种植苹果树对渭北果园土壤胶结物质分布的影响

本研究通过系统研究种植果树对土壤胶结性物质的演化规律及其与土壤团聚体稳定性之间关系的影响,探索影响果园土壤团聚体状态的因素,以期为果园科学管理提供理论依据。在渭北旱塬苹果主产区分别选取10 a、20 a的苹果园和农田(冬小麦-夏玉米轮作,对照)各4个,在果树冠层投影范围内距树干2/3处逐层采集0~100 cm土层土壤样品和0~50 cm土层原状土壤样品,研究不同植果年限果园及农田土壤剖面黏粒、有机质、CaCO_3等团聚体胶结物质的分布及其与团聚体稳定性之间的关系。结果发现:在0~100 cm土层范围内,各果园土壤黏粒含量基本随土层深度的增加而递增,且在0~40 cm土层表现为农田10 a果园20 a果园,40 cm以下土层则呈现相反的态势;种植果树相比农田可显著增加0~100 cm土层土壤有机质总储量,但随着种植果树年限的增加,土壤有机质总储量呈递减趋势;在0~100 cm土层土壤CaCO_3总储量表现为10 a果园农田20a果园,但在0~40 cm土层CaCO_3含量及储量表现为10 a果园农田20 a果园,而40~100 cm土层则为20 a果园10 a农田。皮尔森相关分析发现(29)0.25 mm土壤团聚体的数量和平均重量直径(MWD)与土壤黏粒、有机质和CaCO_3含量密切相关,其中机械稳定性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中CaCO_3、有机质含量的影响,水稳性团聚体的数量和稳定性主要受土壤中黏粒和CaCO_3的影响。总之,植果显著改变了土壤中黏粒、有机质、CaCO_3的演化过程和趋势,随植果年限增加,果园土壤黏粒和CaCO_3在土壤较深土层淋溶淀积明显;各果园土壤有机质总储量虽然高于农田,但随植果年限增加,有逐渐减少的趋势。可见植果明显加速了渭北黄土塬地土壤的残积黏化和钙化过程,影响着表层土壤团聚作用和底层土壤的紧实化和坚硬化程度。     

咸水滴灌条件下塔里木沙漠公路防护林土壤水分物理性质

应用压力膜仪测定了塔里木沙漠公路防护林地0-150cm土层范围内的土壤水分特征曲线,并用RETC软件中的van Genuchten模型对其进行拟合分析,研究了防护林地不同土层的土壤水分物理特性。结果表明:(1)van Genuchten模型拟合的含水量模拟值与实测值间的RMSE≤0.01。(2)各土层持水性强弱依次为0-5cm40-60cm100-150cm60-100cm5-40cm;供水性表现为5-40cm60-100cm0-5cm40-60cm100-150cm,且整体在低于1.5×105 Pa吸力值时表现较强;各土层有效水含量自上而下递减,均值为17.286%。(3)饱和持水量、毛管持水量和田间持水量也随土层自上而下呈同步下降趋势,并与容重呈显著的一元线性负相关。(4)有效水范围内,防护林地土壤有效水上限对应0.3×105 Pa的吸力值,易效水与难效水的临界点吸力值以1.5×105 Pa为宜;各土层的易效水均多于难效水,总体上,前者均值为13.127%,是后者的3倍;5-40cm和60-100cm土层的易效水多,0-5cm和40-60cm土层的难效水多,二者比例均为同类最高;同层内易效水比例与土壤持水性之间负对应。     

