黄土沟壑区不同地形部位土壤大孔隙特征研究

切沟沟底、沟缘和坝地侵蚀发生和发展的过程不同,通过采集三种地形条件的原状土柱,利用CT扫描手段揭示土壤大孔隙随地形和深度变化的规律。结果表明:(1)三种地形条件对土壤大孔隙参数具有显著影响;与已有结果相比,地形条件对土壤大孔隙参数的影响弱于植被的作用;(2)不同土层(厚50 mm)大孔隙参数差异显著,沟缘土壤大孔隙度均值和变异系数在102 mm深度具有上下分异明显的特点;(3)大孔隙数分别与黏粒含量和饱和导水率呈显著和极显著负相关关系,沟底土壤大孔隙的连通性较沟缘和坝地更好。沟底和沟缘土壤的大孔隙通道主要受植物根系作用影响,坝地土壤大孔隙受长期淤积和水分渗透作用影响,上述因素造成三种地形条件土壤大孔隙特征产生差异。     

耕作方式对黄土高原旱地土壤渗透性能的影响

通过对陇中黄土高原半干旱区保护性耕作的定位研究，探讨了耕作方式对土壤渗透性能的影响。结果表明，免耕覆盖可以改善土壤结构性能，增加土壤有机碳含量，从而提高水分入渗能力。通径分析进一步发现，免耕覆盖对土壤渗透性能的改善作用是通过增加土壤非毛管孔隙度和有机碳含量来实现，而有机碳的作用也是通过土壤非毛管孔隙度间接达到的。     

黄土高原坝地层状土壤剖面孔隙分布特征

以明确自然界中广泛存在的层状结构土壤孔隙分布特征为目的。选黄土高原典型坝地土壤剖面为研究对象,利用CT扫描技术分析耕作层、犁底层、心土层土壤三维结构,探讨层状土孔隙参数随土层结构变化及界面层孔隙特征。结果表明：(1)瘦长型孔隙(孔隙形状系数≤0.2)是各土层土壤孔隙的主要形态。各土层的孔隙参数具有明显差异。耕作层的总孔隙度最高,大孔隙(≥1 mm)分布较多;犁底层孔隙总数量最高,含有较多孤立的小孔隙(≥0.1～0.5 mm)和微小孔隙(≥0.06～0.1 mm),但连通性最差;心土层孔隙参数多数介于耕作层与犁底层之间。(2)坝地剖面层状土壤具有一定厚度的界面层,各孔隙参数均在土层界面位置存在突变点,具有明显分界现象。孔隙特征参数均呈过渡位置渐变、界面位置突变的规律。在界面层,犁底层土壤总孔隙度和连通性与耕作层相比,分别显著下降41.6%,69.8%;心土层在界面层的土壤总孔隙度和连通性与犁底层相比,分别显著增高30.4%,52.3%。(3)孔隙孔径大小与孔隙形态密切相关,大孔隙形态多呈瘦长型,而微小孔隙形状则多呈规则型。(4)土层越深,连通性与总孔隙度、孔隙总数量、孔径分布及孔隙形状的...     

黄土高原苹果园间作油菜对土壤水分与苹果品质的影响

[目的]间作生草是黄土高原苹果优势产区有机肥替代化肥模式之一.由于黄土高原地区年际干旱少雨且降水在季节上分配不均,可能产生果园生草与果树争水的问题.因此,本研究采用不同耗水模式的油菜品种探究其对土壤水分及苹果品质的影响.[方法]试验于2018和2019年在陕西省延安市安塞区南沟流域进行.设置4个生草处理,分别为甘蓝型油...     

X射线CT确定土壤大孔隙结构

Undisturbed soil core with many macropores and disturbed soil core with only one macropore (diameter is 10 mm) were probed by x-ray computed tomography (CT). The size, number, shape and continuity of macropores in the transverse and vertical sections of soil were characterized using CT scanning images. The probability densities of macropores in the transverse section of soil core exhibited a logarithmic F distribution. Results indicated that CT scanning was a promising nondestructive method for characterizing macropores in soils.     

