典型黑土区坡耕地土壤碱性磷酸酶和有机质空间分布研究

以东北黑土侵蚀严重区宾州河流域为研究区,通过采集流域上游、中游和下游6个典型坡面及各坡面不同坡位的土壤样品,分析坡耕地土壤碱性磷酸酶和土壤有机质在流域和坡面尺度的空间分布特征及其与土壤侵蚀的关系。结果表明,在流域尺度上,坡耕地土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量均表现为下游 > 中游 > 上游,坡面尺度上总体表现为坡面上部 < 坡面中部 < 坡面下部的趋势,且坡位对土壤有机质分布的影响较其对土壤碱性磷酸酶活性的影响更为明显。土壤碱性磷酸酶活性与土壤有机质间存在极显著的正相关关系。流域土壤碱性磷酸酶活性和有机质空间分布与土壤侵蚀空间分布相对应,反映出土壤侵蚀是影响该区耕层土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量的主要因素。     

黑土区典型坡耕地土壤酶活性空间分布特征研究

基于对松花江流域东山沟小流域坡耕地表层0-20 cm土壤酶活性和养分含量分析,研究了东北黑土区典型坡耕地土壤酶活性空间分布特征及其影响因素.结果表明,小流域下游的土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶活性均高于流域上游和中游;坡面侵蚀区3种土壤酶活性均低于坡面沉积区;土壤酶活性沿坡长分布呈现坡顶较高—坡中低—坡下高的变化趋势,与坡面土壤侵蚀强度相对应.3种土壤酶活性之间呈极显著相关关系.土壤酶活性空间分布特点与土壤侵蚀强度空间分布趋势呈现相一致的规律,表明土壤侵蚀降低了土壤酶活性.     

黑土区坡耕地侵蚀沟演变对土壤粒径分布及蓄水性的影响

[目的]研究侵蚀作用对黑土区坡耕地侵蚀沟表层土壤的影响,为该区土壤资源合理运用和区域水土流失治理工作提供理论支持。[方法]以黑龙江省哈尔滨市延寿县不同发育程度侵蚀沟为研究对象,对切沟沟头的沟坡和沟底土壤的粒径分布及蓄水性进行定量描述。[结果](1)不同深度处土壤容重、最大吸持贮水量、最大滞留水量、总库容、死库容、最大有效库容差异显著(p<0.05)。随土层加深,土壤容重增大,贮水量、持水性、有效水分下降。各层最大吸持贮水量占饱和贮水量均约90%,有效水分利用率分别为44.79%和41.87%,侵蚀沟发育对土壤有效水分影响明显。(2)入渗特征总体表现为：初始入渗速率>30 min入渗速率>稳定入渗速率,3者在不同编号沟道的A₂—A₄间随土层的加深,入渗性能下降。在20—40 cm层A₁—A₄的入渗特征均表现为：CK(对照)>A₁>A₄>A₂>A₃,呈先下降后上升趋势。随着侵...     

黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素

[目的] 研究黑土区低山丘陵地形侵蚀沟土壤养分特征及其影响因素,为黑土区土地资源合理运用,土壤肥力精确化管理和退化土壤修复工作提供数据与理论支持。[方法] 以黑龙江省延寿县不同发育类型侵蚀沟表层土壤作为研究对象,对0—40 cm层侵蚀沟各部位的土壤进行取样测定,量化分析土壤养分特征。[结果] ①不同侵蚀沟道间有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、碱解氮含量较CK差异显著(p＜0.05),随侵蚀沟发育,0—40 cm层的土壤有机质含量呈递减趋势,土壤全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、碱解氮含量总体呈下降趋势。随着土层加深,土壤养分差异显著(p＜0.05),呈下降趋势。受侵蚀—沉积影响,土壤有机质、全氮、全钾、碱解氮含量在沟头段降幅明显;土壤有机质、有效磷、有效钾含量在沟尾因沉积作用下降平缓。②土壤退化指数在0—40 cm层呈A₂＞A₁＞A₃,随侵蚀沟发育,土壤退化程度加重。[结论] 土壤养分与容重总体呈显著负相关,与土壤水稳性团聚体含量、黏粒含量呈显著正相关;土壤剖面与构型差异是造成土壤养分差异的根本原因,侵蚀沟发育是土壤养分变化的次要原因,土壤有机质、全氮、全钾含量也受到部位差异影响。     

