不同耕作措施下土壤孔隙的多重分形特征

首先利用数字图像处理技术提取了东北黑土区长期免耕(no tillage,NT)和翻耕(moldboardtillage,MT)制度下土壤切片中的孔隙信息,然后应用矩方法研究了两种耕作制度下土壤孔隙结构的多重分形特征。结果表明,免耕降低了表层(0~5 cm)大孔隙度(500μm),但是提高了10~15 cm和20~25 cm深度的孔隙度和大孔隙度。土壤孔隙结构在64~1 024像素尺度上具有多重分形特征。广义维(Dq)和多重分形谱(f(α))及相关参数能够反映切片中孔隙结构的特征。表层土壤孔隙多重分形谱明显右偏,随深度增加趋于对称。在同一深度下,免耕处理的Δα(α-10-α10)和ΔD(D-10-D10)均大于翻耕处理,免耕处理增加了孔隙结构的复杂程度,尤其是10~15 cm和20~25 cm深度下的孔隙结构。     

耕作方式对土壤螨类群落结构的影响

土壤螨类是土壤生态系统中重要的指示生物之一。为探讨耕作方式对土壤螨类数量、类群数、群落结构以及垂直分布的影响, 试验选取位于东北黑土区中国科学院海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站中5种耕作方式(免耕耕作、少耕耕作、平翻耕作、组合耕作和旋耕耕作)试验区内土壤螨类为研究对象, 采用改良干漏斗(Modified Tullgren)法, 于2009年5月、6月和7月3个时期分离0~15 cm土层中的土壤螨类。结果表明: 耕作方式对土壤螨类数量和类群数存在显著影响, 3个时期共捕获土壤螨类2 441只, 免耕耕作、少耕耕作、组合耕作、旋耕耕作和平翻耕作分别捕获土壤螨类366只、436只、553只、819只和267只, 分别隶属于13科、18科、13科、14科和11科。传统的旋耕耕作具有最高的土壤螨类个体数量, 而保护性耕作中的少耕耕作具有最高的土壤螨类类群数。不同时期耕作方式对土壤螨类垂直分布的影响不同, 5月除免耕耕作外其他4种耕作方式均较好地保持了土壤螨类垂直分布的表聚特征, 即0~5 cm土层中土壤螨类的数量显著(P<0.05)高于其他两层(5~10 cm, 10~15 cm), 其中组合耕作和少耕耕作在3个时期中均较好地保持了土壤螨类的表聚特征, 且少耕耕作较好地保持了土壤螨类的多样性。MGP分析结果表明: 土壤甲螨群落随季节的变化在组成上发生变化, 从最初的高等甲螨为优势类群转化为低等甲螨为优势类群, 免耕和少耕的这种趋势较其他耕作方式更为明显, 少耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、G型和O型, 而免耕耕作3个时期土壤甲螨的组成类型分别为P型、O型和G型。少耕和免耕两种保护耕作方式较其他耕作方式更有利于土壤螨类群落结构的稳定性及多样性的保持, 有利于农田土壤生态环境的保护。     

常规耕作与短期免耕下葡萄园土壤孔隙结构差异的图像比较

本文利用数字图像分析方法,研究了新葡萄园和老葡萄园在常规耕作和短期免耕下土壤孔隙结构的差异。结果表明:常规耕作和短期免耕土壤在孔隙结构上具有较为明显的差异。与短期免耕相比,常规耕作土壤具有较多规则的小土粒,孔隙面积较大,其小孔隙比重较高。新葡萄园常规耕作和短期免耕土壤结构之间的上述差异相对弱于老葡萄园土壤。     

