耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流特征的影响

岩溶区特殊的岩性地质条件,使土壤优先流现象广泛发生。以广西岩溶区内的典型农地甘蔗地作为研究对象,利用野外染色示踪技术和图像解析方法,分别对传统耕作(CT)和粉垄耕作(SRT)方式下的田间土壤优先流特征进行分析,揭示耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流的发生及其空间发展变化的影响。结果表明:①在相同外部供水条件下,传统耕作甘蔗地优先流运动分化程度相对较高,多呈指状形式,且平均湿润锋下渗深度为43.19 cm,显著大于粉垄耕作(P0.05),而粉垄耕作甘蔗地优先流以横向运动形式为主,表现为团块状湿润锋形式;②粉垄耕作甘蔗地土壤优先流发生时间显著滞后于传统耕作(P0.05),是其1.67倍;③随土壤深度的增加,两种耕作方式下的甘蔗地土壤优先流发育程度总体呈现先增加后降低的变化趋势,但粉垄耕作甘蔗地优先流比(70.72%)和长度指数(527.12%)均显著小于传统耕作甘蔗地(P0.05),且在土壤空间中对应的染色形态变异系数(1.19)是传统耕作的1.38倍,优先流发育程度显著低于传统耕作甘蔗地。粉垄耕作与传统耕作方式相比,在一定程度上降低了田间土壤优先流现象,改善了田间土层中的水肥状况。     

西南岩溶区粉垄耕作和免耕方式下甘蔗地土壤优先流特征

以西南岩溶区的典型农地甘蔗地为研究对象,采用野外染色示踪技术,利用形态学解析手段,并结合土壤水分分层评价方法,对粉垄耕作和免耕方式下甘蔗地土壤优先流特征进行研究。结果表明:在相同外部供水条件下,粉垄耕作甘蔗地水分下渗湿润锋迹线较免耕甘蔗地平缓,呈均匀整体形式下渗,平均下渗深度是免耕甘蔗地的0.95倍,其优先流染色形态相对于免耕甘蔗地的枝状分化状态,多以零散团块状分化形式为主;在相同外部条件下,免耕甘蔗地最先发生优先流现象,优先流的发生速度是粉垄耕作甘蔗地的1.45倍,平均优先流比达88.61%,大于粉垄耕作甘蔗地(82.89%),二者之间差异显著(P0.05);沿土壤深度的增加,优先流在粉垄耕作甘蔗地土壤空间中的发展变化程度表现为次活跃—活跃—次活跃—相对稳定—次活跃,而免耕甘蔗地表现为次活跃—活跃—次活跃—相对稳定,免耕甘蔗地的优先流空间发展变化程度较高,主要发生在5—35cm土层范围内,相比粉垄耕作甘蔗地10—30cm土层深。粉垄耕作方式与免耕方式相比,降低了岩溶区甘蔗地土壤优先流的发生与发展,在一定程度上提高了土壤的保肥蓄水能力。     

广西甘蔗地不同耕作方式下土壤孔隙特征

为探究广西地区不同耕作方式对甘蔗地土壤孔隙结构的影响,选取经过3年耕作(CT)与免耕(NT)处理的两种不同耕作方式下的甘蔗地土壤作为研究对象,利用X射线CT扫描技术和ImageJ等软件获得表征土壤孔隙二维分布和三维特征的参数,并对土壤孔隙结构进行三维重构与可视化。结果表明:两种处理下土壤质地组成差异不大,但耕作使得土壤容重降低,改变了有机质的分布,使有机质含量显著增加。耕作主要影响土壤中的大孔隙(50μm)和中孔隙(0.2～50μm)的分布,使得0—30 cm土层大孔隙减少,中孔隙增加。耕作处理土壤孔隙的面密度和复杂度的波动大于免耕处理。耕作处理的土壤孔隙连通度均值(0.687)显著高于免耕处理(0.465),孔隙弯曲度均值(1.314)显著低于免耕处理(1.348),孔隙度和孔隙数均值(0.526%,8 174)显著小于免耕处理(1.181%,16 306)。免耕土壤孔隙在三维空间中分布较多且均匀,但孔隙孤立,连通较少,并且孔隙路径较弯曲。耕作土壤孔隙在三维空间中分布虽少,但分布呈网络型,交叉连通孔隙较多,孔隙通道连续且规则。因此,在广西地区甘蔗种植中,相较免耕而言,耕作增加土壤中生物性大孔隙,增加孔隙的连通度,降低孔隙通道的弯曲度,有利于土壤水分与溶质运移通道形成,并且促进作物根系生长和微生物活动,改善土壤的导水透气性,对甘蔗的生长发育具有积极作用。     

