耕作模式对棕壤酶活性的影响研究

为研究翻耕、旋耕、免耕对作物根系生长影响的机理,以耕层棕壤(0-20cm)和犁底层棕壤(20-40cm)为试验材料,采用盆栽的方法模拟了不同耕作模式及容重,并研究了这些条件对土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶、转化酶活性的影响。结果表明:中、下层不同土样及不同容重对土壤酶活性均有显著影响(P<0.01)。与1.2g/cm3容重相比,容重为1.4g/cm3和1.6g/cm3的土壤分别在不同程度上降低了土壤酶的活性,中、下层容重变化对表层酶活性影响相对较小,但中层受下层容重变化影响较大,容重由1.4g/cm3升到1.6g/cm3时酶活性下降尤为明显。多数情况下,模拟保护性耕作的土壤多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶、转化酶活性在对应土层与生育期总比模拟翻耕的高,模拟翻耕土壤处理的中、下层土壤过氧化氢酶活性明显高于保护性耕作处理的酶活性。     

土壤紧实胁迫对黄芩生长、产量及品质的影响

探讨土壤紧实胁迫对黄芩生长的影响,为提高黄芩产量与品质提供科学依据。通过采用土壤容重分别为1.20、1.35和1.50 g/cm3的土壤模拟不同紧实度进行盆栽试验,研究土壤紧实胁迫对黄芩生长、产量及品质的影响。结果表明,当土壤容重增大时,黄芩的株高、茎粗、根系芦头、根长、地上部质量、根系质量呈现递减趋势,土壤容重1.35和1.50 g/cm3处理的黄芩地上部质量比1.20 g/cm3处理分别减少了5.88%、22.35%,黄芩的根系干根质量分别减小10.72%、18.76%,且均在土壤容重1.35和1.50 g/cm3处理之间表现差异极显著;土壤容重1.35 g/cm3处理和1.50 g/cm3处理的黄芩苷含量较1.20 g/cm3处理分别减少了23.95%、52.75%,且土壤容重1.35与1.50 g/cm3处理之间差异显著;黄芩的根系活力下降,叶片可溶性蛋白质、叶绿素含量降低,丙二醛(MDA)含量升高;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性增强。在本试验条件下,土壤容重为1.20 g/cm3时黄芩生长发育良好,生物产量、有效成分含量最高。     

不同草灌复合样地对土壤分离能力的影响

【目的】明确不同草灌复合样地对土壤分离速率的影响机制。【方法】试验选取研究区域内分布较广的草灌复合样地：柠条锦鸡儿、柠条锦鸡儿+冰草、柠条锦鸡儿+铁杆蒿,探究不同草灌样地在固定流量和坡度下的土壤分离速率及其影响因素的分布特征。【结果】样地类型、采样距离以及土壤深度三个主效应均对土壤分离速率有显著影响(P<0.05)。不同样地在灌木基部的土壤分离速率均值均高于距灌木基部50 cm处的土壤分离速率。基于随机森林算法的重要性分析表明,在影响土壤分离能力的根系和土壤指标中,相对重要性最高的分别是根长密度和大于0.25mm团聚体。根长密度(RLD)、团聚体(Ag)与土壤分离能力(Dc)之间的函数关系可用Dc=(RLD×Ag^a)^1/b表示,在不同样地该函数的R²均在0.72以上。整体来说,在不同样地土壤分离率最低的为柠条锦鸡儿+铁杆蒿样地。【结论】根长密度和大于0.25 mm团聚体是影响影响土壤分离的主要因素。研究结果对于揭示不同样地根系及土壤性质影响土壤分离机制研究具有一定的借鉴意义。     