古尔班通古特沙漠南缘丘间地土壤水分特征曲线及模拟

为研究干旱荒漠地区土壤水分特征的变化规律并探讨土壤水分特征曲线拟合模型的适宜性,以古尔班通古特沙漠南缘丘间地为研究对象,应用压力膜仪测定了丘间地剖面各土层(0—150cm)的土壤水分特征曲线,结合土壤容重、颗粒分布及饱和含水率等性质,分析了丘间地不同土层水分特征和孔隙大小的分布状况,明确了Gardner模型和van Genuchten模型拟合的适用性。结果表明:(1)丘间地剖面砂质土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,低吸力段(0~100kPa)各土层水分特征曲线走势陡直,释水性强;中高吸力段(100~1 500kPa)曲线趋于平缓,持水性强。水分曲线特征与其物理性质一致,各土层物理性质差异较小,曲线的差异也较小。(2)丘间地剖面各土层大孔隙由上到下不断增加且20—40cm土层的小孔隙最多,有助于春季积雪融化迅速入渗到土壤里贮存,对植物吸收利用水分有重大意义。(3)两模型都能很好地拟合丘间地的土壤水分特征曲线,VG模型的拟合效果优于G模型,但G模型形式简单、参数少且易于求解,更便于实际应用。     

黄土高原不同林龄苹果树根系吸水策略对降水的响应

在黄土高原陕西省长武塬区选取品种和管理手段均相同的3种林龄果园(尚未结果的5年幼龄果园、已结果的8年初果园和13年壮果园)苹果树,采用空间换时间的试验设计,分别于2015年7月12日和8月19日对0—500cm深度土壤及对应取样处的苹果树枝条取样,测定土样和枝条样中水分的稳定氢氧同位素,并利用贝叶斯模型量化降水前后不同土层对苹果林耗水的贡献。结果表明:(1)不同林龄苹果树降雨前后的主要水分来源深度不同。干旱时,13年壮龄果树的主要吸水深度比5年和8年果树深;而生长旺季,雨季降水只能补充未挂果的5年幼龄果园土壤水分消耗,即使降水量很大,也无法满足已经开始挂果的8年和13年果园土壤水分消耗。(2)在干旱期,5年和8年果树50%以上的水分来自表层0—100cm土壤,而13年果树50%的水分来自100—300cm土层。而降水后,5年和8年果树的主要水分来源变为100—300cm土层,贡献值在40%左右;13年果园的主要水分贡献层为0—100cm土层,贡献了近50%的水分。(3)3种林龄果树根系对300—500cm土层土壤水分的吸收对降雨的响应非常弱,降雨前后贡献率始终保持在30%。     

渭北旱塬果园自然生草对土壤水分及苹果树生长的影响

土壤水分不足是渭北旱塬苹果生产中的首要问题。为了提高果园土壤贮水量,促进果树生长,该试验以果园清耕和人工生草(三叶草)为对照,探讨渭北旱塬果园自然生草(繁缕和牛繁缕群落)对土壤水分及苹果树生长的影响。结果表明:自然生草在苹果开花坐果期可提高0~80 cm土层土壤水分,在幼果膨大期和花芽分化期可提高0~120 cm土层土壤水分,在果实采前膨大期可提高0~160 cm土层土壤水分,而人工生草则降低了土壤水分。自然生草和人工生草主要影响0~80 cm土层土壤水分,且对0~40 cm土层土壤水分影响较大,对120 cm以下土层影响较小。自然生草的土壤蒸散量较人工生草和清耕分别减少了17.30和8.07 mm,单果重分别提高了15.46%和6.21%,产量分别提高了21.29%和6.10%,土壤水分利用效率分别提高了25.09%和7.64%。自然生草不但可提高果园土壤贮水量,而且可提高果实单果重与产量,渭北旱塬应积极推广果园自然生草。     

鄂东南崩岗剖面土壤水分特征曲线及模拟

崩岗是我国南方花岗岩地区破坏性极强的水土流失类型。以鄂东南地区两个典型的崩岗剖面为对象,探讨崩岗剖面包括表土层、红土层、斑纹层和碎屑层的土壤水分特征及方程拟合过程,明确崩岗发生的水分运动机理。结果表明:崩岗土壤释水量伴随吸力呈规律性变化,其中斑纹层和砂土层低吸力时脱水能力大于表土层和红土层,高吸力时各个层次土壤水分特征曲线趋于平缓。利用当量孔隙的计算发现不同土层的孔隙变化也存在变化规律,均体现为由表土层至碎屑层土壤大孔隙比例增加而毛管孔隙减少。选取van Genuchten方程和Gardner方程对崩岗剖面土壤实测数据进行了曲线拟合,同时进行了两个方程的拟合评价,R2基本在0.9以上,同时残差平方和的数量级在10-3和10-5之间。研究表明,van Genuchten方程参数能够较好地拟合崩岗表土层和红土层土壤水分特征曲线的实测数据,误差相对较小,而Gardner方程适用于斑纹层和碎屑层土壤。     