喀斯特洼地退耕和耕作土壤优先流特征

应用亮蓝染色示踪技术,研究了喀斯特洼地退耕封育区土壤和耕作土壤的优先流类型及其特征,分析2种土地利用方式下的土壤优先流路径分布特征以及影响因素,并结合去除耕作层的对比试验,阐述了耕作层对优先流发生及其优先流路径发育的重要影响。结果表明,喀斯特洼地优先流类型为大孔隙流、裂隙流;耕地与自然封育区的优先流程度差异显著(P0.01),虽然其剖面染色总面积并无明显差异,但耕地染色区域主要集中在表层土壤,0—20cm范围内染色面积占染色总面积的91%,而自然封育区染色面积比仅为60%;耕地的水分入渗深度小于自然封育区,耕作层阻碍了水分入渗及优先流的产生并加强了孔隙中水分与基质的交换;耕作层以下土壤优先流程度与自然封育区差异不明显,但其优先流路径分布特征具有明显差异,自然封育区的孔隙、裂隙发育程度高于耕地,但是最大入渗深度大于退耕封育区,表明封育区更能有效的蓄持水分;植被覆盖及其根系生长通过影响土壤理化性质及其优先流路径分布导致优先流特征差异,而同时耕作层的存在对于耕作层以下部分优先流路径的发育起到关键作用。     

菲不同污染方式对土壤酶活性的影响北大核心CSCD

菲作为多环芳烃类污染物的代表,正以低剂量叠加的方式在土壤中逐步累积,对土壤生态安全造成潜在威胁。本研究模拟菲在一次污染和累积污染方式下对土壤酶活性的影响及其与菲有效性之间的关系。结果表明,在菲累积和一次污染条件下,土壤菲可提取态和有效态含量随培养时间的延长呈现出前2周（1～14d）下降速率较快,3～8周（14～56d）逐渐减缓的趋势。与一次污染相比,累积污染的土壤菲可提取量和有效态含量均较低。在2种污染方式下,土壤脲酶,脱氢酶和蔗糖酶均存在不同程度的被抑制现象,并且酶活性在前2周被短时间抑制,3～8周酶活性被激活而增强。与一次污染相比,累积污染的土壤酶活性被抑制效应减弱。土壤脱氢酶对菲污染反应灵敏,并与土壤可提取态和有效态菲含量显著相关,最能反映菲在土壤中的环境风险。     

自然降雨对粤北岩溶区土壤钙、镁离子流失影响模拟试验北大核心CSCD

采用土柱模拟试验,分析自然降雨对粤北岩溶区土壤钙、镁离子流失的影响。结果表明：土壤钙、镁离子流失量与降雨量变化趋势基本一致,呈现倒＂U＂形季度变化趋势,第2,3季度明显高于第1,4季度;降雨量与土壤钙、镁离子流失量之间存在极显著正相关关系,相关系数在0.891-0.944之间;大雨以上的雨强是造成土壤钙、镁离子流失的主要降雨类型;70%以上的土壤钙、镁离子流失量都是由酸雨造成,酸雨引起土壤贫瘠化、石漠化的问题不容忽视;土壤钙离子与镁离子流失量之间存在极显著正相关关系,相关系数在2011年为0.971,在2012年为0.923。     

