山地丘陵区不同土地利用方式对空心村整治还田土壤团聚体特征的影响

以探明不同土地利用方式对土壤团聚体的影响为目的,为提高山地丘陵区空心村整治还田土壤稳定性及生产性能提供科学依据。在陕西澄县山地丘陵区空心村整治还田后,设置5种不同的土地利用方式,开展为期1年的种植试验,分别为玉米(C处理)、小麦(W处理)、蔬菜(V处理)、药材(M处理)及对照(未种:CK处理)。测定分析干筛法和湿筛法0—40cm土层土壤团聚体分布、平均质量直径(WMD)、几何平均直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)、不稳定团粒数(ELT)和分形维数(D)。结果表明:(1)各处理在0—40cm各土层土壤团聚体数量及大小均显著优于CK处理,各处理干筛下0—40cm土层0.25mm团聚体含量(DR0.25)和湿筛下该含量(WR0.25)随着土壤土层深度的增加呈现相反的趋势;(2)干筛法和湿筛法0—40cm土层各处理土壤平均重量直径(MWD)平均值和几何平均直径(GMD)平均值大小顺序均呈现W处理C处理M处理V处理CK处理,C处理有助于增加表层土壤大团聚体含量,W处理则有助于增加下层土壤大团聚体含量;(3)湿筛法分析表明,各处理土壤团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(ELT)在0—40cm土层内均表现出近似"Z"字形趋势,各处理显著低于CK;(4)各处理的分形维数(D)在0—40cm土层平均值大小顺序为C处理W处理M处理V处理CK处理。土壤分形维数(D)与干筛法和湿筛法下0—40cm土层0.25mm团聚体含量之间存在良好的线性关系,分别为R2=0.74和R2=0.67。空心村整治还田后种植玉米和小麦有利于提高0—40cm土层大团聚体含量,增加土层稳定性,改善土壤结构。     

丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及分形特征

为分析南水北调(中线)丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及其分形特征,揭示人类活动对土壤结构的影响,以库区内不同土地利用方式(水田、旱地、果园、人工林地、自然林地)土壤为研究对象,经干筛和湿筛法测定团聚体组成,以土壤团聚体稳定性指标(大团聚体含量(R0.25)和团聚体破坏率(PAD))、土壤团聚体直径指标(平均质量直径(MWD)和几何均重直径(GMD))以及分形维数(D)作为评价指标,对比分析丹江口库区不同土地利用方式下土壤团聚体组成及其稳定性。结果表明,对土壤团聚体组成的测定,湿筛法相对干筛法重现性更好,能更真实反映土壤团聚体组成及其稳定性。各土地利用方式总体上表现为林地(人工林和自然林)土壤稳定性和抗蚀性更好,其MWD和GMD值相对较高,D值相对较低;相反,旱作农地(果园和旱地)土壤团聚结构及其稳定性较弱,其MWD和GMD值相对较低,D值相对较高。说明各团聚体稳定性指标均能从不同角度反映不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响。相关性分析表明,土壤团聚体MWD、GMD值和D值与各粒径团聚体含量呈明显线性关系,在土壤团聚化过程中,土壤团聚体从微团聚体(0.25 mm)—中等团聚体(0.25~5 mm)—大团聚体(5 mm)的转化中,0.25,1,5mm粒级是较为关键的临界点。     

改良剂对粘质潮土团聚体特征及分形维数的影响

为评价复合功能改良剂(NSA)对板结土壤的改良效果,通过小白菜盆栽试验,研究NSA对滨州粘质潮土的理化性状、土壤团聚体数量、分布和稳定性的影响。结果表明,增施NSA可降低土壤容重、比重和pH值,提高土壤总孔隙度;施用NSA显著增加了0.5~1mm和0.25~0.5mm的团聚体含量,显著降低了0.05mm的团聚体含量,施用0.5%和1.0%的NSA后,土壤水稳性大团聚体总含量(R0.25)比CK分别显著提高67.14%和141.58%,NSA可将团聚体聚合成更大粒径来实现对土壤结构的改良;添加NSA使平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著提高,土壤不稳定团粒指数(ELT)显著降低;分形维数(D)随着NSA的添加而减少。施用NSA可促进土壤团聚体的形成,并提高其稳定性,对土壤结构具有显著的改善作用,这对进一步研制多功能的土壤改良剂提供了参考。     