广西岩溶区不同植被类型土壤水分特征及影响因素

[目的]了解岩溶区不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线及其影响因素,为岩溶山区土壤水分运动的定量分析提供理论依据。[方法]通过野外调查与室内分析,研究广西平果果化典型岩溶峰丛洼地荒地、草地、灌丛、林灌4种不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线。[结果]van Genuchten模型、Brooks—Corey模型和Gardner 3种模型对土壤水分特征曲线的拟合效果都很好,相关系数均在0.93以上,且残差平方和都小于0.000 5,但van Genuchten模型的拟合效果最好;土壤持水能力与植被的正向演替、饱和含水量、非毛管孔隙度、粉粒含量显著负相关,与土壤容重、黏粒含量、毛管孔隙度、初始含水量和毛管含水量极显著正相关;不同植被类型,相同吸力下,表层和底层土壤的持水能力最强,中间土层的持水能力较差;不同土层深度,相同吸力下,荒地的持水能力最强,林灌的持水能力最差。[结论]同一吸力下的土壤持水能力呈现出随植被的正向演替而不断降低的趋势;研究区影响土壤水分特征曲线的主导因素是非毛管孔隙度。     

种植果树对土壤物理性状的双重效应

在渭北果区选择不同园龄(<10 年、10~20 年、>20 年)果园, 分层测定0~60 cm 土层土壤容重、土壤坚实度、土壤含水量以及表层土壤团聚体组成等物理性状, 进一步分析了果园土壤物理性状随园龄的变化特征。结果表明: 土壤容重在0~30 cm 土层随园龄增长而降低; 在30 cm 以下土层随园龄增长而增加, 超过了健康园艺土壤的质量标准1.30 g·cm^-3; 与休闲农田相比, 种植果树可降低10~30 cm 土层土壤容重; 但30 cm 以下土层土壤坚实度急剧增大, 接近或达到了限制根系延伸的土壤质量标准1 000 kPa; 与休闲农田相比, 种植果树对于降低17.5~27.5 cm 土层的坚实度具有明显作用。果园表层土壤团聚体状况整体较差, 水稳性优势团聚体直径为0.5~0.25 mm, >0.25 mm 水稳性团聚体含量随园龄增加而增大, >20 年果园比<10 年果园高1 倍。种植果树对表层土壤具有明显的保护和改善作用, 却在深层发生着紧实化和坚硬化过程。果树对土壤物理状况的双重效应体现在对0~30 cm 土层土壤结构具有改善作用, 对30 cm 以下土层土壤结构有破坏作用。果园土壤“深层的隐蔽性退化过程”影响着果树根系健康生长, 应当给予极大关注。     

黄土丘陵区梯田果园土壤水分特征

在干旱半干旱地区,土壤水分是影响作物生长和植被恢复的重要生态因子。采用土钻法对黄土丘陵区纸坊沟流域坡耕地、 梯田和梯田果园20032010年雨季前后的土壤水分状况进行了连续测定,旨在明确梯田种植果树后对土壤水分的长期动态效应,为黄土丘陵区梯田果园的可持续发展提供指导意义。结果表明, 坡改梯措施可明显减小0300 cm土层土壤储水量增量的年际变异,提高土壤含水量,减小土壤储水亏缺度,增大降雨对100300 cm土层土壤储水亏缺补偿度;梯田果园化后0300 cm土层土壤储水量增量的年际变异呈现较大幅度的波动, 200 cm以下土壤含水量明显减小,土壤储水亏缺度增大,土壤储水亏缺补偿度由20% 降为－10%。由此可见,梯田的蓄水保水量不足以供给果树的蒸腾耗水量,梯田果园化后将导致土壤水分的持续减少,可能导致土壤干层的形成。     