黄河三角洲人工林地土壤的水盐动态变化北大核心CSCD

在调查林分长期生长特征的基础上,以未造林荒地为对照,系统研究黄河三角洲不同退化程度刺槐林、刺槐白蜡混交林和白蜡纯林等人工林地土壤的水盐动态变化特征。结果表明:人工刺槐林的退化程度越高,其林地表层土壤含水量越低,深层土壤盐分含量则越高。与刺槐、白蜡纯林相比,混交林土壤含水量相对较高、土壤盐分则较低。春、秋、冬三季,严重退化刺槐林土壤含水量随土层深度增加而升高,而轻度退化刺槐林土壤含水量季节变化较复杂。春、冬两季随土层深度增加土壤含水量呈现出先升高后降低的趋势,夏季则相反,而秋季逐渐降低。混交林及相应纯林的土壤含水量在春季随土层深度增加均表现出先降后升的趋势;夏季有很大程度的降低,但混交林高于纯林;秋、冬季时纯林土壤含水量由表层向深层递减,混交林则先下降后上升。轻度退化刺槐林的土壤含盐量在全年中均较低,而严重退化刺槐林深层土壤含盐量较高。相比之下,混交林降低土壤含盐量的能力最强,刺槐纯林次之,白蜡纯林最弱。总之,在滨海盐碱地区营造人工林,能在一定程度上改善土壤含水量和含盐量,明显影响土壤中水分、盐分的时空分布。     

元江干热河谷典型林草地优先流区和基质流区土壤团聚体特征

[目的]明晰干热河谷区土壤优先流对红壤团聚体特征及其稳定性的影响,为该区植被恢复和水土流失防治提供理论依据。[方法]以元江干热河谷典型地段龙潭箐流域内的银合欢林地、扭黄茅荒草地为研究对象,基于染色示踪试验区分样地土壤优先流区和基质流区,利用干湿筛法结合分形理论分析两区内0—50 cm土层团聚体特征差异,并借助通径分析法表征各土壤理化因子对团聚体稳定性的影响。[结果]干湿筛后R_0.25团聚体含量从大到小顺序为林地优先流区>林地基质流区>荒草地优先流区>荒草地基质流区,平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)与R_0.25排序相同且呈现出随土层深度增加而减小的趋势,分形维数(D)与团聚体破坏率(PAD)则为相反规律并随土层加深D和PAD的值逐渐增大。对两区土壤团聚体稳定性影响较大的理化因子是土壤容重和黏粒含量,其决策系数分别为0.474和-0.644。[结论]荒草地土壤团聚体破坏率更高,土壤优先流区团聚体稳定性优于基质流区;土壤团聚体稳定性主要受黏粒含量、容重、有机质等因子影响。     

桂北岩溶区典型农地土壤优先流特征

以广西桂北岩溶区的3种典型农地为研究对象,通过野外染色示踪试验,结合形态学、数理统计以及分形理论等方法,对岩溶区玉米地、花生地和水稻田的土壤优先流特征进行了研究。结果表明:在相同供水条件下,玉米地土壤水流运动形成的染色形态由大面积的块状变为树枝状,土壤在20—40 cm深度范围内存在较多侧向孔隙通道,染色形态表现为由树枝状又变为较小的团块状,而花生地和水稻田的土壤水流运动形成的染色形态均由大面积的块状变为指状,但花生地水分以优先流形式入渗时还伴有一定程度的侧向运移,呈现指状染色形态中夹有较小的团块状染色形态,水稻田指状染色形态中无明显团块;玉米地的平均基质流深度达5.55 cm,是花生地的1.18倍,优先流发生时间相对花生地滞后,水稻田的平均基质流深度仅为2.36 cm,其最先发生优先流现象;玉米地的平均总染色面积比、优先流比和湿润锋迹线的分形维数(32.09%,71.59%和1.34)是花生地的1.40,1.04,1.05倍,水稻田的平均总染色面积比、优先流比和湿润锋迹线的分形维数分别为12.55%,62.03%和1.26,均小于玉米地和花生地,表现为玉米地优先流发育程度最大,其次为花生地,水稻田优先流发育程度最小。     