2种保护性耕作措施对农田土壤团聚体稳定性的影响

在2种保护性耕作措施(秸秆还田和免耕)的长期定位试验(湖北省武穴市和荆州市)基础上,通过湿筛法测定不同土层(0—20cm和20—40cm)的不同粒径(5mm,2~5mm,1~2mm,0.5~1mm,0.25~0.5mm和0.25 mm)水稳性团聚体的含量,并对土壤团聚体平均重量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)和分形维数(PSD)等进行分析,研究2种保护性耕作措施对农田土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:秸秆还田和免耕处理均会影响土壤各级团聚体的分布状况,同时其也会增加农田表层(0—20cm)土壤粒径0.25mm团聚体的百分含量、MWD和GMD值,但是会降低PSD值。其中PSD与粒径0.25mm团聚体的含量呈极显著负相关性(武穴处理相关系数为-0.997,荆州处理相关系数为-0.993),但是MWD和GMD与粒径0.25mm团聚体的含量有显著正相关性。表明秸秆还田和免耕均会增强土壤团聚体的稳定性,有利于改善土壤结构。但秸秆还田处理的土壤粒径0.25mm团聚体百分含量、MWD和GMD值均高于免耕处理,说明秸秆还田改善土壤结构的效果要优于免耕的。秸秆还田和免耕措施相结合,土壤结构改良效果最佳。武穴和荆州两地的保护性耕作措施对于粒径0.25 mm团聚体百分含量、MWD、GMD和PSD的影响基本一致。     

生物质炭施用下灌溉农田土壤团聚体稳定性及分型特征

试验研究了不同筛分方法下生物质炭施用对土壤团聚体的影响,为生物质炭农业利用提供理论依据。设置生物质炭用量4个水平(0,10,20,30 t/hm²),氮肥用量2个水平(0,150 kg/hm²),通过2年田间定位试验,测定分析干筛法和湿筛法0—30 cm土层土壤团聚体分布及稳定性。结果表明:2种筛分方式下,不同处理各粒级土壤团聚体分布趋势基本一致,干筛法所得机械土壤团聚体主要以＞5,2~5 0.5~1 mm粒级为主,而湿筛法水稳性团聚体均以0.25~0.5 mm及＜0.25 mm为主;不同处理干筛法土壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均高于湿筛法。湿筛法下各处理,无论施氮与否,MWD、GMD均随生物质炭量增加而增大。其中,B0N0处理MWD、GMD最小,单施生物质炭B3N0处理土壤团聚体直径最大,分别较B0N0显著提高60%(MWD)和52%(GMD);各处理土壤团聚体破坏率(PAD)随生物质炭量增加而减小,土壤团聚体稳定率(WASR)则随生物质炭量增加呈上升趋势;干筛法各处理分形维数(D)均低于湿筛法,随生物质炭量增加D值不断降低,B3生物质炭量下分形维数最低,分别为2.63(B3N0)和2.64(B3N1),分别较对照降低3.3%和2.9%;分形维数(D)与＞0.25 mm土壤团聚体含量(R_＞0.25)呈显著负相关关系。试验条件下,生物质炭添加量为30 t/hm²时土壤团聚体稳定性最佳。同时,湿筛法较干筛法能更好地模拟大田环境,真实反映土壤团聚体分布及其稳定性。     

土壤团聚体稳定性评价方法比较

土壤团聚体稳定性是评价土壤结构和土壤物理形状的重要指标.对土壤团聚体分形维数、土壤团聚体平均重量直径和>0.25 mm团聚体含量3种土壤团聚体结构评价的方法进行了探讨.结果表明,分形维数与>0.25 mm团聚体的含量呈负相关性,但是平均重量直径与>0.25 mm团聚体的含量有正的相关性.这三种方法都能应用来评价土壤结构,但是分形维数不仅表示土壤结构,还能说明土壤水分和土壤其它的物理性质.因此,分形维数是评价土壤结构的较好的方法.     

