免耕和免耕覆秸耕播模式对土壤物理性质影响的研究

为探究免耕和免耕覆秸耕播模式对土壤物理性质的影响，以东北典型黑土为研究对象，设置免耕和免耕覆秸两种耕播模式，分别于玉米苗期、抽穗期、成熟期，进行田间土壤取样，采用随机区组试验法，研究免耕和免耕覆秸耕播模式对土壤坚实度、土壤容重、土壤含水率、土壤温度的影响。结果表明，免耕覆秸模式下，抽穗期土壤坚实度最大，而苗期土壤坚实度最小；免耕模式下，成熟期土壤坚实度最大，而苗期土壤坚实度最小。两种耕播模式在玉米不同生长时期土壤坚实度随土层深度增加均呈“鼻形”曲线，在苗期和成熟期，土层深度为0～80 cm时，免耕模式下土壤坚实度均大于免耕覆秸模式；在抽穗期，土层深度为0～50 cm时，免耕模式下土壤坚实度小于免耕覆秸模式，土层深度为50～80 cm时，免耕模式下土壤坚实度大于免耕覆秸模式。与免耕模式相比，免耕覆秸模式在苗期土壤平均温度增加6.95%，土壤平均含水率降低3.21%，土壤平均容重无显著差异；在抽穗期，土壤平均温度降低1.85%，土壤平均含水率无显著差异，土壤平均容重无显著差异；在成熟期，土壤平均温度降低6.36%，土壤平均含水率无显著差异，土壤平均容重无显著差异。     

黄土高原南部3种农田土壤剖面坚实度的变化规律

为了揭示黄土高原南部地区不同质地类型土壤剖面坚实度的变化及其与土壤含水率的定量关系,以黄墡土、土娄土、裸露在地表的粘化层耕作剖面为研究对象,定位观测其0~45 cm土壤坚实度与含水率的变化。结果表明,黄墡土、土娄土、裸露在地表粘化层耕作剖面的犁底层平均坚实度均大于耕层,犁底层平均坚实度较耕层分别高194.8%,87.3%,10.4%;剖面土壤质地越粘其平均坚实度越大;土壤坚实度与含水率呈负相关关系;土壤坚实度变化速率为0时,以上3种土壤剖面临界含水率分别为0.1712,0.1757,0.1835;质地不同的土壤剖面坚实度时空变化特征有差异,其中黄墡土剖面0~20 cm土层土壤坚实度为350~500 kPa,受土壤含水率变化的影响较小;20~30 cm土层土壤的坚实度为500~1400 kPa,不易受外界环境影响;30 cm以下土层土壤坚实度为700~1600 kPa,受土壤含水率变化影响较大。土娄土剖面0~40 cm土层土壤坚实度为600~1200 kPa,受含水率变化影响较大;40 cm以下土层土壤坚实度稳定在1 800 kPa左右。粘化层剖面0~15 cm土层土壤坚实度在2000 kPa左右,受环境影响较大,15 cm以下土层土壤坚实度稳定在1800 kPa,受含水率变化影响较小。     

草地切根施肥补播开沟装置的设计与试验

为克服草地土壤坚实度高、残茬根系量大带来的开沟问题,在草地切根改良的基础上实现施肥补播,采用破土刀齿破茬-种沟双圆盘开沟器开沟覆土-肥沟双圆盘开沟器压土成沟并覆盖种沟的工艺构建种床与肥床,设计分层交错式覆土开沟装置,建立种沟与肥沟双圆盘开沟器需满足的参数关系。基于土壤扰动造成土壤坚实度下降理论,通过对比试验,确定种沟开沟器距切根沟缝的距离对土壤坚实度的影响,得到将种沟开沟器布置在距离切根沟20mm处,可使开沟器入土处的土壤坚实度下降62%。将分层交错式覆土开沟装置应用于9QFB-2.4型破土切根施肥补播复式作业机,田间试验结果表明:该装置能够实现稳定开沟,形成深47.3mm、宽29.1mm的肥床与深44.7mm、宽19.5mm的种床,施肥和播种深度合格率分别达到80%和83%,且对土壤的扰动程度小于14%,有利于草场植被的保护。     