渭北台塬区新增坡耕地土壤侵蚀产沙模拟试验研究

[目的]研究不同放水流量条件下坡面土壤的侵蚀产沙规律,揭示渭北台塬区新增坡耕地坡度及土壤容重对侵蚀程度的影响,为该区坡耕地开发利用提供理论支持和实践指导。[方法]通过室内模拟试验开展研究。[结果]土壤入渗率随放水流量的增大呈现先增大后减小的趋势,且存在明显的转折点,并随容重的增大而减小,径流量随容重和放水量的增大而增大;土壤容重越大,产沙量也越大,容重1.6g/cm3较1.2g/cm3,1.4g/cm3的坡耕地产沙量明显增大;坡度越大,土壤侵蚀越剧烈,在5°坡时,产沙量存在临界值;放水流量越大,产沙量越大,当放水量超过6L/min时,增加趋势更加明显。[结论]渭北台塬区新增坡耕地的易侵蚀程度与土壤容重和坡度密切相关,为减少侵蚀,应控制容重在1.4g/cm3左右,坡度不宜超过15°。     

晋西黄土区退耕还林地涵养水源和保育土壤功能评价

以晋西黄土区退耕还林地为研究对象,对其土壤容重、孔隙度、有机质、养分含量进行测定和分析,并对其涵养水源和保育土壤功能进行评价。结果表明:(1)退耕还林地0—50cm土层平均容重为1.23g/cm3,随着土壤深度的增加,土壤容重增大,土壤孔隙度呈下降趋势,刺槐侧柏混交林地土壤结构最好,荒草地最差;(2)0—30cm土层平均有机质含量为29.33g/kg,全氮含量为1.54g/kg,全磷含量为0.46g/kg,全钾含量为18.85g/kg,随着土壤深度的增加,土壤有机质含量减少,土壤全量养分呈现递减的趋势;(3)不同植被恢复措施涵养水源能力依次为刺槐侧柏混交林刺槐林侧柏林苹果林山杏林油松林;(4)不同植被恢复措施保育土壤能力依次为刺槐侧柏混交林油松林刺槐林侧柏林山杏林苹果林荒草地;(5)不同植被恢复措施下土壤涵养水源和保育土壤功能存在很大的差异,以刺槐侧柏混交林模式最佳,荒草地最差。     

地下滴灌影响要素及其敏感性分析

地下滴灌是一项具有广阔应用前景的高效节水灌溉技术之一。为分析不同影响因素对地下滴灌滴头流量的影响机制,以PLASSIM滴头、和平滴头2种滴头为研究对象,利用有机玻璃桶(直径40cm,高40cm)内埋设滴头(表层20cm下)系统分析了滴头工作压力(60,100,150,200,250,300,370kPa)、土壤初始含水量(12%,18%)及土壤容重(1.25,1.40g/cm~3)对地下滴灌滴头流量的影响及其敏感性。结果表明:工作压力是地下滴灌滴头流量的主要影响因素,且随工作压力增大,滴头流量增大;土壤初始含水率和容重对供试的滴头流量均起制约作用,其中对轻砂土的制约作用更为明显;土壤质地对各影响因素的敏感性存在差异,其中轻砂土最敏感,粉壤土居中,轻粘土最弱。PLASSIM滴头、和平滴头的敏感性指标均随工作压力、土壤初始含水率、容重的增加而降低。通过系统分析多种土壤物理特性对地下滴灌滴头流量的影响及其敏感性分析,将为设计经济、高效而又节水的地下滴灌系统,制定合理的地下滴灌制度提供理论依据。     

渭北地区农田土壤物理性质对土壤剖面盐分的影响

通过网格布点法对渭北地区农田土壤进行采样分析,研究了土壤团聚体、土壤容重、土壤质地对土壤剖面盐分的影响。结果表明:(1)研究区轻度盐渍化面积占46.56%,中度盐渍化占23.01%,渭北地区农田土壤盐渍化程度总体不严重但存在较大潜在风险。(2)各层土壤水稳性团聚体与含盐量呈负相关,容重与含盐量的关系因盐渍化程度不同而在各土层表现出不同的正负效应,土壤质地与含盐量仅在0—20cm土层存在显著相关性。(3)土壤物理性质对含盐量的异位影响与含盐量水平有关。当土壤含盐量1g/kg时,40—60cm容重与20—40cm含盐量为幂函数关系,且呈递增趋势;土壤含盐量在2~4g/kg时,20—40cm容重与0—20cm含盐量为一次函数关系,且呈递增趋势;当含盐量2g/kg时,0—20cm容重与20—40cm含盐量为一次函数关系,且呈递减趋势;含盐量2g/kg时,水稳性团聚体与含盐量呈显著线性负相关。     

