耕作深度对紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀的影响

利用磁性示踪法定量研究紫色土坡地旋耕机上下耕作的耕作位移和土壤位移量,分析了不同耕作深度(8,10,12cm)对耕作侵蚀的影响。结果表明:在研究坡度范围内(3.43%~20.97%),旋耕机不同耕作深度引起的土壤净位移差异显著(p=0.007),且随着耕作深度的增加土壤净位移显著增大,3种耕作深度的土壤净位移与坡度均显著相关,且随着耕作深度的增加相关性逐渐增强;耕作侵蚀速率随着耕作深度的增加而增大,耕作深度由8cm增加为10cm,耕作侵蚀速率增大了77%,由10cm增加为12cm耕作侵蚀速率增大了49%。耕作深度是影响紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀的重要因素之一,增加耕作深度引起耕作侵蚀明显增加,因此合理调控耕作深度是防治紫色土退化的一种重要措施。     

2种土壤磁性特征及其对磁性示踪实验的影响

通过磁性示踪耕作实验、土壤磁性背景值测定、土壤物理性质分析等方法研究了云南东川区蒋家沟流域2种土壤类型的磁性特征,并探讨了土壤磁性对耕作侵蚀磁性示踪实验的影响。结果表明:(1)砾石土磁性随粘粒和粉粒含量增加而明显增强(r=0.58,p0.05;r=0.67,p0.05),随砂粒增加而明显减弱(r=-0.71,p0.05);黄棕壤粘土因受磁性矿物影响大,随土壤中砂粒含量增加而增强,砾石土磁性随土壤含水量增加而明显减小(r=-0.68,p0.05)。(2)因受土壤侵蚀的影响,砾石土的磁性与坡度呈显著负相关关系(r=-0.701,p0.05),即随坡度增大而明显减小。(3)土壤成土背景差异导致2种土壤磁性存在明显差异,即黄棕壤粘土的磁性(1 451×10-5SI)是砾石土磁性(53×10-5SI)的27倍。在耕作侵蚀的磁性示踪实验中,磁性背景值低的砾石土比磁性强的黄棕壤粘土有更好的磁性敏感性,更能准确反映耕作侵蚀位移。当混入磁性示踪剂的土壤磁性是土壤磁性背景值的30倍时,耕作侵蚀磁性示踪实验较为准确和可靠,以此作参考,不同磁性的土壤可以确定一个科学的磁性示踪剂用量。     

金沙江流域干旱河谷区坡耕地作物类型对耕作侵蚀的影响

为了研究干旱河谷区坡耕地农作物种植对耕作侵蚀的影响,在不同作物类型坡耕地(玉米地和荞麦地)上进行耕作试验,通过磁性示踪法测量坡耕地顺坡耕作的耕作位移距离,分析了不同作物类型下的耕作侵蚀速率特征。结果表明：(1)试验地类的耕作位移距离表现为玉米地<荞麦地<裸地(对照地)的变化趋势,荞麦地和玉米地的耕作位移距离均显著低于裸地(p<0.05),表明坡耕地种植玉米和荞麦可以显著减小坡耕地土壤耕作位移距离;(2)3种地类的耕作位移距离与坡度均呈显著正相关关系,玉米地和荞麦地的耕作位移距离系数k₂值和传输系数k₄值明显小于裸地,说明作物因素减小了耕作位移距离随坡度的增加幅度;(3)裸地的耕作侵蚀速率显著高于玉米地和荞麦地(p<0.01),分别是玉米地和荞麦地的1.99倍和1.88倍,说明坡地种植农作物可明显减小坡面耕作侵蚀。综上,种植农作物可有效减少坡耕地耕作侵蚀,研究成果丰富了对坡耕地作物根系防蚀特性的认识,也为完善耕作侵蚀模型奠定重要基础。     

紫色土坡地土壤性质对耕作侵蚀的影响

[目的]揭示土壤性质对耕作侵蚀土壤的敏感性,为紫色土区域采取适宜的耕作措施提供依据。[方法]利用磁性示踪技术定量旋耕机上下耕作和等高耕作的土壤耕作位移和土壤位移量,选取土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮、土壤有效磷、土壤抗剪强度和土壤紧实度等土壤理化性质和力学性质指标,研究土壤性质对旋耕机上下耕作和等高耕作的耕作侵蚀的影响特征。[结果]旋耕机上下耕作和等高耕作的土壤净位移和净位移量不仅受坡度影响,也受土壤性质的影响。土壤力学性质和土壤物理性质对旋耕机耕作侵蚀有显著影响,对于上下耕作的土壤抗剪强度、土壤紧实度和土壤容重与土壤净位移量呈显著正相关。对于等高耕作措施的土壤抗剪强度、土壤紧实度、土壤容重和土壤含水量与土壤净位移量呈显著正相关,其他指标关系不显著。[结论]土壤抗剪强度、土壤紧实度和土壤容重可以作为评价耕作侵蚀的土壤可蚀性指标。     

