种植年限对渭北旱塬苹果园土壤孔隙结构及水力特征的影响

为研究不同种植年限对苹果园土壤孔隙结构及其土壤水力特性的影响,采用时空转换的方法,选取渭北旱塬2 a、13 a及33 a苹果园开展土壤结构与水力特征测定,利用压汞法获取原状土壤孔隙结构特征。以20 cm及40 cm为界将果园0～100 cm土壤划分为耕作表土扰动层、潜在犁底层与心土层。结果表明：渭北旱塬苹果园20～40 cm土壤容重较高、导水能力差且水分对作物有效性较低,有形成犁底层的可能,且随植果年龄增加果园土壤容重呈增加趋势;同一果园中大孔隙（>75 μm）与中孔隙(30～75 μm)土壤百分含量最大值出现在表土层,占比分别为7.63%~10.32%及10.94%~13.14%;微孔隙(5～30 μm)土壤最大百分含量出现在心土层,占比为30.60%~47.85%;极微孔隙(0.1～5 μm)与超微孔隙(<0.1 μm)土壤含量最高值出现在潜在犁底层,占比分别达37.36%~52.55%及13.15%~19.08%。在频繁受到耕作扰动的表土层,2 a、13 a及33 a果园土壤之间各级孔隙占比非常接近;在不易受到耕作扰动的心土层,大孔隙与中孔隙土壤都表现出随耕作种植年限的增加而增加的趋势。土壤容重与其大孔隙含量呈显著负相关,与超微、极微孔隙土壤含量呈正相关,饱和导水率与容重呈显著负相关;5～30 μm微孔在土壤的导水及持水方面均有重要作用,其比表面积与田间持水量呈显著正相关,其孔体积分数与饱和导水率呈显著正相关;VG模型参数n与土壤大孔隙及中孔隙含量呈显著负相关。随耕作种植年限增加,果园土壤有机质含量每5 a降低0.425 g·kg^-1,田间持水量每5 a降低0.8% cm³·cm^-3。研究建立的土壤水力参数回归预测模型可为苹果园高效用水提供参考。     

微咸水离子组成对膜下滴灌土壤孔隙结构的影响

为探讨不同阳离子组成微咸水灌溉对膜下土壤孔隙结构的影响,开展2a田间定位试验,设置当地地下水灌溉（CK）、NaCl微咸水灌溉（T1）、KCl微咸水灌溉（T2）、CaCl₂微咸水灌溉（T3）、MgCl₂微咸水灌溉（T4）5个处理,利用CT扫描技术研究不同阳离子组成微咸水对土壤孔隙结构的影响。结果表明：与CK处理相比,随灌水次数增多,添加Na⁺处理的土壤大孔隙度显著降低,添加K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺处理的土壤大孔隙度显著增加,2022年添加Na⁺处理的大孔隙度平均降低了44.49%,添加K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺处理的土壤大孔隙度平均分别增加了5.73%、80.73%、25.75%;在2021—2022年期间,与CK相比,4种不同阳离子处理土壤孔隙成圆率均呈增加趋势,其中添加Ca²⁺、Mg²⁺处理增加显著,土壤孔隙成圆率平均增加区间分别为25.52%~30.94%、17.46%~23.19%;连续灌溉2a之后,添加Na⁺和K⁺处理的土壤开裂程度加重,土壤稳定性变差,而添加Ca²⁺和Mg²⁺对改善土壤结构、提高土壤入渗性能作用明显。     

钾肥类型与施用量对土壤持水特性的影响

采用压力膜法测定了单施磷酸二氢钾、单施草木灰和两者配施等3种钾肥类型在不同压力下的土壤质量含水率,拟合了它们在不同氧化钾含量的土壤持水曲线。结果表明,3种钾肥类型均降低了土壤的持水性,单施草木灰对土壤的持水力降低幅度最大,但采用两者配施对土壤持水力无显著影响,且施用量的多寡对土壤质量含水量的影响不显著。分析认为,钾肥类型应以草木灰与无机肥配施为好,施用量采用中肥水平即有效钾含量在100mg/kg左右,不仅避免连续大量施用无机肥对土壤结构的破坏,而且减小施用草木灰对土壤持水力的影响。     

