论中国式的水土保持自然免耕法

本文论述了导致水土流失最根本的原因，其一是土壤干燥度的大小；其二是土层厚薄和坡度大小。文中还阐明了自然免耕法的实质，就是人们试图最大限度地和最长时间地消除土体内部水热气肥运移中所产生的种种矛盾，保证土壤结构长期处于通气、透水、导温、供肥的状态，其中最关键一点是土壤结构只能在长期免耕和不断接受毛管水浸润的情况下才能保证土壤含水量、孔隙率、导温率、供养率始终稳定而适当。同时说明自然免耕的技术体系可分为四大措施：连续免耕、连续垄作、连续浸润和连续植被。最后指出，中国水土保持应考虑两条腿走路的方针：一是采用自然免耕法最经济有效地防止冲刷造成的危害；另一是建造各种农田水利和造林护岸的工程，防止生态环境进一步恶化。     

北京密云石匣小流域水土保持措施对土壤侵蚀的影响研究

水土保持措施的实施可有效地控制土壤侵蚀 ,不同的水土保持措施存在不同的水土保持效益值。利用北京密云石匣共 2 0个坡面径流试验小区的野外观测资料 ,分析得出了北京石匣小流域不同水土保持措施下的水土保持效益值 ,其中免耕 (玉米 )为 0 .2 80 ,梯田 (玉米 )为 0 .142 ,人工草地为 0 .0 6 3,荒草地为 0 .0 45 ,水平条林地为0 .0 2 5 ,鱼鳞坑林地为 0 .0 19。人工草地、荒草地、水平条林地和鱼鳞坑林地有显著的水土保持效益 ,但它们之间的水土保持效益并无显著差别。坡耕地 (16 .8°)的年均侵蚀模数为 145 3.8t/ km2 ,远大于土壤自然形成速度和北方石质山区的允许土壤流失量。其研究结果可为土壤侵蚀模型预报、水土保持规划、环境治理和评估提供依据     

三峡库区坡耕地免耕秸秆覆盖下氮磷流失特征

为有效防治三峡库区坡耕地氮磷流失,在三峡库区长坪小流域连续进行两年野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下进行免耕秸秆覆盖(SM)和对照(CK)两个处理的田间试验,研究了免耕秸秆覆盖措施对地表径流和氮磷养分流失的影响。结果表明：(1)降雨量与径流量极显著正相关,径流主要由几次暴雨事件造成,需要重点防范玉米季暴雨造成的水土流失。免耕秸秆覆盖能减少地表产流产沙,相比对照处理,免耕秸秆覆盖减少19.1%的径流流失,减少63.6%的泥沙流失。(2)免耕秸秆覆盖分别降低了21.3%,25.8%的总氮和总磷流失量,径流量和氮磷流失量呈极显著正相关,免耕秸秆覆盖主要通过减少径流量来减少氮磷流失。(3)坡耕地油菜—玉米种植制的氮磷流失风险期为6—7月初,该时期CK处理41.3%的径流量贡献了81.4%,52.1%的总氮和总磷流失,SM处理38.4%的径流量贡献了75.2%,48.2%的总氮和总磷流失,在该时期通过免耕秸秆覆盖可分别减少17.5%,31.7%的总氮和总磷流失。研究表明,免耕秸秆覆盖是控制三峡库区坡耕地氮磷养分流失的良好水土保持措施。     

