙效果大于减流效果。3种农艺措施显著降低了径流液颗粒态氮(PN)的浓度,提高了溶解态总氮(DTN)、硝态氮(NO~-_3—N)和溶解态有机氮(DON)的浓度,但对总氮(TN)和铵态氮(NH~+_4—N)浓度无显著影响。CK处理径流液中PN和DTN所占TN的比例基本相当,而在其3种农艺措施下,DTN是N随着径流迁移的主要形态。在DTN中,NO~-_3—N占较大比例,DON次之,NH~+_4—N所占比例最小。CK处理N随地表径流平均年度累积流失量为9.35kg/hm~2,占当年施N量的2.83%。与CK相比,PH、PHS和CR处理的N素年度累积流失量平均分别降低了28.3%,40.7%和21.2%,其对N素输出的控制效应主要是通过减流减沙来实现的。该研究可为巢湖流域坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

等高固氮植物篱控制坡耕地地表径流的效果

在金沙江干旱河谷坡耕地上进行等高固氮植物篱试验结果表明 ,种植植物篱后 ,坡耕地上不论是　　　　单次降雨产生的径流还是累积地表径流量均显著降低 ,幅度为 2 6 %～ 6 0 %。同时 ,植物篱对控制暴雨产生的地表径流尤其有效 ,这对防治山区坡耕地由于暴雨产生水土流失很有意义。坡耕地径流的季节分布表明 ,在干旱河谷区 ,坡耕地径流主要产生于雨季中后期 ,与土壤侵蚀主要发生在雨季前期有所不同。     

典型黑土区坡耕地水土保持措施适宜性分析

为了探讨东北典型黑土区坡耕地的治理情况,综合现有研究成果分析了不同坡度下顺坡垄作改横坡垄作、水平梯田、等高植物篱等措施的蓄水保土效益。结果表明：它们在黑土区能够发挥较高的水土保持效益坡度适宜范围,从而确定在0～5°、5°-8°、8°～15°坡度级别的坡耕地上分别采用以改垄措施、等高植物篱措施、水平梯田措施为主的措施进行治理,在〉15°的坡耕地上选择退耕还林。     

不同植物篱系统对坡耕地农田径流污染物的去除效果

采用人工模拟实验,探讨了四种植物篱系统在不同坡度（5°、10°和20°）、不同污染物进水浓度（低、中、高）下对坡耕地农田径流污染物TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果。植物篱系统分别是红叶石楠+小叶女贞+黑麦草（T1）、红叶石楠+小叶女贞（T2）、小叶女贞+黑麦草（T3）、红叶石楠+黑麦草（T4）。结果表明：植物篱系统对污染物的去除率均随坡度的增加而下降,TP、NH3-N、COD尤为明显,当坡度由5°增加到20°时,TP的去除率由52.25%~76.75%降至33.68%~60.34%,NH3-N的去除率由36.84%~68.33%降至34.30%~45.46%,COD的去除率由13.26%~38.69%降至3.15%~26.74%。除NH3-N外,随污染物进水浓度的升高,植物篱对污染物的去除效果越明显,TP的去除率可由33.33%~60.11%升至57.06%~81.44%,TOC的去除率可由-0.84%~2.92%升至9.64%~17.69%, COD的去除率可由-14.75%~11.25%升至20.62%~42.33%。植物篱系统对TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果显著优于裸土（对照系统）,在不同坡度下去除率最高分别能由12.81%升至47.02%、34.29%升至76.75%、18.27%升至68.33%、-0.93%升至11.52%、2.31%升至38.69%,在不同污染物进水浓度下分别能由15.57%升至53.05%、37.93%升至81.44%、17.60%升至64.05%、2.92%升至17.69%、-33.40%升至11.25%。总体而言,植物篱系统平均去除效果依次为T1>T4>T3>T2,即红叶石楠+小叶女贞+黑麦草去除效果最佳,这与三种植物的地表覆盖率高、根系发达以及在功能上相互取长补短、协同固定污染物有关。     

