鲁中烟区黑土农业性状的研究

黑土是鲁中烟区潜育底土的耕种沼泽草甸土(以下统称黑土),分布面积较广,也是山东省农业地区主要土壤类型之一。     

秸秆覆盖量对不同容重黑土坡耕地水土流失的影响

[目的] 研究免耕背景下土壤容重和秸秆覆盖对东北黑土坡耕地水土流失的影响,为东北黑土区保护性耕作技术的改良和推广提供理论依据。[方法] 通过模拟传统翻耕和免耕条件下的土壤容重（1.2,1.3 g/cm³）,结合不同秸秆覆盖量（0,328,656,984 g/m²）开展人工降雨试验,对比不同方式下黑土的初始产流时间、产流速率、径流量以及土壤流失量。[结果] ①土壤容重的增加显著缩短了初始产流时间并增加了水土流失量。同一秸秆覆盖量条件下,与容重为1.2 g/cm³时相比,1.3 g/cm³容重时的土壤初始产流时间缩短了13.1%～49.9%,径流量增加了0.4%～90.4%,土壤流失量增加了24.6%～302.8%;②与无秸秆覆盖相比,秸秆覆盖下的土壤初始产流时间延长了1.2～2.9倍,径流量减少了3.1%～38.9%,土壤流失量减少了34.0%～97.9%,且秸秆覆盖的保土效果与秸秆覆盖量呈极显著正相关关系（p<0.01,r=0.862）;秸秆覆盖量为656 g/m²时达到最佳的水土保持效果;③土壤容重的增加会加剧黑土水土流失,但秸秆覆盖显著降低了黑土水土流失,综合对比发现土壤容重为1.3 g/cm³时采取秸秆覆盖,平均减少了10.7%的径流量和74.2%的土壤流失量。[结论] 为有效防治水土流失,建议东北黑土区免耕时应注意结合秸秆覆盖措施,且秸秆覆盖量保持在656 g/m²以上为宜。     

黑龙江省黑土区水土流失动态及成因分析

为了解不同时期黑龙江省黑土区水土流失状况及其演变动态,根据历史调查资料、小流域原位勘察结果及同期遥感调查数据,分别对1950,1980和2000年黑龙江省黑土区50a来不同空间尺度水土流失状况、特征、成因及演变进行分析。结果表明:(1)该区水土流失面积50a来净增了2.08×10⁴ km²,水蚀是造成该区水土流失主要形式。(2)1950-1980年20a间年均水土流失面积为411.9km²,比1980-2000年年均值高出25.5km²。(3)50a来该区侵蚀沟数量增加98 832条,2000年侵蚀沟面积所占比例比1950年增加了172.4%,沟壑密度增加2.83倍。该区水土流失呈持续恶化态势,不合理人类活动、政策导向和黑土质量退化是导致该区水土流失程度动态变异主要诱因。     

缓丘坡耕地模拟降雨及土壤通透性研究

利用模拟降雨试验,对发育于红砂岩、千枚岩、第四纪红色粘土母质的赣北丘陵旱作红壤和下蜀黄土母质的宁镇丘陵区旱作黄棕壤,进行了水土流失量、土壤水分特征曲线、室内外土壤通透性等测定,并建立了相应的关系方程。结果表明,耕种黄棕壤较耕种红壤,水土流失更为严重,而且亚表层土壤性质对水土流失有重要影响。在类似的模拟降雨条件下,耕种黄棕壤产生的地表径流1525 l,径流含沙量23.4g/l土壤流失量291.7 t/km²,耕种红壤相应值为621.41,1.6g/l和10.8t/km²。亚表层容重、总孔隙度、有效水含量和透水速度,前者分别为1.4,44%,20%,1.4mm/h,后者分别为1.2,52%,21.7%,25mm/h。根据结果还提出了有关耕地夏季灌溉的建议。     

欧亚黑土带的东部极限究竟在那里?