作物间作对油菜积累镉与铅的影响

采用盆栽试验,研究了与黑麦草(Lolium perenne)及紫云英(Astragalus siniucus)间作对芥菜型油菜(Bras-sica juncea)和甘蓝型油菜(B.napus)积累镉与铅的影响。结果表明:单种和混种紫云英显著增加土壤氮,单种和混种油菜及黑麦草显著降低土壤氮。栽培植物增加土壤的碱解氮、速效磷、速效钾和有机质,单种紫云英显著降低土壤pH值。间作时,两种油菜的生物量显著增加,其SOD活性显著降低,黑麦草和紫云英的SOD活性显著增加,两种油菜的镉和铅含量显著降低,黑麦草和紫云英的根部的镉和铅含量显著增加,两种油菜地上部和根部的镉与铅的生物富集系数显著下降,黑麦草和紫云英的根部的镉和铅的生物富集系数显著增加。因此,与黑麦草及紫云英间作可减少油菜积累镉与铅,降低重金属对人类危害。     

基于CT研究冻融对高寒草甸土壤孔隙结构的影响

冻融是影响高寒地区土壤结构的重要物理因素,以青海湖流域高寒草甸作为研究对象,通过野外采集原状土柱、室内冻融循环模拟、CT扫描和图像解译等方法,研究冻融循环对高寒草甸冻胀丘和丘间地的土壤大孔隙结构特征的影响。结果表明,随着冻融循环次数的增加,高寒草甸冻胀丘和丘间地土壤大孔隙度均呈现“减小—增加—减小”的趋势,冻融循环对土壤大孔隙度的降低主要在第1次冻融循环内形成的,且大孔隙的平均等效直径、平均体积、平均分枝长度、分枝密度和节点密度的变化规律与大孔隙度变化规律基本一致;冻融循环对高寒草甸冻胀丘土壤大孔隙的影响明显大于丘间地,其土壤大孔隙度随土层深度变化存在2个峰值,受冻融循环的影响,峰值大小和位置有所变动,且30—80 mm土层深度的土壤孔隙结构较草毡层其他位置更为敏感。     

土壤大孔隙及其研究方法

  目的  土壤大孔隙是土壤水气迁移交换的主要通道,研究土壤大孔隙与水分入渗特征对探究水文连通时空变化强烈的山丘区坡地有重要意义,可为红壤丘陵区土地高效利用提供参考。  方法  研究通过电子计算机断层扫描技术和双水头渗透计法,定量研究了粤北红壤丘陵区不同土地利用方式土壤大孔隙与水分入渗特征。  结果  不同土地利用方式的土壤理化性质存在明显差异。林地为砂质黏壤土,园地为黏土,耕地为黏壤土,土壤容重随着土层深度的增加而变大,土壤有机质含量随土层深度的增加而减小。土壤大孔隙度、大孔隙总体积和总表面积表现为：林地 > 园地 > 耕地,大孔隙数量则表现为：园地 > 林地 > 耕地,随着土层深度的增加,土壤大孔隙度和大孔隙数量呈减少趋势;土壤大孔隙平均直径表现为：林地 > 耕地 > 园地,不同土地利用方式的土壤大孔隙直径都主要集中在0 ~ 3 mm。土壤大孔隙度与土壤容重呈显著负相关,与有机质和砂粒含量呈显著正相关性。土壤饱和导水率表现为：园地 > 林地 > 耕地,土壤饱和导水率除受容重影响外,还与有机质含量、大孔隙长度相关。  结论  不同土地利用方式会使大孔隙和饱和导水率等土壤理化性质产生显著差异。林地的大孔隙度和大孔隙总表面积最大,而园地的大孔隙数量和饱和导水率最大。     