植物篱和浅垄作对三峡库区坡耕地氮磷流失的影响

为明确三峡库区陡坡地耕作模式和植物篱防护系统对生态保护和水环境治理的影响,该文根据陡坡地特点构建了集浅垄作、少耕和残茬覆盖及残茬植物篱为一体的小麦-玉米生态耕作模式(H1),并与小麦-玉米间作香根草(H2)、小麦-玉米间作紫花苜蓿等高植物篱(H3)及常规小麦-玉米管理(H4),就化肥氮磷养分利用和氮磷坡面流失变化特点展开连续2a的小区试验。结果表明,与常规管理相比,坡耕地H1处理的作物生物产量、经济产量、肥料氮磷利用率显著提高。其中化肥磷素利用率提高0.06kg/kg。H2、H3处理对作物生物、经济产量及氮磷利用率、农学效率均未产生显著影响。与H4处理相比,坡耕地H1、H2、H3处理均能降低径流量,显著减少坡面产沙量和泥沙态磷素流失量;其中产沙量分别降低48.46%、52.26%和58.59%,泥沙态磷流失量分别降低30.58%、47.70%和44.58%。研究结果可为三峡库区坡耕地的耕作模式和生态控制提供参考。     

不同农艺措施组合对云南红壤坡耕地氮素平衡和流失的影响

通过对野外坡度为26．05％的径流小区实地观测，研究种植方式、施肥方式和等高植物篱条带3种农艺措施不同组合对云南红壤坡耕地氮素投入、带走平衡的影响。结果表明，在等高种植＋平衡施肥＋等高植物篱条带组合农艺措施条件下，收获玉米带走的氮为177．24kg·hm^-2，占水土流失和收获玉米带走氮总量的99．42％，水土流失带走1．03kg·hm^-2的氮，占水土流失和收获玉米带走氮总量的0．58％；顺坡种植＋农民习惯施肥收获玉米带走的氮仅为120.31kg·hm^-2，占水土流失和收获玉米带走氮总量的79．36％，而水土流失带走31．29kg·hm^-2的氮，占带走氮总量的20．64％。等高种植比顺坡种植增加收获玉米带走氮素13．36kg·hm^-2，减少水土流失带走氮素18．53kg·hm^-2；等高种植和平衡施肥条件下，等高植物篱条带因占用少量土地而减少收获玉米带走氮素6．09kg·hm^-2，减少水土流失带走氮素5．73kg·hm^-2；顺坡种植和习惯施肥条件下，等高植物篱条带减少收获玉米带走氮素5．39kg·hm^-2，减少水土流失带走氮素29．97kg·hm^-2；平衡施肥比习惯施肥增加收获玉米带走氮素49．66kg·hm^-2，减少水土流失带走氮素6．00kg·hm^-2。云南红壤坡耕地氮素的平衡主要与氮肥、钾肥施用量和玉米籽粒、秸秆产量有密切关系，施氮量高，氮素投入高于带走；平衡施肥玉米籽粒、秸秆产量高，氮带走总量较多，氮素带走略高于投入；习惯施肥玉米籽粒、秸秆产量低，氮素投入高，带走较少。     

不同植被缓冲带对坡耕地地表径流中氮磷的拦截效果

植被缓冲带是一种控制非点源污染的新型生态工程措施,采用坡地小区试验方法,在构建等高植物篱的坡耕地低处进行了不同植被缓冲带对径流污染物的拦截试验,其处理分别为：（a）普通施肥结合紫穗槐和三叶草;（b）平衡施肥结合紫穗槐和三叶草;（c）普通施肥结合三叶草;（d）平衡施肥结合紫穗槐。结果表明,夏玉米生长期,植被缓冲带对径流量及侵蚀量的拦截作用显著,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,其径流量分别减少98.0%、97.5%、97.2%和97.5%,侵蚀量分别减少98.8%、98.7%、97.9%和98.0%;植被缓冲带对N、P的拦截效果不同,a、b、c和d处理缓冲带相对于植物篱处理,对NH4＋-N的平均拦截率分别为48.2%、86.2%、90.6%和95.1%,对TP的平均拦截率分别为49.2%、42.4%、41.3%和36.4%。试验结果对山区坡耕地面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。     

