紫色土丘陵区横坡耕作措施在不同坡度上的水土保持性研究

[目的]为紫色土坡耕地的水土保持理论及技术基础上提供科学依据。[方法]采用人工降雨的方法,考虑降雨初期和降雨后期水平沟内溢流或者横垄坍塌破坏的横坡垄作的2种状态,从坡度与耕作措施相结合的角度研究紫色土丘陵区在不同坡度上的水土保持性,并针对不同坡度下的水平沟沟底0~30 cm的耕层,分析体积含水量随时间和坡度的变化规律。[结果]从水土保持性和耕层含水量变化分析得出横坡措施的水土保持性优于其他措施,且临界坡度在15°~20°。[结论]紫色土丘陵区要采取横坡措施。     

横坡垄作和秸秆覆盖对红壤坡耕地氮磷流失的影响

为研究南方红壤坡耕地油菜-玉米轮作模式氮磷养分地表径流损失对不同耕作方式的响应机制,本文采用田间定位试验的方法,研究坡耕地顺坡垄作（CK）、横坡垄作（T1）、横坡垄作+秸秆覆盖（T2）、顺坡垄作+秸秆覆盖（T3）4个处理模式连续2 a对坡耕地氮磷养分地表径流损失的影响。结果表明：不同处理地表径流总量与氮磷流失总量均呈现出CK>T3>T1>T2,横坡垄作和秸秆覆盖处理均能有效降低坡耕地地表径流量和径流液中氮磷养分含量,其中T2处理对控制地表径流及氮磷损失的效果最好,较其他处理分别降低地表径流量、氮和磷流失总量24.46%~74.90%、39.60%~86.37%和36.84%~79.66%;坡耕地氮素流失以硝态氮为主,不同处理下径流液中全氮浓度与硝态氮浓度呈显著正相关关系。横坡垄作+秸秆覆盖对减少坡耕地土壤氮、磷素损失效果最好,观测期内横坡垄作+秸秆覆盖处理土壤全氮和全磷含量分别增加了19.42%和21.98%。研究表明,在南方红壤坡耕地上推广横坡垄作+秸秆覆盖的保护性耕作措施有利于降低氮磷径流损失风险、提高红壤坡耕地可持续生产能力。     

自然降雨条件下不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的影响

吉林省是坡耕地较多的省份之一,坡耕地土壤侵蚀是东北主要面临的持续性自然灾害,是人们关注的生态环境问题。在自然降雨条件下,采用收集径流的方式得到产沙量与径流量,探讨不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的防治效应。结果表明：地埂植物带、土坎水平梯田与顺坡垄作的土壤侵蚀量表现为顺坡垄作>地埂植物带>土坎水平梯田;在5°和10°坡度下采用地埂植物带措施对土壤侵蚀治理效果明显;坡度为10°的土坎水平梯田的年径流量为7.83 mm,保土率为98.09%;2种措施与顺坡垄作相比,地埂植物带与土坎水平梯田的产沙量和降雨侵蚀力均达到极显著相关。可见,说明地埂植物带与土坎水平梯田措施有良好的保土、保水效应。地埂植物带和土坎水平梯田措施可显著降低土壤侵蚀量,有效地拦截地表径流,减慢径流流速和拦蓄水流,因而减少径流量。     

东北黑土区不同地形垄向坡度的相对水土保持效益研究（英文）

垄作是东北黑土区一种非常普遍而重要的耕作措施,具有一定的水土保持效益,但几乎没有学者对其进行研究。探讨黑土区不同地形垄作方向在空间上的分布规律及其具有的水土保持效益具有重要研究价值。以黑龙江省宾县为研究区,用分层抽样的方法提取168个野外调查单元并进行实地填图调查,根据坡度因子和垄向坡度计算公式,利用Arc MAP、SPSS和Excel等软件进行了室内数据分析统计。结果表明,平原区、丘陵区、山区的平均地面坡度分别为1.92°、6.20°、8.27°;平均垄向坡度分别为1.33°、4.52°、6.45°,分别为平均地面坡度的70%、73%、78%;垄作坡度引起的平均土壤流失相对量分别为地面坡度的55%、69%、67%,垄作的相对水土保持效益明显。在此基础上,对垄作现状的原因进行了分析,并提出来一些改进措施。研究成果有助于了解东北黑土区不同地形耕地垄作方向的分布情况及其水土保持效益状况,对当地水土保持措施的布设也具有重要的指导意义。     