紫色砂岩区不同植被类型土壤优先流特征及其影响因素

以三峡库区内的重庆市四面山针阔混交林、竹林和草地3种不同植被类型土地为研究对象,应用亮蓝染色示踪法和图像分析法,同时结合SPSS软件对比研究紫色砂岩区针阔混交林、竹林和草地3种不同植被类型下的土壤优先流特征及其影响因素。结果表明：1）3种植被类型下土壤优先流的主要发生区域不同,竹林和草地的土壤优先流主要发生在0~20 cm土壤表层,而针阔混交林的土壤优先流主要发生在10~40 cm土层;2）针阔混交林的土壤优先路径数量较竹林和草地多,优先路径发育程度表现为针阔混交林〉竹林〉草地;3）根系直径d影响土壤中优先流的发生,     

耕作与施肥对甘蔗地土壤微生物量碳、氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了云南蒲缥甘蔗地赤红壤不同耕作与施肥土壤剖面微生物量碳、氮特征。结果表明:不同耕作与施肥对土壤微生物量碳、氮均有一定影响,其中耕作对土壤微生物量碳、氮的影响较为一致,表现为免耕 > 翻耕。施肥对0—20 cm土层中微生物量碳的影响表现为翻耕施肥 > 翻耕,对20—40 cm,40—60 cm土层中微生物量碳的效应呈现为翻耕 > 翻耕施肥,而施肥对土壤微生物量氮影响则与其对微生物量碳的效应相反。耕作和施肥对各个土层土壤微生物商具有显著的影响（p<0.05）,表现为免耕 > 翻耕,翻耕施肥条件下0—20 cm土层的微生物商稍高于翻耕,而其他土层均为翻耕 > 翻耕施肥;土壤微生物量氮与全氮的比值与微生物量氮的变化趋势相近。在不同的耕作和施肥条件下,免耕有利于提高土壤微生物量,施肥在一定程度上也利于提高土壤微生物量。     

不同耕作方式下黑土区农田中小型土壤动物群落特征

[目的]研究中小型土壤动物群落组成、多样性、动态特征及垂直分布情况,反映土壤环境状况,为探索黑土区农田适宜的耕作方式提供参考依据。[方法]采用改良干漏斗(modified tullgren)法分离中小型土壤动物,分析比较了不同耕作方式下中小型土壤动物的群落结构及分布特征。[结果]从研究样地共捕获中小型土壤动物3 749只,隶属47个类群。其中四奥甲螨科(Quadroppiidae)和等节■科(Isotomidae)为试验区的优势类群。3种耕作方式下,0—10 cm土层中小型土壤动物个体数占总个体数的71%,在垂直分布上具有明显的表聚性。深松处理下中小型土壤动物个体数最多(1 671),CK处理下类群数最多(41)。CK处理下中小型土壤动物多样性指数和丰富度指数最高,分别为(2.81)和(3.81);深松处理下中小型土壤动物优势度指数最高(0.15)。不同耕作方式下土壤渗透总量表现为深松CK免耕;土壤含水量和土壤温度表现为深松免耕CK;土壤容重表现为免耕CK深松。中小型土壤动物个体数与土壤容重呈显著正相关(p0.05);中小型土壤动物丰富度指数与土壤有机质呈显著正相关(p0.05);中小型土壤动物均匀度指数与土壤渗透总量呈极显著正相关(p0.01)。[结论]耕作方式对中小型土壤动物的群落结构有明显的影响,深松耕作后显著提高中小型土壤动物个体数,能够有效改善土壤环境,比免耕和传统耕作更有利于中小型土壤动物的生存与繁殖。     

秸秆覆盖下桂北岩溶区水稻田土壤优先流特征

优先流作为一种土壤水分的快速入渗形式,广泛发生于水稻田内。通过进行野外土壤染色示踪试验,结合形态学图像解析技术,开展秸秆覆盖与非覆盖条件下的广西岩溶区水稻田土壤优先流特征研究。结果表明:在相同的外部供水条件下,秸秆覆盖水稻田土壤染色形态以整体均匀分布形式为主,而非秸秆覆盖水稻田呈明显枝状染色形态分化现象并贯穿整个土壤空间,其平均染色斑块形状系数为13.96,染色形态表现为显著不规则分化状况,且土壤空间中染色水流平均分布密度达0.117,相比秸秆覆盖水稻田更大,呈现染色水流集中分布状态。秸秆覆盖水稻田土壤入渗量相比非秸秆覆盖水稻田较高,平均总染色面积比达46.69%,二者之间差异显著(P0.05),但田间优先流发生时间相对较晚,对应的平均基质流深度为16.92 cm,优先流比显著小于非秸秆覆盖水稻田(49.55%)(P0.05),仅为27.47%。秸秆覆盖措施可影响田间土壤水分运动过程,在一定程度上提高田间水分的入渗量,降低土壤优先流发生程度,促进稻田土壤水分的保持,减少田间水肥流失。     