东北主要类型旱田土壤持水特性研究

土壤持水特性是对土壤水分有效性的一种反映,不同土壤持水特性存在差异。为了解东北地区主要旱田耕地土壤的持水特性,本研究通过定点采样方法,在不同地区选择了典型的黑土、草甸土、白浆土、碱土、褐土5类旱田耕地土壤,通过压力膜法得出不同水柱压力下土壤水分实测值,并通过Van Genuchten和Garden模型进行模型拟合,相关性极显著,通过Van Genuchten绘制土壤水分特征曲线,从曲线看出,不同类型土壤持水特性存在差异,0～10 cm土层各土壤水分特征曲线差异大、曲线分散,草甸土、白浆土、碱土含水量在各压力下均处于较高水平,褐土最低,黑土居中; 10～20 cm土层土壤水分特征曲线在低吸力阶段差异仍较大,高吸力阶段差异小,褐土含水量最低,草甸土、白浆土、碱土趋于一致,黑土居中; 20～30 cm土层差异减小,褐土、碱土、黑土趋于一致;通过Garden模型计算土壤比水容量,不同水吸力下,褐土比水容量最高,其次是黑土,草甸土、白浆土和碱土比水容量较低,说明褐土和黑土释水能力强;土壤饱和含水量与土壤容重显著负相关,土壤有效持水库容与土壤大颗粒、土壤0. 02 mm的颗粒呈极显著负相关,与0. 02～2 mm的颗粒含量呈显著正相关;草甸土、碱土、白浆土饱和持水库容高,但有效库容低,与褐土、黑土相反。因此,提高土壤持水能力要根据土壤的物质特性提出对应措施。     

黄土高原不同树龄苹果园土壤水分及硝态氮剖面特征

为揭示黄土高原农田转变为苹果园后土壤水分及硝态氮剖面变化特征,以洛川县为研究区,采集农田(对照)和8,17,25年苹果园共40个0-600 cm剖面土样,分析土壤水分、NO3--N浓度及其储量。结果表明:与农田相比,8年苹果园0-600 cm土壤水分含量及贮水量偏高(旧县镇)或相当(槐柏镇),而NO3--N浓度及其累积量则没有显著差异;17,25年苹果园0-600 cm土层贮水量则显著降低(P<0.05),分别下降150,230 mm,且该差异主要与300 cm以下土层水分变化有关;0-500 cm土层NO3--N浓度随苹果种植年限显著增加,17,25年苹果园0-600 cm土层NO3--N累积量分别为6 830,8 370 kg/hm2,二者显著高于农田(695 kg/hm2)和8年果园(440 kg/hm2)。综合可知,农田转变为苹果园这一土地利用方式变化可导致深层土壤水分亏缺(>300 cm)和硝态氮累积,黄土高原大力发展苹果种植过程中应重视蓄水保墒及氮肥减施等措施。     

渭北果园土壤物理退化特征及其机理研究

【目的】针对我国渭北苹果主产区出现的随植果年限增加,果园土壤质量严重退化,树势衰弱、树体过早衰老、抗性降低、腐烂病及早期落叶病频繁发生,果品产量与品质下降等问题,开展了渭北苹果园土壤物理质量退化特征、退化机理及危害程度等问题的研究,以期查明制约果业可持续发展的因素,为果园土壤科学管理提供依据。【方法】在渭北黄土塬区选取了10 a、10 20 a、20 a 3个园龄段果园各4个,并以土壤条件相同的农田作对照,在果树冠层投影范围内距树干2/3处采取土样,测定土壤剖面不同层次容重、紧实度、孔隙度、饱和导水率、粘粒含量等物理性指标。【结果】渭北果园土壤容重和紧实度随园龄和土层深度的增加而增大,尤其在表层(20 cm)以下,土壤容重已经达到了1.45 1.61 g/cm3,紧实度达到933 2433 k Pa,严重超出果树健康生长的阈值。土壤孔隙度仅在0—20 cm土层能够保持在50%以上,属于良好状态,而20—60 cm土层维持在40%46%,已处于紧实和严重紧实状态。土壤饱和导水率在果园表层和紧实层均表现出随植果园龄的增大而减小的趋势,尤其是10 20 a和20 a的果园亚表层土壤饱和导水率低至46.88 cm/d和20.89 cm/d,制约着降水入渗和土壤蓄墒。3个园龄段果园土壤剖面上粘粒含量随土层深度呈递增趋势,且在0—30 cm土层随园龄的增加而明显减少,而在30 cm以下则随园龄的增加而呈递增趋势。进一步分析发现,粘粒含量与土壤容重、紧实度以及孔隙度之间呈极显著的相关关系。以压实密度(PD)为指标,对渭北果园土壤压实程度进行评估,发现渭北果园20 cm土层以下的土壤压实密度都在1.40 g/cm3以上,均达到了中度压实的程度,严重影响果树根系的健康生长及对养分的吸收。【结论】渭北果园20 cm以下的亚表层土壤孔隙密实、容重和紧实度增大,土壤饱和导水率递减是其土壤物理性质退化的主要特征,表层土壤粘粒的深层移动与淀积是土壤物理退化的主要过程和机理,果园土壤翻耕扰动少、对物理退化干预少是其土壤物理退化程度逐渐加剧的外在原因,土壤团聚体稳定性差是土壤物理状态退化的根本原因。     

