宁南黄土丘陵区典型水保工程措施对土壤入渗性能的影响

土壤入渗性能是降水向土壤水转化的关键环节.利用双环法对宁南黄土丘陵区实施的88542水平沟整地、鱼鳞坑整地和机修水平梯田3种典型水土保持工程措施后土壤的入渗性能进行了试验研究.结果表明,实施水保工程措施后,土壤的入渗性能得到了明显改善,对土壤入渗性能改善程度表现为88542水平沟＞鱼鳞坑＞水平梯田,三者的入渗模型以Philip入渗公式精度最高,Horton人渗经验公式精度相对 较低.土壤入渗性质的变化主要由于在实施不同水土保持措施后土壤容重和孔隙性发生了显著变化引起的.三种工程措施对土壤容重和孔隙度的改善程度和土壤入渗性能各项指标的变化高度一致.     

耕作制和残茬量对径流泥沙与磷流失的影响

使用模拟降雨器研究常规耕作和免耕对农地径流、泥沙和磷流失的影响,进行了两种耕作制下3种黑麦残茬量(0,750,1500kg/ha)的研究.每ha施磷肥46kg.在面积为120.01ha的小区上进行了总量为100mm、强度为50mm/h的模拟降雨.土壤为粉砂壤土.从H型流水槽收集的样水进行泥沙和磷量分析.通过实验发现,兔耕可减少径流和泥沙流失.不管采用什么耕作制,其径流和泥沙流则随残茬量增加而减少.作物残茬量从0增加到750kg/ha,使两种耕作制土地的平均正磷酸盐(PO_4,下同)浓度降低.然而,当残茬量从每ha750kg增加到1500kg时,PO_4浓度增加.在残茬量为0时的PO_4和全磷(P_T,下同)流失量多,1500kg的居中,750kg的最少.每ha1500kg残茬处理的磷(P,下同)流失较每ha750kg残茬处理的P流失多,这在于每ha1500kg残茬处理的P淋溶较多,且没有足够的悬浮泥沙吸附其溶液中的P.免耕对降低PO_4、泥沙结合磷(P_(sb)、下同)和P_T流失非常有效.平均各种残茬量的效益,免耕比常规耕作减少PO_4、P_(sb)和P_T流失分别为91%、93%和97%.     

农业管理措施对泥沙流失的影响

美国北卡罗来纳州州立大学教授D.W.Hazel等分析了少耕、草地过滤带及林地过滤带等管理措施减沙效益,与传统耕作相比,少耕可减少泥沙量82%。在初夏草地过滤带减沙效果较好,但到夏末减沙效果变差,当径流大时,草地过滤带的泥沙可流入林地过滤带,草地过滤带和林地过滤带平均减沙效益分别为68%和69%。与松树阔叶混交林成林相比,砍伐后的林木减沙效益提高1倍。采取最佳管理措施可有效减少烟草地的泥沙,但传统耕作降低了烟草的产量及质量。     

黄土高原水保措施减水减沙效益评价系统

在对黄土高原不同区域性主要水文站40多年观测资料基础上,结合黄土高原多沙区不同水文年型与不同水保措施治理下水土流失的观测结果,建立了不同降雨条件下单项水土保持措施的减水减沙效益指标预测模型以及不同治理措施配置下减沙效益预测模型.并运用现代信息技术,构建了黄土高原水土保持措施减水减沙效益评价系统.该评价系统可实现对不同水文年型条件下主要水保措施的减水减沙效益进行定量评价,为黄土高原的水土保持和生态环境建设提供科学依据和决策支持.     

粪肥对不同磷水平土壤磷流失潜力的影响

田间试验结果表明,因施肥方式不同,粪肥施用对不同磷水平土壤磷流失潜力的影响也不相同。在施用的粪肥与表土混合的情况下,粪肥对土壤磷流失的增加量随土壤磷水平的提高而升高。但当粪肥表施不与土壤混合时,情况有所不同。在粪肥表施初期,无论是高磷土壤还是低磷土壤,地表径流中磷浓度都达到较高水平,施肥引起的土壤磷流失的增加量以低磷土壤更为明显。但粪肥表施较长时间后,粪肥对土壤磷流失的增加量也随土壤磷水平的提高而升高。总的来说,控制地表径流磷流失的效果是粪肥与土混施优于表施,流域内粪肥处置应优先施于土壤磷水平较低的土壤中。     