演替梯度下土壤优先流特征及影响因素

为揭示植被恢复过程中土壤优先流特征及变化规律,以胡家山小流域内植被恢复过程中5个典型阶段(荒地、草地、灌木、针叶林、乔-灌混合林)为研究对象,采用空间代替时间的方法,通过室内分析和染色示踪试验,分析了演替梯度下土壤优先流特征参数的变化规律,探讨了土壤基本理化性质和根长密度对土壤优先流和土壤水分运移的影响。结果表明:(1)随演替的进行,土壤中优先流数量和运移路径均呈增大趋势;5种演替梯度下针叶林土壤染色面积比最大,其次是乔-灌混合林、灌木、草地,荒地的土壤染色面积比最小;(2)土壤容重、毛管孔隙度、土壤有机质含量与土壤染色面积比之间的相关性较强,砂粒含量、黏粒含量对土壤中优先流染色面积影响不显著;(3)不同径级根系对土壤优先流路径影响不同,5种演替梯度下,D≤0.5 mm的根长密度与土壤染色面积比之间相关性最显著,其次是0.55 mm的根长密度与土壤染色面积比之间相关性最不显著。说明土壤容重、毛管孔隙度、土壤有机质含量、D≤2 mm的根系主要影响土壤优先流的产生与发展。     

耕作方式对辽西褐土区土壤穿透阻力的影响及机理

为了探明耕作方式转变对土壤物理性质的影响,研究设置田间定位试验,监测长期旋耕转变为免耕和深松耕后土壤容重、水分和穿透阻力的变化特征。试验设免耕（no tillage,NT）、深松（subsoiling,SS）、旋耕（rotary tillage,RT）3个处理,在玉米生长季监测土壤含水量、容重和穿透阻力动态,定量并分析土壤穿透阻力对含水量和容重变化的响应。结果表明,玉米生育期NT处理的土壤容重保持相对稳定,RT和SS处理容重逐渐增大;与RT和SS处理相比,NT处理增加0—30 cm的容重、0—45 cm的含水量和0—15 cm的穿透阻力,但在干旱时期降低15—45 cm的穿透阻力,避免了土壤紧实对玉米的胁迫。基于含水量和容重参数,建立了预测土壤穿透阻力的指数模型,其P<0.001,R²为0.77。模型结果表明,当容重>1.4 g/cm³且含水量<0.13 cm³/cm³时,土壤穿透阻力将大于限制作物生长的阈值（2 MPa）;在含水量<0.2 cm³/cm³时,土壤穿透阻力对含水量的敏感性显著高于容重,说明该区域干旱（水分）引起的土壤紧实度增加比压实更为重要。免耕有助于该区域保持土壤水分,同时降低容重增加导致的土壤紧实效应,有利于避免土壤紧实胁迫对作物生长的影响。     

有机肥施用量对残塬沟壑区苹果园土壤优先流特征的影响

为研究有机肥施用量对残塬沟壑区苹果园土壤优先流特征的影响,以残塬沟壑区苹果园为研究对象,采用室外染色示踪法结合形态学和统计学方法,对永寿县苹果园土壤垂直染色剖面进行定量分析,使用均方差决策法综合各优先流特征指标对0 kg/hm²(CK)、6 000 kg/hm²(T1)、9 000 kg/hm²(T2)、12 000 kg/hm²(T3)四种不同有机肥施用量苹果园土壤优先流特征进行研究。结果表明:①不同有机肥施用量样地土壤染色面积比随土壤深度的变化状况均与Logistic曲线拟合程度较好,决定系数R²均大于0.986。②选用的优先流特征指标中基质流入渗深度、优先流分数、变异系数和分形维数与均方差决策法计算出的优先流发育程度结果一致,优先流发展程度表现为T3>T2>T1>CK。但平均最大入渗深度、优先流区染色面积比和长度指数在评价优先流程度中结果有些偏差,表现为T3>T2>CK>T1。③利用均方差决策法得到的优先流指数由大到小为:T3(0.75...     

