美国利用聚丙烯酰胺提高喷灌入渗率的研究

在土壤中施入聚丙烯酰胺可提高水分的入渗率,减少土壤侵蚀。美国土壤学家D.L.Biorneberg等分别在粉沙壤土、沙壤土区试验研究了在喷灌系统中等量聚丙烯酰胺施用次数与保水保土效果间的关系。在试验区内分4次施入聚丙烯酰胺,2000年施入总量为2.1 kg/hm2,2001年为3.0 kg/hm2,2 a内试验小区径流量分别为2.0 mm和2.1 mm,而对照小区分别为5.9 mm,9.2 mm,保水效果非常显著。多次施用聚丙烯酰胺的处理小区的土壤流失量分别为21 kg/hm2,5 kg/hm2,而对照小区分别为52 kg/hm2和34 kg/hm2。土壤侵蚀量各处理间差异不显著。     

保护性耕作对豫西黄土坡耕地降水产流、土壤水分入渗及分配的影响

利用长期定位试验(1999~2007年),在豫西旱区坡度为8°的黄土坡耕地上,研究了免耕覆盖、深松覆盖和传统耕作不同耕作措施对降水产流、土壤水分入渗及分配的影响。结果表明:(1)免耕覆盖和深松覆盖延迟产流时间,缩短降水结束后径流持续时间,径流系数较传统耕作分别减少了97.49%和81.20%,径流量和土壤侵蚀量减少80%以上。免耕覆盖水土保持效果最好,在降雨强度为123 mm/h、历时40 min产生微弱水土流失。(2)传统耕作的土壤水分入渗速率初始最大,随后急剧下降,至4 min降至最低。在3~60 min入渗速率稳定过程,免耕覆盖和深松覆盖平均入渗速率相同,为0.07 mm/s,是传统耕作的1.40倍。免耕覆盖土壤水分入渗速率变化比较平缓,稳定入渗速率最大。(3)在土壤初始含水量较高、降水(74.2 mm)结束1 h后,2种保护性耕作水分下渗的土层深度比传统耕作的高出30~40 cm,160 cm土体降水的贮蓄量增量是传统耕作的2倍多。     

不同耕作模式下旱作玉米氮磷肥产量效应及水分利用效率

为了探讨不同耕作模式下氮磷肥施用量对旱作玉米产量及水分利用效率的影响,于2003－2008年在山西寿阳旱农试验站进行了免耕、少耕和传统耕作下氮磷肥用量（105、179和210 kg/hm2 N;N∶P2O5=1∶1）试验。6 a结果显示,该区推荐氮磷用量为105 kg/hm2,传统耕作模式下玉米平均产量和水分利用效率分别为5 234 kg/hm2和12.4 kg/(hm2·mm);少耕模式下玉米平均产量和水分利用效率分别达到5 751 kg/hm2和13.6 kg/(hm2·mm),较传统耕作提高9.9%和9.7%。而免耕模式下氮磷用量为179 kg/hm2时玉米平均产量和水分利用效率最高,分别为5 336 kg/hm2和13.2 kg/(hm2·mm),较传统耕作提高6.1%和9.7%。免耕模式下土壤保水效果最佳,干旱年增产作用尤为明显。3种耕作模式下玉米平均产量和水分利用效率以少耕为最高,免耕次之,传统耕作最低。     

黑土坡耕地不同水土保持措施的土壤水蚀特征研究

针对北方干旱地区坡耕地严重的水土流失问题,采取垄向区田、深松、横坡种植、免耕播种等水土保持耕作措施,于2010年,以黑龙江省齐齐哈尔市东兴村5°坡耕地径流场为研究对象,研究了不同耕作措施对地表径流、土壤侵蚀和降雨入渗的影响。结果表明,这几种水土保持耕作措施均有不同程度的减流减沙作用,其中横坡种植效果最为明显,地表径流量和土壤流失量较常规耕作分别减少了92%和90%,稳定入渗率较常规耕作提高了41.2%。不同耕作措施的径流系数过程线的变化、径流含沙率变化以及产流量、产沙量的变化均符合横坡免耕>横坡种植>深松+区田>垄向区田>少耕深松>免耕>常规耕作>裸地这一变化规律。     

