红壤典型区不同类型土壤有机碳组分构成及空间分异研究

以江西省东乡县为研究区,基于土壤有机碳三库(活性、缓性和惰性碳库)一级动力学理论,通过22个土壤样品的实验室呼吸培养实验,计算了各土壤亚类的碳组分含量及占总有机碳的比例,并借助全县229个采样点获得了东乡县的活性、缓性和惰性有机碳的空间分布图。分析结果表明,淹育、潴育、潜育型水稻土和红壤的活性碳含量分别为0.54、0.72、0.72和0.33 g/kg,分别占其总有机碳含量的2.78%、2.83%、2.91%和2.57%;缓性碳含量分别为7.57、9.79、12.34和4.72 g/kg,分别占总有机碳含量的41.09%、45.25%、46.24%和37.12%;惰性碳含量分别为10.36、11.22、13.49和7.67 g/kg,分别占总有机碳含量的60.31%、56.13%、51.92%和50.67%。在空间分布上,活性、缓性和惰性碳含量均呈现由东南向西北减少趋势。分析表明水稻土各亚类活性和缓性碳含量高于红壤,说明水稻土不仅是该地区固碳的主要类型,也是较大的潜在碳排放源。红壤的惰性碳尽管比例最高,但总有机碳含量较低,其土壤固碳能力有待进一步提高。     

自然降雨条件下红壤坡面有机碳的选择性迁移

依托江西水土保持生态科技园,2015年3月―8月期间,对裸地、草地、果园和湿地松人工林四种类型径流小区自然降雨条件下侵蚀过程中径流泥沙和土壤有机碳的流失特征进行了原位监测。结果表明,监测期间24场降雨下,径流系数和侵蚀模数基本上均随雨型的增大而增加。随着土地利用类型由裸地向果园、草地和林地的转换,减流效益和减沙效益依次增大。径流量和泥沙流失量最主要的影响因素分别是降雨量和径流量。裸地、草地、果园和林地四种类型坡面上,自然降雨下土壤有机碳随泥沙迁移的比例分别为64.67%、47.38%、53.94%和36.03%,碳流失强度分别达到560.3、1.98、122.5和2.66 mg m-2。径流有机碳含量与径流量之间、泥沙含碳量与泥沙量之间均呈负相关关系。裸地、果园、草地和林地四种径流小区泥沙有机碳富集比分别为1.27、1.10、0.80和0.58,即随着土壤侵蚀模数的降低,有机碳富集比也减小。泥沙有机碳富集比均随雨强的增大而减小,有机碳的选择性迁移在低强度降雨条件下表现更为明显。     

红壤坡地果园不同耕作措施的水土保持效应研究

针对南方广大红壤坡地果园因耕作不当而导致的水土流失,开展了系列研究。通过翔实的观测数据认真分析了不同耕作措施差异,找出了多种措施的优劣,分别是横坡耕作、顺坡耕作、果园清耕和裸露对照,得出了增加植被、改进耕作有明显的保持水土作用,单纯的耕作措施仍不能杜绝水土流失,欲要从根本上控制,还应与其他措施配合的结论。     

不同垦殖方式下果园土壤有机碳的空间分布特征

以福建尤溪玉池果园水土流失定位观测点为平台,研究了不同果园垦殖方式对土壤有机碳分布的影响。结果表明,不同垦殖方式下果园土壤有机碳在小生境分布和坡面再分布两个尺度上呈现出不同的分布特征,水平方向上,清耕果园土壤有机碳含量呈沿树干向外减少的分布规律,而生草果园土壤有机碳含量水平变化不明显;垂直方向上,果园土壤有机碳含量随土层加深而逐渐减少;坡面再分布上,清耕果园表现为下坡位〉中坡位〉上坡位,生草果园为中坡位〉下坡位〉上坡位。生草垦殖模式降低了果园土壤有机碳的水平分异,但促进果园土壤有机碳的垂直分异。在以上结果的基础上,提出了小生境混合取样的果园土壤采样方法。     

有机物循环对红壤稻田土壤有机碳和热水可提取碳的影响

利用长期定位试验研究了有机物循环对红壤稻田土壤有机碳(SOC)和热水可提取碳(HWC)的影响。研究包括4种施肥处理:CK(无肥),C(有机物循环),NPK和NPK+C。结果表明,有机物循环显著提高了SOC和HWC的含量(P<0.05)。在4种处理中,NPK+C处理的SOC和HWC含量均为最大值。SOC随时间呈线性增加(R2>0.7);然而,HWC则是先下降,后缓慢上升或趋于稳定,变化趋势以一元二次线性拟合更好(R2>0.7)。与化肥NPK相比,有机物循环对SOC和HWC变化趋势的影响更大,它明显加快了SOC的积累速率,减缓了HWC的下降速率。与SOC相比,HWC与土壤养分更相关,它可能更好地反映了土壤养分的供应能力。     

