1970－2021年典型黑土区侵蚀沟损毁耕地速度与发育阶段

黑土区侵蚀沟损毁耕地,威胁粮食生产,研究侵蚀沟发展速度与发育现状,对揭示侵蚀沟发育机理和保护黑土地具有重要意义。为研究近50年侵蚀沟损毁耕地速度和发育特征,分别在典型黑土区3个纬度带选取坡度约为1%、2%和3%的9个共计约378 km²的典型黑土农田单元,并利用1970年、2011年和2021年卫星影像结合无人机和地面测量的结果进行计算与统计。结果表明,侵蚀沟数量在3个历史时期持续增加,剔除因治理而消失的311条,实际增加了958条,北部嫩江增加速度高于中部海伦和南部巴彦,而同一纬度区大坡度（3%）比小坡度（1%和2%）农田单元内侵蚀沟数量增长更快。人为治理和更高强度耕种导致侵蚀沟面积降低（1970－2011年）然后再增加（2011－2021年）的V型走势,但由侵蚀沟发育而实际损毁耕地的面积持续扩张,近10年年均损毁耕地面积0.1%,3个区域的损毁速度相近。从南往北3个区域侵蚀沟起始发育时间分别是1920s、1940s和1950s,与开垦时间先后顺序一致。典型黑土区侵蚀沟经历了谷底沟发育、沟系形成、多样化发育3个阶段,其中嫩江处在第二阶段,而海伦和巴彦处在第三阶段,即老沟、新沟、次生沟、浅沟多样化发育阶段。人为治理和促进侵蚀沟发育的较量,决定典型黑土区侵蚀沟的发育走势。研究为典型黑土区侵蚀沟防治提供科学依据。     

不同修复措施下红壤水稳性团聚体中有机质分布特征

试验设置作物对照(CK)、作物+PAM(聚丙烯乙酰)(C1)、作物+稻草覆盖(C2)、作物+带状牧草(C3)、作物+PAM+带状牧草(C4)和作物+稻草覆盖+带状牧草(C5)6个处理,分别于种植花生前(A)、花生收获后(B)和小麦收获后(C)采集表层土样,研究不同修复措施下鄂东南侵蚀红壤团聚体的稳定性及水稳性团聚体中有机质的分布特征。结果表明,C时期各处理>0.25mm水稳性团聚体含量的平均值比A时期提高了24.78%,以C2处理的水稳性团聚体含量最高。不同时期土壤和各级水稳性团聚体中有机质含量表现为B>C>A。随着团聚体粒径(>4mm,4～2mm,2～1mm,1～0.5mm,0.5～0.25mm)减小,水稳性团聚体中有机质含量逐渐降低。土壤有机质含量与各粒径水稳性团聚体有机质含量呈线性正相关,小粒径(2～0.25mm)水稳性团聚体的有机质含量与土壤有机质含量呈极显著正相关(相关系数为0.779 2～0.828 6)。综合考虑土壤有机质含量和团聚体稳定性2个因素,稻草覆盖措施对侵蚀红壤的修复效果较好。     

稻草覆盖和聚丙烯酰胺对坡地红壤水蚀的阻控作用

通过室内土槽模拟和田间径流小区观测,研究不同条件下稻草覆盖、聚丙烯酰胺(PAM)表施及其组合措施对坡地红壤水蚀的影响。稻草覆盖、PAM表施明显提高了土壤入渗率,降低了产流率,推迟了稳定入渗、初始产流和稳定产流时间的到来,从而增加降雨入渗,减少产流,并明显提高了旱季0-45cm深度的土壤含水量。3种措施之间的入渗量和产流量差异与雨强正相关,与初始含水量负相关;稻草覆盖减沙的效果在大雨强、中高初始含水量更明显,而PAM表施在小雨强、中低初始含水量更好;组合措施增加入渗、减流、减沙的效果好于单一措施。结果表明,稻草覆盖和PAM表施对坡地红壤水蚀具有较好的阻控作用。     