晋南旱垣种植制度及土壤耕作方式对麦田周年土壤水分动态和水分利用效率的影响

为了高效贮蓄利用夏季降水资源,明确不同种植制度及土壤耕作方式的麦田周年土壤水分动态变化规律,在山西临汾采用大区对比方法研究了麦茬复播谷子、休闲期土壤耕作方式对麦田周年土壤水分动态及水分利用效率的影响。结果表明:在夏季降雨较少年型,在小麦播种期0—200cm土层贮水量为休闲制少耕休闲制传统耕作休闲制免耕麦茬复播谷子,麦茬复播谷子全生育期0—200cm土层的耗水量高于休闲制的3个不同土壤耕作方式。在小麦生育期降水较多年型,0—200cm贮水量在小麦返青期和拔节期谷子茬口低于休闲茬口少耕和传统耕作,灌浆期和成熟期高于休闲茬口少耕和传统耕作。播种—返青阶段,谷子茬口各土层的耗水量均小于休闲茬口少耕和传统耕作;返青—拔节阶段谷子茬口、休闲茬口少耕和传统耕作在100—200cm土层水分由积蓄变化为拔节—灌浆阶段、灌浆—成熟阶段的亏缺;在播种—成熟全阶段0—200cm土层的总耗水量为休闲茬口传统耕作休闲茬口少耕谷子茬口。周年0—100cm土层土壤水分谷子茬口、休闲茬口少耕和传统耕作均有不同程度的积蓄,100—200,0—200cm土层谷子茬口水分积蓄,而休闲茬口少耕和传统耕作水分均为亏缺。水分利用效率为谷子茬口休闲茬口少耕休闲茬口传统耕作。研究结果为该区域正确选择种植制度及夏季休闲制土壤耕作方式提供了理论和技术支撑。     

洞庭湖区不同利用方式下耕作土壤的磷素状况

通过对湖南省沅江市典型区域高密度采样分析和农户基本情况调研,研究了洞庭湖区4种主要利用方式下的土壤磷素状况。结果表明,4种主要利用方式下的土壤磷素都呈盈余状态,盈余量为旱地>双季稻水田>水旱轮作地>一季稻水田。不同利用方式下土壤的全磷含量没有差异,平均1.00 g.kg-1;土壤提取磷(Olsen-P,下同)含量为旱地>双季稻水田>水旱轮作地>一季稻水田。成土母质(长江冲积物)是洞庭湖区土壤全磷和Olsen-P含量较高的主要原因,不同利用方式下磷肥施用和磷素平衡的不同是Olsen-P差异的决定因素。土壤微生物量磷(MB-P,下同)含量规律为双季稻水田>水旱轮作地>一季稻水田>旱地,其差异主要是由投入的有机物料量(双季稻水田>一季稻水田>旱地>水旱轮作地)引起的,而水旱轮作地的土壤MB-P偏高与采样时间正值油菜花期有关。     

氨化秸秆还田对土壤孔隙结构的影响

【目的】土壤孔隙性质是土壤结构性的反映,直接影响着土壤的肥力和水分有效性。定量研究氨化秸秆还田对土壤不同大小等级孔隙数量和孔隙分布的影响,可以为土壤培肥提供科学依据。【方法】采用室内试验方法,设置氨化秸秆加入量为土壤总质量的 0(CK)、 0.384%(S1)、 0.575%(S2)、 0.767%(S3)4个处理,室内培养。在培养0、60、120和180 d,取样测定土壤水分特征曲线(SWRC)数据,利用双指数土壤水分特征曲线模型(DE模型,Double-exponential water retention equation),分析氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙的影响; 基于DE模型的微分函数,探究不同氨化秸秆处理对土壤孔隙分布的影响。【结果】不同处理的土壤水分特征曲线SWRC实测值和DE模型模拟值之间的均方根误差介于0.0036和0.0041 cm3/cm3之间,R2介于0.998和0.999之间,土壤含水量模拟值和实测值非常接近1 ∶1,表明DE模型可以准确反映添加氨化秸秆后土壤含水量随吸力的变化规律,较准确地估算土壤不同大小等级孔隙数量变化。培养120 d内,氨化秸秆对土壤剩余孔隙、基质孔隙和结构孔隙影响不显著; 培养180 d时,各处理土壤结构孔隙度表现出随着氨化秸秆添加量的增加而增加的趋势; 此时S3对土壤剩余孔隙影响不显著,显著减小了土壤的基质孔隙度(P0.05),极显著地增加了土壤的结构孔隙度(P 0.01)。在孔隙分布中,氨化秸秆促进了土壤已有孔隙向较大孔隙的发育,显著增加了土壤结构孔隙分布数量; 随着氨化秸秆添加量的增加,土壤结构孔隙的分布数量越大,且峰值出现的越早。氨化秸秆增加了土壤中有机质含量; 土壤结构孔隙和总孔隙均与有机质含量呈显著的正相关关系(P 0.05); 有机质可以黏结团聚土壤的矿物颗粒,有效地促进了土壤结构孔隙的发育; 氨化秸秆对土壤孔隙的影响随着时间的进行越来越明显。【结论】氨化秸秆增加了土壤中有机质含量,促进了土壤孔隙结构的发育,增加了土壤的结构孔隙度和总孔隙度,这对改良和培肥土壤、改善土壤耕性具有重要意义。     