耕作方式对黑土耕层孔隙分布和水分特征的影响

为探索耕作方式对黑土孔隙度分布和土壤水分特征的影响,以2010年吉林省德惠市中层黑土上进行了9年的田间定位试验小区土壤为研究对象,对免耕和秋翻两种耕作处理下耕层土壤孔隙度和土壤水分特征曲线进行分析。结果表明不同耕作处理对黑土孔隙度影响较大。与秋翻相比,免耕减小了土壤总孔隙度,增大了0～5cm和20～30cm10%～16%的>100μm大孔隙,减小了耕层5～20cm的100～30μm次大孔隙,两种处理不同深度的中孔隙和微孔隙数量相近。不同耕作方式对土壤水分特征的影响存在较大差异,免耕0～5cm和20～30cm的持水能力高于秋翻,而5～20cm表现出相反的变化趋势。实施免耕后,改变了土壤孔隙分布和持水性能,对土壤通气透水和作物根系发育具有重要作用。     

陶瓷空心微珠掺量对沙质土壤持水性的影响

特殊的地理位置与特定的自然环境,加之人类的生产活动影响导致部分地区土壤沙化趋于严重,沙质土壤因其特殊的质地,其持水能力急剧下降,干旱区植物难以生存,区域荒漠化加重,对生态环境造成巨大破坏。为恢复沙质土壤地区的生态环境,引入新型保水性多孔材料-陶瓷空心微珠对沙质土壤持水能力进行提升。利用土壤高速离心机模拟含陶瓷空心微珠沙质土壤的脱湿过程,结合Van Genuchten模型定量分析陶瓷空心微珠对土壤水分特征曲线及其参数的影响。利用土壤三相仪测定陶瓷空心微珠掺量对土壤三相变化的影响。结果表明：随陶瓷空心微珠掺量增加,土壤水分特征曲线形状斜率变化减缓,持水曲线减湿率降低,曲线形状参数n降低;随掺量增加土壤饱和含水率升高,提升效果随掺量增加逐渐减弱,随掺量增加土壤固相比降低,土壤液相与气相比升高,变化效果随掺量增加逐渐减弱。土壤水分特征曲线与土壤三相比测定结果表明沙质土壤持水性提升与陶瓷空心微珠掺量呈正相关,其提升效果随掺量增加而减弱。     

排土场土体裂缝特征对土壤物理性质的影响

以内蒙古胜利东二号露天煤矿南排土场为研究对象,研究排土场不同土体裂缝区土壤机械组成、孔隙状况、水分空间分布以及饱和导水率的特征和差异。结果表明：3个样地土壤机械组成以砂粒为主,土壤质地为砂质土壤,具有质地疏松、通气透水能力强、蓄水能力差等特点;3个样地土壤容重为1.22~1.45 g·cm^-3,且随着土层深度的增加先增大后减小;3个样地土壤含水率偏低,且随着土层深度的增加而减小;土壤饱和含水量、田间持水量和土壤有效水含量呈先减小后增大的变化规律,凋萎系数呈先增大后减小的变化规律,且不同土层之间存在差异。随着土层深度的增加,3个样地各个土层（0~10、10~20、20~30、30~40、40~50、50~60 cm）土壤饱和导水率平均值依次为1.16、1.02、0.95、0.71、0.47、0.27 mm·min^-1;土壤饱和导水率与土层深度之间具有较好的幂函数关系。土体裂缝的出现改变土壤容重、孔隙状况和土壤水分空间分布等土壤物理性质,进而影响排土场水分入渗、地表径流及产流产沙等水土流失过程。     

辽西易旱区不同耕作方式对土壤物理性能的影响

比较了不同耕作方式对土壤水分、温度、容重、孔隙性状和养分的影响。结果表明,保护性耕作有抑制蒸发保墒作用,分别表现在苗期0-20cm土层以及作物生长发育后期40cm以下土层,提高了水分利用率,其中留茬覆盖可以比传统耕作提高16.53%,增产幅度可达13.56%;保护性耕作的土壤温度低于传统耕作,尤其留茬覆盖表现最为明显,其降低土壤温度的效应主要发生在苗期和土壤表层;保护性耕作方式提高了毛管孔隙度,提高了涵养水分的作用,但土壤容重的增加影响作物的播种和出苗;保护性耕作对土壤有机质和速效养分的变化有着一定的影响,但各种方式间差异不显著;在辽宁省西部干旱和半干旱地区建议采用以留茬覆盖为主的保护性耕作方式。     