关于这一问题,在放多专门文献及土壤图中可兹参考的有下列材料:格林卡教授(Глинка К.д.)的土壤学^[5]。在这本著作里,我们得出两个答案:“黑土带…………纵深地蔓延到亚洲境内,直到黑龙江的上游。”以及“苏联境内外贝加尔湖的东部…………草原地带并不分布;而黑土带进入北满。”     

东北黑土区融雪径流侵蚀力时空分布

[目的] 融雪侵蚀是东北黑土区主要土壤侵蚀形式之一,是该区土地退化的重要作用力,融雪径流侵蚀力是计算融雪径流侵蚀量的关键因子,因此研究融雪径流侵蚀力具有重要意义。融雪径流侵蚀力主要受积雪深度、辐射强度及升温速率影响,其主要驱动力包括融雪速率和地表径流作用。[方法] 通过计算近31年日均融雪径流侵蚀力,分析东北黑土区融雪径流侵蚀力时空分布特征,并利用地理探测器辨析各区域融雪径流侵蚀力的主要影响因子。[结果] 3个黑土亚区1990—2020年日均融雪径流侵蚀力均呈现先增大后减小态势,近些年逐步趋于稳定,多年日均融雪径流侵蚀力为0.01 (MJ·mm)/(hm²·h·a);空间上多年日均融雪径流侵蚀力在0~0.21 (MJ·mm)/(hm²·h·a)范围内,基本呈现中间小、四周大规律。融雪径流侵蚀力影响因子空间上表现为积雪深度北部大、南部小,太阳辐射强度呈现由西向东递减,升温速率值从北部向南部递减。通过地探测器辨析融雪径流侵蚀力影响因子作用强弱发现,升温速率对蒙东黑土亚区作用最强,而积雪深度对松嫩黑土亚区及三江黑土亚区作用最强。[结论] 通过分析1990—2020年东北黑土区融雪径流侵蚀力时空特征及其影响因子,对于深化研究区融雪径流侵蚀特征及融雪侵蚀防控具有一定的理论和实践意义。     

中国东北漫川漫岗典型黑土区沟道侵蚀特征

[目的] 通过对450 km²黑土区进行实测调查,旨在评估研究区沟道侵蚀现状。[方法] 选取沟道侵蚀严重的450 km²的漫川漫岗黑土区为调查区域,首先在谷歌卫星影像上进行侵蚀沟识别和定位,再对侵蚀沟立体形态进行实地测量。[结果] ①研究区土地利用以耕地为主,耕地、建设用地、林地、草地分别占研究区总面积的85%,8%,6%,1%。②研究区坡耕地占86%,坡度0.25°~3.0°占64%,大于5°的占12%。③共有侵蚀沟1 049条,其中耕地中侵蚀沟577条,占总侵蚀沟条数的55%;沟壑密度1.2 km/km²,按沟壑密度衡量沟蚀强度为中度;沟壑面积比例为2.89%,以此界定沟蚀强度为剧烈。④研究区侵蚀沟平均长度、宽度、深度和面积分别为996,13.1,2.7 m和2.4 hm²。[结论] 漫川漫岗黑土区沟道侵蚀严重,主要危害坡耕地,但侵蚀沟相对较小,易于治理。     