不同耕作方式对坡耕地土壤水分的影响

在半湿润偏旱的豫西丘陵区坡耕地上，进行了夏季休闲期间不同耕作方式的试验研究，观测其对降水的保蓄能力与减少地表径流之效果。结果表明，不同耕作方式之间差异明显：免耕和深松处理比对照（一般耕作）的保蓄能力分别提高5.67和6.11个百分点，径流量减少0.43mm和0.72mm；单纯深翻的处理两种作用均低于对照。而以种植作物的防径流效果最佳，比对照少2.33mm，比免耕、深松也减少1.87mm与1.59mm，比深翻耕作减少4.07mm。     

不同耕作方式下旱作玉米田土壤呼吸及其影响因素

为揭示不同耕作方式对旱作玉米田土壤呼吸的影响,对比研究深松耕、免耕、旋耕和翻耕4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化及其与土壤水分、温度、有机质、全氮、pH值等的关系。结果表明,夏玉米生长季,4种耕作方式下土壤呼吸速率随生育时期均呈先增加后降低的趋势,平均土壤呼吸速率为深松耕>翻耕>旋耕>免耕;播种前至拔节期土壤温度为翻耕>深松耕>旋耕>免耕,抽雄期至成熟收获期为免耕>旋耕>深松耕>翻耕;各耕作方式下0～20cm层土壤有机质、全氮均逐渐增加,与免耕比较,翻耕有机质和全氮均降低;生育前期土壤pH值波动明显,抽雄期后趋于平缓,土壤pH值平均值为翻耕>旋耕>免耕>深松耕。各影响因素与土壤呼吸速率相关分析表明,深松耕和翻耕土壤水分、温度与土壤呼吸速率呈显著或极显著正相关;有机质与土壤呼吸速率呈负相关,且与深松耕措施下土壤呼吸速率呈显著负相关;除免耕外,其他耕作方式下土壤全氮、pH值与土壤呼吸呈负相关。该研究可为补充完善土壤呼吸排放机理、评估区域碳收支平衡及制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。     

长期施肥与耕作方式对土壤酶活性的影响

通过长期田间试验,研究了白浆土耕种18年后施肥与耕作方式对土壤酶活性的影响。结果表明:无论轮作还是连作施肥,土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性均有不同程度提高,施用厩肥尤为明显,OM处理的脲酶活性最大,与CF、CK处理间差异显著,轮作的土壤脲酶活性和中性磷酸酶活性均高于连作;深松处理配施化肥可以提高白浆土的蔗糖酶和脲酶活性,且轮作影响大于连作。     

坡耕地不同耕作方式对土壤性状的影响

通过田间实验,在坡耕地采用垄沟种植的耕作方式,设置垄覆膜旋耕(X)、垄覆膜灭茬翻耕(F)、垄覆膜灭茬深松(S)3种处理方式;垄、沟比为60:40.结果显示,不同的耕作方式对土壤产生不同程度的扰动,使土壤耕作层密度总体上存在显著差异,其中0～20 cm及20～40 cm深松耕作方式土壤密度相对较低.其中X处理在一定程度上...     

紫色土两种耕作制的产流产沙过程与水土流失观测准确性分析

设计了一种径流观测系统,可以观测表面径流和壤中流。通过观测不同自然降雨和土壤初始条件下的产流产沙过程,揭示了降雨强度较大的情况下,聚土免耕耕作制的产沙强度明显较常规种植的小,说明聚土免耕耕作制防治土壤流失是可行的;但当土壤达到饱和后,聚土免耕的径流强度与常规耕作制常规种植的差异较小,因此,聚土免耕能明显防治径流流失是有限的;水土流失观测小区的坡脚有渗漏阻碍面(墙),不能将表面流和壤中流分开,土壤达饱和后产流发生时,部分壤中流成为地面径流,而使所测得的结果与实际的差异较明显,径流偏多而蚀沙偏少。这一点,在建水土流失观测小区时,应足以重视。     