免耕和轮作对太平洋内陆区水土保持的影响

在3种不同地形进行作物轮作及休耕试验,通过比较免耕、常规扰动耕作和少耕3种措施在径流量、土壤侵蚀量、作物残留量和总产量上的对比,得出以下结论:在排水和平原试验点各耕作系统中作物产量相差不多,在免耕系统中没有显著的产量损失。3个试验中免耕系统都减少了径流和土壤侵蚀,依次为免耕少耕常规扰动耕作,地面覆盖物下降时侵蚀率增大。在排水试验的背坡上,水土流失超过了允许土壤流失量2.2~11.2 t/(hm2·a)。充足的地面覆盖物在这个地形位置上起关键的作用,免耕和少耕处理覆盖率都大于60%。这说明在坡地试验点,免耕和少耕都能有效防止沟蚀和土壤流失的发生。     

耕作措施对径流和土壤侵蚀的影响

在耕地进行１０ａ牧草栽培的保护工程（ＣＲＰ）证明了耕地植草能改善土壤结构特性、提高入渗率、减少径流和土壤侵蚀的发生。但是草地还耕时,采取何种措施能保持其效益的延续？１９８４年在美国南达科他州一块试验地上植入紫花苜蓿和无芒雀麦,１９９０年春进行耕作,耕作措施有凿形犁耕地、有壁犁耕地、免耕,同时保留了一块草地进行对照。１９９３年后进行模拟降雨试验,测定径流量和土壤侵蚀量,有壁犁处理的小区内初期降雨和终期降雨条件下,径流量分别占模拟降雨量的２４％和６６％,土壤流失量分别为６７ｔ／ｈｍ２和１８２ｔ／ｈｍ２,而免耕处理的径流量和土壤流失量仅为３％和０２ｔ／ｈｍ２,结果表明耕作后地表径流量大、土壤侵蚀最严重,免耕很小,对照草地无径流及土壤侵蚀。因此草皮减少径流、土壤侵蚀的效益经耕作后会大幅度降低,而免耕能保持其效益的延续。     

关于备用地退草还耕管理措施的研究

对草地还耕后少耕和免耕系统、谷物和草地生产所需N肥量进行了研究。耕作处理分为传统耕作 (CT)、少耕 (MT)、免耕 (NT)。试区设置在种了 30a草的粉砂壤土上 ,该地在种草之前曾进行了 30多a的耕作—休闲轮作 ,N肥施量分为 0、45、90kg/hm2 3个水平。对CT、MT、NT而言 ,种植小麦时残余作物的平均覆盖率分别是 18%、44 %和 73%。在开始除草和种植小麦两个阶段之间 ,土壤水分补给量最小 ;然而CT、MT、NT中土壤NO3 -N分别增加 115、6 9和 5 4kg/hm2 。小麦籽粒产量CT为 2 6 85kg/hm2 ,MT为 2 5 5 8kg/hm2 ,两者均大于NT处理的 2 0 5 2kg/hm2 。NT的产量低是由于缺少对草的控制。N肥对冬小麦产量的影响因时间而变化 ,并且还依赖于可利用水的供给量。各个处理的玉米产量很低 ,CT为 12 33kg/hm2 ,MT为 2 0 6 3kg/hm2 ,NT为 15 6 4kg/hm2 ,这是由于生长季节水的有限造成的。在施N量为 90kg/hm2 的水平下 ,小麦平均生物量 (6 2 98kg/hm2 )和玉米平均生物量 (5 0 40kg/hm2 )超过了施肥的草的产量 (15 2 9kg/hm2 )。为了继续防治风蚀 ,生产者可运用MT和NT系统把CRP草地转还为耕地     