等高固氮植物篱模式对坡耕地土壤养分的影响

对坡耕地土壤剖面养分的研究结果表明，等高固N植物篱模式对养分的影响表现在对养分的归还和在土壤剖面的再分配。培植植物篱5年后，该系统中与植物篱不同距离位点0－40cm土层土壤有机质和全N含量分别比对照高1.2-2.3倍和0．5－0．7倍，有效磷和速效钾显著增加，表明植物篱可有效改善土壤养分状况。研究结果还表明在植物篱模式下0－60cm土层土壤有机质和全N含量均比种植带相应土层高，0－20cm土层有效磷和有效钾含量明显比种植带各位点相应土层高，表明植物篱与农作物之间无养分竞争；种植带下部0－40cm土层养分状况比种植带中部和上部相应土层优越，种植带上部各土层养分状况最佳；植物篱内40cm以下土层中有效磷和速效钾含量比种植带下相同土层低，说明植物篱根系可将土壤深层的P、K吸收并通过刈割枝叶返还种植带，发挥养分泵的功能。因此，植物篱通过生物固N和养分泵的功能提高种植带上层土壤养分含量和促进矿物养分循环。     

不同农作措施对云南红壤坡耕地径流调控研究

通过天然降雨径流小区,动态监测降雨-径流过程中坡耕地的水土流失量,研究4种农作措施对云南红壤坡耕地水土流失的调控作用.研究表明:径流量变异系数大小顺序为:顺坡垄作＞横坡垄作+揭膜＞横坡垄作+秸秆覆盖+揭膜＞横坡垄作,泥沙流失量变异系数大小顺序为:顺坡垄作＞横坡垄作＞横坡垄作+秸秆覆盖+揭膜＞横坡垄作+揭膜.不同农作措施对应的变异系数大小顺序为:泥沙流失＞径流流失＞产径流降雨.在4种农作措施中.横坡垄作+秸秆覆盖+揭膜农作措施对径流流失和泥沙流失的调控效果最好.     

草篱对坡耕地水土流失的影响

在华北地区采用人工模拟降雨的方法研究了狼尾草和野古草两种人工草篱在不同雨强(22,36,63 mm/h)和不同坡度(5%,10%,15%,20%)条件下对坡耕地水土流失的影响。结果表明:野古草草篱可减少7%~37%的地表径流和49%~63%土壤侵蚀,狼尾草草篱可减少30%~72%的地表径流和69%~89%的土壤侵蚀,数据显示两种草篱均能减少坡耕地地表径流和土壤侵蚀,且狼尾草草篱的水土保持作用明显好于野古草草篱;多元回归分析结果表明,地表径流量和土壤侵蚀量与草篱、坡度和降雨强度均呈显著相关,其中草篱带是影响坡耕地水土流失的主要因子。     

自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

保护性耕作与等高草篱防治坡耕地水土及氮磷流失研究

坡耕地是水土流失和农业面源污染物的重要来源,同时也是当前治理的薄弱环节。本文以北京地区坡耕地为研究对象,采用人工模拟降雨方法,研究了保护性耕作和等高草篱措施在不同坡度条件下对水土及氮磷流失的防治效果。结果表明:保护性耕作和等高草篱措施均能有效降低坡耕地水土及氮磷养分流失,4种处理的降低效果由大到小依次为:保护性耕作+草篱>传统耕作+草篱>保护性耕作+无草篱>传统耕作+无草篱。与传统耕作+无草篱相比,传统耕作+草篱、保护性耕作+无草篱、保护性耕作+草篱分别减少56%、44%和68%的径流流失,66%、49%和82%的土壤流失,以及56%、43%和66%的总氮流失和54%、40%和70%的总磷流失。同时,等高草篱和保护性耕作措施的防治效果与坡度呈负相关关系,即随着坡度增加其作用效果逐渐减弱。回归分析结果表明,保护性耕作和等高草篱措施是控制坡耕地水土及氮磷流失的最关键因素。     

减量施肥对湖垸旱地作物产量及氮磷径流损失的影响

为探明洞庭湖区旱地生产中的氮磷盈余问题, 利用在该区域连续两年的玉米 油菜轮作田间小区试验, 研究了常规施肥[玉米: 400 kg(N)·hm^-2, 90 kg(P₂O₅)·hm^-2, 135 kg(K₂O)·hm^-2; 油菜: 180 kg(N)·hm^-2, 65 kg(P₂O₅)·hm^-2, 60 kg(K₂O)·hm^-2]、常规施肥减氮15%、减氮30%、缓控释肥减氮30%+减磷20%、常规施肥减磷20%共5个处理下, 玉米和油菜产量、氮磷肥利用率、氮磷径流损失量以及土壤氮磷养分的变化。结果表明, 在研究区域现有施肥水平下(常规施肥), 减量施肥对玉米和油菜产量没有显著影响; 缓控释肥减氮30%+减磷20%处理下玉米和油菜对氮磷养分的利用率显著提高, 其中氮素利用率较常规施肥处理两年平均提高7.96%和4.89%、磷素利用率提高2.02%和2.56%; 同时, 减量施肥各处理下氮磷径流损失量与常规处理比较, 分别减少3.54%~29.36%和7.14%~35.71%; 试验期内, 减量施肥下土壤全量氮磷及硝态氮含量与常规施肥处理无显著差异。根据本研究结果, 各施肥处理中, 以缓控释肥减氮30%+减磷20%处理效果更佳。研究结果可以为该地区旱地作物合理施肥、区域农业面源污染防控和洞庭湖区水环境保护提供参考依据。     