新型耕作施肥方式下夏玉米田土壤水分分布和磷素利用研究

为研究新型耕作施肥方式下的土壤水分、磷素空间动态分布、玉米磷素吸收利用及产量,在两茬夏玉米时期分别设置免耕浅施NPK肥(T1)、深松全层施NPK肥(T2)、深松两肥异位分层施NPK肥(T3)。结果表明:与T1相比,成熟期T2、T3的整株磷积累量平均分别提高15.9%和21.2%;T2、T3的磷肥生产效率、表观利用率、农学效率平均分别增加14.5%,11.0%和84.5%;其中T3的磷肥生产效率、表观利用率、农学效率分别较T2提高8.4%,11.6%和47.8%。T2、T3的土壤含水量较T1平均提高6.6%。T3处理将磷肥深施,有效提高20—40 cm土层土壤有效磷含量,较T1显著增加10.2 mg/kg。T2、T3的玉米产量较T1分别提升11.7%和22.6%;T3较T2的玉米产量提高9.7%。说明新型深松两肥异位分层施肥技术有效提高深层土壤保水性能,增加土壤下层有效磷含量,促进玉米磷素吸收,提升磷肥利用率,提高玉米产量,可以有效减少土壤水分和磷素营养损失。     

喷灌配套耕作措施对土壤物理性质及玉米生长的影响

针对东北雨养区中心支轴式喷灌机的发展,和对与之配套的耕作与农艺管理措施的迫切需求,以玉米为研究对象,分别在2014年及2015年在东北西部内蒙古通辽地区开展了中心支轴式喷灌机喷灌条件下鱼鳞坑、深松及深松+鱼鳞坑耕作等配套耕作措施对土壤物理性质及玉米生长影响的田间试验研究。结果表明:与传统免耕相比,不同耕作措施均能有效降低0—40cm深度的土壤容重,提高土壤孔隙度和土壤饱和导水率,从而改善了土壤结构;虽然深松、深松+鱼鳞坑两个处理之间玉米的产量没有显著差异,但是采用深松、深松+鱼鳞坑耕作措施可以增加玉米的茎粗和株高,并提高穗部干物质积累速率、穗干重比例和百粒重,有利于玉米的增产。     

滴灌条件下原状土与扰动土水分运动特性

为了分析土壤结构对土壤入渗规律的影响,通过研究云南红壤土滴灌条件下水分运动特征,采用室内外对比试验,试验共设计了3个滴头流量,分别为2.68,3.74,4.68L/h,土壤容重为1.2g/cm~3,分别进行了单、双点源滴灌入渗试验,着重分析了原状土与扰动土在一定的滴头流量下的湿润锋、湿润体变化特征,揭示区域土壤水分运移规律,进而为区域性作物灌水提供参考依据。结果表明:(1)原状土湿润锋运移速率比较快,原状土地表湿润比随交汇时间增加的速率快于扰动土,说明湿润锋的运移速率与土壤孔隙有关;(2)相同观测时间下,原状土湿润体变化比较快,原状土湿润体扁率α大于扰动土,原状土α=16.53%,扰动土α=45%;(3)原状土与扰动土含水率等值线变化有相同趋势,但不重合,疏密程度有差异;(4)原状土分形维数比扰动土的小,说明原状土孔隙分布差异大,扰动土的质地较均匀。研究结果揭示了该地区原状土与扰动土水分运动特征,为进一步的机理研究提供参考。     

横厢耕作措施对红壤坡耕地水土流失影响的试验研究

该在对湖北省通城县水土保持试验站，所布设的１２个野外试验观测小区，进行多年天然降雨观测的基础上，借助模拟降雨试验方法对红壤坡耕地不同耕作措施以地水土流失的影响进行了试验研究。结果表明：１．横厢耕作措施是一种很好的水土保持措施，纵厢耕作措施比横厢耕作的水土流失量明显增加；２．在横厢耕作农地上实验轮作种植能改良土壤理化性质，保肥增产，但对水土流失并没有十分显的影响；３．横厢耕作措施是一种在陡坡耕地     

凌源市推广“金字塔”模式开发治理成效显著

凌源市推广“金字塔”模式开发治理成效显著刘海潮，张凤山，祁放（辽宁省凌源市水利局，１２２５００）凌源市水土保持小流域综合治理，经过多年的不断完善、总结、提高，形成了一林戴帽，二林围顶，果牧拦腰，两回穿靴，一龙坐底的产金字塔＂综合治理模式ＪＩ９８８年经...     