3种不同管理措施黄壤坡耕地的有机碳与氮养分

为探寻不同耕作措施下土壤养分流失的规律,降低黄壤坡耕地有机碳与氮素的流失提供科学管理依据,采用监测定位试验方法,研究3种管理措施对贵州丘陵地区旱作耕地土壤控制和养分流失过程中的土壤有机碳与氮素的变化规律及其相关关系。结果表明:产量以优化施肥+横坡垄作、优化施肥+横坡垄作+覆盖处理的增幅较大,其玉米和油菜的相对产量分别较对照(CK)增加78.87%和80.73%与64.37%和64.98%,且与CK差异均达极显著,变异系数分别为11.09%和24.36%、32.07%和45.69%。土壤有机碳含量变化以优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖、优化施肥+横坡垄作处理的增幅较大,分别较CK增加44.4%和39.5%,变异系数分别为16%和22%。全氮变化以优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖、优化施肥+横坡垄作处理的增幅较大,分别较CK增加41.1%和39.2%,变异系数分别为3%和13%。土壤矿质氮(NH+4-N、NO-3-N)以优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖处理的增幅最高,为CK的11.3倍;从不同矿质氮形态增幅看,NH+4-N高于NO-3-N,NH+4-N的增幅为13.2~39.3倍,平均为31.5倍;NO-3-N的增幅为1.2~7.8倍,平均为3.9倍,NH+4-N增幅较NO-3-N的高7.1倍。结论:优化施用氮肥+横坡垄作+秸秆覆盖、优化施用氮肥+横坡垄作能减少土壤养分流失和提高土壤有机碳及其氮素的含量,对坡耕地的生产力和提高作物的产量具有重要意义,是保护耕地质量和降低环境污染的重要措施。     

典型黑土区地形与垄作特征对切沟发育的影响

【目的 】明确黑土区坡耕地切沟分级特征,明晰地形条件与耕作垄向对切沟发育的影响,揭示自然条件与人类耕作扰动下切沟侵蚀发育机理,为切沟侵蚀精准防控与黑土地保护利用提供关键科学支撑。【方法 】文章以典型黑土区坡耕地为研究区,基于2018年高分一号遥感影像数据和地形数据,采用目视解译结合野外详查的方法,获取研究区切沟长度、坡度、垄向角、垄作坡长、垄作坡度等指标,结合地貌学水系分级原理划分切沟等级,并分析人为垄作因素与自然因素对切沟发育的影响。【结果 】（1）研究区发育的234条切沟可分为4个等级,其中1级切沟数量最多,沟长随着切沟等级提升而呈增加趋势;（2）斜垄耕作占比最多、横垄（80～100°）次之,1级沟主要分布在横垄耕作（38%）,0～300 m垄长（81%）和0～2°垄作坡度范围内（48%）;(3)切沟数量随着海拔的增加出现先增加后减小的趋势,在海拔210～220 m切沟最多,随着海拔的增加,垄作坡长和垄向角呈增大趋势,而垄作坡度呈现减小趋势;（4）切沟数量在坡度2～4°最多,随着切沟坡度的增加,垄向坡长和垄向角度减小,垄作坡度增大。【结论 】分析黑土区切沟分级特征、空间分布及其影响...     