冻融影响下黑土耕层剖面速效氮动态变化

为了探明冻融过程对东北典型黑土耕层氮(N)生物有效性的影响,试验利用室内模拟方法,探究了不同冻结温度、土壤容重、含水量、冻融循环次数影响下耕层土壤剖面速效氮(AN)的时空分布规律。结果表明,经冻融循环后,土壤AN含量随土层深度增加呈现波动性下降;冻结温度越低,AN随土层深度增加下降的波动性越大,AN峰值、AN土柱平均值越低;冻结温度-15℃时整个土柱AN平均值比-10℃降低9.3%~44.6%;容重增高,AN含量降低,AN/TN值升高,土壤容重1.1 g/cm³时整个土柱AN平均值比容重1.0 g/cm³降低13.0%~18.6%,容重1.1 g/cm³整个土柱AN/TN平均值比容重1.0 g/cm³显著提升0.6~4.7倍;随着含水量的提高,低容重(1.0 g/cm³)表层(0—8 cm)AN越高,底层(20—30 cm)AN越低,而高容重(1.1 g/cm³)土柱表层(4—8 cm)AN越高,表层(0—4 cm)AN、底层(20—30 cm)AN越低;在各个变量中,pH大小与AN累积趋势呈负相关关系,含水量、TDS、电导率、冻结温度均与AN含量成正相关,是否冻融循环对AN垂直分布影响最大,其次是恒温及冻融循环次数(p<0.05)。研究结果可为黑土区冻融过程土壤N素管理、提升土壤肥力、减少N损失等问题提供理论依据和技术支撑。     

若尔盖高寒湿地蓄水能力评估

[目的]评估若尔盖3种不同类型湿地的土壤蓄水能力,为湿地生态系统水文功能价值的评估提供科学依据。[方法]通过对若尔盖高寒湿地三种湿地类型的土壤采样分析,测量其土壤物理特性和土壤最大滞留贮水能力,进而对其土壤蓄水能力进行评估。[结果](1)在0—60cm深度范围内,3种湿地类型的土壤容重基本上随着深度的加深呈升高趋势,但草本沼泽在80—100cm处、沼泽化草甸和洪泛湿地在60—80cm处呈现出减小趋势。(2)在0—100cm深度范围内,沼泽化草甸的毛管孔隙度随深度增加呈减小趋势,而草本沼泽和洪泛湿地变化不明显。(3)在0—100cm深度范围内,3种湿地类型土壤容重的平均值大小表现为草本沼泽(0.46g/cm~3)沼泽化草甸(1.08g/cm~3)洪泛湿地(1.25g/cm~3)。3种湿地类型土壤最大滞留贮水能力的平均值大小表现为草本沼泽(239.40t/hm~2)沼泽化草甸(171.18t/hm~2)洪泛湿地(148.51t/hm~2)。[结论]草本沼泽贮水能力最强。因此在若尔盖区域实施湿地保护与恢复措施时,应将保护区外的草本沼泽分布的区域纳入重点计划。     

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...     