不同自然植被管理措施对红壤丘陵果园水土流失的影响

丘陵是“山—丘—谷”的过渡地带，生态系统脆弱，一旦植被遭破坏，极易水土流失。在红壤丘陵园地应用除草剂调控水土流失试验结果表明：与传统的清耕法相比，克无踪、草甘膦、草草克、克克草和生草法可使地表径流量分别减少47.7%，20.8%，31.4%，41.3%和45.5%；可使土壤侵蚀量分别减少52.4%，39.0%，48.1%，50.7%和55.2%；可使土壤养分分别减少50.2%，37.0%，41.8%，45.8%和60.3%。除草剂对杂草再生率影响，与生草法比较，克无踪可达67.2%，草甘膦达30.3%，草草克36.8%，克克草51.2%和清耕法55.1%；克无踪调控杂草效果分别是草甘膦的2.2倍，清耕法的1.2倍。克无踪调控杂草效果显著，有望成为红壤丘陵园地培肥与水保相得益彰的有效措施。     

点面拓展方法对揭示土壤有机碳变异性的影响

以江西省余江县中部地区为例,基于规则网格采样点,利用普通克里格(OK)和3种图斑连接方法(采样点分别与土壤图斑(PSt)、土地利用图斑(PLu)及土壤-土地利用复合图斑连接(PSt Lu))对土壤有机碳(SOC)进行点面拓展,并通过验证样点对比各方法的预测精度。结果表明,土壤类型和土地利用方式对红壤区SOC含量有显著影响,其中土地利用的影响大于土壤类型。OK方法未考虑土壤和土地利用对SOC的影响,空间预测误差最大;PSt和PLu分别考虑了土壤和土地利用类型间的差异,误差较OK分别降低了35.8%和46.0%;而PSt Lu综合考虑了土壤和土地利用的影响,误差较OK降低了48.9%。此外,PSt、PLu和PSt Lu方法得到的SOC分布分别与土壤类型、土地利用方式和土壤-土地利用组合的空间分布一致,均较OK能更好的反映现实情况。     

不同降雨强度下坡地覆盖对土壤有机碳流失的影响

采用模拟降雨试验研究不同降雨强度下坡地覆盖对因地表径流泥沙流失的有机碳影响.结果表明:降雨强度越高,土壤覆盖度越低,土壤有机碳流失量越高.影响土壤有机碳流失的因素表现为降雨强度＞土壤覆盖度＞地面坡度.降雨过程中,降雨强度由60 mm/h增至120 mm/h,土壤有机碳流失量增大.覆盖度较小时,降雨强度对土壤有机碳流失起决定作用.降雨强度≤60 mm/h时,植物覆盖层抑制土壤有机碳流失,重度覆盖(覆盖度100％)、轻度覆盖(覆盖度50％)与裸露地(覆盖度0％)相比,土壤有机碳流失量分别减少56.2％和36.3％.同时,土壤有机碳流失量随地面坡度由5°升至10°增加4.6％,初始产流时间提前14s.降雨强度与土壤有机碳流失量呈正相关,土壤覆盖度与泥沙流失量(土壤侵蚀量)以及土壤有机碳流失量呈负相关,径流中土壤有机碳流失量随着土壤侵蚀量同步变化.     

红壤坡地果园不同水土保持措施对磷素流失的影响

在坡度为25%的江西红壤坡地果园,采取了7种不同水土保持措施,并设对照(全园裸露)进行比较,研究其磷素流失特征,结果表明:(1)在不同水土保持措施的作用下,红壤坡地果园土壤磷素流失差异明显,流失最严重的为对照,最轻的为百喜草全园覆盖;对照磷素流失量是7个不同水土保持措施磷素流失平均量的3.4倍,是百喜草全园覆盖的8.5倍。(2)可溶性磷(DissolvedPhosphorus,DP)是试验中磷素流失的主要形式,占处理与对照组磷素年流失总量的75.5%,泥沙结合态磷(ParticulatePhosphorus,PP)只占流失总量的24.5%,其中水平式梯田梯壁植草、百喜草全园覆盖、百喜草带状覆盖及敷盖3种处理中,磷流失总量的100%是DP。(3)红壤坡地果园土壤磷素流失存在着明显的时间发生特征,占总流失量的80.9%,发生在4～7月(雨量主要分布季节),各处理的磷素流失量与降雨量的相关系数都在0.91以上。     