保护性耕作对地表径流及土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨方法对陇中黄土高原连续实施5a的4种耕作措施：传统耕作（T），传统耕作结合秸秆还田（TS），免耕（NT），免耕加秸秆覆盖（NTS）下豌豆地收获后的径流起始时间、径流量、土壤侵蚀量进行了研究。结果表明，在降雨强度为85mm／h的条件下，NTS可以延缓径流，减小径流强度。与NT，TS，T这3种处理比较，NTS的径流量分别降低了2．4％，12．1％，34．7％。入渗量分别增加了2．7％，13．6％，38．6％。径流出现时间分别延迟1．17，0．83，3．83min。土壤侵蚀量减少了0．3％，17．7％，62．4％。可见，免耕秸秆覆盖的水土保持效应最为明显，传统耕作的方式极易发生土壤侵蚀。     

氮肥用量和耕作方式对春玉米产量、氮肥利用率及经济效益的影响

针对冀西北春玉米种植区氮肥用量和耕作方式对春玉米产量、氮肥利用效率及经济效益的影响进行研究,两年的试验结果表明,和常规耕作相比,免耕对春玉米产量无明显影响,通过建立的施氮量和春玉米产量的肥料效应方程,求得免耕1(玉米和大豆间作)春玉米的适宜氮用量为190～209kg/hm2,免耕2(玉米单作)春玉米的适宜氮用量为192～212 kg/hm2,常规耕作(玉米单作)春玉米的适宜氮用量为193～216 kg/hm2.随着施氮量的增加,春玉米的氮肥偏生产力逐渐降低,氮肥农学效率和氮肥回收利用率在施氮量为150 kg/hm2时最高,施氮量超过225 kg/hm2则显著降低.免耕1、免耕2、常规耕作适宜施氮水平的氮肥偏生产力分别为48.3～70.2、48.0～70.4和49.0～68.5 kg/kg,氮肥农学效率分别为15.2～20.5、15.2～21.1和16.4～18.6 kg/kg,氮肥回收利用率分别为32.5%～44.0%、32.5%～45.2%和35.1%～39.0%.和常规耕作相比,免耕可以较大幅度地提高经济效益,随着施氮量增加,春玉米和大豆的产量没有同步增加.     

轮作、耕作及行距对麦田土壤温度动态的影响

研究了加拿大南部冬小麦田在轮作、耕作和行距共同作用下的土壤温度动态。田间裂区试验主区为3个轮作(冬小麦连作、冬小麦/油菜轮作和冬小麦/夏休闲),副区包括两种耕作技术(免耕和常规耕作),小裂区包括两种种植行距(等行距和大小行)。结果表明,免耕处理下秸秆覆盖有效地降低了冬季土壤的冻结深度。在1993～1994年度,连作小麦免耕土壤的-5℃等温线要比常规耕作浅22cm。免耕秸秆覆盖的温度效应在冬小麦连作和冬小麦/油菜两种轮作上比在冬小麦/夏休闲上更为明显。在冬小麦连作和冬小麦/油菜轮作下,免耕土壤2.5cm的春季温度连续4个月显著低于常规耕作土壤。1994年4月8日,免耕和常规耕作农田2.5cm处的温差在冬小麦连作处理上达到4.1℃。对于冬小麦/夏休闲处理,由于秸秆覆盖量较少,耕作措施对土壤温度的影响不太明显。在1994年春季,大小行种植的土壤温度显著高于等行距种植的土壤温度。因此,免耕主要通过秸秆覆盖来改变土壤的温度状况。通过轮作、耕作和行距等措施,可以在一定程度上实现土壤温度的人为调节     