Modelling Soil Detachment of Different Management Practices in the Red Soil Region of China

Soil erosion from cropland is a primary cause of soil degradation in the hilly red soil region of China. Soil characteristics and the resistance of soil to erosion agents can be improved with appropriate management practices. In this study, hydraulic flume experiments were conducted to investigate the effects of five management practices [manure fertilizer (PM), straw mulch cover (PC), peanut–orange intercropping (PO), peanut–radish rotation (PR) and traditional farrow peanut (PF)] on soil detachment. Based on the results, three conservation management practices (PC, PM and PO) increased the resistance of soil to concentrated flow erosion. The rill erodibility of different treatments was ranked as follows: PC (0·001 s m⁻¹) < PM (0·004 s m⁻¹) < PO (0·007 s m⁻¹) < PF (0·01 s m⁻¹) < PR (0·027 s m⁻¹). The rill erodibility was affected by soil organic content, aggregate stability and bulk density. The soil detachment rate was closely correlated with the flow discharge and slope gradient, and power functions for these two factors were developed to evaluate soil detachment rates. Additionally, the shear stress, stream power and unit stream power were compared when estimating the soil detachment rate. The power functions of stream power and shear stress were equivalent, and both are recommended to predict detachment rates. Local soil conservation can benefit from the results of this study with improved predictions of erosion on croplands in the red soil region of China. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

降雨和径流条件下红壤坡面细沟侵蚀过程

为明确第四纪黏土发育红壤坡面侵蚀过程特征,采用人工模拟降雨和径流冲刷相结合试验,研究坡度、流量和降雨因素对坡面细沟侵蚀过程影响。结果表明:1)坡面侵蚀过程呈现明显阶段性,试验条件下侵蚀前3 min为层状面蚀为主的初始阶段,细沟出现后转变为细沟侵蚀为主的细沟发育阶段。降雨以及增加坡度和流量能加快细沟发育速度和侵蚀速率;2)各侵蚀阶段平均侵蚀速率关系为初始阶段细沟发育阶段细沟稳定阶段。初始阶段侵蚀速率对各水动力学参数响应关系为水流功率坡度水流剪切力单位水流功率=流速流量。细沟发育阶段平均侵蚀速率与水流功率、水流剪切力和坡度关系密切,而细沟稳定阶段侵蚀速率只与坡度和流量相关;3)水流功率是与初始阶段和细沟发育阶段关系最密切的水动力学参数,侵蚀初始阶段的层状面蚀、单独径流冲刷和降雨-径流作用下细沟侵蚀发生的临界水流功率分别为0.091、0.121、?1.691 N/(m·s)。试验在小尺度条件下初步揭示了红壤坡面细沟侵蚀过程特征,为南方红壤丘陵区土壤侵蚀预报模型和侵蚀防治提供理论参考。     

黔中喀斯特地区不同地类土壤侵蚀研究

以贵州省贵阳市花溪区喀斯特地区为研究区,通过对土壤抗冲系数、崩解速率及可蚀性K值的测定,分析了不同地类土壤侵蚀的差异。结果表明:土壤抗冲系数大小的排序为林地(0.672 L.min/g)>灌丛地(0.571 L.min/g)>坡耕地(0.174 L.min/g),土壤崩解速率大小排序为林地(0.036 cm3/min)<灌丛地(0.039 cm3/min)<坡耕地(0.286cm3/min),土壤可蚀性K值则表现为坡耕地(0.249)<灌丛地(0.263)<林地(0.267),不合理的人类活动对土壤侵蚀造成了负面影响。     

不同建植技术对露天煤矿排土场生态修复效果的影响及评价

为解决矿区排土场生态修复难和生态修复成本高的问题,提出了一种新的穴铺建植技术对排土场进行生态修复,并于2012—2015年期间选择4种建植技术对永顺煤炭有限公司矿区排土场开展生态修复工作。基于修复后（2015年）的植被生长状况和土壤改良效果,并通过对比分析的手段,对不同建植技术的生态修复效果进行了评价。结果表明:穴铺植生袋建植法（A）、旱梯田坡面建植法（B）、旱坡植生袋建植法（C）和沙柳围护建植法（D）4种不同建植技术中,在植被覆盖度方面表现为A（85%） > C（80%） > B（73%） > D（63%） > E（7%,裸地）;土壤容重方面表现为A（1.21 g/cm³） < C（1.27 g/cm³） < B（1.31 g/cm³） < D（1.43 g/cm³） < E（1.52 g/cm³）;土壤侵蚀模数方面表现为A[3 630 t/（km²·a）] < C[6 350 t/（km²·a）] < B[7 860 t/（km²·a）] < D[15 730 t/（km²·a）] < E[26 000 t/（km²·a）],均表明A技术在植被生长状况和土壤质地改良方面效果显著,有效解决了试验区人工建植植物群落稳定性差和水土流失量大等问题,成功完成了试验区的生态修复。穴铺植生袋建植技术在矿区排土场或类似区域的生态修复工程实践中具有良好的借鉴和参考作用。     