未干扰黑土土壤微生物群落垂直分布特征

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板检测法,以山杨天然次生林土壤为对象,研究了典型黑土区未经开垦干扰黑土0~150 cm土层范围内土壤微生物群落的垂直分布特征。结果表明:(1)土壤微生物总数、细菌和真菌数量随土壤深度增加呈减少趋势,以0~10 cm土层数量最高,分别为4.10×106cfu g-1干土、4.05×106cfu g-1干土和5.04×104cfu g-1干土;而放线菌数量随土壤深度的增加表现为先减后增的趋势,最高值出现在30~50 cm土层,可达0.94×104cfu g-1干土。(2)在培养168 h时,土壤微生物碳源平均颜色变化率(AWCD)的变化范围为0.09~1.21,并表现出随土壤深度增加而逐渐减小的趋势。(3)土壤微生物群落功能多样性指数同样表现为随土壤深度增加而逐渐减小的趋势,且丰富度指数、Shannon-Weiner指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化范围分别为0~27、0.46~3.17、0.33~0.95和0.09~8.19。(4)初步确定氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是未经开垦干扰黑土土壤微生物利用率较高的碳源类型。研究结果为科学评价典型黑土区土壤生境质量退化与恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。     

土壤容许流失量研究的方法--以东北典型黑土区为例

概述了国内外土壤容许流失量的发展历史、国内外的应用及研究方法。对东北典型黑土分布、形成、及其侵蚀现状做了阐述。结合前人经验对东北典型黑土区丁值的确定进行了方法上的分析。     

东北典型黑土区坡耕地涝渍地土壤化学性状

中国东北典型黑土区是我国重要的商品粮生产基地,对我国粮食安全和国民经济的稳定起到举足轻重的作用。作为土壤退化的一种特殊形式,涝渍地严重影响着垦区的农业生产。在东北典型黑土区坡面涝渍地及其周围正常耕地中布设采样点,测定了土壤氧化还原性及相关指标,以揭示坡耕地涝渍土壤与其周围耕种土壤化学性质的差异,得出涝渍土壤所具有的特殊化学性状。结果表明:涝渍土壤与耕种土壤化学性质差异显著。涝渍土壤属于酸性土壤,pH值为5.53,显著低于耕种土壤,有机质含量较高,且越接近涝渍地中心土壤有机质含量越高。涝渍土壤Eh显著低于耕种土壤,空间变异范围较大,但还没有达到强度还原状态。涝渍土壤在长期淹水条件下,大量的Fe3+、一部分高价锰被迅速还原,与耕种土壤相比,涝渍土壤还原性物质总量较高,高出20倍多,亚铁含量高出12倍还多,二价锰含量高出约10倍。     

东北黑土区地埂坡耕地土壤物理性质的空间分布特征

[目的]揭示东北黑土区有、无地埂措施土壤物理性质空间分布的差异,为黑土区水土保持工程措施及坡耕地土壤恢复效果的评价提供科学依据。[方法]以东北黑土区修筑水土保持工程措施(地埂)的坡耕地为研究对象,以无措施坡耕地作为对照,采用空间均匀布点取样法,获取了表层(0—15 cm)土壤物理性质基本指标,量化有、无地埂措施坡耕地土壤持水能力和土壤结构的空间分布特征。[结果](1)修筑地埂后,土壤含水率、饱和持水量、田间持水量和毛管持水量分别提高7.89%,30.15%,17.83%,19.41%;(2)在坡上、坡中及坡下位置修筑地埂样地的土壤持水能力均高于无措施对照样地,且随坡位的下降,土壤的持水能力也在逐渐增大;(3)修筑地埂后,土壤容重和分形维数分别降低12.04%,0.58%,而土壤总孔隙度、毛管孔隙度、WR_>0.25、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别增大14.02%,17.83%,17.74%,28.48%,21.31%;(4)在坡上、坡中及坡下位置修筑地埂样地的土壤结构较无措施对照样地更好,尤其是坡上位置主要影响土壤总孔隙度、平均重量直径(M...     