陕北黄土丘陵区山地苹果园的土壤水分动态研究

掌握土壤水分特征是实现果园科学管理、有限雨水资源合理高效利用、保证果树高产优质的关键。以陕北米脂山地6年生红富士苹果园为研究对象,于2015年4月—2016年6月采用FDR、中子水分仪和烘干法相结合的土壤水分监测方法,分析了山地苹果园的土壤水分总体特征、单株不同位点的水分动态以及不同旱作措施(秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨、有机肥覆盖)的土壤水分环境效应。结果表明:陕北山地果园时段干旱严重,最严重的为苹果树新梢生长和幼果发育期;春季土壤干旱程度取决于上年入冬前土壤储水量高低。果园0~60 cm土层(根系分布集中层)水分随降雨量而变化,表现为较一致的季节变化特征;土壤水分的变化滞后于降雨变化,且降雨对土壤水分的影响随土层加深而减弱,100 cm深土层受降雨影响减弱,土壤剖面200 cm以下土层土壤含水量保持相对稳定。6年生山地苹果园土壤已经出现干化现象,且在90~300 cm存在明显的低湿层,土壤体积含水量常年处在12%以下。苹果树单株尺度范围内,土壤含水量随距树干距离增加单调递增;土壤水分的平均值处在距树干105 cm处;沿行向距树干不同距离位点的土壤含水量显著高于沿株向距树干等距离位点的含水量(P0.05)。秸秆覆盖、起垄覆膜垄沟集雨和有机肥覆盖措施相较于空白对照(不覆盖、不灌溉)均能有效改善土壤水分环境,缓解果树生育期内水分供需矛盾,其中起垄覆膜垄沟集雨措施的保墒效果最佳,建议陕北黄土丘陵区山地雨养苹果园采用起垄覆膜垄沟集雨的保墒措施。     

渭北不同园龄苹果园土壤团聚体状况及演变趋势研究

为了探索果业生产和果园管理措施对土壤质量的影响,选取了渭北旱源苹果主产区彬县10a幼龄和21a老龄苹果园0~40 cm土壤为研究对象,以农田为对照,采用干筛法和湿筛法研究了不同种植年限果园土壤团聚状况与演变趋势。结果表明:渭北地区土壤机械稳定性团聚体以0.25 mm微团聚体为优势级别,仅0~20 cm处随园龄递增果园土壤团聚化趋势较为明显,0.25 mm土壤团聚体含量(DSAC0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著增大,团聚体分形维数(D)递减,但是,10~0.25 mm和5~1 mm最有价值团聚体和团聚体系数(KCTP)均在递减。渭北土壤水稳性团聚组成中约60%为0.25 mm微团聚体,在0~30 cm处土壤水稳性团聚体的MWD、GMD和WSAC0.25呈现为农田(对照CK)10a果园21a果园,随园龄递增有明显增大趋势。0.25 mm团聚体的破坏率(PAD0.25)随园龄增加显著增大,递增幅度随土层深度增加而递减。相关分析表明,土壤总有机碳(TOC)、颗粒态有机碳(POC)与机械稳定性团聚体各项指标呈极显著相关,土壤碳酸钙含量、黏粒含量与水稳定团聚体多项指标呈极显著相关,PAD0.25与土壤理化性质呈显著相关。研究表明,果树种植在表观上明显提高了渭北地区表层0~20 cm土壤机械稳定性大团聚体数量,增强了土壤抗风蚀能力,但却显著降低了土壤团聚体的农艺质量及其稳定性,果园土壤团聚体的农艺质量显著退化与有机物及碳酸钙含量递减有着直接关系。     