西南地区黄壤坡面径流冲刷过程研究

土壤分离是土壤坡面侵蚀产沙的必要途径和重要过程,准确预测土壤分离过程对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用变坡钢槽,在不同坡度（8.8%～46.6%）流量（0.5～2.5 L s-1）组合下,研究了喀斯特地区黄壤分离速率与坡度、流量以及水流剪切力、水流功率、单位水流功率的关系。对比了相同流量典型坡度组合下黄壤与黄土的分离速率差异。研究结果表明,喀斯特地区黄壤的分离速率随坡度和流量的增大而增大;坡度和流量的多元回归分析结果能够很好地预测土壤分离速率值（R2=0.9）。水流功率和单位水流功率与黄壤分离速率呈现较好的幂函数关系,决定系数比较接近（R2=0.83、0.79）;而水流剪切力预测黄壤分离速率较差（R2=0.18）。黄土的土壤分离速率明显大于黄壤,且二者分离速率差异随坡面冲刷流量的增大而增大。尽管坡度、流量、水流功率和单位水流功率都可以很好地预测土壤分离速率,且回归方程形式与国内他人研究相差不大,但方程中表征土壤可蚀性的系数相差较大,体现了黄壤坡面侵蚀过程及其受径流影响作用的特殊性。     

模拟降雨条件下锥状工程堆积体侵蚀水动力特征

为了确定描述锥状工程堆积体坡面侵蚀动力过程较好的水力学参数,以赣北红土为主要试验材料,在人工模拟降雨条件下,系统地分析了水流剪切力、水流功率、单位水流功率以及过水断面单位能同坡面剥蚀率之间的关系。结果表明:1)除过水断面单位能外,其他各个水蚀因子无论是平均值还是瞬时值均能较好的描述坡面侵蚀动力过程;2)赣北红土工程堆积体坡面剥蚀发生的临界单位水流功率为6.8×10-3 m/s;工程堆积体坡面剥蚀发生的临界瞬时单位水流功率为3.8×10-3 m/s,由赣北红土与砾石混合而成的堆积体材料的可蚀性参数介于0.0053~0.0059 s2/m2之间,要比纯红土的可蚀性参数大20~30倍;4)瞬时过水断面单位能与剥蚀率之间相关性不密切(R2=0.130),故瞬时过水断面单位能不适合作为描述锥状工程堆积体坡面侵蚀动力过程的参数指标。4)在各个水蚀因子中,水流功率与剥蚀率相关性最好(R2=0.972),故认为水流功率是描述锥状工程堆积体侵蚀动力过程最好的水力学参数。     

黄土高原丘陵沟壑区经济作物欧李的水土保持功能

[目的]研究经济作物欧李在黄土高原丘陵沟壑区的水土保持功能,为当地推广欧李种植提供理论支撑。[方法]以山西省吕梁市柳林县4类试样样地为对象,对欧李种植区土壤持水性、团聚体水稳定性及抗蚀性进行研究。[结果](1)欧李种植区土壤容重明显低于其他样地土壤,其中阳坡欧李Ⅲ号区土壤容重最低,表层和亚表层分别为0.954,1.163g/cm3,容重与总孔隙度、毛管孔隙度呈极显著负相关。(2)欧李在黄土高原丘陵沟壑区适应性极强,通过种植可以显著改善土壤肥力。(3)欧李样地土壤0.25mm风干及水稳性团聚体、土壤团聚体平均重量直径及团聚体水稳性指数均远高于该地区传统水土保持植物样地和撂荒地样地的土壤,并且团聚体破坏率最低。(4)欧李样地土壤0—40cm土层平均可蚀性因子K值最低,对表层及亚表层土壤保护效果更好。(5)K值与黏粒和有机质含量呈极显著负相关,与粉粒含量呈极显著正相关,土壤质地决定土壤抗蚀性能。[结论]欧李在黄土高原丘陵沟壑区具有很好的适应性,不仅可以增加农民收入,更对提高当地水土保持能力,改善生态环境具有重要意义。     