自然降雨对广西赤红壤坡地土壤侵蚀特征的影响

[目的]探讨自然降雨对赤红壤坡地土壤侵蚀特征的影响,为赤红壤地区水土保持综合治理提供理论依据。[方法]基于野外径流小区原位观测试验,测定2020年5—10月次降雨下广西壮族自治区赤红壤坡耕地(蔗地)、撂荒地和裸地的产流产沙量,结合降雨特征分析,探讨降雨特征及分布对赤红壤坡地土壤侵蚀特征的影响。[结果](1)2020年5—10月,坡面径流和侵蚀量整体上表现为：裸地>蔗地>撂荒地,不同处理下坡面径流和侵蚀均主要集中在8月,其中撂荒地径流和侵蚀各月差异相对较小。(2)不同处理次降雨降雨量与坡面径流量和侵蚀量呈极显著的正相关关系,降雨历时显著影响蔗地和撂荒地坡面径流量。中雨和暴雨降雨等级占观测期内侵蚀性降雨总量的70.9%,其产生的径流量占蔗地、裸地和撂荒地处理坡面径流量的68.2%,78.6%和67.8%;暴雨降雨等级是坡面侵蚀量的主要来源,占不同处理下总侵蚀量的63.8%～83.4%。[结论]在广西壮族自治区的赤红壤坡地区域,与裸地相比,蔗地和撂荒地能够有效减小坡面产流产沙量,且撂荒地的降低效果更为明显;降雨量是影响坡面产流产沙最关键的因子,中雨和暴雨降雨等级是坡面径流和侵蚀的...     

施用生物质炭对旱地红壤有机碳矿化及碳库的影响

为探究生物质炭施入旱地红壤后对该地区土壤有机碳矿化以及有机碳库的影响,采用田间定位试验,设置7种生物质炭施用量处理,分别为0(C0),2.5(C1),5(C2),10(C3),20(C4),30(C5),40t/hm2(C6),以三库一级动力学理论为基础,对这7种处理的土样进行了室内呼吸培养试验。结果表明:(1)与C0相比,C4、C5和C6处理的土壤有机碳含量呈上升趋势,C5处理土壤有机碳含量上升幅度最大为14.66%;C2、C3、C4、C5和C6处理土壤活性碳均显著增加,C6处理增幅最大为25.00%;土壤惰性碳在C3、C4、C5和C6处理中显著增加,增幅分别为18.92%,40.09%,53.60%和49.55%;除C5处理外,其他生物质炭施用量下土壤缓性碳相对于C0处理,分别降低了1.96%,6.54%,8.82%,9.31%和12.91%。(2)与C0处理相比,施加生物质炭后土壤有机碳累积矿化量均显著降低,C6处理降低幅度达25.93%。随着生物质炭施用量的增加,土壤有机碳累积矿化量逐渐降低。(3)土壤有机碳、活性碳和惰性碳与生物质炭施用量存在极显著(p0.01)的正相关,土壤缓性碳与其存在显著(p0.05)的负相关。研究结果可为提升典型旱地红壤肥力,减缓温室气体排放提供科学依据。     

红壤区土壤有机碳时间变异及合理采样点数量研究

相对于土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)空间变异性及合理采样点数量的研究,其时间变异性及揭示特定时段SOC变化所需采样点数量的研究较少。选择红壤丘陵区的江西省余江县为研究区,分析了1982—2007年SOC含量的时间变异特征,并估算了揭示该时段SOC变化所需土壤采样点数量。结果表明,1982—2007年SOC含量均值由14.18增至16.27 g kg-1,增幅为14.74%,其变异系数则由0.22上升为0.44。各土地利用方式中,水田和林地SOC含量分别增加了2.93和3.12g kg-1,而旱地则降低了2.55 g kg-1;同时各利用方式的SOC含量变异系数均出现较大幅度的提高。基于两时段的全部样点,在95%和90%置信区间上,计算得到揭示该时段全县SOC时间变异所需的采样点数量分别为186和147。基于各土地利用方式的SOC变化,计算得到水田、旱地和林地所需采样点数量分别为68、44和144(95%置信区间)及54、34和112(90%置信区间);揭示旱地SOC变化所需采样点数量应为水田的60%以上,而林地所需样点则为水田的2倍以上。该研究结果可为红壤区SOC时间变异性及其调查采样提供参考。     

水土保持措施对红壤缓坡地土壤活性有机碳及酶活性的影响

基于植物篱和稻草覆盖控制红壤坡耕地水土流失的长期定位试验,以花生常规等高种植为对照(CK),研究红壤缓坡地香根草篱(H)、稻草覆盖(M)、稻草覆盖+香根草篱(HM)3种水保措施下旱、雨季土壤活性有机碳含量及土壤酶活性变化特征,探讨不同水保措施对土壤活性有机碳含量及土壤酶活性的影响。结果表明∶(1)稻草覆盖、香根草篱处理均能显著提高土壤微生物生物量碳含量(p0.05),其中稻草覆盖和香根草篱相结合效果最佳,且在旱季提升效果优于雨季;而稻草覆盖是提高土壤可溶性有机碳含量的主要影响因素;(2)稻草覆盖和稻草覆盖+香根草篱2种水土保持措施均能显著提高雨季土壤酶活性(p0.05),其中稻草覆盖起决定作用;各水土保持措施对旱季土壤酶活性的影响较小。(3)相关性分析表明,土壤β-葡(萄)糖苷酶和纤维素酶活性与土壤活性有机碳含量呈现良好的相关性(p0.05),对于评价红壤缓坡地水土保持措施土壤环境质量功能、指导实际生产等方面具有重要意义。     