基于文献统计的CSLE模型中耕作措施因子的确定

为了研究CSLE模型中T因子的确定方法,收集并筛选了关于全国各水土保持区不同保护性耕作措施与传统耕作相比减少侵蚀的研究成果,利用文献统计的方法,计算并得出了我国6种保护性耕作措施在6个水土保持区的T因子取值。结果表明:(1)东北黑土区免耕秸秆覆盖、等高耕作和垄作区田3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.20±0.14,0.52±0.25,0.15±0.12;(2)北方土石山区免耕、垄作区田和等高耕作+植物篱3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.51±0.25,0.46±0.24,0.17±0.09;(3)西北黄土高原区免耕、免耕秸秆覆盖和等高耕作3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.73±0.17,0.69±0.22,0.27±0.22;(4)南方红壤区免耕秸秆覆盖和等高耕作2种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.11±0.08,0.54±0.32;(5)西南紫色土区免耕秸秆覆盖、等高耕作、等高耕作+植物篱和聚土免耕4种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.44±0.29,0.48±0.27,0.47±0.24,0.32±0.15;(6)西南岩溶区免耕和等高耕作2种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.49±0.33,0.38±033。由此可知,在同一水土保持区,不同耕作方式的T因子取值不同,相同的水土保持耕作措施在不同的水土保持区的T因子取值也有较大差异。     

贵州水土保持研究现状及展望

贵州属于典型的喀斯特地貌类型,山高坡陡,人口密度大,垦殖率高,暴雨多且强度大,是我国水土流失严重、治理难度大、群众生活贫困、迫切需要加强治理的地区之一。在介绍贵州水土流失现状和水土保持研究工作现状的基础上,指出了水土保持研究工作中存在的问题,并对今后水土保持研究工作的开展进行了展望,即加强自然免耕技术的应用研究、开展气候变化—植物响应—侵蚀过程—环境质量演变的耦合关系研究、开展水土保持效益评价研究、加强对坡耕地治理的研究、加强工程措施的后续维护管理工作。     

东北黑土区水土保持保护性耕作措施探讨

水土保持保护性耕作是对农田实行免耕少耕,并用农作物秸秆残茬覆盖地表的一项先进耕作技术,保护性耕作技术是由秸秆覆盖、免耕播种、机械深松和化学除草等核心技术组成的一项集成技术,采用水土保持保护性耕作措施可以有效减少东北黑土区的水土流失,提高黑土区土壤抗蚀性。对保护黑土地、改善生态环境、生态省建设都具有重要意义。     

水土保持耕作措施对农田及其流域的影响研究

为了评估水土保持耕作措施在降低农田及其流域的土壤和营养元素流失方面的有效性,美国农业部自然保护局提供10 028个位于圣约瑟河流域水保措施位置的信息。基于SWAT模型对水质影响的评估能力,决定抽取5583个数据进行相关参数调整后构建一个水文响应单元的模型,用来评估水土保持措施的有效性。评估结果表明,多数水土保持措施都可以降低农田10%~50%的养分流失,但水土保持措施减少流失量的能力差异性较大。对整个流域估算时,多数水土保持措施的降低流失量能力低至1%,但降低的总流失量仍然很大,因为其有着长期累积作用。轮作及免耕措施是该流域应用最广泛的保护措施,其在土壤流失量的降低方面效果明显,轮作及覆盖作物措施在降低养分流失方面效果明显。有时轮作、覆盖作物、免耕及覆盖免耕措施会导致可溶性营养物质增加,进而影响整体的效果。研究结果表明,不同水土保持措施在不同的空间尺度、应用领域及水土保持措施布局有着不同的效力,但它们是改善流域水质减少水土流失的关键。     

《水土保持读本(中学版)》专家咨询会在北京召开

<正>2014年4月4日,中国水土保持学会在北京召开了"《水土保持读本(中学版)》(送审稿)专家咨询会"(以下简称《读本》)。参加会议的有国家林业局防治荒漠化管理中心、国际泥沙研究培训中心、水利部水资源司节水处、水利部水土保持司监测协调处、四川省水利干部学校、中国水土保持杂志社、北京林业大学水土保持学院、西城区青少年科技馆、清华附中德育     

我国著名水土保持专家陈法扬教授论:我国城市化过程与城市水土保持

城市水土保持是近年来的热门话题.1995年10月,中央电视台"焦点访谈"节目播出了深圳市的水土流失情况,引起了中央领导和水利部的高度重视.此后,水利部曾在深圳、大连两市连续2次召开了全国城市水土保持工作座谈会,研究部署城市水土保持工作.据广东、山东等省(市)对城市水土流失情况抽样调查,城市水土流失面积约占被调查区域面积的20%左右.可见,城市水土流失是比较严重的.     