增施氮肥对黄土高原旱作冬小麦农田土壤干层动态的影响

依托陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站十里铺长期定位观测,研究了5种不同氮肥用量(0、45、90、135、180 kg·hm^-2)对冬小麦农田土壤水分及土壤干层动态的影响。结果表明：土壤干层深度大约在50～260 cm之间;施氮量小于90 kg·hm^-2时,增施氮肥土壤耗水强度和干层深度变化较小,而施氮量超过90 kg·hm^-2时,增施氮肥平均土壤耗水强度较大,但干层深度无明显变化,干层厚度增加速度随施氮量增加而增加;丰水年的高降水量在一定程度上可以缓解土壤干燥化,减小干层厚度。     

甘肃省典型土壤持水特性及影响因素研究

研究了甘肃省14个类型区12种典型土壤的物理性质,并测得不同水势下的土壤重量含水量,利用Gardner经验方程拟合出其土壤水分特征曲线,对不同土壤的持水性及其影响因素作了研究。结果表明:甘肃省典型土壤持水能力差异明显,整体而言,甘南高原类型区土壤持水和供水能力较好,区内典型土壤拟合参数A值均在20以上,且较为稳定;陇南山地丘陵类型区土壤供水能力最佳,持水能力较好,区内典型土壤拟合参数A值均在24以上,但稳定性较弱;黄土高原类型区内土壤持水性适中,供水能力较弱,稳定性最佳;河西干旱半干旱类型区的土壤持水、供水能力及稳定性均较差,区内典型土壤除潮土外拟合参数A值均在17以下;土壤质地(0.002 mm粘粒含量)、总孔隙度对甘肃省土壤的持水性影响最为显著,其次为土壤毛管孔隙度、密度和容重。     

凹凸棒土对土壤团粒结构及水力参数的影响

向粉砂质壤土中均匀添加不同含量(0、10、20、30、40 g·kg~(-1))凹凸棒土(简称ATP)进行土壤水分特征曲线试验、土壤颗分试验及土壤团聚体试验,研究不同ATP施加量对土壤团粒结构及土壤水力参数的影响。结果表明:土壤中的黏粒(0.002 mm)从9.28%减小至7.06%,粉粒(0.002~0.02 mm)从50.21%减小至26.8%,砂粒(0.02~2 mm)比例从40.52%增加至41.49%;随着ATP含量增大,土壤水分特征曲线分形维数从2.859增加至2.876,土壤粒径分形维数从2.645减小至2.628,在ATP含量为30 g·kg~(-1)时两者的分形维数均出现拐点;试验结束自然风干后的土壤大颗粒含量增加,0.25 mm的土壤团粒随着ATP含量的增加从0增加至2;利用土壤水分特征曲线分形模型对土壤含水率进行模拟后,其模拟计算值与实测值的均方根误差RMSE在10%以内;利用非饱和土壤水力传导度分形模型对不同含量ATP非饱和水力传导度进行预测,其预测值随着ATP含量的增加整体呈减小趋势。综合分析可知,加入ATP后的土壤持水能力增强,具有改良土壤的作用,且当ATP含量为30 g·kg~(-1)时的改良效果最佳。     

陇中旱地不同保护性耕作方式表层土壤结构和有机碳含量比较分析

在陇中黄土高原半干旱区进行保护性耕作定位试验,研究了不同保护性耕作措施对表层土壤结构和有机碳含量的影响。结果表明:与传统耕作(T)、传统耕作结合秸秆还田(TS)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)土壤容重在作物生长期保持稳定;虽然两种序列NTS处理土壤总孔度较低,但其>30μm的非毛管孔度显著高于其它三种处理,W→P→W序列(2002年小麦→2003年豌豆→2004年小麦)NTS处理分别比T处理、TS处理和NT处理提高3.605%、4.749%、3.338%;P→W→P序列(2002年豌豆→2003年小麦→2004年豌豆)NTS处理分别比T处理、TS处理和NT处理提高2.834%、4.023%、2.728%;就大团聚体(>0.25 mm)含量而言,W→P→W序列下T处理、TS处理、NT处理和NTS处理分别为7.412%、9.493%、9.098%、10.577%,P→W→P序列下分别为7.600%、10.027%、8.085%、9.933%,且统计分析表明两种序列下NTS处理均与T和TS两处理差异显著。同时发现,NTS处理可显著增加土壤有机碳含量,两种序列下分别比T处理增加0.958 g/kg和1.045 g/kg,而单一的免耕(NT)或覆盖(TS)效果并不显著。     