不同土壤耕作方式对东北风沙土区玉米田土壤质量及产量的影响

[目的]研究黑龙江省西部不同土壤耕作方式对玉米产量及土壤性状的影响,为该地区农业生产提供参考。[方法]比较常规耕作、旋耕、翻耕、深翻和超深翻耕作对玉米产量和土壤物理特性的影响。[结果]翻耕和超深翻耕作增加了土壤含水量和田间持水量,降低了耕层土壤渗透速率、土壤容重和土壤紧实度,但是增加犁底层土壤渗透速率、土壤容重和土壤紧实度。翻耕、深翻和超深翻处理耕层土壤三相结构距离(STPSD)和土壤结构指数(GSSI)较好;翻耕、深翻和超深翻处理显著降低犁底层土壤的GSSI,增加STPSD;旋耕处理没有显著影响犁底层土壤GSSI和STPSD。与常规耕作处理相比,翻耕和超深翻分别增加玉米产量7.6%和6.0%。翻耕比超深翻玉米产量高10.9%。深翻处理玉米产量为5.58t/hm2,比常规耕作减产8.1%。[结论]在不完全打破犁底层情况下,在黑龙江西部地区翻耕是比较理想的耕作方式。     

坡耕地不同耕作方式对土壤性状的影响

通过田间实验,在坡耕地采用垄沟种植的耕作方式,设置垄覆膜旋耕(X)、垄覆膜灭茬翻耕(F)、垄覆膜灭茬深松(S)3种处理方式;垄、沟比为60:40.结果显示,不同的耕作方式对土壤产生不同程度的扰动,使土壤耕作层密度总体上存在显著差异,其中0～20 cm及20～40 cm深松耕作方式土壤密度相对较低.其中X处理在一定程度上...     

不同耕作方式对旱地土壤酶活性的影响

通过设置在甘肃省定西市安定区李家堡乡的田间定位试验,研究了传统耕作(T)、免耕(NT)、免耕结合秸秆覆盖(NTS)以及秸秆还田(TS)处理对土壤酶活性的影响。结果表明:(1)与T相比,NT、NTS以及TS处理均可使土壤酶活性增加,对于表层土壤而言,效果更为明显;(2)脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶等水解酶活性在耕翻处理下随土层的加深呈现先增加后降低的趋势,而在免耕处理下随土层的加深而减少;(3)过氧化氢酶和多酚氧化酶等氧化还原酶活性均随土层的加深而减少;(4)五种土壤酶活性之间的相关性都达到了显著相关。     

耕作方式对土壤微生物生物量影响的研究

耕作方式对土壤微生物数量及活性有重要的影响 ,虽然前人对不同耕作方式下土壤微生物及土壤化学之间的关系作了大量的研究 ,但关于耕作方式对土壤微生物生物碳Csmb影响的研究很少 ,尤其是关于Csmb与作物氮利用之间的关系研究更少。为确定作物生长季节免耕或常规耕作以及取样部位对Csmb的影响 ,在种植青贮玉米的试验地免耕或常规耕作 3a后 ,选取其第四生长季进行研究。免耕处理下 ,0～ 3 8cm土层和 3 8～ 7 5cm土层的Csmb分别是常规耕作处理下的 87%和 33%。免耕处理下行内取样 0～ 3 8cm土层的Csmb与时间呈线性下降关系 ,在作物生长季节Csmb下降约为 2 9% ,同样对其它取样深度的样品分析 ,其Csmb变化不显著 ,而且季节之间差异也不明显。两种耕作方式下行间取样样品的Csmb明显增加 ,在前人研究中尽管不同的耕作方式使得土层Csmb不同 ,但对于实际生产并没有产生实质性影响 ,因为前人试验结果表明耕作方式不同没有对青贮作物利用肥料中的氮或土壤中的氮发生改变