延河流域三种土壤可蚀性K值估算方法比较

土壤可蚀性因子K是表征土壤侵蚀作用的敏感指标。采用3种土壤可蚀性K值估算方法(Torri.D模型、EPIC模型、Shirazi公式法)对延河流域土壤可蚀性进行对比研究,以实测K值为依据,采用相关性分析和模型估算筛选出符合该区侵蚀特点的土壤可蚀性估算方法。结果表明:延河流域土壤中有机碳、黏粒、粉粒含量随植被覆盖度的变化由北向南逐渐增加,平均质量直径(D_(MW))表现为森林森林草原草原,K_(EPIC)和Kshirazi与D_(MW)呈正相关,而Torri.D模型估算K值(K_(Torri.D))与D_(MW)呈相反的变化趋势,即从草原到森林草原再到森林,土壤团聚体稳定性和抗侵蚀性逐渐增加。K_(Torri.D)的变化范围为0.068~0.147 5,高于真实K值(0.031 2~0.079 6),相比于其他两种方法,Torri.D模型平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)更接近于0,而精度因子(Af)更接近1,具有更高的可信度,更加适用于延河流域土壤侵蚀敏感性评价和土壤流失量预测。     

集中水流下土石混合崩积体坡面侵蚀水动力特征试验研究

为了探究土石混合崩积体坡面侵蚀的水动力学机理,采用室内放水冲刷试验,研究了不同流量(2,4,8,16L/min)和坡度(10°,20°,30°,40°)条件下4种土石混合崩积体(0,20%,40%,60%砾石质量百分数)坡面侵蚀的水动力学特征。结果表明:(1)在小坡度和小流量条件下,侵蚀率随砾石含量的增大而减小;当流量或者坡度增大时,侵蚀率随砾石含量的增加呈先减小后增大的规律;各土石混合物侵蚀率均能用坡度和流量的二元幂函数来表达。(2)水流剪切力、水流功率和单位水流功率与侵蚀率均呈线性函数关系,其中水流功率和水流剪切力可优先作为模拟土石混合崩积体坡面侵蚀的水动力学参数。(3)可蚀性参数及临界侵蚀动力随着砾石含量的增加而增加。研究结果可为进一步深化认识崩积体侵蚀机理提供参考。     

黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理研究

对土壤分离过程进行模拟是建立土壤侵蚀过程模型的基础。利用变坡实验水槽,在较大流量(0.5~2.0L/s)和坡度(8.8%~46.6%)范围内,系统研究了黄土区原状土壤分离过程的水动力学机理。研究结果表明:原状黄土的分离速率远小于扰动土的分离速率,因此,用原状土研究土壤侵蚀机理是十分必要的;土壤分离速率随着流量和坡度的增大而增大,但增大的形式稍有差异,可以用流量和坡度的幂函数准确模拟土壤分离速率(R2=0.95);用平均流速可以对土壤分离速率进行比较准确的模拟和估算;受径流输沙和土样扰动的影响,国内外扰动土样的土壤可蚀性参数与原状黄土的研究成果差异显著;在水流剪切力、单位水流功率和水流功率3个国际上流行的用于模拟土壤分离过程的水动力学参数中,水流功率与土壤分离速率间的关系最为密切,从而表明土壤侵蚀过程受水流能量大小的控制。