施用有机肥对土壤团聚体稳定性的影响

施用有机肥是循环农业的典型措施,能够净化环境、保证食品安全、加强土壤的可持续利用。本文以中国农业大学曲周试验站长期设施蔬菜地为研究对象,试验已进行6年,共设单施有机肥、有机无机配施与无机肥3种施肥处理。结果表明:施用有机肥处理的土壤有机C含量显著高于有机无机配施和无机肥处理107.02%、171.71%;干筛分析表明有机肥处理下的土壤非水稳性团聚体的平均重量直径(WMD)和几何平均直径(GMD)值均显著高于有机无机配施与无机肥65.68%、4.18%和16.80%、8.26%;湿筛结果也表明有机肥处理下的土壤水稳性团聚体WMD、GMD值显著高于有机无机配施与无机肥41.12%、34.78%和77.78%、63.16%;0~20 cm耕层有机肥处理增加了土壤分散系数,而20~40 cm耕层有机肥处理显著降低了土壤分散系数。在蔬菜有机栽培中单施有机肥可增加土壤有机C、非水稳性团聚体、水稳性团聚体及耕层下微团聚体含量,是改良土壤结构的有效措施。     

黑土区杨树农田防护林土壤团聚体的稳定性

[目的]探究黑土区不同密度下杨树农田防护林带对林下土壤结构的影响,为合理配置当地农田防护林的栽植密度提供参考。[方法]以黑龙江省拜泉县株行距分别为1.5m×1m,2m×1.5m,3m×1.5m的不同密度杨树农田防护林带为研究对象,弃耕地作为对照,分析不同密度下不同径级团聚体的百分含量、团聚体破坏率(PAD)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)以及分形维数(D)。[结果](1)各样地均表现为表层团聚体破坏率(PAD)最低,林带的存在降低了深层土壤的团聚体破坏率(PAD)。随着林带密度的降低,团聚体破坏率(PAD)整体呈现下降趋势。(2)平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)均随密度的降低而降低,随土层深度的增加而降低,各林带与对照之间差异显著(p0.01)。(3)非水稳性团聚体分形维数和水稳性团聚体分形维数在0—20cm土层随密度的减小而减小,在20—60cm土层随密度的减小而增大。[结论]林带下土壤结构总体优于弃耕地,林带增加了土壤黏粒含量,增强了深层土壤稳定性。林带密度越大,对土壤的改良作用越明显,但会增大表层土壤的团聚体破坏度。     

深松深度对灌耕灰钙土团聚体分布及稳定性的影响

为改善引黄灌区的土壤结构,以旋耕(RT)为对照,设置深松30、35、40、50和60 cm 5个处理(ST30、ST35、ST40、ST50、ST60),通过5年定位试验研究了深松深度对甘肃引黄灌区灌耕灰钙土团聚体分布和稳定性的影响。结果表明,深松促进了0～40 cm土层大团聚体的形成,并提高了其稳定性。干筛法下,0.25mm团聚体含量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别比RT处理增加6.16%、8.53%和13.38%,分形维数(D)降低3.81%;湿筛法下,R_(0.25)、MWD和GMD分别增加44.78%、10.08%和5.81%,D值降低0.63%。深松5个处理平均的团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(E_(LT))也分别比RT处理降低了5.77%和5.88%。R_(0.25)、MWD、GMD随深松深度的增加而增加,大小顺序为ST60ST50ST40ST35ST30RT,不同粒径团聚体含量也有大致相同的趋势,PAD、E_(LT)和D则呈现相反的顺序。综合分析认为,深松耕能显著提高土壤团聚体含量和稳定性,深松深度越深,对土壤结构的改良效果越好,若考虑深松效益和机械动力配置,建议至少深松35 cm以上。     

宁南黄土丘陵区植被恢复对土壤团聚体稳定性的影响

应用分形维数和平均重量直径对宁南黄土丘陵人工植被下土壤团聚体的结构进行了分析,结果发现团聚体分形维数农田最大,山杏、沙棘和柠条其次,荒草地最小,分形维数与>0.25 mm团聚体含量负相关.土壤团聚体平均重量直径柠条>沙棘>荒草地>山杏>农田,平均重量直径与>0.25 mm团聚体含量成显著的正相关关系.植被恢复改善了土壤结构,提高土壤抗侵蚀能力.在评价土壤团聚体稳定性方面,分形维数与平均重量直径间的相关性较好.     