草地雀麦对北京山区石灰性褐土水土保持作用的研究

北京山区石灰性褐土草地雀麦播种后第2a,研究了其主要生物学特性对土壤物理性质及坡地水土流失的影响.结果表明,草地雀麦种植1a后,4月份返青,7月份地表覆盖度可达85%以上,8月份植株密度最大,地上、地下生物量为2322.6 kg/hm2和5623.0 kg/hm2,且0-10 cm地下生物量是草地雀麦地下水土保持功能发挥的主要部分.北京地区石灰性褐土土壤侵蚀的主要形式是坡面地表径流流失,降雨与植物生物学特性是坡地土壤侵蚀的主要影响因素,且不同因素作用大小表现为:地表径流量＞降雨量＞降雨强度＞坡度＞植被盖度＞植被高度＞植株密度.草地雀麦种植第2a,可以明显改善石灰性褐土土壤物理性质,减小土壤容重2.4%～9.8%,降低土壤紧实度,提高土壤入渗率,坡地地表年径流损失量与土壤侵蚀模数仅为13.5 mm和105.2 t/(km2·a),保水固土能力达到65.4%和98.1%,水土保持效果显著.     

旱作麦田保护性耕作蓄水保墒和增产增收效应

为了揭示渭北旱塬连作麦田不同保护性耕作措施下土壤蓄水保墒效果和冬小麦增产增收效应。于2007－2009年通过田间试验研究了渭北旱塬夏闲期免耕、深松和翻耕等3种耕作方式对麦田夏闲期蓄水保墒效果,以及3种耕作处理与平衡施肥、常规施肥和低肥等3种施肥处理组合对冬小麦生育期土壤水分动态、产量和经济效益的影响。免耕和深松较翻耕保墒作用好,夏闲期免耕、深松较翻耕0～300 cm土层3 a平均土壤含水率分别增加了0.6和0.5个百分点,平均贮水量分别增加了24.2和21.5 mm;生育期内平衡施肥免耕、深松较翻耕处理0～200 cm土层2 a平均土壤贮水量分别增加了17.7和14.4 mm;以平衡施肥深松处理产量最高,2 a平均产量高达5033.1 kg/hm2,较平衡施肥翻耕和平衡施肥免耕分别增产5.5%和6.3%;以平衡施肥免耕经济效益最高,2 a平均纯收益高达5 553.7元/hm2,较平衡施肥深松和平衡施肥翻耕分别增收3.3%和9.2%。综合考虑各处理土壤蓄水保墒效果和小麦增产增收效应,平衡施肥深松处理是渭北旱塬连作麦田较佳的耕作和施肥处理组合。     

典型黑土侵蚀区不同耕作措施的水土保持功效研究

通过田间定位实验,测定了免耕、少耕、传统耕作和横坡垄作4种措施的地表径流量、侵蚀量、土壤储水量,同步测定了降雨量、降雨强度等指标,综合的评价了4种耕作措施的保水、保土功效.研究结果表明,免耕和横坡垄作年径流量分别比传统耕作少97.7%和96.8%,侵蚀模数分别比传统耕作少98.9%和99.2%,而少耕未降低土壤侵蚀.免耕秸秆覆盖和横坡垄作能够有效地控制土壤侵蚀和地表径流的发生,为作物生长提供更多的土壤有效水分.相关分析表明,4种耕作措施的径流量都与I30和I60达极显著水平;4种耕作措施地表径流主要发生在6-8月份,土壤侵蚀主要发生在6-7月份.     

耕作措施对地表径流和产沙量的影响

通过有无地表残余物和是否深翻评价传统耕作和免耕的水土保持效益。传统耕作、免耕、移走残余物、保留残余物、深翻、不深翻组合成8种处理,每种处理重复4次。每个小区进行2 h模拟降雨。连续测量小区上的径流量和泥沙输移量。观测结果表明:免耕小区的径流量至少比传统小区减少2倍,泥沙输移量减少4倍。无残余物覆盖不深翻的传统耕作小区径流量最大,有残余物深翻的免耕小区径流量最小。移走残余物使免耕小区和传统耕作小区径流量增加,深翻使免耕小区和传统小区径流量减少。对照不深翻的传统小区和免耕小区,深翻使径流速率缓慢增加,使土壤密度和土壤强度降低。通过残余物覆盖和深翻措施的结合,来改善土壤性质和增加入渗,减少了传统小区和免耕小区的径流量和土壤流失量,从而提高土壤中作物的有效水量。     