不同耕作措施对甘肃引黄灌区耕地土壤有机碳的影响

为了探明不同耕作措施对甘肃引黄灌区耕地土壤有机碳的影响,2014-2017年在连续翻耕8a的玉米地上设置翻耕(CT)、旋耕(RT)、深松(ST)、免耕(NT)4个单一耕作处理和翻耕-免耕(CT-NT)、深松-免耕(ST-NT)2个轮耕处理开展了研究。结果表明,连续免耕(NT)显著增加了0～40cm土层有机碳含量和有机碳储量(P0.05),平均比CT增加4.45%和5.27%,比RT增加7.23%和8.50%;连续深松(ST)也有较好的固碳效果,在4个单一耕作措施中仅次于NT;连续翻耕(CT)和旋耕(RT)显著降低了土壤有机碳含量和有机碳储量(P0.05),RT的降低幅度大于CT。CT-NT和ST-NT2个轮耕处理既有较好的固碳效果,又符合当地农民操作习惯,有机碳含量分别比CT增加2.44%和4.82%,比RT增加5.12%和7.55%;有机碳储量比CT增加2.50%和5.47%,比RT增加5.64%和8.70%。不同耕作制度会使土壤有机碳发生层化,但有机碳含量的层化更多表现在不同土层之间,相同层次各处理之间变化不大;而有机碳储量只在耕层以下发生了层化,相同土层各处理之间也表现出比较明显的层化特征。因此,综合分析认为,任何一个单一耕作措施都有其局限性,CT-NT和ST-NT是比较理想的耕作模式,在该区域农业可持续发展中具有一定的应用价值。     

Dynamics of humic fractions and microbial activity under no-tillage or reduced tillage,as compared with native pasture (Pampa Argentina)

Humic fractions, arginine ammonification and soil respiration were monitored in spring, summer and autumn 1999 in natural pasture soil and in no-tillage or reduced-tillage soil under maize. The Typic Argiudoll soils, typical of the Argentine rolling pampa, can be structurally unstable, particularly when conventionally tilled, a form of soil management affecting the humification process. The no-tillage soil had a lower content of fulvic acids than the reduced-tillage soil in spring and summer, probably because the humification process was favored by residue management in no-tillage soil, with a significant increase in the most stable fraction. Both arginine ammonification and CO₂ were significantly correlated with the humic acids and humin contents. No significant correlation was found with fulvic acids,probably due to the lability and high variability of this fraction. A high correlation was found between arginine ammonification and CO₂. The highest index values were generally observed in natural pasture soil, whereas no-tillage soils showed a higher index value than reduced-tillage soils throughout, confirming the hypothesis that humification is more intense in the presence of organic residues.     

水稻连续免耕抛栽对土壤理化和生物学性状的影响

于2005~2007年在双季稻田以翻耕处理为对照,研究了水稻连续免耕抛栽对土壤理化和生物学性质的影响。结果表明,稻田免耕1年(2季),有利于土壤物理性状的改善,随着免耕时间(3年6季)的延长,土壤物理性质变差。但免耕2年后,采用紫云英和稻草还田能降低免耕稻田的土壤容重,提高总孔隙度和非毛管孔隙度。免耕有利于土壤养分在表层土壤富集。土壤中三大类微生物总量免耕处理小于翻耕处理,免耕土壤细菌的数量增加,而放线菌和真菌的数量减少。土壤中脲酶活性增加,而过氧化氢酶和过氧化物酶的活性均降低。脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性均与土壤有机质、全氮含量呈极显著相关,而过氧化物酶活性则与土壤全氮和速效钾含量呈极显著相关。该结果有水稻免耕抛秧栽培技术的推广应用的参考意义。     