土壤团聚体和水分动态在3种植被覆盖下的关系

为了探究不同植被覆盖下的土壤水分动态变化和团聚体稳定性的关系,选取桂花地、油菜地、杉树地3种植被下的土壤为研究对象,就团聚体和土壤水分之间的年变化关系、短期变化关系(在短期降雨前后)进行了研究。结果表明:在1年时间内、3种植被下的土壤中,杉树地土壤团聚体稳定性显著高于桂花地和油菜地,并以0.25～2mm的水稳团聚体为主。土壤团聚体稳定性的年变化趋势和土壤水分呈显著负相关关系,在土壤水分含量降低的时候团聚体稳定性升高。在桂花地、油菜地中,土壤水分和<0.25mm粒级团聚体呈显著正相关关系,和>0.25mm粒级团聚体呈负相关趋势,表明水分会促进大团聚体破碎分解成微团聚体,从而改变团聚体稳定性。同时,在短期时间内,土壤团聚体平均重量直径(MWD)随着降雨的开始呈现下降趋势,随着降雨的停止,团聚体MWD会逐渐回升。这种变化与降雨以及降雨引起的土壤水分的迅速变化有关。综合长期和短期时间变化,种植杉树林可以有效调控土壤水分变化幅度,提高团聚体稳定性,对预防水土流失具有重要作用。     

玉米作物水分胁迫指数(CWSI)基线差异原因初探

为了探讨相同作物水分胁迫指数(CWSI)基线,在不同试验条件下存在差异的原因,于2010年及2011年连续2年在南方红壤区进行了不同施肥处理的玉米小区试验。结果表明,不同的氮素处理,玉米形态学指标及叶龄存在差异,其中不施氮的处理与施氮的处理差异显著(P<0.05),施氮多和施氮少的处理差异较小。在玉米不同的生育期,CWSI下基线不完全相同。施肥能够影响玉米冠气温差的降低程度,施用氮肥越多,冠气温差降幅越大,从而可使不同施肥处理的CWSI下基线产生差异。此外,在作物发生干旱时,施用不同类型的肥料还能够影响作物冠气温差的增加程度,其中施用化肥处理玉米冠气温差要比施用有机肥和不施肥的处理高,施用有机肥处理的玉米冠气温差也较不施肥的处理高。研究结果认为,相同作物CWSI基线的差异与作物本身品种,以及不同生长条件下作物生长状况之间的差异密切相关,而气候条件是造成这种差异的辅助因素。     

各具特色的当代土壤水分测量技术

概要介绍了目前国际上主要土壤水分测量技术的原理及特色 ,称重法为标准方法 ,中子仪为第二标准方法 ,TDR为主流方法 ,FDR和Capacitance法在连续动态监测方面具有优势     

施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响

在田间小区遮雨条件下,采用有交互作用的双因素试验方法,设置了连续干旱0～32 d等7个水分处理及N 0、140、280 kg/hm2 等3个氮肥处理,研究施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长的影响。结果表明,轻度干旱条件下,随着施氮量的增加,夏玉米的株高、叶长、叶宽、茎粗等形态指标,生物量和产量都增加;中度干旱时,适量施用氮肥,夏玉米的形态指标、生物量及产量均高于不施氮肥和大量施用氮肥;严重干旱时,随着施氮量的增加,夏玉米的形态指标、生物量和产量都呈逐渐下降趋势。本试验结果说明,施氮水平对不同干旱程度夏玉米生长有不同影响,应根据干旱程度选择合理的施氮量,以减小干旱带来的损失。     

土体构型对花岗岩红壤细沟发育形态的影响

为探究花岗岩红壤细沟形态特殊变化的原因，解释土体构型影响细沟形态发育的机理。设计单一红土层(H)、单一砂土层(S)、上红下砂层状土层(HS)3种土体构型、不同径流量(低径流量3 L/min、高径流量6 L/min)和不同坡度(中坡20°、陡坡40°)的室内模拟细沟冲刷试验。结果表明：H处理下，细沟形态更多向“V”形和“U”形发育；S处理下，细沟沟道发育过程中短暂形成上窄下宽的深宽梯形断面后，完全崩塌；HS处理下，细沟形态能发育为梯形断面，且能继续扩大发育。与H和S相比，HS陡坡(40°)处理下沟岸崩塌更加频繁且单次大质量崩塌更多。HS陡坡(40°)处理下沟岸崩塌发生21次，其中，单次崩塌量>1 kg的占比为63%。HS与H和S相比，雷诺数(Re)和弗罗德数(Fr)的波动更剧烈，更有利于梯形断面形成。与H、S相比，HS沟壁崩塌发生时，上层红土层含水量最低为0.31 cm³/cm³,抗剪强度最高为178 kPa;而下层砂土层含水量较高(0.33 cm³/cm³),抗剪强度最小为54 kPa。上红下...