黄河中上游地区水利水保措施蓄水拦沙作用分析评价

对黄河中上游地区水利水保措施的蓄水拦沙作用分析的结果表明,现阶段水保措施年均蓄水量为10亿m~3,年均拦沙量3亿t,支流水库和淤地坝的拦沙量占水保措施拦沙量的77.8％。这种蓄水拦沙作用是在80、90年代降雨量减少的情况下得出的,由于前期积累、隐蔽、潜伏着许多泥沙问题,某些支流遇到较大暴雨产沙量激增,这对黄河下游可能会造成一定影响。当前应当把更多的精力和投资放在沟道的整治和利用上,大力修建控制性的大型骨干水库或淤地坝。     

黄土高原水保耕作措施的生态服务功能价值

水土保持耕作措施的生态服务功能的评价指标主要有拦蓄径流量、减少泥沙量、保持土壤肥力、净化大气、固碳供氧和减少噪音。在坡耕地上,因采用水土保持耕作措施而提高的粮食产量,在水土保持农业措施生态服务功能中,属于产生的直接经济价值,具体体现在粮食产量和人均粮食占有量和农业总产值上。为了科学合理地评估水土保持耕作措施的生态服务功能价值,借鉴Costanza[1]等人的分类方法与经济参数,采用直接市场法对黄土高原地区7个省水土保持耕作措施的生态服务功能各项指标的价值量进行计算,为我国水土保持决策部门提供了科学的数据支撑。     

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

耕作方式对黄绵土无机磷形态的影响

以设置在陇中黄土高原并已经进行了5年的田间定位试验为基础,采用蒋-顾石灰性土壤无机磷分级法,研究了不同耕作方式对黄绵土无机磷形态的影响。结果表明,供试土壤中78.6%的磷以无机磷形式存在,且以Ca-P占绝大多数。无机磷各形态含量排列顺序为:Ca10-P Ca8-P O-PAl-P Fe-PCa2-P。与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、免耕不覆盖(NT)、传统耕作结合秸秆还田(TS)均可降低土壤中的Ca8-P、O-P和0—5 cm土层中的Ca10-P含量,其中NTS最为明显;NTS处理可提高土壤中的Al-P、Fe-P含量。不同处理中,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P均以0—5 cm土层中含量最高,且随着土层的增加呈下降趋势;但是Ca10-P 以5—10 cm土层含量最高;各处理O-P在土壤剖面中的变化没有显著差异。     

耕作措施与氮肥对黑土流失及氮损失的影响

为解决东北黑土区坡耕地水土流失严重的问题,探索不同耕作措施和施氮策略对水土流失、氮素养分流失特征的影响,于2015—2016年在黑龙江省哈尔滨市设置径流小区试验,共设9处理。处理1(T1)为裸地;处理2(T2)为荒地;处理3(T3)为优化施氮(180kg N/hm~2),顺垄;处理4(T4)为优化施氮(180kg N/hm~2),横垄;处理5(T5)为增氮施肥(210kg N/hm~2),顺垄;处理6(T6)为减氮施肥(90kg N/hm~2),顺垄;处理7(T7)为替氮施肥((180kg N/hm~2,其中30kg N为有机肥,顺垄);处理8(T8)为优化施氮(180kg N/hm~2),横垄,苜蓿—玉米间作;处理9(T9)为减氮施肥(90kg N/hm~2),顺垄,秸秆覆盖。结果表明,T1的年均产流量为151.0m~3/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截80.9%,64.4%,83.0%,65.2%,68.0%,60.4%,93.8%,88.1%;T1的年均土壤侵蚀量为9.5t/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截98.8%,57.3%,88.4%,60.7%,50.6%,56.6%,99.2%,94.4%;T1的年均无机氮地表径流损失为207.6g N/hm~2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别减少无机氮损失43.0%,24.7%,35.5%,20.0%,36.8%,20.2%,75.6%,55.9%。雪水融化径流导致坡耕地的氮素损失不容忽视。坡耕地种植玉米时,单项耕作措施防止水土流失的效果,以生物篱最好,秸秆覆盖少耕较好,横垄次之;多项综合耕作措施中,横垄耕作和生物篱结合,效果均较好。相同耕作模式不同施肥措施中,有机肥替代因地上部作物生长较差有较大的产流量;减氮处理由于较低的无机氮浓度可减少地表径流氮素损失,同时增加产沙量。地表产流量与日降雨量间存在正的线性相关性(R2为0.213 9~0.543 8),T2、T9除外;土壤侵蚀量、无机氮损失量与地表产流量有正的线性相关(R2为0.338 0~0.728 1,0.618 4~0.895 2),T1除外。年均地表产流中,硝态氮浓度与无机氮浓度之比越小,年均地表径流无机氮损失越小。     