除草、耕作和施N肥对土壤入渗速率的影响

为实现水土保持研究项目中研究地点的管理措施转换 ,对除草 (耕作前除草或不除草 )、耕作 (免耕、少耕或传统耕作 )和施N肥 (0或 6 7kg/hm2 )对表土入渗速率vh 的影响进行了评价。土壤包括Amor壤土和Cabba沙壤土。1995～ 1997年 ,在永久性植被的对照小区 ,vh(5 0mm张力下为 2 7 2± 3 2对 36 4± 2 9mm/h ;10 0mm张力下为 10 9± 1 2对 2 6± 1 4mm/h ;15 0mm张力下为 4 1± 0 6对 10 9± 1 1mm/h)有所增加。除草小区不施肥时的vh 比除草且施肥或不除草小区都高 (5 0mm张力下为 31 9± 2 9对 2 3 3± 1 3mm/h ;10 0mm张力下为 18 1± 1 3对 13 5± 0 6mm/h)。随着耕作强度增加 ,在 5 0mm张力下vh 增加 ,(免耕为 2 0 1± 2 6mm/h ;少耕为 2 5 5± 1 6mm/h ;传统耕作为 30 1± 2 0mm/h)。在种植小区 ,从 1995～ 1997年vh 无变化     

增强紫外线-B辐射冬小麦产量和光合特性的影响

为了研究紫外线-B（ultraviolet-B UV-B, 280-320nm）辐射增强20%对保护性耕作冬小麦产量及光合特性的影响,在中国南京开展了2 a的田间试验研究。试验采用常规耕作（耕深25 cm）、少耕（耕深10 cm）和免耕（土壤不耕作）3种耕作处理种植冬小麦,采用人工增加紫外辐射的方法模拟UV-B辐射增强。试验测定了冬小麦旗叶的光合速率、光合-光响应曲线、叶绿素质量分数、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性、丙二醛（malonaldehyde, MDA）质量分数和可溶性蛋白质量分数等指标。结果表明：在UV-B辐射增强20%条件下,与常规耕作相比,少耕和免耕2种保护性耕作处理可显著提高冬小麦的产量,分别比常规耕处理作高1632.12和952.15 kg/hm2。从叶片光合生理特性来看,在UV-B辐射增强20%条件下,从冬小麦籽粒灌浆中期开始,少耕和免耕处理旗叶的光合速率、表观量子效率（apparent quantum yield, AQY）、最大净光合速率（Pmax）、叶绿素质量分数、SOD活性、可溶性蛋白质的质量分数显著高于常规耕作处理,MDA质量分数显著低于常规耕作处理,2种处理冬小麦的叶片衰老显著低于常规耕作处理。在UV-B辐射增强20%条件下,少耕和免耕2种保护性耕作处理冬小麦旗叶在籽粒灌浆中期及以后保持高的光合能力和低的衰老程度,是其产量高于常规耕作处理的原因。该文可为制定UV-B辐射增强条件下的冬小麦栽培措施提供参考。     