不同土地利用方式土壤团聚体组成及几种团聚体稳定性指标的比较

为分析比较不同土地利用方式以及种植年限土壤团聚体质量,获得较灵敏的团聚体状况指标与研究方法,揭示人为活动对土壤质量的作用与影响,以关中地区不同种植年限的菜园土壤和果园土壤为研究对象,经干筛法测定团聚体的组成状况后分别用平均质量直径（MWD）、几何均重直径（GMD）、分形维数D以及矩法参数为指标,分析菜园土壤和果园土壤在系列时间的振动筛分过程中团聚体组成变异特征,结果表明：用MWD和GMD作为团聚状况指标,只有在适宜的振动筛分时间范围内才能基本反映各种性状土壤的团聚水平差异;用分形维数作为指标,表征各类土壤的团聚水平的可信性值得商榷;用矩法的理论和其中的偏倚系数Cs能够较为灵敏地表征各类土壤的团聚水平。同时,研究发现菜园土壤和果园土壤的团聚化水平均有随着种植年限的增加有先提高后降低的趋势。研究得出了矩法的偏倚系数能够更清楚地区分各土壤之间的团聚水平,为评价土壤团聚水平提供更为灵敏的指标。     

不同耕作和种植模式对土壤团聚体分布及稳定性的影响

通过多年定位试验,研究黄土高原丘陵沟壑区不同耕作制度和种植方式对坡耕地土壤团聚数量、分布和稳定性的影响。结果表明,不同耕作方式下,免耕覆盖处理和免耕处理可明显增加土壤中大团聚体的含量,免耕覆盖处理有着相对更高的团聚体稳定性,并且更易形成5mm水稳性团聚体;不同种植方式下,处理对大团聚体含量影响差异不显著。在同一耕作方式下不同种植方式的土壤大团聚体含量变化趋势不同。相关分析表明,大团聚体含量为土壤团聚体平均重量直径(MWD)产生影响的主要因素,容重对土壤团聚体平均重量直径亦有影响,团聚体破坏率只对水稳团聚体平均重量直径有影响。     

晋西黄土区不同土地利用方式对土壤物理性质的影响

通过野外调查与室内实验相结合的方法,对晋西黄土区5种土地利用方式的土壤容重、土壤孔隙度及贮水量、土壤微团聚体分形特征进行了对比分析,以期为该地区土壤结构的改良提供理论指导.结果表明:各土地利用方式下随着土层深度的增加,土壤容重均显著增大,土壤孔隙度均显著下降,人工混交林土壤物理结构最好,荒草地最差;土壤0-50 cm贮水能力依次为人工混交林(74.56士14.96) mm＞人工纯林(72.13±8.63) mm＞经济林地(65.51±6.43) mm＞农地(61.38±9.55) mm＞荒草地(55.19±13.18)mm,其中人工混交林与人工纯林,农地和经济林地之间无显著差异,荒草地与其他土地利用类型均差异显著;土壤微团聚体平均分形维数(D)表现为荒草地(2.37±0.07)＞农地(2.32±0.08)＞经济林地(2.25±0.06)＞人工纯林(2.09±0.05)＞人工混交林(2.07±0.08);土壤微团聚体分形维数(D)与土壤容重,0～0.005 mm,0.005～0.01 mm和0.01～0.05 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著正相关关系,与土壤各孔隙度及其所对应的贮水量和0.05～0.25 mm粒级土壤微团聚体体积分数均呈极显著负相关关系.     