旱坡地水土保持耕作技术应用的研究

在耕作农艺措施方面连续2年进行年试验研究与示范.结果显示,因地制宜采取适当的耕作措施,对旱坡地水土流失的治理也能取到很好的作用.目前在工程梯化资金投入有限,生物梯化措施还没有大面积推广的情况下,在坡耕地上大面积推广横坡垄作、横坡聚垄区作等水土保持耕作技术有着较为现实和深远的意义.     

不同管理措施对黄壤坡耕地径流氮输出的控制效果

以黔中黄壤坡耕地氮磷流失长期定位监测基地为平台,于2008—2012年连续5 a进行观测,研究玉米-油菜种植模式下,6种管理措施对黄壤坡耕地地表径流、径流氮输出的控制效果。结果表明:黄壤坡耕地产流系数为15.1%~20.1%,平均18.1%;氮肥流失系数为0.81%~1.34%,平均0.99%;径流氮输出以颗粒态氮所占TN比例46.9%最高,可溶性总氮流失以硝态氮为主,占TN流失的31.1%。优化施肥+横坡垄作+秸秆覆盖+等高植物篱的耕作管理措施截流效果、氮输出控制效果最佳,产流量较CK减少25%;氮肥流失系数最小,为0.81%;TN平均输出总量最小,为4.63kg·hm-2。顺坡常规耕作条件下,优化施肥与常规施肥径流量相当,TN输出量减少23.2%;优化施肥条件下,横坡垄作较顺坡常规耕作径流量减少6.7%,TN输出量减少7.3%;优化施肥+横坡垄作条件下,秸秆覆盖较无秸秆覆盖径流量减少4.8%,TN输出量减少3.4%;秸秆覆盖+等高植物篱较秸秆覆盖径流量减少11.6%,TN输出量减少6.8%。横坡垄作、优化施肥、秸秆覆盖、等高植物篱是控制黄壤坡耕地地表径流、径流中氮输出的有效措施。     

旱坡地水土保持耕作技术应用的研究

在耕作农艺措施方面连续2年进行年试验研究与示范。结果显示,因地制宜采取适当的耕作措施,对旱坡地水土流失的治理也能取到很好的作用。目前在工程梯化资金投入有限,生物梯化措施还没有大面积推广的情况下,在坡耕地上大面积推广横坡垄作、横坡聚垄区作等水土保持耕作技术有着较为现实和深远的意义。     

坡耕地麦玉薯三熟保护性耕作水土保持效应的研究

采用控制性定位试验,研究坡耕地麦玉薯三熟保护性耕作的水土保持效应。研究表明,采用垄作免耕、秸秆覆盖能有效减少水土流失,其中采用横坡垄作的水土保持效果最好,但周年产量显著下降;采用中带顺坡垄作方式在稳定周年产量的基础上可有效减少水土流失,其生态与经济效益最佳。研究还发现,降雨量和最大24h降雨量与径流量、土壤流失量显著相关,降雨量对径流量的影响大于最大24h降雨量,土壤流失量是受降雨量和最大24h降雨量共同作用的结果。     

水土保持措施对红壤坡地柑橘园土壤硒分布的影响

[目的]探讨水土保持措施对低丘坡地红壤硒的保持效果。[方法]通过野外观测采样和室内测定,分析了不同水保小区的土壤总硒水平,找出不同水保措施改良土壤硒保育效果的差异,同时找出土壤硒的最佳水土保持措施。[结果]各种措施保育土壤硒效果顺序为：标准水平梯田＋梯壁百喜草＋前埂后沟〉标准水平梯田＋梯壁百喜草〉纵坡间种（套种黄豆和萝卜）〉柑橘净植〉横坡间种（套种黄豆和萝卜）〉标准水平梯田＋梯壁清耕〉百喜草带状覆盖（果树-草）〉百喜草全园覆盖（果树-草）〉百喜草全园覆盖〉全园裸露。[结论]该研究可为南方山区果业开发中采取科学的水保措施、有效保护土壤硒提供可靠依据。     