黄土丘陵区不同坡度下土壤有机碳流失规律研究

通过野外径流小区观测与采样分析,研究了自然降雨条件下坡度对土壤有机碳流失的影响.结果表明:在黄土丘陵区,随着坡度增加(10°～30°),其侵蚀强度(A)变化趋势为:A_20°>A_30°>A_15°>A_10°>A_25°,表明在20°和25°之间存在着临界坡度;土壤有机碳流失的变化趋势与侵蚀强度一致,可见有机碳流失主要受侵蚀强度的影响.土壤侵蚀造成了泥沙中有机碳的富集,其平均富集比为2.27～3.74,且富集比随着侵蚀强度和坡度增大而减小.土壤有机碳流失程度与降雨特征值PI₃₀呈幂函数关系.减少地表径流和土壤侵蚀是降低土壤有机碳流失的关键.     

不同植被措施下红壤坡面径流变化特征

[目的]研究不同植被措施对坡面径流的影响,为南方红壤水土保持与生态恢复实践提供科学依据。[方法]以福建省长汀县2001—2010年香根草、胡枝子、类芦、百喜草等植被措施下的径流小区逐月径流量和降雨数据为基础进行分析研究。[结果]植被能很好地调控坡面地表径流,但由于植被的结构、根系以及地表枯落物的差异,各种植被的保水效益存在差异,观测期,各小区年均径流量的大小趋势表现为:空白对照区百喜草类芦香根草胡枝子,胡枝子的保水效益最佳。[结论]香根草、胡枝子、类芦、百喜草等植被均能有效地抑制坡面径流,减少水土流失,均可以作为水土保持措施的优良灌草在南方红壤区进行推广应用,尤其是要加大胡枝子的推广力度。     

清耕对赤红壤果园坡面土壤侵蚀特征的影响

为探究降雨和管理措施对南方赤红壤果园坡面土壤侵蚀特征的影响,基于野外原位径流小区观测试验,探讨清耕和刈割处理下赤红壤果园坡面土壤侵蚀特征。结果表明:2018年研究区降雨主要集中在5—9月,2019年主要集中在3—8月,2018—2019年研究区80%以上降雨是侵蚀性降雨。2018年、2019年果园坡面年径流量和侵蚀量及次降雨下坡面径流量、侵蚀量均表现为清耕处理>刈割处理,且与径流量相比,二者的侵蚀量差异更为明显。次降雨下,2018年不同处理下果园坡面径流泥沙量在3—4月变化平稳且差异小,5—9月出现了不同程度的波动,且与刈割处理相比,清耕处理波动幅度更大; 2019年不同处理下坡面径流量在2—3月,7—9月波动较大,4—7月变化平缓,但侵蚀量在年内整体波动较大。与清耕处理相比,刈割处理可以减少暴雨和大暴雨降雨等级下果园坡面径流量; 同时刈割处理下中雨、大雨和暴雨降雨等级下果园坡面侵蚀量显著降低,且暴雨降雨等级下的降低作用尤为明显。刈割和清耕处理下坡面径流量与降雨历时呈显著相关关系,与降雨量呈极显著相关关系。研究结果可为南方红壤丘陵区果园坡面水土流失的防治提供理论依据和参考。     

不同植被种植模式对红壤坡面侵蚀影响试验研究

采用天然降雨试验,研究南方典型花岗岩红壤坡面土壤侵蚀过程及不同植被种植模式、降雨量和降雨强度对红壤坡面产流、产沙的影响,定量研究了不同种植模式的拦沙蓄水效益,并建立了天然降雨试验下土壤侵蚀模型。结果表明:(1)相同降雨条件下,不同植被种植模式土壤侵蚀量的大小关系为:全裸露条带播草全覆盖条沟播草;(2)当平均雨强为0.3mm/min时,全覆盖种植模式优于条沟播草种植模式;当平均雨强为0.6mm/min时,条沟播草种植模式的蓄水能力更显著;(3)土壤侵蚀量的粒径大小主要集中于0.25mm,是形成土壤侵蚀的主要原因,不同植被种植模式各个粒径泥沙含量集中在0.25mm,泥沙颗粒量大小总量的变化规律为:裸露模式全覆盖种植模式条带种植模式条沟种植模式。通过对比得出条沟播草种植模式的拦沙蓄水效果最佳,以期为南方丘陵区治理水土流失提供参考。