自然生草对渭北旱塬苹果园土壤氮及果实品质的影响

为了减少土壤硝态氮的积累,防止苹果缺钙症状的发生,该研究以果园清耕为对照,探讨渭北旱塬果园自然生草(繁缕和牛繁缕群落,自然生草2、4、6和8a)对土壤有机质、全氮、硝态氮、铵态氮、水溶性钙含量和苹果果实中的氮、磷、钾、钙含量及果实缺钙症状和果实品质等的影响。结果表明果园自然生草可提高0～40cm土层土壤有机质、全氮和水溶性钙的含量,略微提高40～60cm土层土壤水溶性钙含量,且自然生草年限越长,土壤有机质、全氮和水溶性钙含量越高,但对40 cm土层以下的土壤有机质、全氮和60 cm土层以下的土壤水溶性钙含量无显著影响。自然生草2和4 a 0～60 cm土层土壤铵态氮略低于清耕,6和8 a的略高于清耕,自然生草对土壤铵态氮无显著影响。自然生草2、4、6和8 a 0～80 cm土层土壤硝态氮较清耕分别降低16.28%,31.31%,40.13%和47.41%,均极显著低于(P0.01)清耕;80～240 cm土层分别降低4.38%,12.41%,16.90%和19.39%,自然生草4、6和8 a的均极显著低于(P0.01)清耕;但自然生草对240 cm以下土层土壤硝态氮基本无影响。不同生长年限自然生草的生物量、全碳、全氮、全磷、全钾和全钙均基本相同。自然生草提高了果实中的钙含量,降低了果实中的氮钙比、磷钙比和钾钙比,降低了果实缺钙症状的发生率,提高了果实着色面积、果实硬度和果实可溶性固形物含量。渭北旱塬果园自然生草,可有效提高果园土壤有机质,减少硝态氮积累,减少缺钙症状发生,提高果实品质。     

黄土高原苹果园深层土壤干燥化特征

为了评价黄土高原苹果产区深层土壤干燥化特征及其区域分布规律,测定了其半湿润黄土台塬区(Ⅰ)、半湿润易旱黄土旱塬区(Ⅱ)、半湿润偏旱和半干旱黄土丘陵区(Ⅲ)等不同气候和地貌类型区32块苹果园地0～1500cm土层土壤湿度,定量比较和分析了各类型区苹果园地深层土壤含水率、土壤湿度剖面分布及其土壤干燥化特征。结果表明:1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区苹果园地0～1500cm土层土壤含水率依次为17.53%、13.44%和10.29%,土壤有效贮水量依次为1273.70、973.98和864.05mm,土壤水分过耗量依次为199.93、465.10和362.70mm,年均土壤干燥化速率依次为8.47、26.29和23.44mm/a。人工补灌、树龄、种植密度和地貌类型等因素影响果园土壤湿度和土壤干燥化程度。2)各区有补充灌溉的果园土壤剖面湿度显著高于旱作果园,不存在或部分土层存在干燥化现象;旱作果园土壤剖面均存在深厚的干燥化土层。3)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区有补充灌溉的苹果园地土壤干燥化指数(SDI)分别为-8%、-11%和-34%;旱作果园土壤干燥化指数(SDI)分别为32%、50%和46%,各类型干层厚度分别达到或超过790、1297和910cm。研究结果为黄土高原苹果园地深层土壤水分可持续利用和苹果生产基地可持续发展提供参考。