试论水保措施优化配置及方法

1现存问题分析 在治理水土流失过程中，主要是采用工程、植物及耕作三大技术措施来治理水土流失。然而，怎样将各项措施针对不同水土流失特点，科学合理地配置在不同土壤流失部位，却很少有人去研究。据有关资料调查，在全国很多水土流失治理区，人们往往偏重于单项措施的建设及作用，而忽视了不同措施的合理配置及相互作用，     

施有机肥对磷流失影响的研究

在磷流失评价模型(PLAT)中,磷被分成4种类型,分别为颗粒磷、可溶性磷、亚表层磷及资源磷。美国学者D.W.lsrael等人在美国Union、Wayne、Wikes的3个县研究建立了农地施有机肥对磷流失影响的评价模型(PLAT),该模型可以预测施有机肥或化肥对土壤磷流失的影响。其研究结论是在陡坡地(15°~20°)施有机肥时,磷的流失量较大,在面积施有机肥的同时,采用水土保持耕作措施,可降低磷的流失量。     

土壤有机质对有效磷及水提取磷含量的影响

为了解土壤有机质对有效磷与总磷、水提取磷与有效磷关系的影响,采用田间调查的方法,对洛阳市郊主要农田4种土壤耕作层土壤进行取样调查,并采用常规土壤测试方法,分别测定土样有机质、金磷、有效磷和水提取磷含量.根据有机质含量(高于或低于16.0 g·kg-1)把土样分成两组,对两组土样的总磷与有效磷、有效磷与水提取磷分别做相关关系分析.结果表明:与低有机质土样组相比,高有机质土样组有效磷与总磷相关方程的斜率较大,水提取磷与有效磷相关方程的斜率较小,这一趋势在以Olsen法和Mehlich-3法测定有效磷时均相同.表明在缺磷环境中,有机质增加条件下,虽然磷的生物有效性降低,但有助于在土壤溶液中维持相对较高的磷酸根浓度,这可能是由于磷的周转加快;随着土壤磷含量增加,有机质增加有助于更快提高磷的生物有效性,但土壤溶液中维持相对较低的磷酸根浓度,这可能有助于减轻农田磷的渗漏流失.     

陇中黄土高原不同耕作措施下土壤磷动态研究

依托陇中黄土高原旱作农田已实施13 a的保护性耕作试验,研究传统耕作、免耕、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖6种耕作措施下土壤全磷及磷组分动态变化特征。结果表明:试验期各处理土壤全磷和总无机磷均逐年增长;两个秸秆还田处理总有机磷逐年增长,免耕地膜覆盖和免耕处理总体增长,传统耕作和传统耕作地膜覆盖处理相对稳定;各无机磷组分均总体增长,其中氢氧化钠提取态无机磷、水溶态无机磷和碳酸氢钠提取态无机磷涨幅较大,平均涨幅分别为253.6%、128.6%和66.9%;保护性耕作可不同程度地提高水溶态无机磷、碳酸氢钠提取态无机磷和氢氧化钠提取态无机磷含量,相同覆盖条件下免耕较传统耕作效果明显,尤其免耕秸秆覆盖处理最明显;耕作方式对浓盐酸提取态无机磷和残留磷的影响不明显;保护性耕作可提高碳酸氢钠提取态有机磷和氢氧化钠提取态有机磷含量,两个秸秆还田处理最明显,两处理也可提高浓盐酸提取态有机磷含量,但免耕、传统耕作地膜覆盖和免耕地膜覆盖处理下该组分含量降低。综上,采取保护性耕作可适当减少磷肥用量,保护性耕作尤其是免耕秸秆覆盖方式值得在该区推广。     

土壤磷素循环及其对土壤磷流失的影响

农业非点源磷的输出是造成地表水营营养化的主要因素之一，弄清土壤磷的流失机理可为进一步控制农田径流磷的流失提供理论依据，文章总结了国内外在土壤磷素循环研究成果，并对其加以评述，在此基础上分析了土壤磷素循环对研究土壤磷的径流流失的重要作用。     

氧化势影响下的滇池沉积物孔隙水磷浓度变化

The sediment redox potential was raised in the laboratory to estimate reduction of internal available phosphorus loads, such as soluble reactive phosphorus （SRP） and total phosphorus （TP）, as well as the main elements of sediment extracts in Dianchi Lake. Several strongly reducing substances in sediments, which mainly originated from anaerobic decomposition of primary producer residues, were responsible for the lower redox potential. In a range of -400 to 200 mV raising the redox potential of sediments decreased TP and SRP in interstitial water. Redox potentials exceeding 320 mV caused increases in TP, whereas SRP maintained a relatively constant minimum level. The concentrations of Al, Fe, Ca^2＋, Mg^2＋, K^＋, Na^＋ and S in interstitial water were also related to the redox potential of sediments, suggesting that the mechanism for redox potential to regulate the concentration of phosphorus in interstitial water was complex.     