1970－2021年典型黑土区侵蚀沟损毁耕地速度与发育阶段

黑土区侵蚀沟损毁耕地,威胁粮食生产,研究侵蚀沟发展速度与发育现状,对揭示侵蚀沟发育机理和保护黑土地具有重要意义。为研究近50年侵蚀沟损毁耕地速度和发育特征,分别在典型黑土区3个纬度带选取坡度约为1%、2%和3%的9个共计约378 km²的典型黑土农田单元,并利用1970年、2011年和2021年卫星影像结合无人机和地面测量的结果进行计算与统计。结果表明,侵蚀沟数量在3个历史时期持续增加,剔除因治理而消失的311条,实际增加了958条,北部嫩江增加速度高于中部海伦和南部巴彦,而同一纬度区大坡度（3%）比小坡度（1%和2%）农田单元内侵蚀沟数量增长更快。人为治理和更高强度耕种导致侵蚀沟面积降低（1970－2011年）然后再增加（2011－2021年）的V型走势,但由侵蚀沟发育而实际损毁耕地的面积持续扩张,近10年年均损毁耕地面积0.1%,3个区域的损毁速度相近。从南往北3个区域侵蚀沟起始发育时间分别是1920s、1940s和1950s,与开垦时间先后顺序一致。典型黑土区侵蚀沟经历了谷底沟发育、沟系形成、多样化发育3个阶段,其中嫩江处在第二阶段,而海伦和巴彦处在第三阶段,即老沟、新沟、次生沟、浅沟多样化发育阶段。人为治理和促进侵蚀沟发育的较量,决定典型黑土区侵蚀沟的发育走势。研究为典型黑土区侵蚀沟防治提供科学依据。     

黑土区典型小流域土壤侵蚀空间格局模拟研究

利用校正后的基于GIS的USLE模型预测了黑土区域土壤侵蚀量的空间分布格局。研究结果表明,研究区小流域年侵蚀量值范围在0~60t/(hm² a),无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀面积分别占研究区总面积的28.7%,56.2%,18.6%和0.1%。研究区坡顶土壤侵蚀量较少〔0~5t/(hm² a)〕,坡肩和坡背侵蚀量较大〔3~15t/(hm² a)〕。基于GIS的USLE不能够很好地模拟黑土区坡麓和坡足区域土壤沉积和侵蚀沟的空间分布格局,但可以较好地模拟坡顶、坡肩和坡背处的土壤流失状况。     

不同施肥方式下砂姜黑土冬小麦-夏玉米轮作农田氨挥发特征及排放系数

土壤类型对于农田氨挥发影响较大,而关于砂姜黑土农田氨挥发特征及排放系数研究相对较少,不利于区域性农田土壤氨排放清单的准确评估。基于此,选取豫南典型砂姜黑土为研究对象,设置不施肥（CK）、传统施肥（TR）、优化施肥（OPT）、再优化施肥（ZOPT）和缓控肥（HK）5种施肥处理,利用密闭海绵法,探究砂姜黑土农田不同施肥方式下冬小麦-夏玉米轮作土壤氨挥发特征,并尝试确定氨排放系数。结果表明：砂姜黑土传统施肥条件下冬小麦季土壤氨挥发量为11.1 kg·hm^-2,夏玉米季氨挥发量为13.4 kg·hm^-2,说明夏玉米季是砂姜黑土冬小麦-夏玉米轮作农田氨的高排放时期。对比不同处理的氨挥发量,发现ZOPT和HK处理冬小麦季和夏玉米季的氨挥发量显著低于其他处理（P<0.05）,其次为OPT处理,TR处理的氨挥发量最高。HK处理的氨排放系数最低,其中冬小麦季和夏玉米季分别为1.7%和1.5%,显著低于其他处理（P<0.05）;其次为ZOPT和OPT处理,其氨排放系数冬小麦季分别为2.1%和2.6%,夏玉米季分别为2.6%和3.6%;TR处理的氨排放系数最高,冬小麦季和夏玉米季分别为3.6%和4.7%。不同施肥处理氨挥发量与施肥量的拟合结果表明,随施肥量增加,冬小麦-夏玉米轮作农田氨挥发显示出较强的线性增长趋势,其中夏玉米季和冬小麦季的R²分别为0.934和0.931,说明该区域砂姜黑土传统施肥量的氨挥发未出现明显的激发性增长现象。本研究结果可为砂姜黑土区冬小麦-夏玉米轮作农田氮肥利用率的提高和氮排放清单的估算提供依据。