间作及伴随阴离子肥料对油菜吸收积累镉的影响

为提高Cd污染土壤植物修复效率, 采用盆栽方法研究了Cd含量为10.0 mg·kg^-1的土壤中, 伴随阴离子肥料和间作鹰嘴豆对油菜生长与吸收积累Cd的影响。结果表明: 单作下, 不同肥料处理土壤DTPA提取态Cd含量为Cl^->NO₃^->SO₄^2- >无伴随阴离子; 间作鹰嘴豆提高土壤DTPA提取态Cd含量, 且伴随C₁^-、SO₄^2- 或NO₃^- 条件下达显著水平。单作下, 油菜主根长为NO₃^- >C₁^- >SO₄^2- >无伴随阴离子, 根系体积为SO₄^2->NO₃^- >C₁^- >无伴随阴离子, 根系活力NO3 >SO42 >Cl >无伴随阴离子; 间作鹰嘴豆在无肥处理下可显著提高油菜的主根长与根系体积, 在无肥处理、SO₄^2- 、NO₃^- 处理下显著提高根系活力。单作下, 油菜地上部Cd含量表现为C₁^- >SO₄^2- >NO₃^- >无伴随阴离子, 间作鹰嘴豆可显著降低无肥处理地上部Cd含量, 但显著提高施肥处理地上部的Cd含量。单作下, 施肥可显著增加油菜的Cd积累总量, 以伴随C₁^-处理最大, 达470.4 μg·plant^-1; 间作鹰嘴豆也可提高油菜的Cd积累总量, 且伴随C₁^- 处理最大, 达783.7 μg·plant^-1。除伴随C₁^- 处理外, 施肥处理均可显著提高油菜的Cd转移系数, 施肥处理的Cd转移系数均大于1; 间作鹰嘴豆也可提高油菜的Cd转移系数, 且施肥条件下达显著水平。因此, 如果把油菜用作Cd污染土壤植物修复作物, 可选择施用含Cl 肥料和间作鹰嘴豆, 以提高修复效率。     

免耕对土壤剖面孔隙分布特征的影响

探明长期免耕措施对土壤孔隙特征、土壤结构及土壤水分参数等影响,可为阐明在小麦、玉米轮作过程中,长期进行免耕对土壤剖面物理特征的改善及其作用机理提供科学依据。采用CT扫描法定量分析了免耕和常规耕作0~100 cm土层土壤孔隙(80~1 000μm、1 000μm、80μm)的数目、孔隙度及孔隙在土壤剖面上的分布特征,同时采用常规方法测定了土壤大团聚体、土壤容重、有效水含量及饱和导水率等。结果表明:长期免耕不仅提高了土壤1 000μm、80~1 000μm、80μm孔隙数,且其孔隙度也相应提高,较常规耕作孔隙数分别提高55.3%、58.2%、57.9%,孔隙度分别提高97.4%、39.4%、72.6%。同时土壤孔隙形态也得到了改善,孔隙成圆率提高。对不同土层而言,免耕更利于提高0~25 cm土层80~1 000μm和80μm孔隙数以及0~45 cm土层1 000μm孔隙数,且显著提高了0~20 cm和25~40 cm土层1 000μm、80μm及0~20 cm土层80~1 000μm的土壤孔隙度。说明长期免耕对土壤剖面孔隙的分布产生一定影响。此外,免耕提高了0~25 cm土层土壤的有效水含量、0~55 cm土层饱和导水率和0.25 mm水稳性团聚体含量,降低了土壤容重,其作用深度在55 cm以上土层。通过CT扫描测得的土壤孔隙参数与常规方法测定的土壤物理参数之间存在极好的相关性,说明可从微观土壤孔隙特征来表征宏观的土壤物理性质。总之,长期免耕有利于改善土壤结构和土壤孔隙状况,提高土壤的渗透能力及土壤水分的有效性,促进作物的生长。     

黄土高原不同玉米-大豆间作模式对玉米生长发育的影响

以玉米品种(郑单958,豫玉22)和大豆品种(中黄24,中黄13)为材料进行田间试验,在单作和间作两种模式(间作比例分别为2:2,2:4)下研究了黄土塬区不同玉米-大豆间作模式对玉米生长发育的影响。研究结果表明,郑单958分别与大豆两个品种间作,玉米叶片叶绿素相对含量、单株叶面积、茎粗和干物质积累量从大喇叭口期开始均高于单作,株高在生育后期表现为间作高于单作。豫玉22分别与大豆两个品种间作,玉米叶片叶绿素相对含量和茎粗从大喇叭口期开始高于单作,干物质积累量从吐丝期开始高于单作,单株叶面积在吐丝期显著高于单作,株高在生育后期表现为间作低于单作。间作下的郑单958干物质积累量在生育后期高于豫玉22,更有利于增产。在所选的玉米和大豆间作模式中,郑单958和中黄24以2:4间作是黄土塬区对玉米增产更为有利的间作模式。     

