黔中喀斯特区典型土地利用方式及耕作措施的水土流失调控效应

[目的]探讨贵州省中部喀斯特地区坡面几种典型土地利用类型及耕作措施对土壤水分、土壤侵蚀及坡面径流的调控效应,探明其差异显著性,为区域坡面水土流失防治提供参考。[方法]采用野外径流小区定位观测法,以贵州省龙里县羊鸡冲小流域及贵阳修文龙场小流域为研究对象,开展坡面不同土地利用及耕作方式水土流失调控效应的研究。[结果]林地、撂荒地及农耕地对土壤水分的调控效应差异不显著(p0.05),对土壤侵蚀的调控效应差异显著(p0.05)。3种土地利用方式对径流的调控效应相对复杂,具体为撂荒地显著低于林地(p0.05),但林地与农耕地间、撂荒地与农耕地间均无显著差异(p0.05);两种典型耕作措施研究结果显示,蔬菜种植(春甘蓝)对土壤水分、水土流失的调控效应优于玉米种植(单作),但两者对土壤水分及水土流失的调控效应均无显著差异(p0.05)。[结论]黔中喀斯特区3种土地利用方式中,撂荒地水土流失调控效应显著高于林地和耕地;蔬菜种植水土流失调控效应高于玉米单作,但是两者无显著差异(p0.05)。     

黄土丘陵区不同植被类型土壤贮水动态变化

水分是黄土高原半干旱地区植物生长与植被建设的主要限制因子,植被是影响土壤水分最活跃的因素之一。通过1982-1991年延安上砭沟流域实际观测的不同植被类型土壤水分资料,分析黄土丘陵区不同植被类型土壤水分的垂直变化规律、季节变化规律和年际变化规律,以及年降水量对土壤水分的影响。得出黄土丘陵区植被类型土壤水分垂直变化规律,在0-100 cm土壤含水率变化从大到小依次为:0-30 cm土层,农田>林地>撂荒地>牧草地>灌木林地;30-50 cm土层,农田>牧草地>灌木林地>林地>撂荒地;50-100 cm,土层牧草地>灌木林地>农田>林地>荒地。     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分物理性质研究

在黄土高原丘陵沟壑区第三副区典型流域选取林地、耕地、果园、撂荒地和草地5种土地利用方式,进行土壤水分物理性质的对比研究。结果表明:林地、耕地和撂荒地的土壤含水量显著大于果园和草地。耕地和果园的饱和持水量显著大于草地。各土地利用类型下土壤水分物理因子基本具有一致性,其变异系数均属于中等变异。水平方向上各个土壤水分物理性质较为均一,土壤饱和导水率和土壤含水量平均为0.84 mm/min和19.18%,土壤容重平均为1.34 g/cm³,但毛管孔隙度均在10%以下,表层土壤通气透水性能较差。近年来虽大面积新修梯田、发展经济林,表土水分物理性质得到改良,但从整体性能上来看,还是较差,今后需进一步改善土壤环境。     

东北平原典型玉米种植区农业景观植物多样性研究——以昌图县为例

非耕作生境是农业景观中的重要组成部分,为生物提供食物和栖息地,对生物多样性保护具有重要意义。本文以辽宁省昌图县为例,选取了20个非耕作生境比例为0~50%的网格(1 km?1 km)为样区,采用典型样地法对调查区域内农业景观中的林地、田间路、草地、沟渠、果园5类主要非耕作生境中的植物群落进行调查,探讨不同非耕作生境类型和比例中植物多样性及其与景观异质性之间的关系。研究结果表明,随着非耕作生境比例增加,植物物种多样性和均匀度先增加后减小,在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例在0~40%范围内时,植物物种丰富度同样呈现先增加后减小,且在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例高于40%时,植物物种丰富度再次出现峰值且高于20%~30%。随着非耕作生境比例的增加,农业景观香浓多样性、香浓均匀度指数和景观斑块形状复杂程度逐渐增加,蔓延度恰好相反。不同生境中重要值最高的均为禾本科植物,但植物种不同;优势种优势度为果园沟渠草地田间路林地。果园、草地和沟渠的物种多样性和均匀度指数显著高于林地和田间路,丰富度指数为草地林地沟渠果园田间路,且草地、果园和田间路的不同调查区域间植物群落指数存在较大的变异性。草地、果园、沟渠、田间路和林地中景观异质性与物种多样性相关性顺次降低。研究结论表明,东北平原典型玉米种植区农业景观中,最适宜非耕作生境比例为20%~30%;非耕作生境中林地、沟渠对物种多样性维持、湿生植物多样性保护具有积极作用;不同生境干扰类型和方式不同,景观异质性与植物物种多样性相关性程度也不同。在今后农业景观生物多样性保护中应综合考虑非耕作生境的类型和比例,干扰的类型和方式等多种因素对生物多样性、生态服务及农业产量的影响。     