等高犁耕朝向对紫色土坡面土壤再分布的影响

选择一块坡长15 m、坡度14.16%的坡地,采用磁性示踪法分析等高向下犁耕（向下坡方向翻垈）和等高向上犁耕（向上坡方向翻垈）的土壤再分布特征,利用模拟耕作（15次）检验两种等高犁耕的长期作用下对土壤剖面和微地貌演化的影响。结果表明:等高向下犁耕导致土壤发生向下坡移动,土壤位移量为15.62～28.70 kg/m,坡度对其影响不显著（p=0.93）;等高向上犁耕导致土壤同时发生向下坡和向上坡移动,土壤净位移量为-10.91～8.23 kg/m,坡度对其有显著影响（p < 0.001）,土壤净位移方向随着坡度的增大由向上坡转为向下坡,本研究条件下临界坡度为14%;等高向下犁耕15次后坡顶侵蚀深度是原土层深度的132%,耕作后土层深度与耕作深度相当,表明等高向下犁耕加速土壤侵蚀和促进母岩成土的双重作用共同维持着坡顶土层深度的稳定;等高向上犁耕15次后坡顶土层深度增加了12.7%,表明等高向上犁耕具有保护坡顶土层深度的作用。等高向上犁耕是一种防治类似紫色土的薄层土壤耕作侵蚀和土壤退化的有效措施。     

坡面土壤侵蚀空间分异特征的磁性示踪法和侵蚀针法对比研究

利用磁性示踪法和侵蚀针法相结合的方法,在自然降雨条件下对比研究了不同坡度坡面土壤侵蚀的空间分异特征。结果表明:磁性示踪法和侵蚀针法均能够有效的指示出在降雨过程中坡面土壤发生剥蚀和沉积的空间分布规律。两种方法的试验结果一致表明,在距坡顶0-200cm的范围内为净侵蚀区,坡面坡度越大受到的侵蚀越严重。坡面中下部(距坡顶200-500cm)侵蚀沉积分布受坡度影响较大,随着坡度的增大,坡面中下部的沉积分布下移,并且净沉积量减少,净剥蚀量增加。5°坡面中下部以泥沙的沉积为主,且在中部沉积量达到最大值;10°和15°坡面的中部和坡脚处以侵蚀为主,沉积主要发生在距坡顶300-400cm的范围内。     

坡面侵蚀土壤磁化率及磁性示踪试验研究

通过在小流域坡面上进行的实地磁测、室内组分分离、组分磁测及坡面土壤侵蚀磁性示踪试验,对坡面不同空间部位土壤的磁化率特征和降雨后土壤磁化率变化的机理,以及利用磁性示踪法来研究坡面土壤侵蚀的可行性进行了探讨,结果表明,坡面土壤磁化率以上坡磁化率最低、中坡最高、下坡居中;土壤不同粒径组分磁化率与粒径大小存在密切联系,土壤不同粒径组分中以粒径在0.1～0.25mm的组分对土壤磁化率影响最大;在降雨后不同坡位土壤磁化率均发生变化,其机理是由于土壤遭到侵蚀后粒级组成发生变化,从而造成磁性矿物的含量发生变化,进而引起了土壤磁化率的改变;利用磁性示踪法来研究坡面土壤侵蚀是一个行之有效的方法。     

重庆中梁山岩溶区耕作侵蚀影响因素研究

在重庆市中梁山岩溶区用示踪法对坡耕地进行耕作试验研究。结果表明：锄头和铁锹耕作引起的土壤位移距离、位移量与坡度呈正相关，而踩锹引起的土壤位移距离、位移量则与含水量具有一定的相关性。在顺坡耕作时铁锹引起的土壤位移距离、位移量与锄头相近，但它们远远大于踩锹；等高耕作时铁锹引起的土壤位移距离、位移量是锄头的1．3～3．8倍左右。铁锹顺坡耕作引起的土壤位移距离、位移量是它等高耕作的2～2．4倍；锄头顺坡耕作引起的土壤位移距离、位移量是它等高的3～8．8倍。引起土壤位移量的大小顺序依次是：锄头顺坡〉铁锹顺坡〉铁锹等高〉锄头等高〉踩锹顺坡。     