基于离散元非线性弹塑性接触模型的免耕土壤参数标定

为了进一步提升基于离散元法对免耕作业机具与土壤互作关系研究的准确性,以华北麦玉两熟区免耕壤土为研究对象,基于离散元软件（Discrete Element Modeling,DEM）扩展的The Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion非线性弹塑性接触模型开展常年免耕农田土壤离散元仿真模型参数标定研究。应用Plackett-Burman 设计敏感性分析试验,选择对土壤压板试验沉陷量影响显著的关键参数（即土壤颗粒恢复系数、土壤颗粒-颗粒静摩擦系数、土壤颗粒表面能和土壤颗粒-颗粒塑性变形比）,以土壤压板试验沉陷量为评价指标,应用Box-Behnken 试验建立了沉陷量与4个显著性参数的二次多项式回归模型,以物理试验得到的实际沉陷量6.2 mm为目标值,对显著性参数进行寻优,得到最优组合为：土壤颗粒恢复系数为0.47,土壤颗粒-颗粒间静摩擦系数为0.62,土壤颗粒表面能为6.12 J/m2,土壤颗粒塑性变形比为0.41。最后通过标定优化的参数进行土壤颗粒应力传递试验,与室内试验结果对比发现,仿真的土壤颗粒接触传力特性与实际土壤压实过程中应力传递差别较小,误差范围在9.21%以内,并对比分析仿真和实测的土壤应力传递特性曲线的拟合情况,两者之间的决定系数R2为0.91,表明两条曲线的拟合相似度较高,验证了免耕土壤参数标定的准确可靠,参数标定后的离散元免耕土壤模型精确度高。研究可为快速构建免耕模式下的土壤离散元模型及免耕农机装备优化提供技术支撑。     

玉米宽窄行深旋免耕精量播种机田间试验及效果

为了解决目前玉米播种机械播种质量不高,良好农艺措施与农机不配套等问题,研发了一种基于宽窄行条带深旋免耕技术的玉米精量播种机。该文对该机作业后的土壤质量、土壤含水率、玉米出苗、群体光照、根系生长和产量等性状进行了分析。结果表明:采用该机播种后,土壤耕层容重显著降低(P0.05),土壤蓄水保水能力提高,玉米的播种质量明显提高,群体整齐度增加,群体透光性明显改善,具有显著的增产作用。与普通播种机械相比,该机播种后的玉米出苗率平均提高6.2个百分点,玉米株高变异系数降低8.33%,玉米根系生长量增加15.79%,玉米生育后期的群体光能截获量明显增加,产量增加11.15%。实现了优良农艺措施与农机的有效结合。     

耕作方式对土壤水分入渗、有机碳含量及土壤结构的影响

为探明不同耕作方式对土壤剖面结构、水分入渗过程等的作用机理,采集田间长期定位耕作措施(常规耕作、免耕、深松)试验中的原状土柱(0~100 cm)及0~10 cm、10~20 cm、…、90~100 cm环刀样、原状土及混合土样,通过室内模拟试验进行了0~100 cm土层土壤入渗过程和饱和导水率的测定,分析了不同土层的土壤有机碳含量、土壤结构特征及相互关系。结果表明:从土柱顶部开始供水(恒定水头)到水分全部入渗到土柱底部的时间为:常规耕作免耕深松;土柱土壤入渗速率和累积入渗量为:深松免耕常规耕作;土柱累积蒸发量为:常规耕作免耕深松。土壤的饱和导水率表现为:0~10 cm和50~60 cm土层,免耕深松常规耕作;20~50 cm和60~100 cm土层,深松免耕常规耕作。随土层的加深,0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤有机碳含量均表现为先增加(10~20 cm)再降低的趋势。在0~40 cm土层和80~100 cm土层,均以深松处理0.25 mm水稳性团聚体含量最高。在60 cm以上土层,土壤有机碳含量表现为:免耕深松常规耕作,而60 cm土层以下土壤有机碳显著降低,均低于4 g·kg?1,且在70 cm以下土层,常规耕作免耕深松。综上,耕作措施能够改变土壤有机碳含量,改善土壤结构,促进土壤蓄水保墒;深松更利于水分就地入渗,而免耕则更利于有机碳的提升和水分的储存,其作用深度在0~60 cm土层。     