重金属污染农地土壤治理的改良剂选择

综述了近几年来有关重金属污染农地土壤治理中降低重金属有效性的改良剂应用研究现状。铬污染土壤的治理主要是把毒性较大、易移动的Cr(VI)还原为较为稳定的Cr(III),应用含高量有机质和Fe(II)的物质有助于加快Cr(VI)的还原;黏粒矿物、碳酸盐、磷酸盐和铁氧化物是土壤中铜污染治理的常用改良剂,其作用机制涉及形成铜的碳酸盐、氢氧化物、与改良剂发生离子交换及与阴离子形成络合物;土壤铅污染治理可通过施用不同的磷化合物来实现,主要涉及离子交换和形成磷氯铅矿类矿物沉淀;锌也可被含磷改良剂和黏粒矿物有效地固定;而土壤砷污染治理最广泛施用的改良剂为含铁物质,主要通过铁氧化物表面的羟基与砷酸根发生交换吸附或形成无定形的砷酸铁盐或不溶性化合物固定砷。     

喀斯特区两种岩性发育土壤入渗特征及其影响因素

为探究土壤理化性质和植物根系结构对喀斯特区白云岩和砂页岩发育土壤入渗特征的影响,本文以环江县典型喀斯特峰丛洼地小流域为研究对象,采用圆盘入渗仪（DJ-WS）进行4个压力水头（0、-3、-6和-9 cm）的土壤入渗实验,同时利用数字扫描仪测定根系结构指标,分析两种岩性不同土地利用发育的土壤入渗性能的差异以及影响土壤入渗的主控因素。结果表明：1）土壤稳定入渗率均随着压力水头的增大而增大,且白云岩大孔隙导水能力均强于砂页岩;2）砂页岩土壤根系结构指标均明显高于白云岩;3）白云岩土壤导水率均与有机质含量、总孔隙度、根系根长密度和根系体积密度呈现显著或极显著正相关;砂页岩土壤导水率均与有机质含量和总孔隙度呈现显著或极显著正相关,与大孔隙导水能力和根系结构指标存在显著正相关,与容重呈现显著负相关;逐步回归表明,白云岩发育土壤入渗受控于根系根长密度和根系体积密度,砂页岩发育土壤入渗受控于根系体积密度。综上,根系根长密度和根系体积密度是影响喀斯特区白云岩和砂页岩发育土壤入渗的主控因素。研究结果以期为深入认识喀斯特区水分入渗以及地下漏失提供新的研究思路与科学理论支撑。     

基于GA-RF模型土壤坚实度对黑土区大豆产量的影响

为探究机械压实土壤坚实度与大豆产量之间关系,以黑土区机械压实试验为基础,基于遗传优化算法（Genetic algorithm,GA）原理对随机森林（Random forest,RF）进行改进,克服传统RF模型参数选择主观性、泛化性差问题,建立基于改进随机森林（GA-RF）土壤坚实度对大豆产量影响预测模型,实现机械压实风险有效评估。结果表明,各深度土壤坚实度与大豆产量间均为负相关关系,但不同深度土壤坚实度对大豆产量影响程度不同,表层（0～30 cm）土壤坚实度对大豆产量影响最大;采用GA-RF模型预测土壤坚实度对大豆产量影响准确率达95.12%,较传统RF模型提高7.31%,与其他常用机器学习模型相比,GA-RF模型预测准确率及宏平均后查准率、召回率、F1值更优。GA-RF对丰富和完善RF方法具有一定理论意义,预测结果可为保护黑土资源、促进农业机械化高质量转型提供理论和技术支撑。     