黄土丘陵区土壤团聚体分形特征及其对植被恢复的响应

采用计算分形维数的方法,对黄土丘陵区典型草原带土壤团聚体的分形特征及其对植被恢复的响应进行研究。结果表明：1）在植被恢复初期,土壤〉10mm粒级的团聚体含量在0～20和20—40cm层次均较高,含量为331．4～525．6g/kg。随植被恢复年限增加,10—7、7～5、5～3、3～2、2—1mm粒级的团聚体绝对含量下降差异不明显。1～0．5、0．5-0．25和〈0．25mm小粒级土壤团聚体含量,在植被恢复初期（7a）较高。2）随着植被恢复年限增加。土壤〉5mm粒级的水稳性团聚体含量相对下降很快,恢复7a之后,大粒级土壤团聚体表现为上层含量比下层含量低的趋势。相对于干筛结果而言,土壤水稳性团聚体的粒径分布更为均匀、稳定,恢复7a之后的土壤〉0．25mm团聚体含量占到40％～50％,而〉5mm的土壤团聚体则占10％～23％。植被恢复过程中,土壤团聚体由大的团块向小颗粒的土壤团聚体转换,粒径分布更为均匀,土壤结构逐渐改善。3）不同恢复年限土壤团聚体分形维数变化范围为表层2．75～2．86,表下层2．77—2．89,变化范围小,20～40cm土层的分形维数大于0～20cm,恢复植被可使土壤分形维数降低,土壤结构得到改善。     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤团粒结构分形特征

土壤团粒、水稳性团粒和微团粒状况是影响土壤结构和性质的重要因素。运用分形理论研究黄土丘陵区纸坊沟流域7种不同土地利用方式土壤团粒结构的分形特征。结果表明：表层土壤团粒的分形维数在1．641—2．114之间,其大小顺序为人工草地〉果园〉坡耕地〉乔木林地〉灌丛〉天然草地〉人工梯田。土壤水稳性团粒的分形维数在1．774～2．384之间,其变化顺序为果园〉乔木林地〉人工草地〉坡耕地〉天然草地〉人工梯田〉灌丛,二者均表现出≥0．25mm粒级土壤团粒含量越低,分形维数越高的规律;分形维数与≥5mm、5～2mm和≥0．25mm粒级的土壤团粒、水稳性团粒呈极显著负相关（P〈0．01）,与〈0．25mm粒级的呈极显著正相关（P〈0．01）;结合团粒结构体破坏率可知,灌丛土壤结构与稳定性最好,其次为天然草地,人工草地最差;表层土壤微团粒结构分形维数在2．360～2．487之间,大小顺序为天然草地〉乔木林地〉坡耕地〉人工梯田〉人工草地〉果园〉灌丛,灌丛有助于促进土壤微结构形成,分形维数与0．25-0．05mm和〉0．001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著负相关（P〈0．01）,与〈0．001mm粒级土壤微团粒含量呈极显著正相关（P〈0．01）;下层土壤质地主要与成土母质有关,人为干扰小,3种分形维数间存在显著正相关水平（P〈0．05）,土壤有机质含量与3种分形维数显著负相关（P〈0．05）。土壤团粒结构分形特征可作为土壤评价指标之一,分形理论为土壤结构、性质和评价研究提供了新方法。     

晋西黄土区不同土地利用类型对土壤水分的影响

为明确不同土地利用类型对土壤水分的影响,采用土钻法在2019年和2020年4—10月定期对晋西黄土区人工油松林地、荒草地、农地0—10 m土层的含水量进行了观测研究。结果表明：（1）人工油松林地0—10 m土层的蓄水量为1 281.13 mm,荒草地为1 712.85 mm,农地为1 804.77 mm。油松林地较荒草地和农地多消耗431.72,523.64 mm的水分,且多消耗的土壤水分主要来源于深层土壤。（2）3个土地利用类型0—10 m土层含水量的垂直变化可以划分为土壤水分剧烈变化层、弱变化层和稳定变化层,各层的含水量随时间的变化也不尽相同。（3）油松林根系的直接吸水深度为5.4 m,影响深度可达10 m土层以下,农作物的吸水深度为4.2 m,影响深度可达8 m土层以下。对研究区内地势平坦、交通便利的地方可种植农作物,促进当地农业经济建设;而针对油松林地土壤含水量低的现象,可采取适当水分管理措施降低林地耗水。