耕作侵蚀研究述评

耕作位移和耕作侵蚀主要是在重力作用下,由耕作工具触发的土壤侵蚀;是造成坡耕地土壤重新分布和坡耕地土壤侵蚀的重要过程之一;对坡面地形演化、土壤性质改变、土壤养分流失与重新分布、土地生产力降低、土壤碳储存变化等都有重要影响.在以往研究的基础上,总结耕作侵蚀的基本过程和机制、研究方法、影响因素和侵蚀速率的研究进展,讨论目前研究中的不足与未来可能的研究方向.不同于风蚀和水蚀,耕作侵蚀发生的动力条件是人为影响,而非自然发生的降水或风力;因而,其侵蚀过程和机制、研究方法、影响因素、侵蚀速率分布等均不同于风蚀和水蚀.耕作侵蚀主要受人为和自然因素的影响,人为因素驱动耕作侵蚀发生,坡面是耕作侵蚀的地形基础.人为因素主要有耕作工具特性、耕作方向、速度和深度等;自然因素主要包括坡面的形状和尺寸、地形、坡度和土壤性质等.强烈的耕作侵蚀主要发生在坡面上部和坡面曲率剧烈变化的部位.耕作侵蚀研究主要通过基于示踪技术的实测方法,结合模型预测开展.由于耕作侵蚀、风蚀和水蚀的研究方法各成体系,通用方法较少,因而,多营力侵蚀研究难度巨大.以137 Cs为代表的核素在研究水蚀、风蚀和耕作侵蚀中均表现出独特的优势,为区分多营力侵蚀中各种侵蚀的速率和贡献提供了新的可能.     

重庆中梁山岩溶区耕作侵蚀影响因素研究

在重庆市中梁山岩溶区用示踪法对坡耕地进行耕作试验研究。结果表明:锄头和铁锹耕作引起的土壤位移距离、位移量与坡度呈正相关,而踩锹引起的土壤位移距离、位移量则与含水量具有一定的相关性。在顺坡耕作时铁锹引起的土壤位移距离、位移量与锄头相近,但它们远远大于踩锹;等高耕作时铁锹引起的土壤位移距离、位移量是锄头的1.3~3.8倍左右。铁锹顺坡耕作引起的土壤位移距离、位移量是它等高耕作的2~2.4倍;锄头顺坡耕作引起的土壤位移距离、位移量是它等高的3~8.8倍。引起土壤位移量的大小顺序依次是:锄头顺坡>铁锹顺坡>铁锹等高>锄头等高>踩锹顺坡。     

一种新型土壤侵蚀磁性示踪剂的研制

本研究利用粉煤灰、水泥和水作为原料,按照质量比为4∶2∶1的比例,制造了一种粒度宽泛的与土壤性质相近的人工磁性示踪剂,并在利用人工降雨对5°坡度、不同雨强和不同示踪剂施用浓度下对人工示踪剂的性质和使用方法进行了研究,试验结果表明:该示踪剂的理化性质与土壤接近,在施用浓度为5%~10%、深度是5 cm的条件下,示踪剂的可蚀性与土壤最为接近,在此条件下,人工示踪剂可以通过降雨侵蚀前后土壤磁化率的增大或减小来反映坡面不同空间部位土壤发生沉积或遭受侵蚀。     

保护性耕作对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响

在黄土高原西部丘陵沟壑区水土流失严重的坡耕地进行了2 a的定位试验,研究了不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响.研究结果表明:(1)免耕+覆盖的保护性耕作方式保水效果明显,全年平均土壤含水量比传统耕作高出1%以上,单纯的免耕与传统耕作没有显著差异.(2)免耕可使耕作层土壤水分保持相对稳定,初春播种后土壤较长时间保持较高含水量有利于作物出苗;雨后免耕处理耕作层具有更强保水能力,从而使土壤水分保持相对稳定则有利于作物生长.(3)不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性的影响与其对士壤结构的影响有关,免耕虽然增加了耕作层土壤容重,但也增加了团聚体的稳定性,降低了团聚体破坏率,增强了土壤抗蚀力,覆盖能降低免耕地表层土壤容重,增强其持水与保墒能力.(4)免耕措施未必能减少坡地径流量,但可显著降低土壤侵蚀量,免耕辅以秸杆覆盖的保护性耕作可有效防止水土流失,径流量和产沙量较传统耕作处理分别减少了8.35%和88.11%.     

