旋耕转深松和秸秆还田增加农田土壤团聚体碳库

土壤耕作和秸秆还田能够显著影响土壤结构和养分周转,也是土壤团聚体分布及更新周转的主要驱动因素。该研究基于连续9 a的旋耕-深松定位试验,对比了长期旋耕农田转变为深松以及秸秆还田对农田土壤0~50 cm土壤团聚体分布、稳定性及团聚体碳含量的影响,分析了团聚体碳对土壤有机碳的贡献率及相互关系。研究结果表明,将长期旋耕农田转变为旋耕-深松农田显著影响了0~50 cm土层的团聚体分布及其碳含量。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式能够显著提高表层土壤较大粒级团聚体的比例,且显著提高了土壤团聚体稳定性,分别比旋耕-深松无秸秆还田(RTA-STA)、旋耕秸秆还田(RTS)和旋耕无秸秆还田(RTA)处理高6.1%、65.4%和87.8%;同时,RTS-STS处理显著提高了0~20 cm土层团聚体碳含量和对有机碳的贡献率,虽然在20~30和30~50 cm土层之间,2个处理的团聚体碳含量差异并不明显,但RTS-STS处理的团聚体碳含量对有机碳的贡献率较0~20 cm土层和RTS处理显著降低。通过耕作方式转变、秸秆还田和两者的交互作用对土壤团聚体分布及其碳含量影响的作用力分析可看出,耕作、秸秆及其交互作用是影响不同土层中各处理在不同粒级团聚体分布比例及碳含量差异的主要因素。通过相关分析表明,土壤有机碳含量与团聚体稳定性及其自身碳含量之间存在显著或极显著的正相关关系。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式促进了0~20 cm土壤团聚体的形成和稳定,提高了土壤团聚体碳库和对有机碳的贡献,对提升土壤有机碳水平具有积极意义。     

添加砒砂岩对风沙土性质的改良及时间效应

试验利用砒砂岩和风沙土性质上的互补性,采用田间试验,将两者按不同的比例（1:1,1:2,1:5）复配,并以黄土与风沙土1:2复配作为对照,以期为将砒砂岩与沙复配成土技术大规模推广应用于毛乌素沙地进行农业种植提供科学依据。结果表明,随着砒砂岩加入比例的增加,复配土壤砂粒含量减少,粉粒含量明显增加,砒砂岩的加入促使风沙土土壤质地由砂土向粉壤土逐渐转变。而且随着作物种植年限的增加,复配土壤砂粒含量也在明显减少,粉粒和黏粒含量增加且有逐渐下移的趋势,这种变化在0-40 cm土层尤为突出。各处理>0.25 mm水稳性团聚体含量（WR_0.25）,平均重量直径（MWD）,几何平均直径（GMD）均随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而显著增加,>0.25 mm各级别土壤团聚体含量也基本随砒砂岩加入比例和作物种植年限的增加而增加,且增加最明显的是0.25~0.5 mm级别土壤团聚体含量。各处理0-30 cm土层土壤有机质含量随作物种植年限的增加而显著增加。综上,砒砂岩与沙复配比例为1:1~1:5均可不同程度的改善土壤质地和结构,增加土壤有机质,且复配比例在1:1~1:2时效果最佳。     

2种扦插护岸植物根系对土壤结构的改良效应

以坡面5年生金丝柳和毛白杨为研究对象,采用土柱法测定2种扦插植物的根系分布特征,并应用Le Bissonnais法中快速湿润处理测定2种扦插植物不同土层土壤水稳性团聚体稳定性和可蚀性特征,测定指标包括:>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量(R_0.25)、土壤团聚体平均质量直径(MWD)和土壤可蚀性因子K值。分析坡面2种扦插植物根系分布特征及其对土壤团聚体的影响,结果表明:1)扦插植物根系集中分布在树干周围0~40 cm土层内,以>5 mm的粗根为主;2)在0~100 cm土层,根系含量、土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力均随土层深度的增大而减小;3)金丝柳根系在提高土壤团聚体稳定性和抗侵蚀能力方面强于毛白杨;4)扦插植物R_0.25与＜1 mm根系含量均呈现显著正相关关系,说明根系改善土壤团粒结构的性能主要取决于＜1 mm根系含量。      

低强度自密实再生大骨料混凝土配制试验研究

通过自密实再生大骨料混凝土的配制试验,研究了水胶比、高效减水剂对自密实再生混凝土强度及和易性的影响规律。结果表明:当水胶比W/B=0.55,高效减水剂掺量为胶凝材料的0.6%时,混凝土拌合物整体和易性良好,且无泌水现象发生,其抗压强度为18.1~20.5 Mpa。对于低强度混凝土建筑物,其承载力方面可以满足要求,具有一定技术可行性。     