红壤坡地不同水土保持措施降雨入渗规律研究

以红壤坡地常见的4种不同水土保持措施:净耕果园、坡地果园内横坡耕作、梯田净耕果园和梯田果园内种植百喜草为研究对象,全园裸露区为对照,对不同水土保持措施蓄水能力进行分析。结果表明:不同水土保持措施降雨入渗量动态变化存在差异,依次为:梯壁植百喜草的标准水平梯田区、横坡间种区、梯壁不植百喜草的水平梯田区、柑橘清耕区和裸露对照区。梯壁植百喜草的标准水平梯田可作为优选措施,其保水效益非常可观,渗漏量季节特征明显,主要集中在4~8月,占总入渗量的59.6%。     

水土保持措施对红壤坡地果园土壤结构和肥力的影响

[目的]为了探讨果园水土保持措施的土壤保育效果,研究红壤低丘岗地柑橘（Citrus reticulate Banco）园水土保持措施对园地土壤理化性状的影响,以便在果业开发过程中,最大限度地控制水土流失,保护土壤资源。[方法]通过野外试验观测和室内分析,以果园清耕为对照,分析了不同处理小区的理化性状,并用主成分分析法对土壤肥力状况进行了综合评价。[结果]各措施改良土壤效果为：狗牙根[Cynodon dactylon（Linn.）Pers.]全园覆盖〉百喜草（Paspalum natatum）全园覆盖〉百喜草带状覆盖＋套种黄豆[Glycine max（L.）Merr.]或萝卜（Raphanus sativusL.）〉横坡间种（套种黄豆和萝卜）〉纵坡间种（套种黄豆和萝卜）〉百喜草带状覆盖〉标准水平梯田＋梯壁百喜草〉水平梯田＋清耕梯面〉清耕。[结论]该研究可为南方山地果业开发中科学实施水土保持措施提供依据。     

浙南山地梯田土壤性状及其变化规律研究

山地复杂多变的地形环境导致了土壤性态有其独特的变化规律。为了解山地耕地质量的时空变化特点,选择了浙南地区的丽水和温州两市12片代表性的梯田,采样分析了228个点位的表层土样及6个代表性剖面的土壤肥力指标,探讨了土壤肥力及土壤类型与土地利用方式、海拔高度、坡位等的关系。结果表明：浙南山地梯田土壤性态及土壤类型具有明显的空间分异特点。随着海拔高度的增加,梯田土体和耕作层厚度、土壤有效磷与速效钾的含量逐渐下降,pH逐渐升高;但土壤有机质、全氮和CEC却呈现由坡麓向上先呈现下降后又逐渐增加的变化规律;水田土壤质量高于旱地;凹坡处耕地土体和耕作层厚、有机质、全氮、CEC、pH、有效磷和速效钾的平均值高于凸坡处,肥力指标随梯田宽度的增加而变优;山地梯田土壤熟化程度随种植时间增加而增加。从低海拔至高海拔,土壤类型由铁聚水耕人为土和简育水耕人为土逐渐向简育水耕人为土、铁渗水耕人为土演变。     

豫西坡耕地不同耕作方式麦田水分动态及其生态效益

研究了豫西夏休闲坡耕地不同耕作方式下冬小麦田水分变化规律及其生态效益 ,结果表明 :免耕、深松的土体内 ,含水量、接纳降水能力均明显高于传统耕作 ,免耕与深松处理降水贮蓄率分别比传统高1 3 .3 3 %和 5 .84% ,能促使降水在不同坡位中均匀分布 ,其中免耕优于深松。免耕条件下 ,提高了冬小麦出苗率 ,明显地促进生长发育 ,比传统耕作增产 1 9.3 % ,水分利用率提高 1 7.5 % ;深松也提高了冬小麦出苗率 ,但对冬小麦生长发育影响不明显 ,产量比传统耕作提高 9.4% ,水分利用率提高 8.5 %。     