不同水土保持耕作措施对径流泥沙与土壤碳库的影响

为了研究南方红壤坡地不同水土保持耕作措施的蓄水保土和固碳减排效应,通过江西省水土保持生态科技园5a的定位观测资料,对3种耕作措施（横坡间作,纵坡间作和果园清耕）条件下坡面产流产沙及土壤碳库的变化进行了分析。结果表明：（1）与裸露对照相比,3种耕作措施均具有一定的蓄水减流和保土减沙效应,其减流率在21.16%～75.32%,减沙率在38.08%～80.57%,红壤坡地不同耕作措施的蓄水保土效应从优至劣排序为：横坡间作〉纵坡间作〉果园清耕;（2）与裸露对照相比,3种耕作措施均具有提高土壤有机碳质量分数和增加土壤碳库的作用,其表层土壤总有机碳质量分数增加幅度为37.24%～66.34%,土壤碳储量增加幅度为35.23%～55.34%,红壤坡地各项耕作措施实施5a后的表层土壤碳库指数和土壤碳储量大小排序均为：纵坡间作〉横坡间作〉果园清耕;（3）间作措施的蓄水保土和固碳减排效益优于清耕措施,适宜在红壤坡地推广。     

山西榆次不同植被土壤水分有效性与干燥化效应

为了对山西省山区土壤干旱程度和水资源利用情况进行研究,通过称重法研究了山西榆次区不同植被(樱桃林地、耕地、枣树林地和杨树林地)及撂荒地土壤剖面水分变化特征、水分有效性及干燥化效应。结果表明:土壤平均含水量从小到大依次为杨树林地(8.10%)、枣树林地(9.94%)、撂荒地(10.70%)、樱桃林地(14.47%)和耕地(14.53%)。各植被下土层均有不同程度的干层发育,其中耕地和樱桃林地土壤为轻度干层,撂荒地主要为中度干层,而枣树林地与杨树林地则发育了中重度干层。杨树林地各土层均为无效水,枣树林地以无效水为主,撂荒地以无效水与难效水为主,耕地和樱桃林地受灌溉补给,以难效水与中效水为主。各植被中除杨树林地外,土壤水分含量均随土层深度增加先减后增。其中樱桃林地和枣树林地土壤水分都在0—3 m内呈递减趋势,3—5 m土壤水分迅速升高。耕地和撂荒地土壤含水量先减后增,均在2—2.5 m深度土层为含水量低值拐点。杨树林地土壤水分在0—3.5 m保持平稳,3.5—5 m水分呈下降趋势。     

模拟降雨条件下坡地径流泥沙特征研究

基于野外原位模拟降雨试验,研究桥子沟流域裸地、撂荒地、草地、林地4种土地利用类型的径流和泥沙流失分别对90,120mm/h两种雨强的响应特征。结果表明:雨强90,120mm/h条件下,4种土地利用类型中林地径流量最少,撂荒地产流量最大,约为林地径流量的7倍;产流量顺序为:撂荒地裸地草地林地;产沙量顺序为:裸地撂荒地草地林地;坡面累积径流量和累积产沙量随产流时间呈线性规律变化趋势,径流(产沙)系数表现为撂荒地裸地草地林地。坡面累积产沙量对累积径流量响应呈现幂函数变化规律,而且随着累积径流量增大,累积产沙量递增速率显著增大。     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤水分时空变异特征