耕作与施肥对甘蔗地土壤微生物量碳、氮的影响

通过野外调查与室内分析,研究了云南蒲缥甘蔗地赤红壤不同耕作与施肥土壤剖面微生物量碳、氮特征。结果表明:不同耕作与施肥对土壤微生物量碳、氮均有一定影响,其中耕作对土壤微生物量碳、氮的影响较为一致,表现为免耕 > 翻耕。施肥对0—20 cm土层中微生物量碳的影响表现为翻耕施肥 > 翻耕,对20—40 cm,40—60 cm土层中微生物量碳的效应呈现为翻耕 > 翻耕施肥,而施肥对土壤微生物量氮影响则与其对微生物量碳的效应相反。耕作和施肥对各个土层土壤微生物商具有显著的影响（p<0.05）,表现为免耕 > 翻耕,翻耕施肥条件下0—20 cm土层的微生物商稍高于翻耕,而其他土层均为翻耕 > 翻耕施肥;土壤微生物量氮与全氮的比值与微生物量氮的变化趋势相近。在不同的耕作和施肥条件下,免耕有利于提高土壤微生物量,施肥在一定程度上也利于提高土壤微生物量。     

不同耕作方式对砂姜黑土孔隙结构特征的影响

砂姜黑土黏闭僵硬问题突出，耕作是改良其结构的重要措施之一。本文基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地，采集免耕（No-tillage, NT）、旋耕（Rotary tillage, RT）和深翻（Deep ploughing, DP）处理的原状土柱（高20 cm，直径10 cm），利用X射线CT扫描技术和ImageJ 软件等对土壤孔隙结构进行三维重建和可视化处理，定量分析了不同耕作方式对土壤的孔隙度、孔径大小分布、孔隙形态特征、网络特征以及土壤饱和导水率的影响。结果表明：（1）与免耕相比，旋耕和深翻下土壤的大孔隙度分别增加了192.7%和261.1%（P < 0.05）；与旋耕相比，深翻下土壤大孔隙度增加了23.4%；（2）相较于免耕，旋耕和深翻显著增加了土壤孔隙的水力半径、紧密度、分形维数和全局连通性（P < 0.05），显著降低了各向异性程度和欧拉数（P < 0.05），土壤饱和导水率得到显著提升，且深翻的改良效果总体优于旋耕；（3）相关分析表明土壤饱和导水率与除水力半径外的孔隙结构特征参数均存在显著相关（P < 0.05），其中与连通性最大孔隙度的相关性最高（r=0.833**，P < 0.01）。综上所述，深翻扩大了土壤孔隙的水力半径，改善了连通性，提升了复杂程度，从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构，提高了导水能力，消减砂姜黑土结构性障碍效果显著。     

保护性耕作对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响

在黄土高原西部丘陵沟壑区水土流失严重的坡耕地进行了2 a的定位试验,研究了不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响.研究结果表明:(1)免耕+覆盖的保护性耕作方式保水效果明显,全年平均土壤含水量比传统耕作高出1%以上,单纯的免耕与传统耕作没有显著差异.(2)免耕可使耕作层土壤水分保持相对稳定,初春播种后土壤较长时间保持较高含水量有利于作物出苗;雨后免耕处理耕作层具有更强保水能力,从而使土壤水分保持相对稳定则有利于作物生长.(3)不同耕作方式对坡耕地土壤水分特性的影响与其对士壤结构的影响有关,免耕虽然增加了耕作层土壤容重,但也增加了团聚体的稳定性,降低了团聚体破坏率,增强了土壤抗蚀力,覆盖能降低免耕地表层土壤容重,增强其持水与保墒能力.(4)免耕措施未必能减少坡地径流量,但可显著降低土壤侵蚀量,免耕辅以秸杆覆盖的保护性耕作可有效防止水土流失,径流量和产沙量较传统耕作处理分别减少了8.35%和88.11%.     

耕作方式对农田土壤水分变化特征及水分利用效率的影响

探讨耕作方式对土壤含水量及水分利用效率的影响,对于高效利用自然降水,提高自然降水利用效率,增加作物产量具有重要的理论与实践意义。因此,采用铝盒称重法测定不同年份、季节、土壤剖面及冻融前后土壤含水量,研究不同耕作方式对土壤含水量及作物水分利用效率的影响。结果表明:在特定时期内土壤含水量随土层深度的增加而减少,特别是土层40cm以下尤为明显,而且随季节呈波动性变化且受降雨影响较大;季节冻融作用明显降低土壤含水量,但深松较其他处理土壤含水量增幅为0.93%~2.23%;土壤贮水量随季节呈先增后降的趋势变化,且生育前期明显高于生育后期;不同耕作方式对田间耗水量和耗水系数无显著影响,但深松耕作显著提高作物水分利用效率,并且水分利用效率与产量的相关性达到极显著水平(r=0.76**)。综合分析认为,保护性耕作结合深松是有效改善耕层结构,增加土壤含水量,提高自然降水利用效率的有效耕作方法。因此,该研究可为东北雨养农业区留茬深松保护性耕作技术的推广提供理论依据。