东北黑土典型坡耕地土壤呼吸特征的研究

本研究以东北黑土典型坡耕地为研究对象,利用LI-8100土壤呼吸测量仪对玉米全生育期土壤呼吸进行了原位监测,分析了坡耕地不同部位(坡顶、坡肩、坡背、坡趾)土壤呼吸速率变化规律、土壤呼吸总量、土壤呼吸速率与土壤水热因子之间的关系。结果表明:该地区土壤呼吸速率呈现"春秋季低夏季高"的季节性变化规律,坡趾位置土壤呼吸峰值显著高于坡顶、坡肩、坡背位置(P0.05)。不同部位土壤呼吸速率与土壤温度呈现显著线性关系(P0.05),与土壤含水量相关性不显著(P0.05)。土壤呼吸总量以坡趾位置最高[523.97 g(CO_2-C)×m~(-2)],显著高于坡背[443.13 g(CO_2-C)×m~(-2)]、坡肩[426.81 g(CO_2-C)·m~(-2)]、坡顶[388.5g(CO_2-C)·m~(-2)]3个位置18.5%、22.8%和34.9%(P0.05)。说明黑土坡耕地不同位置土壤呼吸存在显著差异,准确评价黑土坡耕地土壤呼吸需要综合考虑坡耕地不同坡位的差异,减少引用平地监测结果来评估坡耕地土壤呼吸量所造成的偏差。     

典型黑土直型坡耕地土壤侵蚀强度的小波分析

土壤侵蚀导致东北黑土坡耕地土地质量严重退化,研究东北黑土区典型坡耕地的土壤侵蚀规律,对控制坡耕地的水土流失以及深化土壤侵蚀规律的认识具有重要的意义。本研究通过采集开垦近100年的黑土直型坡耕地的土壤样品,利用137Cs示踪技术,结合小波分析方法,研究了长坡长直型坡耕地50多年来土壤侵蚀强度的空间变化规律,结果显示4个断面顺坡方向上的坡面侵蚀强度均存在着坡长为142m的强弱交替变化的波动周期,这反映了长坡长直型坡土壤在长期的降雨侵蚀过程中,泥沙沿坡面输移的强弱交替变化。通过对4个断面的侵蚀速率的数学拟合发现,用正弦函数的和拟合的结果最好,R2均在0.96以上,进一步说明了直型坡面侵蚀随坡长变化的波动性规律。所研究的断面控制面积内平均侵蚀速率为3054 t.km-2.a-1。     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

地形对黑土区典型坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响

研究地形对黑土区坡面侵蚀-沉积空间分布特征的影响可以为水土保持措施配置提供科学依据。以典型黑土区——黑龙江省宾县东山沟小流域为研究区域,在流域上游、中游和下游各选取2个典型坡面,坡面种植作物均为玉米。典型坡面坡顶、坡上、坡中、坡下和坡脚的平均坡度分别为3.1°,3.0°,4.0°,2.8°,1.2°。利用137Cs示踪技术,分析了坡度、坡长和坡形对坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响。结果表明:研究流域农耕地坡面以侵蚀为主,平均侵蚀速率为448 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) ;坡面不同部位土壤侵蚀—沉积分布特征差异明显,坡顶、坡上、坡中和坡下主要表现为侵蚀,平均侵蚀速率分别为819、376、1 000和634 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) ,而坡脚表现为明显的沉积,平均沉积速率为~(~(-1)) 382 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) 。不同坡形坡面侵蚀-沉积分布存在差异,凸形坡坡面表现为先侵蚀后沉积的分布特征,而复合坡坡面呈现出侵蚀-沉积交错分布特征;坡面土壤侵蚀速率与坡度和坡长均呈极显著的幂函数关系,而坡度对黑土区坡面侵蚀的影响明显大于坡长,反映了即使在长坡缓地形的黑土区坡度对侵蚀的影响仍然有重要作用。因此,在黑土区配置合理的水土保持措施时,应尽量削弱坡度对坡耕地土壤侵蚀的影响。     