黄土区旱塬农田生产力提高对土壤水分循环的影响

黄土高原旱塬土层深厚,地下水一般不参与土壤水分的垂直交换,农田水分循环模式是土壤-植物-大气类型。近几十年来,由于黄土区旱作农田生产力的不断提高,农田土壤水分循环出现新的特点。以农田长期定位试验资料为基础对这一新特点进行了分析,结果指出旱作农田生产力提高对土壤水分循环的影响表现在土壤水分利用层加深、降雨入渗深度减少和土壤干燥化     

黄土高原沟壑区苹果园土壤剖面水分及矿质氮分布特征

面对苹果园大量施肥带来的潜在环境问题,在黄土高原沟壑区典型流域,分别选取不同树龄和地貌类型的苹果园,分析土壤水分含量和土壤矿质氮在土体剖面中的变化,为促进该流域农业发展提供相关数据支持。在陕西长武县王东沟流域,分别选取不同树龄(14,18,23,28,32树龄)和地貌类型(塬、梁、坡地)的果园,用直径为4 cm的土钻,在每株果树周围距离树干1 m处,采集15个不同样地0—400 cm土层样品,12个果园样地0—600 cm土层样品,分别测定土壤水分、硝态氮、铵态氮含量。结果表明:随着树龄的增加,0—600 cm土壤含水量和贮水量出现明显下降,尤其在300—600 cm处,不同树龄果园贮水量差异显著(P<0.05),贮水量大小表现为18树龄>23树龄>32树龄。流域内各树龄果园各土层铵态氮含量均较低,对矿质氮在土体中的分布基本不构成影响;硝态氮含量较高,矿质氮在土壤中的分布主要受其影响。各果园不同树龄600 cm以上土层硝态氮含量变化幅度较大,且硝态氮主要分布在土层深处。坡地果园18,23,32树龄0—200 cm土层硝态氮累积总量分别占0—400 cm土层累积总量的50%,41%和38%,表现出土壤硝态氮随树龄的增长而向深层累积的趋势。3种地貌类型下硝态氮累积量都表现出随果园树龄增长而增加的特点。黄土高原沟壑区果园土壤深层干燥化和硝态氮累积现象明显,而且随着果园树龄的增加趋于严重。     

黄土高原坡地苹果园土壤肥力及矿质氮累积分析

采用田间取样与室内分析相结合的方法,研究了黄土高原坡地苹果园肥力状况与矿质氮累积.结果表明,坡地苹果园土壤肥力低,氮、磷严重缺乏,钾相对丰富,土壤属于砂壤土,通气性强,保肥、保水性差.0-60 cm土层土壤有机质含量为9.24～28.12 g/kg,全氮为0.22～0.60 g/kg,速效磷为0.17～16.08mg/kg,速效钾为80.06～168.39 mg/kg;黄土高原坡地苹果园中NO_3~--N有深层累积分布,累积深度大于2 m,在180-200 cm层最高累积量达249.61 kg/hm2,而NH_4~+-N无深层累积.不同施肥处理对土壤剖面中的NH_4~+-N和NO3--N含量分布影响不同,对NH4+-N含量和分布影响不明显,但不同施肥方式对NO3--N含量分布影响显著.施加氮肥促进NO_3~--N深层累积,施加磷肥有助于降低土层中的NO_3~--N含量,缩小富集量的分布范围.     

晋西苹果-大豆间作土壤水分的时空分布特征

选取晋西黄土区典型的苹果(Malus pumila)-大豆(Glycine max)间作系统为研究对象,在大豆的关键物候期对间作系统和对照单作的土壤水分、大豆生长状况和产量进行了定位监测。研究结果表明:(1)不同物候期,间作系统土壤平均含水量变化显著,苹果树和大豆对土壤水分竞争的空间区域和强度也有明显差异,土壤水分耗用最大的时期为大豆开花期;(2)水平方向上,各个物候期间作系统土壤含水量均随着与树行距离的增加而增加,最低值出现在距离果树行最近的区域;(3)垂直方向上,在大豆的苗期和结荚期间作系统土壤含水量随土壤深度的增加而递增,在开花期,土壤含水量随着土壤深度的增加出现先减小后增加的趋势;(4)当前树龄下,苹果-大豆间作系统的水分效应相对于大豆单作,整体表现为负效应,并对间作大豆的生物量和产量有着一定的负面影响。基于苹果-大豆间作系统土壤水分在不同物候期的分布特征,建议采取适当的管理措施以缓解种间水分竞争并提高大豆的产量。     