不同更新方式巨尾桉人工林的水土流失规律

在桂南沿海地区选择巨尾桉植苗林及其萌芽林以及采伐迹地灌草坡3种植被类型,分别建立径流小区进行连续6年水土流失量的观测,探讨不同更新方式桉树人工林的水土流失规律。结果表明:(1)年均地表径流量为植苗林(65.17mm)萌芽林(73.67mm)灌草坡(85.26mm);年均土壤侵蚀量为萌芽林(2.79kg/hm2)植苗林(2.90kg/hm2)灌草坡(3.89kg/hm2);3种植被类型的年均养分(N、P、K)流失量为3.72~3.76kg/hm2。(2)各植被类型的水土流失量均随着植被恢复年龄的增加以40.4%~98.5%递减率下降;当植被恢复至6年时,其水土流失量仅占造林开始2年的6.8%~8.8%。(3)水土流失量的季节变化为夏季(78.9%)春季(11.5%)秋季(9.6%)冬季(0),与降雨量的季节分配相吻合;一次产流过程的地表径流量与降雨量之间的关系呈多项式模型,因此,可以根据当地降雨量来预测地表径流量。     

小麦免耕播种机性能指标的关联度分析与灰色聚类评估

免耕播种是保护性耕作技术最重要的作业环节之一。为了在华北旱作区推广保护性耕作技术,选择适宜免耕播种机作业的地表覆盖状况,对当地目前使用的2BMF-9型小麦免耕播种机在8种地表试验处理下进行田间播种试验,得出8种不同地表试验处理下各项性能指标、出苗率和冬前分蘖数。通过灰色关联度分析得出：小麦免耕播种机的播种均匀程度、覆土性能、机具通过性对出苗率和冬前分蘖数影响很大。运用灰色聚类的原理,对被评估的8种试验处理进行类型划分,结果表明：秸秆覆盖量为3?000～3?750?kg/hm2、留茬高度25?cm以下的地块可直接播种,若适当进行粉碎处理,则播种质量更好;秸秆覆盖量为4?500?kg/hm2左右的地块必须进行粉碎处理;秸秆覆盖量大于5?250?kg/hm2的地块,除进行粉碎处理外,还应在播种前进行地表处理（如浅旋、浅耙、浅耕）,降低秸秆覆盖率。研究为该地区小麦免耕播种地表处理提供了理论依据。     

保护性耕作对旱地麦-豆双序列轮作农田土壤水分及利用效率的影响

选择黄土高原陇中丘陵半干旱典型区———定西地区,在前期试验研究的基础上,2002～2004年通过对保护性耕作条件下旱地春小麦—豌豆双序列轮作农田土壤水分及利用效率的试验研究,结果表明:保护性耕作能够显著提高0～200cm土层土壤贮水量及含水量,这种作用在降水较少年份表现更为突出。免耕及免耕覆草较常规耕作土壤贮水量分别提高1 93%～7 25%和0 06%～3 58%。休闲轮作有利于提高土壤对降水的保蓄,具有良好的蓄水保墒作用,但不同的轮作序列表现不同。P/W各处理小麦收获期土壤0～50cm含水量均比W/P各处理小麦收获期土壤0～50cm含水量有所增加,增幅为0 33%～0 62%。0～200cm土壤含水量呈反S型变化,播种期、五叶期及收获期土壤具有较高含水量,而开花期土壤含水量则较低。免耕覆草处理的产量及水分利用效率分别为3709 69kg/hm2和10 45kg/hm2·mm,分别较常规耕作提高30 28%和40 08%。     

木论喀斯特森林水土流失规律研究

森林水土流失是森林水文生态效益评价的重要指标。通过坡面径流小区测流法,于2006—2010年连续5a对木论喀斯特森林及灌草坡植被进行水土流失的对比观测研究。结果表明:(1)林地年地表径流量为0.78～2.85mm,年均值为1.77mm,占年均降雨量的0.10%,比灌草坡(5.87mm)减少了69.8%;(2)林地年土壤侵量为9.9～28.5kg/hm2,年均值为17.7kg/hm2,比灌草坡(58.7kg/hm2)减少了69.8%;(3)林地年养分(N,P,K)流失量为0.008～0.028kg/hm2,年均值为0.019kg/hm2,比灌草坡(0.064kg/hm2)减少了70.3%;(4)土壤及养分流失主要集中在5—8月,分别占全年流失总量的76.3%,92.7%,与该区同期降雨量的年内分配相匹配。