黑土区典型小流域土壤侵蚀空间格局模拟研究

利用校正后的基于GIS的USLE模型预测了黑土区域土壤侵蚀量的空间分布格局。研究结果表明,研究区小流域年侵蚀量值范围在0~60t/(hm² a),无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀面积分别占研究区总面积的28.7%,56.2%,18.6%和0.1%。研究区坡顶土壤侵蚀量较少〔0~5t/(hm² a)〕,坡肩和坡背侵蚀量较大〔3~15t/(hm² a)〕。基于GIS的USLE不能够很好地模拟黑土区坡麓和坡足区域土壤沉积和侵蚀沟的空间分布格局,但可以较好地模拟坡顶、坡肩和坡背处的土壤流失状况。     

典型黑土区主要水保树种土壤水文效应研究

对典型黑土区的主要水土保持树种林下枯枝落叶层、土壤水分物理性质进行了分析研究,结果表明:随着土层深度的增加,造林地土壤总孔隙度减小容重增大,未造林地无明显变化,白皮柳林下平均土壤容重最小,总孔隙度最大,改良土壤效果最明显,依次为长白落叶松、小黑杨、樟子松;各树种土壤渗透性能均好于未造林地,其中白皮柳土壤渗透性能最好;营造水土保持林可有效增加土壤蓄水、透水能力,各树种土壤水文效应综合评价结果是白皮柳和长白落叶松优于小黑杨和樟子松。     

模拟降雨条件下黑土溅蚀与团聚体分选特征

以典型黑土耕地表层土壤为对象,通过对溅蚀量、水稳性团聚体组成、团聚体平均重量直径(MWD)以及团聚体富集率(ER)等指标的测定、计算与分析,研究了人工模拟降雨条件下典型黑土溅蚀过程中团聚体粒级分布及其分选特征。结果表明:溅蚀盘内不同收集区域(上坡、下坡)溅蚀量及净迁移量均与溅蚀距离呈显著指数递减关系,R2值达0.834 4~0.991 1;土壤团聚体富集率的变化幅度范围为0.00~1.79,溅蚀对团聚体产生富集作用与损耗作用的临界粒级为1.0 mm;溅蚀颗粒土壤水稳性团聚体组成上表现出在水平空间上随距离的增加,小粒级团聚体比例逐渐增加的趋势,2~5 mm粒级的团聚体只出现在上坡的0~5 cm和下坡的0~10 cm范围之内,1~2 mm粒级的团聚体在上坡的最大分布距离仅为28 cm;MWD变化幅度为0.32~0.80 mm,并随溅蚀距离的增加而减少,其中下坡10~17cm范围内的MWD分别与0~10 cm和17~40 cm范围内MWD的差异达到显著水平(P<0.05)。研究结果为进一步系统研究黑土侵蚀发生规律与水土流失治理提供了参考。     

东北黑土区土壤侵蚀研究进展

东北黑土区是我国重要的商品粮基地,其粮食生产能力及可持续性关系到国家的粮食安全战略。近年来,日趋剧烈的水土流失,引起黑土功能的严重退化,引起了社会的广泛关注,各种调查和防治工作正在火热开展,所以我们需要对已有的工作进行全面的总结,为以后的工作提供科学的依据。作者主要从黑土区土壤侵蚀的危害、影响因素以及侵蚀机理三个大的方面分别进行总结论述,希望对黑土区今后的土壤侵蚀研究工作提供一定的参考。     

GIS支持下的黑土区环境地球化学空间特征研究——以黑龙江省黑土区为例

黑土区向来是我国重要的商品粮生产基地,对于我国的粮食安全和国民经济的稳定都有着举足轻重的作用。但是大范围的关于黑土环境地球化学特征的研究却很少,本文主要利用黑龙江省1:50万区域化探资料应用GIS分析了黑龙江省黑土区环境地球化学空间特征。研究得出:黑土区大部分微量元素的含量还是比较高的,但是某些重金属元素如Pb等出现多个高值,反映了污染范围广而分散的特点;某些植物必需微量元素如Zn、Mo显现出不足的趋势,这对本区的可持续发展是不利的,应当予以重视。