青海湖流域芨芨草斑块对地表水分再分配过程的影响

[目的] 研究芨芨草斑块对降雨再分配和地表径流过程的影响,为揭示植被斑块的形成与水分调控机理提供依据。[方法] 以青海湖流域芨芨草斑块为例,通过对芨芨草斑块冠层降雨再分配和地表径流进行试验观测,计算水平方向芨芨草斑块水分补偿比例。[结果] ①芨芨草斑块穿透雨占降雨量比例为70.58%,穿透雨主要受降雨量、降雨强度和降雨历时的影响,芨芨草斑块冠层对降雨再分配过程的影响和多数干旱区灌木相似;②芨芨草斑块平均径流系数为0.45%±0.33%,明显低于基质区（2.08%±1.46%）,且随着降雨量增加而呈增大趋势;③芨芨草斑块水分补偿比例为1.13%±1.34%,且随着降雨量和降雨强度增加而增大,最高可达到4.94%。[结论] 在生态系统尺度,芨芨草斑块会受到来自基质区的径流补偿,这是斑块植被一种适应干旱的水分调控策略。     

鄱阳湖沙区香根草生长差异及环境效应

[目的]香根草(Vetiveria zizanioides)是保持水土的理想植物,研究香根草在鄱阳湖沙区的生长情况及对沙区环境的影响,为南方治沙提供参考。[方法]采用野外测量与室内试验相结合的方法,分析距湖距离和不同处理方式对香根草生长的影响以及香根草对土壤温度、湿度的影响。[结果](1)距湖距离对香根草生长高度的影响不显著,对香根草的分蘖数影响显著;刈割和分蘖处理对香根草生长高度的影响不显著但有促进作用,刈割处理可以促进香根草的分蘖,分蘖处理不利于香根草的分蘖;生长期末,香根草各指标存在差异;(2)香根草可以降低土壤温度,增加土壤含水量;(3)距湖距离、香根草生长高度均与香根草分蘖数呈显著正相关(p0.05);土壤温度与土壤含水量呈极显著负相关(p0.01)。[结论]香根草在重度沙化区存活率高,距湖距离和不同处理方式影响香根草生长,香根草种植对沙区土壤具有改善作用。     

垄沟集雨对紫花苜蓿草地土壤水分、容重和孔隙度的影响

在旱作条件下, 将垄沟集雨措施应用于紫花苜蓿种植, 研究沟垄宽比和覆膜方式对2年龄紫花苜蓿草地土壤水分状况、土壤容重及孔隙度的影响。结果表明: 全越冬期, 膜垄和土垄处理0~120 cm土壤水分平均散失量分别低于CK(平作)28.43 mm和13.61 mm。膜垄处理整个集雨期的蓄墒增加率为59.03%~99.27%, 产流效率为53.43%~91.72%; 2009年集雨前期(4月上旬~6月上旬)土垄处理的蓄墒增加率、产流效率分别为1.92%~2.74%和1.71%~2.55%, 2009年集雨中后期(6月中旬~9月下旬)土垄处理的蓄墒增加率、产流效率较集雨前期显著升高, 分别为8.85%~36.77%和8.01%~35.82%; 膜垄和土垄处理的蓄墒增加率、产流效率均随垄面宽度增加而显著增加, 且膜垄的蓄墒增加率、产流效率显著高于土垄处理。垄沟集雨种植能够显著降低0~40 cm土壤层容重, 且0~20 cm土壤层容重降幅表现为膜垄大于土垄。垄沟集雨种植也能够显著增加0~40 cm土壤层孔隙度, 且0~20 cm土壤层孔隙度增幅表现为膜垄大于土垄。