晋南长期免耕褐土肥力和酶活性的关系

临汾市尧都区机械化保护性耕作试验示范区连续18年免耕覆盖(NTCS18)、连续12年免耕覆盖(NTCS12)、连续10年免耕覆盖(NTCS10)和传统耕作(CK)对土壤肥力和酶活性的影响研究结果表明,长期免耕提高了表层土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾含量,并使表层土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性显著增加;相关分析研究表明,长期免耕条件下土壤肥力与土壤酶活性间关系密切,蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶可以用来评价长期免耕土壤肥力状况;主成分分析法研究表明,长期免耕土壤肥力和酶活性信息系统主成分得分由高到低顺序为:NTCS18>NTCS12>NTCS10>CK,说明长期免耕利于土壤肥力水平和酶活性提高,而且肥力水平和酶活性随免耕年限的延长而提高。长期免耕利于土壤综合肥力的提高,利于农业的可持续发展,是北方干旱半干旱地区可行的一种耕作方式。     

Long-term tillage system effects under moist cool conditions in Switzerland

How do different soil tillage systems influence soil quality over the years? Under moist cool conditions is it possible in the long term to reduce dramatically soil tillage intensity without experiencing reductions in yield or other problems? In 1987, the Swiss Federal Research Station for Agricultural Economics and Engineering in Tänikon initiated a long-term soil tillage trial to clarify these questions. The trial compared mouldboard plough, chisel, paraplow, shallow tillage and no-tillage systems on a well-drained Orthic Luvisol with 160 g kg⁻¹ clay, 310 g kg⁻¹ silt, and under a climate that has a mean annual precipitation of 1180 mm. The tillage treatment effects were evaluated by measuring several biological, chemical, and physical soil quality indicators. Reduced soil tillage increased earthworm populations, reduced Pseudocercosporella herpotrichoides infection in wheat (Triticum aestivum) and increased plant colonisation by arbuscular mycorrhizal fungi. Yields for no-tillage and other ploughless cultivation techniques were on par with those obtained by ploughing. An exception was direct-drilled maize (Zea mays), where no-tillage decreased yield by more than 10% over the course of 14 years. In the first 7 years of the trial, the level of soil organic carbon in all the tillage regimes was approximately 40% lower than natural grassland (initial situation 1987=75 Mg SOC ha⁻¹). The no-tillage method did not differ from the others in respect of bulk density, but it showed an increased preconsolidation stress and hence better trafficability. Under Switzerland’s moist cool climatic conditions, it is possible to reduce soil tillage intensity without substantial reductions in yield, and at the same time improve soil quality.     

免耕对土壤微生物量碳影响的Meta分析

为综合分析免耕(NT)对土壤微生物碳含量的影响程度,以常规耕作(CT)为对照,收集国内外关于免耕对土壤微生物碳研究已公开发表的41篇文献的田间试验数据162组,采用Meta数据整合分析方法,定量分析中国不同区域、气候类型和试验年限下,免耕对于中国农田土壤微生物碳含量的影响。结果表明,与常规耕作相比,免耕能显著提高土壤微生物碳的含量,免耕-常规耕作(NT-CT)的加权均数差值(WMD)为49.29 mg·kg^-1;免耕对土壤中微生物碳含量的影响存在区域差异性,西南地区WMD最大,湿润区(年降雨量>800 mm)免耕对土壤微生物碳含量的正效应最显著;年均温度10~15℃和年均温度>15℃时,免耕土壤中微生物碳含量显著高于常规耕作,且随着温度的升高而增加;免耕年限能够显著影响土壤微生物碳含量,以长期免耕(免耕年限≥8 a)效果最佳。综上,免耕对土壤微生物碳的增加效应存在区域特征,以西南地区最高,随着区域水热条件、免耕年限的不同有所差异,免耕措施的采用应该根据区域特点因地制宜。本研究结果为免耕的区域性合理利用提供了参考依据。