以黄土丘陵区的延河流域为研究区域,分析了3个时期（雨季前、雨季中、雨季后）不同土地利用类型对土壤水分动态的影响。结果表明：在水平层面、垂直剖面上土地利用类型对土壤水分动态有着显著的影响,农耕地土壤水分含量最高,并且对土壤水分含量影响最为明显,使其保持在一个较高的水平;其次是天然草地、撂荒地、乔木林地、果园用地和幼林地;含量最低的为灌木林地。在垂直剖面上,雨季前干旱期为递增型;雨季中湿润期为递减型和波动型;雨季后半湿润期为先减后增型。从总体趋势上来看,土壤水分的时空格局与降雨季节变化、植物蒸腾作用以及土地耕作利用方式密切相关。在延河流域,土地利用方式对土壤水分在不同的季节都具有显著性的影响。在该流域的管理中,应充分考虑不同土地利用类型对土壤水分的影响,优化土地利用结构,使流域的治理达到最优。     

复垦类型对煤矸山土壤微生物功能菌的影响

土壤微生物功能菌的数量变化关系到土壤生态系统的维持与改善,因此研究其数量特征对查明复垦煤矸山土壤质量恢复状况具有重要意义。以山西省霍州市煤矸山复垦农田、果园和林地为研究对象,分析3种复垦类型土壤微生物功能菌数量变化特征及其影响因素。结果表明:(1)3种复垦样地农田土壤含水量、速效钾含量较高;果园土壤有机质和有效磷含量最高;林地p H值较低,但碱解氮、微生物量碳、氮含量最高。(2)3种复垦样地功能菌总量表现为林地农田果园,其中好氧固氮细菌表现为农田林地果园;氨化细菌为林地果园农田;好气纤维素分解菌林地农田果园;有机磷、无机磷细菌为果园林地农田。(3)相关分析表明,氨化细菌和好气纤维素分解菌受土壤性质的影响最大;主成分分析表明,土壤pH值和微生物量碳、氮含量对功能菌数量影响的贡献率最大。     

多年生人工柠条林生长对土壤水分的影响

研究多年生人工柠条林地生长对土壤水分的影响,对水资源紧缺的黄土丘陵区植被重建和生态建设具有重要的意义。以多年生的柠条林为对象,采用中子水分仪对黄土丘陵半干旱区(宁夏固原)多年生的柠条林地及撂荒地土壤水分进行长期定位观测与分析,研究了多年生人工柠条林生长对土壤水分的影响。结果表明:柠条林地和撂荒地各深层土壤容积含水量分别为4.18%～14.67%和2.87%～15.01%,柠条林地各个深度土层的土壤容积含水量普遍低于撂荒地同等深度土层土壤容积含水量。多年生的人工柠条林地同撂荒地二者的土壤容积含水量变异系数区间分别是3.27%～31.12%和7.39%～34.63%,都随土层深度增加而逐渐减小,是该区域土壤容积含水量变异系数所具有的共性。多年生的人工柠条林对200 cm以下深层土壤水分的消耗影响深远。     

土壤翻耕对坡地水分转化与产流产沙特征的影响

坡耕地严重的水土流失是导致黄土高原土壤质量退化与生态环境恶化的重要原因。采用模拟降雨的方法研究了翻耕与压实对休闲黄绵土坡耕地水分转化与产流产沙特征的影响。结果表明，(1)与压实相比，土壤翻耕导致入渗率下降40%～60%，产流强度增加1至3倍，降雨向土壤水分的转化率降低50％以上。(2)翻耕条件下流失径流的平均含沙量增加近70％，坡地产沙量增加3倍，径流流失量增加1倍，因此对坡地实行免耕休闲可以有效减轻水土流失、遏制坡地土壤质量退化的态势。(3)降雨过程中，随着产流时间的延长，坡地产沙量呈加速增加的趋势，而且增加速度显著快于坡面径流，因此采取适当措施延长初始产流时间、减少产流量以及提高降雨向土壤水分的转化率均可有效减少坡地土壤流失量。     

粮草豆隔带种植保护性耕作水土流失规律

为有效防治坡耕地水土流失,持续利用坡耕地,于2007-2010年在黄土高原西部坡耕地上研究保护性耕作对水土流失的影响,重点探讨传统耕作与免耕秸秆覆盖2种耕作措施下春小麦、鹰嘴豆、马铃薯与紫花苜蓿间作的水土流失规律。结果表明:(1)各处理8月份的径流量分别占观测时段内总径流量的46.46%～51.29%,侵蚀量分别占观测时段内总侵蚀量的40.10%～61.22%。(2)降雨量与径流量、侵蚀量间呈现多元多项式关系。(3)2007-2010年不同种植模式下径流总量和侵蚀总量的变化趋势是一致的,均表现出NTSPL相似文献   

黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果分析

为了揭示黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果,基于野外原位坡耕地人工模拟降雨试验,以传统顺坡垄作处理为对照,分析50,100 mm/h降雨强度下3种具有代表性的秸秆还田方式（秸秆深还、秸秆碎混和免耕+残茬覆盖）对坡耕地产流产沙过程、径流量、侵蚀量及其减流减沙效益的影响。结果表明：（1）不同秸秆还田方式的产流率皆随降雨量的增加而增大,产流率和产沙率大小均表现为顺坡垄作 > 秸秆深还 > 秸秆碎混 > 免耕+残茬覆盖。（2）与顺坡垄作相比,50,100 mm/h降雨强度下,秸秆还田处理分别延缓产流时间14.0,4.8 min,产流时间的滞后可以体现秸秆还田措施的水土保持效果。（3）秸秆深还、秸秆碎混、免耕+残茬覆盖处理的平均减流效益分别为36.8%,53.9%,65.8%,平均减沙效益分别为84.9%,90.3%,96.8%。可见,免耕+残茬覆盖方式的水土保持效果最好,其次为秸秆碎混和秸秆深还。     

黑土坡耕地不同水土保持措施的土壤水蚀特征研究

针对北方干旱地区坡耕地严重的水土流失问题,采取垄向区田、深松、横坡种植、免耕播种等水土保持耕作措施,于2010年,以黑龙江省齐齐哈尔市东兴村5°坡耕地径流场为研究对象,研究了不同耕作措施对地表径流、土壤侵蚀和降雨入渗的影响。结果表明,这几种水土保持耕作措施均有不同程度的减流减沙作用,其中横坡种植效果最为明显,地表径流量和土壤流失量较常规耕作分别减少了92%和90%,稳定入渗率较常规耕作提高了41.2%。不同耕作措施的径流系数过程线的变化、径流含沙率变化以及产流量、产沙量的变化均符合横坡免耕>横坡种植>深松+区田>垄向区田>少耕深松>免耕>常规耕作>裸地这一变化规律。     

耕作对坡耕地水土流失和冬小麦产量的影响

在模拟降雨和自然降雨条件下研究长期（6年）定位耕作措施对豫西早区坡耕地水分保持、土壤流失以及冬小麦产量的影响。耕作措施包括少耕、免耕覆盖、深松覆盖和常规耕作。田间模拟降雨试验用来测定不同耕作措施对径流和土壤流失的影响，自然降雨小区主要用来验证模拟试验结果，同时测定不同耕作措施对冬小麦产量的影响。模拟试验结果表明：不同耕作措施下的土壤饱和导水率没有明显差异，雨前土壤含水量和降雨强度均显著影响地表径流。在试验条件下，免耕覆盖处理未产生径流和土壤流失，水土保持效果最好。与常规耕作比较，深松覆盖处理分别减少径流和土壤流失50％和90％。尽管少耕可以有效降低土壤流失，但其产生的径流量和常规耕作相近。在自然降雨条件下，免耕覆盖和深松覆盖的水土保持效果从第3年开始显著。深松覆盖在任何年型均能够显著提高冬小麦的产量。相比较常规耕作，深松覆盖平均增产9．4％。免耕覆盖除丰水年也能显著提高冬小麦产量．但增产效果不如深松覆盖显著。少耕无明显增产效果。由于产量对农民来说是评判一个耕作措施效果的重要依据，同时考虑到深松覆盖显著的水土保持效果，我们认为深松覆盖是适合当地早作农业的一个有效耕作措施。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

黄土高原典型流域不同土地利用类型土壤物理性质分析

以黄土高原第三副区典型流域甘肃天水罗玉沟流域为研究区,对其农田、果园、林地和草地4种主要土地利用方式的土壤物理性质进行了分析。结果表明:（1）流域土壤平均含水量为（15.76±0.34）%,各土地利用类型之间存在差异,表现为农田>林地>果园>草地;（2）各土壤平均容重为（1.421±0.034）g/cm³,且均随土层增加而逐渐增加,总体为林地>农田>果园>草地,与含水量有类似分布规律;（3）各土地利用类型土壤孔隙度与其容重呈负相关关系,且总孔隙度、毛管孔隙度及非毛管孔隙度均呈现林地>农田>草地>果园的特征;（4）4种土地利用类型土壤贮水能力存在差异,林地和农田较优,高于果园和草地。值得注意的是,近些年流域大规模坡耕地改水平梯田的生产活动,对农田土壤蓄水保土功能产生较大影响,结果表明农田也具有较高土壤含水量及贮水能力。     