黄土高原间作大豆对幼龄果园土壤水分及氮素累积的影响

为探明间作豆科作物对幼龄果园土壤水分、硝态氮含量以及树木生长的影响,并对黄土高原旱作果园土壤肥力提升与可持续发展提供指导,以黄土丘陵区苹果/黄豆复合系统为研究对象,通过测定种植黄豆整个生育期内试验小区水分、硝态氮含量以及果树叶片含氮量和生理指标的变化来评价不同间作密度黄豆对果树生长的影响。结果表明：(1)相较于清耕果园,中密度间作在黄豆花期前对果园土壤水分含量有一定的提升作用,而高密度间作加剧行间水分的消耗,显著降低土壤含水量。(2)不同土层硝态氮相对累积量随黄豆生育期后移呈现逐渐下移且分布逐渐均衡的趋势,土壤总硝态氮累积量处理间未表现出显著差异。(3)中、高密度间作均可有效提升果树叶片氮含量,促进果树生长,而中密度间作黄豆使土壤含水量最高提升17.6%,叶片氮含量最高增加8.04%。因此,中密度间作黄豆在黄土高原旱作苹果园更具有间作优势。     

长期氮磷化肥配施对不同种植体系土壤水分的影响

利用长期定位实验,在黄土高原旱地研究了22a氮磷化肥配施下不同种植体系土壤水分的变化状况,为合理利用水肥资源提供参考。在小麦连作、豌豆-小麦（2a）＋糜子轮作、红豆草-小麦（2a）轮作、豌豆-小麦（2a）＋玉米轮作、玉米-小麦（2a）＋糜子轮作、小麦（2a）＋糜子-玉米轮作6个不同种植体系中,测定土壤剖面（0-300cm）含水量、储水量。结果表明：不同种植体系土壤含水量在土壤剖面上的分布不同,所有处理在土壤剖面140-300cm土层含水量均低于0-140cm土层含水量。不同种植体系在土壤剖面不同土层的储水量不同,在0-300cm土壤储水量各处理表现为豌豆-小麦（2a）＋玉米轮作（644.8mm）〉小麦（2a）＋糜子-玉米轮作（599.6mm）〉豌豆-小麦（2a）＋糜子轮作（582.3mm）〉红豆草-小麦（2a）轮作（574.0mm）〉玉米-小麦（2a）＋糜子轮作（550.8mm）〉小麦连作（536.9mm）。轮作体系0-300cm土壤储水量均高于小麦连作。粮豆轮作土壤储水量高于小麦连作,是黄土高原地区较好的种植方式。     

渭北黄土高原果园生草地旱季土壤水分特征研究

在黄土高原渭北苹果园,分析多年生鸡脚草（Dactylis glomerata L.）、百脉根（Lotus corniculatu L.）、小冠花（Coronilla varia L.）三种牧草对0—200 cm土层含水量的影响。结果表明:冬春季节草地表现出明显的保墒性,而进入春季以后,随着牧草的萌发又表现出强烈的耗水性,4月10日—5月31日鸡脚草、百脉根、小冠花地块土壤总耗水量分别为99.57,104.81,82.13 mm,远高于行间裸地同期在该土层的耗水量（24.19 mm）,三种牧草的耗水能力大小依次为:百脉根 > 鸡脚草 > 小冠花。生草地块土壤稳定层对活跃层水分补偿作用明显,活跃层贮水量每减少1 mm,鸡脚草、百脉根、小冠花的相对稳定层贮水量分别减少0.60,0.60,0.73 mm。     

黄土高原沟壑区小流域不同植被覆被对土壤性质的影响

为揭示不同植被覆盖对土壤性质的影响,运用野外调查和室内分析的方法对南小河沟流域不同植被覆盖土壤13种基本性质及土壤质量进行研究,结果发现:草地土壤物理结构在三种植被恢复土壤中为最佳。不同植被恢复土壤养分含量在剖面中均具有不等的表聚性,土壤有机质、全氮、矿质氮、速效钾和CEC在剖面中均表现为随土层加深而降低,pH随土层加深而增加,而全磷则无太大规律。在相同土层,不同植被恢复土壤表现不一。51 a的油松林地0-105 cm土层土壤质量均有明显提高,51 a的刺槐林地0-45 cm土层土壤质量有所改善,而45-105 cm土层土壤质量则有所退化。