土壤侵蚀磁性示踪剂对土壤理化性质及小白菜生理特性的影响

用盆栽试验研究了不同浓度的土壤侵蚀磁性示踪剂对土壤理化性状、微生物量及小白菜生理特性、产量、品质的影响。结果表明,磁性示踪剂提高了土壤pH、电导率值以及速效钾含量,降低了小白菜对土壤碱解氮、速效磷的利用;显著提高了土壤微生物量碳、氮及碳氮比(p<0.05),改善了土壤微生物学性状。低浓度(5%)的磁性示踪剂提高了小白菜的叶绿素含量,有效改善了小白菜叶片的光合性能。磁性示踪剂还显著提高了小白菜SOD、POD活性及MDA含量(p<0.05),对CAT活性具有抑制作用。另外,磁性示踪剂降低了小白菜的产量,但低浓度(5%)处理改善了小白菜的品质,且Cu、Pb和Cd含量均在国家蔬菜食品卫生标准范围内,不会对食品安全构成威胁。     

利用纳米磁性材料表征地表溅蚀特征的初探

磁性示踪研究坡面土壤侵蚀已取得一定成果,但目前的磁性示踪方法不能满足次降雨后的溅蚀特征研究。因此,在无磁性的石英砂上施用不同浓度(1.5%、2.5%、3.5%)和不同粒径(20 nm、200 nm)的纳米磁性材料,而后进行人工模拟溅蚀试验,利用磁化率仪和3D手持微地形扫描仪研究地表磁性变化与溅蚀后地表特征变化之间的关系,研究利用纳米磁性材料表征溅蚀特征的可行性。结果表明:20 nm磁性材料提高石英砂磁性背景值的幅度远高于200 nm磁性材料且不同浓度的磁性差异极显著,两种纳米磁性材料均呈现出布设浓度越大,示踪时间越长的特点;溅蚀后表层磁化率随溅蚀时间的延长而逐渐衰减,二者呈现出相关性较高的χ_1=aln(t)+b对数函数关系;20 nm磁性材料在3.5%浓度下可有效定量表征出石英砂溅蚀量的变化(p0.01),二者之间的相关关系可用χ_2=a Mb幂函数表示;20 nm磁性材料在溅蚀3 min内的磁化率变化与微地形高差变化呈极显著相关关系(p0.01),说明20 nm磁性材料可以在短时间内有效表征出溅蚀地表的侵蚀程度,可表征出的侵蚀厚度在-5~10 mm内。该研究证明20 nm磁性材料表征溅蚀地表特征的方法在一定程度上是可行的,可为磁性示踪法的深入研究提供新的思路和方法。     

保护性耕作对农田地表径流与土壤水蚀影响的试验研究

在黄土坡地建立天然降雨径流小区,采用翻斗式自动测试系统同步动态地监测降雨—径流的过程,试验研究了保护性耕作农田水土保持的效果和耕作、覆盖及压实3种因素对农田水土流失的影响。2年的试验表明,雨强和雨型与坡地水土流失密切相关,在暴雨情况下,由秸秆覆盖与少免耕相结合的保护性耕作具有明显的保持水土作用;采用少免耕而无秸秆覆盖配合的情况下,水土流失甚至高于传统翻耕。在试验的6种处理中,免耕覆盖不压实的保水保土效果最佳,相对传统翻耕年径流量减少52.5%,年土壤流失量减少80.2%。在覆盖、压实及耕作3因素中,秸秆覆盖对保持水土的作用最大,可减少年径流量47.3%,减少年土壤水蚀77.6%;压实次之,地表耕作的影响较小。     

保护性耕作对坡耕地烟田水土流失的影响

在重庆市石柱县坡耕地开展保护性耕作试验,探究其对水土流失的影响。于2015年在重庆市石柱县坡耕地烟田开展试验,采用顺坡起垄的方式,设置4个处理:处理T1(不种植黑麦草)、处理T2(垄间种植黑麦草)、处理T3(垄体种植黑麦草)、处理T4(垄体种植黑麦草+垄间种植黑麦草)。结果表明:垄间种植黑麦草可有效减少小区径流量58.66%~65.79%,小区产沙量62.50%~68.78%,硝态氮流失52.05%~57.22%,铵态氮流失51.03%~59.98%,总磷流失51.47%~65.88%和钾流失66.93%~69.33%。垄体种植黑麦草可有效减少小区径流量54.32%~61.59%,小区产沙量52.95%~62.98%,硝态氮流失63.73%~77.49%,铵态氮流失59.12%~67.81%,总磷流失62.84%~76.22%,钾流失75.17%~77.84%。垄间和垄体均种植黑麦草可有效减少小区径流量92.09%~98.25%,小区产沙量86.43%~95.91%,硝态氮流失87.89%~94.99%,铵态氮流失90.19%~97.06%,总磷流失81.99%~91.94%,钾流失91.52%~93.88%。整体而言,垄间种植黑麦草+垄体种植黑麦草处理对重庆烟区水土保持效果最佳。