Effects of tillage practices combined with mucuna fallow on soil erosion and water dynamics on Ishigaki Island,Japan

Abstract

This study was conducted on a sloping field at the Japan International Research Center for Agricultural Sciences, Okinawa Subtropical Station, Ishigaki Island, Okinawa Prefecture, Japan, to evaluate the effects of zero tillage farming combined with mucuna fallow as a cover crop on soil erosion and water dynamics. Two fallow systems (natural and mucuna) in combination with two soil tillage treatments (zero tillage and conventional tillage) were imposed on three sloping fields (2.0°, 3.5° and 5.0°). A sorghum crop (Sorghum bicolor (L) moench) was planted after the soil tillage treatment. Soil loss for zero tillage farming combined with mucuna fallow was equivalent to only 3% of that for the conventional tillage farming with natural fallow. Runoff water was also reduced by between 74% and 77% when compared with the conventional tillage system with natural fallow. These results indicate that zero tillage with mucuna fallow is a very effective measure for the control of soil erosion and water runoff. Moreover, this farming system improved water infiltration during both the fallow and the sorghum cropping periods. For the zero tillage plot, water loss as deep percolation increased 1.6-fold compared with that for the conventional farming under heavy rainfall conditions. It is expected that under less rainfall areas or seasons, the effects of zero tillage farming combined with the mucuna cover crop may be more pronounced on water runoff control and, therefore, may greatly improve soil water conditions.     

夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及作物水分利用效率的影响

为了探讨夏闲期不同耕作模式对土壤蓄水保墒效果及小麦水分利用效率的影响,2007-2010年在宁南旱区采用免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松、连年翻耕(传统耕作)3种耕作方式对土壤水分及冬小麦产量的影响进行了研究。结果表明,保护性耕作模式改善了麦田的土壤水分状况,且提高作物产量和水分利用效率效果显著。夏闲末期,相对于传统耕作,免耕/深松/免耕、深松/免耕/深松处理3a平均土壤蓄水量分别增加(P<0.05)3.92%和7.84%,降雨蓄水效率提高(P<0.05)13.64%和22.80%;小麦生育期,3a平均土壤蓄水量分别较传统耕作增加(P<0.05)7.96%和8.60%,平均生育期降水利用效率提高(P<0.05)9.59%和10.69%,平均年降水利用效率提高(P<0.05)9.52%和10.65%;3a平均产量分别较传统耕作提高(P<0.05)9.59%和10.69%,籽粒产量水分利用效率提高(P<0.05)7.17%和7.68%,生物产量水分利用效率提高(P<0.05)3.83%和4.34%。     

不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响

为探讨保护性耕作和秸秆还田有机结合对春玉米休闲期蓄水保墒效果、生育期土壤水分时空变化、贮水量季节变化、产量及水分利用效率的影响,设置不同耕作方式(免耕、深松、翻耕)结合秸秆还田(100%秸秆还田、秸秆不还田)6个处理组合,2016-2018年在山西晋中连续2年进行定位试验研究。结果表明:(1)春玉米冬闲期不同耕作处理下土壤贮水量差异显著,且随着时间推移贮水量都有降低趋势,免耕和深松处理分别较翻耕土壤贮水量平均增加10.4,9.3 mm。在玉米的整个生育时期,免耕和深松处理土壤贮水量分别比翻耕提高4.8%,1.2%。(2)平均2年土壤含水量大小顺序为免耕>深松>翻耕,各处理平均土壤含水量分别为23.0%,21.8%,21.5%。丰水年不同耕作方式土壤含水量垂直变化在各生育时期差异较大,干旱年其变化的差异较小。(3)免耕与100%秸秆还田组合下玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和WUE(水分利用效率)分别为12 679.9 kg/hm²和25.8 kg/(hm²·mm),翻耕与100%秸秆还田处理组合最低。无论是否秸秆还田,免耕和深松处理在春玉米冬闲期土壤蓄水保墒效果、生育期土壤水分状况、产量与水分利用效率均优于翻耕处理;在秸秆还田下免耕和深松耕作方式对玉米田水分的集蓄保用有良好的效果,以免耕秸秆还田效果最佳,可在晋中地区春玉米生产中推广应用。