Adopting A.pintoi as Live Mulch for Peach Orchards in China:Benefits of Soil and Water Conservation and Comprehensive Eco-service

Soil erosion occurred in orchards has often attracted extensive attentions from the society with environmental considerations,as orchard is one of major methods of agricultural production in China.In the hilly red soil region of China,many orchards are established on slope lands with a lack of grass covers,leading to severe soil losses.In order to mitigate this common environmental problem and evaluate the efficiency of erosion-control approaches,four treatments were set in field plots in this study,including terraced peach orchard with Arachis pintoi cv.Amarillo as mulch and Paspalum natatu and Digitariasmutsii as hedgerows(TTM),terraced peach orchard without conservation measures(TTW),sloping peach orchard with A.pintoi as mulch and P.natatu and Digitariasmutsii as hedgerows(STM),and sloping peach orchard without conservation measures(STW).The surface runoff,sediment yields and the contents of soil nutrients and organic carbon were monitored in the four treatments and the comprehensive eco-service benefits were further evaluated.The results indicate that available phosphorus(AP),available potassium(AK),total nitrogen(TN) and organic matter(OM) in the soils of the TTM treatments and STM were significantly higher than those of the treatments TTW and STW,suggesting positive effects of the vegetation covers on the soil nutrients.Mean annual surface runoff and coefficient ranged from 0.86 to 34.79 m~3,and 0.007 to 0.282,respectively;the treatment TTM exhibited the best water conservation benefits and the treatment STW was the worst.Soil erosion modulus of the plots were 0-28.76t/hm~2 per year in average,and the treatments TTM and STM reduced significantly soil loss in comparison of the treatments TTW and STW;(d) total organic carbon in the vegetation covers ranged from 130.23 to 195.93 kg per year,and that for TTM and STM treatment significantly higher than TTW and STW treatment;comprehensive eco-service values of the orchards were evaluated considering all the factors including water conservation,soil fertility conservation,CO_2 fixation and O_2 supply,ranging from 563.35 $/y to 765.51 $/y.As expected,the treatments TTM and STM had significantly greater eco-service values than the treatments TTW and STW.In summary,we concluded that terraced orchard with A.pintoi as live mulch plus Paspalum natatu and Digitariasmutsii as hedgerows is a highly sustainable land use practice for the slope lands in red soil hilly region of China.     

地表覆盖及等高线种植玉米对坡地红壤水热生态效应研究

 1999年在云南高原坡耕地红壤上进行了地表覆盖及等高线种植玉米试验。结果表明,玉米苗期,裸地等高线种植对提升坡地红壤土温有明显作用,盖膜有好的增温效果。采用覆膜等高线种植措施有明显的调节水分功能,使坡耕地红壤水分含量变幅较小,起到了防旱防涝的作用,但雨水多时保水效果差,加剧坡耕地红壤的水分流失。采用盖草及结合翻耕、免耕等保护性措施,并未明显导致低土温,且有利于蓄积降水,气候持续干旱时也有好的保水作用。地表覆盖及等高线种植良好的水热生态效应是提高玉米产量的重要因素。     

黄土高原不同降雨量条件下梯田与坡地土壤水分变化特征

[目的]研究不同降雨量下黄土高原坡地和梯田土壤水分的运移及分布情况。[方法]以黄土高原陕西乾县为试验区,通过田间试验,研究不同降雨量条件下梯田与坡地土壤含水量变化情况。[结果]梯田和坡地土壤含水量空间垂直变化分为4个层次:1土壤水分速变层(10~40 cm)。该层梯田土壤含水量大,坡地土壤含水量小。该层受水文气象、耕作措施、冠层覆被等多种因素的影响较大,土壤水分变化较大。2土壤水分缓变层(40~80 cm)。该层土壤水分受诸多因素的影响相对小,土壤水分变化幅度小。该层梯田土壤含水量大,坡地土壤含水量小。3土壤水分过渡层(80~100 cm)。该层坡地土壤水分变化缓慢,而梯田土壤水分变化迅速,即开始由大向小快速突变。4土壤水分相对稳定层(100 cm以下)。该层梯田土壤含水量小,坡地土壤含水量大。[结论]初步掌握了黄土高原乾县的土壤水分变化特征。     