长期水保耕作对诺福克壤砂土含碳量的影响

土壤Ｃ管理对于含Ｃ量低的东南沿海平原（ＳＣＰ）壤砂土极为重要。１９７９年开始的一项长期调查旨在确定实行玉米、棉花、大豆和小麦水保轮作制能否提高诺福克壤砂土的含Ｃ量。小区长６０ｍ， 宽２３ｍ， ５次重复。在采用现代水保耕作措施以前，垄作，特别是棉花－大豆轮作时，人们认为提高含Ｃ量几乎是不可能的。试验初期含Ｃ量无显著差异，在第９—１４年间，实施水保耕作的小区０～５ ｃｍ土层平均含Ｃ量为１２．０ｇ／ｋｇ，实施常规耕作的小区为７．２ｇ／ｋｇ，前者几乎是后者的２倍（Ｐ≤０．０５）。１４年间，实施水保耕作小区的０～５ｃｍ土层含Ｃ量随时间变化的速率为０．６１ｇ／ｋｇ·ａ，相关系数为ｒ＝０．６６；变化率为０的概率小于０． ００１，在５～１０ｃｍ土层，Ｃ的变化速率增加较小，为０．１７ｇ／ｋｇ·ａ。不同处理中，１５ｃｍ以下土层含Ｃ量差异性不一致。改善设备、管理、土壤质量使实施水保耕作的小区在 ９～ １４年间产量提高。在ＳＣＰ壤砂土上，对垄作作物进行长期保护耕作，甚至在轮作中包括大豆和棉花的情况下，也是提高含Ｃ量的一种可行方法。     

保护性耕作措施对陡坡地养分流失的影响

采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,原位监测了南方紫色土陡坡地(坡度=15°)不同保护性耕作措施对地表径流量、径流水氮磷浓度及养分累积量的影响。结果表明,不同处理径流量及氮磷流失量最大的月份为5月,占全年流失量的40%以上;横坡垄作及横坡垄作+秸秆覆盖均能够降低不同作物生长季及休闲季径流水中的氮磷浓度的均值及最大值。烟草季,常规处理(CK)、横坡垄作(KF)和横坡垄作+秸秆覆盖(BMP)径流水中的总氮浓度分别为3.44、3.37和3.28 mg·L~(-1);甘薯季,CK、KF和BMP 3个处理径流水中总氮的浓度分别为2.79、2.61和2.63 mg·L~(-1);休闲季分别为3.01、2.78和2.64 mg·L~(-1)。KF和BMP优化处理后,全年的径流量从CK处理的5 553 m3·hm~(-2)分别降至5 347 m~3·hm~(-2)(KF)和2 905 m3·hm~(-2)(BMP),其中BMP处理与CK处理之间的差异达到显著水平(P0.05)。与CK处理相比,KF处理径流水中不同形态氮磷的流失量虽都有降低,但二者之间差异未达到显著水平,BMP处理则显著降低了径流水中总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、可溶性总磷(TDP)的流失量(P0.05)。此外,横坡垄作+秸秆覆盖还可以将起始产生径流的最小降雨量从CK处理的26.95 mm提高至67.15 mm。综上结果可以看出,单纯的横坡垄作对陡坡地的养分流失截留效果是有限的,而横坡垄作+秸秆覆盖处理则可以显著减少陡坡地的径流,进而对氮、磷养分的流失产生较好的截留效果。     

农业系统中磷的输移及利用

土壤磷对作物生长及水质污染有重要影响,农业生产中施入过量的磷会引起水体的富营养及水质下降。美国土壤学家N.C.Hansen等通过分析土壤及水中磷的形态、磷的管理、磷的吸附过程,认为土壤中可溶性磷是通过地表径流、壤中流及深层淋溶输移到水中。连续数十年施过量磷肥导致土壤磷浓度升高,将其降到正常水平需很长时间。水土流失是土壤磷流失的主要途径。为了减少土壤中磷的流失及保护水质,在农业生产中,采取水保耕作措施可有效防止磷的流失。减少耕作次数可降低径流中磷的浓度,在高寒易发生冻融侵蚀的地区,适当增加耕作次数可减少土壤磷的流失;穴状、条带状或结合播种施肥、保留植被盖度是农业管理中减少磷输移的有效方法。