冻融及有机物料添加对黑钙土有机、无机碳的影响

以黑钙土为研究对象,采用室内培养方法,设置空白对照(NCK)、添加秸秆(NJ)、有机无机肥混施(NH)、冻融土培养(DCK)、冻融秸秆培养(DJ)与冻融混施肥培养(DH)6个处理。研究表明,NJ、DJ的CO_2释放速率及累积释放量较高,DCK最低。CO_2累积释放量较好地符合一级反应动力学方程(R~20.89),CO_2潜在释放量参数C_i由大到小为NJDJNHDHNCKDCK。NH、DH的黑钙土碳酸盐含量显著高于其他处理(P0.05),而冻融处理对土壤碳酸盐含量的影响较小。添加秸秆的处理(NJ、DJ)土壤总碳、有机碳含量明显高于其他处理,而添加有机无机混合肥的处理(NH、DH)土壤总碳、有机碳含量与空白对照差别不大。冻融循环可以提升土壤碳含量,但与非冻融处理没有明显差异。综上所述,秸秆对土壤有机碳含量的提升有重要作用,但也增加了CO_2累积释放量;有机无机肥配施对土壤固碳能力影响较小,,但能显著增加黑钙土中碳酸盐的含量;冻融循环对土壤碳酸盐、有机碳含量的影响不明显,但可以减少添加有机物料后土壤CO_2的潜在释放量。     

喀斯特地区碳酸盐岩发育土壤团聚体稳定性研究

土壤团聚体的数量及稳定性是衡量土壤抗蚀性和土壤质量的重要标志,本文应用Yoder湿筛法和Le Bissonnais法研究喀斯特地区3种主要母质发育的土壤团聚体稳定性和物理机制.结果表明:湿筛法测定的团聚体稳定性表现为:石灰岩>白云岩>灰质白云岩;Le Bissonnais法测定的团聚体稳定性表现为慢速(SW>机械(WS)>快速(FW),通过相对糊化指数(RSI)和相对机械破坏指数(RMI)两个指标进一步说明喀斯特地区碳酸盐岩发育土壤团聚体崩解的主要机制是团聚体中封闭空气引起的消散作用;对不同粒径的团聚体研究得出:5-2 mm及2-1mm团聚体稳定性表现为:石灰岩>灰质白云岩>白云岩,而1-0.5 mm及0.5-0.25 mm团聚体稳定性则表现为:石灰岩>白云岩>灰质白云岩.     

鄂尔多斯马家沟组膏盐岩-碳酸盐岩共生组合表生岩溶效果及意义

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组(Om)发育典型膏盐岩-碳酸盐岩共生体系,其一、三、五段主要发育蒸发岩,二、四、六段多为碳酸盐岩,表生溶蚀作用影响了盐上马家沟组五段(Om_5)1~4亚段风化壳储层的形成与分布,成为靖边大气田主力产层。区内对于膏盐岩-碳酸盐岩共生体系储层岩溶效果定量评价较少,溶蚀模拟试验也多为温度、岩石成份、岩石结构、流体性质等单因素对白云岩溶蚀机理的定性模拟。因此,以基于地质条件下的溶蚀模拟试验为基础,定量评价岩溶作用对膏盐岩-碳酸盐岩储层孔隙结构的影响,指出在常压、饱和CO_2水(3%~15%)、气温30℃的封闭体系下膏盐岩-碳酸盐岩共生组合溶蚀量与膏盐含量呈正相关关系,含盐白云岩、含白云质膏岩、白云质膏岩、膏质白云岩、含膏白云岩溶蚀率依次降低,溶蚀前后孔隙度至少增加6%。含盐白云岩溶蚀率最高,达19.8%,含膏白云岩溶蚀率最低,仅为6.3%。据此提出含盐白云岩、含白云质膏岩等膏盐岩-碳酸盐岩共生体系是Om有利储集岩,经岩溶作用后孔隙度最高可提高6%~20%,从而较好地解释了Om_5含膏云坪相带存在规模优质储层的原因,并为阐明膏盐岩-碳酸盐岩共生体系岩溶储层形成机理及分布预测提供了试验依据。     

黄土丘陵区长期施用氮磷肥效应及平衡特征

以１９８３～１９９２年的田间试验结果和室内分析资料为依据，探讨了黄土丘陵区长期施用氮磷肥效应及平衡特征。结果表明：产量对长期施肥反应明显，不同作物在不同土地类型上，均以配施效果好而稳定。作物吸Ｎ，Ｐ量与产量规律一致，但随施肥时间延长，吸Ｎ，Ｐ量呈递减趋势。平衡结果表明：Ｎ，Ｐ配施土壤Ｎ素亏损，川地Ｐ素盈余，有机无机配合，Ｎ素均有盈余。坡地由于水土流失，除ＭＮＰ处理外，土壤Ｐ素均处亏损状态。由此得出，坡地应控制水土流失，提高土壤肥力