东北半干旱黑土区玉米秸秆还田方式对土壤水溶性有机碳含量及其组分的影响

为明确不同秸秆还田方式下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对无秸秆还田（CK）、秸秆覆盖还田（FG）、秸秆翻埋还田（FM）处理下土壤有机碳（SOC）含量及水溶性有机碳（WSOC）含量及其结构特征进行分析。结果表明：（1）与CK相比,FM处理0~40 cm土层SOC含量提高7.87%~29.54%,FG处理0~30 cm土层SOC含量增加1.91%~18.61%,30~40 cm土层SOC含量降低7.67%;FM和FG处理0~40 cm土层土壤WSOC含量分别提升13.42%~39.42%和0.28%~26.34%。（2）通过WSOC三维荧光光谱发现,各土层CK（Ex/Em=300/34、Ex/Em=300/340、Ex/Em=240/340、Ex/Em=300/340）处理WSOC荧光特征峰为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质荧光峰;FM（Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/430、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/435）和FG（Ex/Em=270/440、Ex/Em=270/435、Ex/Em=340/435、Ex/Em=340/430）处理为类腐殖酸类物质荧光特征峰,腐殖化程度较高,结构较为复杂;荧光区域积分表明,FM和FG处理类腐殖酸类物质（Ⅴ）和富里酸类物质（Ⅲ）的积分百分比分别较CK增加12.18%~27.39%、11.98%~30.72%和3.96%~5.73%、2.99%~5.40%。（3）土壤WSOC包含两个组分,C1（Ex/Em=340/435, 270/435）组分为类腐殖酸类物质,C2（Ex/Em=290/345, 240/345）组分为溶解性微生物代谢产物和类色氨酸蛋白质物质;F_max值结果表明,0~40 cm土层的C1组分相对含量表现为FM>FG>CK,表明秸秆翻埋还田更有助于土壤中营养物质含量增加和形成更高分子量的有机物。综上,不同秸秆还田方式均可提升SOC和土壤WSOC含量,增加腐殖化程度,加强土壤的供肥能力,翻埋还田处理提升作用更为显著。     

耕作方式对土壤活性有机碳和碳库管理指数的影响

基于在黄土高原半干旱地区的典型代表—定西市安定区连续进行6 a的保护性耕作试验,研究了不同耕作方式对土壤总有机碳和活性有机碳的影响,并对各处理的碳库活度(A)、碳库活度指数(AI)、碳库指数(CPI)和土壤碳库管理指数(CMPI)进行了计算。结果表明:与传统耕作不覆盖(T)相比,免耕秸秆覆盖(NTS)、传统耕作结合秸秆还田(TS)和免耕不覆盖(NT)有利于土壤总有机碳含量和活性有机碳含量的提高,并且有随着土层深度的增加而递减的趋势;NT、NTS和TS有助于提高0～5 cm土层土壤活性有机碳占土壤总有机碳的百分率,尤以NTS处理的效果最为明显,说明NTS处理的土壤碳素活性大、易转化;对碳库各项管理指数来说,总体上秸秆覆盖或还田的贡献大于耕作措施,说明对土壤进行秸秆覆盖或还田有利于土壤碳库管理指数提高。     

短期N、P添加对荒漠草原土壤非保护性有机碳的影响

以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究N、P养分添加对荒漠草原0～30 cm土层土壤颗粒有机碳和轻组有机碳含量、分配比例、敏感指数的影响,探讨荒漠草原土壤非保护性有机碳分配比例及其向保护性有机碳的转化速率对N、P添加的响应.研究结果表明:短期N、P添加能促进荒漠草原表层土壤(0～10 cm)土壤颗粒有机碳和轻组...     

土地利用对陕北水土流失区土壤有机碳、水分的影响

通过实地调查和采样,结合室内分析,研究了当地四种土地利用方式(果园、林地、草地、坡耕地)下土壤有机碳分布特征.结果表明:流域内所有土样土壤有机碳(SOC)含量的均值为13.13g·kg-1.其中,坡耕地的土壤有机碳均倩为12.93g·kg-1,与坡耕地相比,果园土壤有机碳均值(12.97g·kg-1)略有升高;草地和林...     

秸秆带状覆盖对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨秸秆带状覆盖对旱地不同剖面深度土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和易氧化态碳(EOC)的影响,于2017—2020年在甘肃省布设秸秆带状覆盖试验,设玉米整秆带状覆盖(TSM)处理,以黑膜双垄沟全膜覆盖(TPM)和传统露地平作(TNM)为对照.结果表明:土壤有机碳和活性碳组分含量...