Soil Organic Carbon Sequestration Potential in Nectarine Orchards under Different Reclamation Systems

The Red Soil Hilly Region in South China, where there is a high capacity of carbon(C), and the land use and vegetation cover change greatly, is an important ecological area in the world, and has an important impact on the global carbon cycle and the seasonal fluctuation of atmospheric CO_2. To better evaluate the effects of reclamation systems in orchards converted from grasslands on soil carbon sequestration, we investigated soil organic carbon(SOC) content and stable C isotope(δ~(13)C)composition in three nectarine orchards at Yuchi Experimental Station in South China. Compared with the sloping clean tillage orchard and terraced clean tillage orchard, SOC content in the terraced orchard with grass cover was increased by 14.90% to 38.49%, and 7.40% to 15.33%, respectively. During the 14 years after orchard establishment, the soil organic matter sources influenced both δ~(13)C distribution with depth and carbon replacement. SOC turnover of the upper soil layer in the terraced orchard with grass cover(a mean 63.05% of replacement in the 20 cm after 14 years) was 1.59 and 1.41 times larger than that of the sloping clean tillage orchard and terraced clean tillage orchard under subtropical conditions, respectively. The equilibrium value of soil organic carbon in the three treatments ranged from 16.067 to 25.608 g/kg under the experimental conditions. The equilibrium value of soil organic carbon in the surface layer under grass cover was 54.801 t/hm~2, and the carbon sequestration potential was 24.695 1 t/hm~2.     

保护性耕作对西北旱区土壤微生物空间分布及土壤理化性质的影响

【目的】保护性耕作在中国西北旱区已得到了广泛应用,是农业生产中重要的技术措施。探析保护性耕作对土壤肥力和土壤微生物群落结构的影响,有助于农业生产的可持续发展。本试验从土壤理化性质和微生物相结合的角度,探讨保护性耕作对土壤微生物空间结构的影响,以及旱作麦田微生物群落丰度和土壤理化性质的相关性,为推广保护性耕作措施提供理论依据和实践支持。【方法】以中国西北旱区土壤为研究对象,常规耕作翻耕(PT)为对照,设计深松耕(CPT)和免耕(ZT)两种保护性耕作方式,采用实时荧光定量PCR技术,测定土壤微生物群落丰度和土壤理化性质指标,并分析微生物群落空间分布与土壤理化性质和保护性耕作之间的关系。【结果】长期应用保护性耕作已对旱作麦田的环境产生显著影响,不同的耕作方式对土壤真菌和细菌群落丰度有不同的影响,两者对3种耕作方式均有不同程度的响应;在不同的耕作方式下,土壤微生物空间分布不均,连续性较差,空间变异程度较高,表现出强烈的空间聚集分布。耕作方式对土壤理化性质和酶活性也有显著的影响,与传统翻耕相比,深松耕和免耕方式能显著提高土壤黏粒、水分、全氮、铵态氮含量和脲酶、蔗糖酶活性。典范主分量分析(CPCA)结果表明,土壤微生物群落丰度和理化性质变化主要受到耕作方式的影响,并且土壤微生物群落丰度与理化性质密切相关,在免耕方式下,土壤黏粒、水分和铵态氮含量等显著影响土壤细菌群落分布;在深松耕方式下,土壤可溶性碳含量和过氧化氢酶活性等显著影响土壤真菌群落分布。【结论】旱作麦田采用保护性耕作,可以影响土壤微生物群落丰度和空间分布,并且显著影响土壤理化性质,进而影响土壤微生物空间结构。同时,土壤水分和碳氮含量分别显著影响土壤细菌和真菌丰度。