级配与骨料率对混凝土力学行为的影响

【目的】研究级配和骨料率对混凝土物理力学性质的影响,为揭示骨料率及级配对混凝土力学行为的影响机制提供参考。【方法】在颗粒流数值平台上进行了具有骨料破裂功能的混凝土单轴压缩虚拟试验,设计了不同骨料率(0%,50%,60%,70%,80%)和不同级配(一级配、二级配、三级配、四级配)混凝土虚拟试验,分析材料的破裂形态、裂纹扩展过程、应力应变曲线和破裂能量的演化规律。【结果】相同骨料率条件下(以70%骨料率为例),随着混凝土级配依次提高,相较于一级配,二、三、四级配的混凝土强度(峰值应力)分别降低6.14%,24.58%和33.61%,裂纹数和各种能量均有不同程度下降,表明级配越高,越容易形成架空结构,易造成局部不稳定,会影响增强效果。相同级配条件下(以二级配为例),随着混凝土骨料率依次提高,相较于50%骨料率,混凝土强度(峰值应力)分别提高7.32%,62.9%和143%,裂纹数相应减少而各种能量均有不同程度增大。【结论】混凝土骨料结构稳定程度对混凝土强度影响显著。     

秸秆还田与长期连作棉田土壤水稳性团聚体特征

以棉花长期连作定点试验田为研究对象,研究秸秆还田对长期棉花连作土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响。试验设长期连作5、10、20 a和30 a的秸秆还田小区及长期棉花连作5、10 a和20 a无秸秆还田小区,共计7个处理,每个处理3个重复。结果显示:无秸秆还田条件下,随着连作年限的增加,土壤1~0.25 mm水稳性团聚体含量和团聚体中有机碳含量逐渐降低,0.053 mm水稳性团聚体含量逐渐增加;而秸秆还田可以显著提高长期连作棉田土壤中1~0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)值及团聚体中有机碳含量;秸秆还田条件下随着连作年限的增加,土壤1~0.25 mm水稳性团聚体含量逐渐增加,0.053mm水稳性团聚体含量逐渐降低,且对0~30 cm耕作层土壤影响较大;与无秸秆还田相比,秸秆还田长期连作棉田,随着连作年限的增加,团聚体分形维数(D)逐渐降低,而无秸秆还田分形维数(D)逐渐增加,团聚体分形维数表现为随土层加深而增大,最后在20~30 cm处趋于稳定。说明秸秆还田显著提高长期连作棉田水稳性团聚体的稳定性,对改善土壤结构、提升土壤的肥力具有积极作用,能够缓解长期连作对土壤物理性状产生的不利影响。     

退耕年限与方式对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

以黄土高原南部退耕还林年限6 a(FL06)和15 a(FL15)刺槐林地、退耕还草年限6 a(GL06)和15 a(GL15)紫花苜蓿草地为研究对象,以临近长期耕作坡耕地(CK)作为对照,采用湿筛法,分离出2 mm、1~2 mm、0.5~1 mm、0.25~0.5 mm和0.25 mm 5个粒级的水稳性团聚体,研究了退耕年限与方式对团聚体稳定性和不同粒径团聚体有机碳分布的影响。结果表明:在0~20 cm土层,退耕还林还草与未退耕相比能显著提高2 mm和1~2 mm粒径团聚体含量,显著减少0.25 mm粒径团聚体含量,其中对于2 mm和1~2 mm粒径团聚体在不同退耕年限与方式下含量表现为GL15GL06FL06FL15CK和GL15FL06GL06FL15CK;退耕还林和还草增加了两个土层的团聚体稳定性,GL15的平均重量直径(MWD)值和几何平均直径(GMD)值均最大,土壤结构最稳定,其次为GL06;不同退耕年限,2 mm粒径下退耕还林地和还草地、1~2 mm粒径下退耕还草地团聚体有机碳含量均随退耕年限的延长而增加。20~40 cm土层中,团聚体含量均值随粒径的减小而增加;MWD和GMD值均小于0~20 cm层;各粒径范围内退耕还林与还草后的团聚体有机碳含量与坡耕地相比总体表现出减小的趋势。研究结果表明,退耕改善了土壤结构,对各粒径团聚体有机碳含量分布的影响随退耕年限与方式不同效应各异,且GL15相较于其它退耕年限和方式下的样地有更好的土壤团聚体稳定性和更多的团聚体有机碳积累。     

不同植烟年限对土壤团聚体稳定性的影响及其相关因素分析

通过野外调查、取样和室内分析,对凉攀地区不同植烟年限的土壤团聚体稳定性及其有机碳含量等相关影响因素进行研究。结果表明:水稳性团聚体在植烟0~5 a期间被显著破坏,红壤、紫色土和水稻土团聚体MWD值分别下降68%、64%和52%;非水稳性团聚体的破坏集中在植烟3~5 a期间,3种土壤团聚体MWD值依次分别下降31%、9%和17%。有机碳含量影响团聚体水稳定性,尤以水稻土和紫色土表现显著。有机碳主要分布在5 mm和0.25 mm粒径团聚体中,随植烟年限的增加,紫色土和水稻土各粒径团聚体有机碳含量显著降低,且5 mm和0.25 mm粒径团聚体下降最明显,各粒径团聚体中有机碳分布越均匀。烤烟不宜连作,连作紫色土和水稻土烟地(田)可增施有机肥,保护土壤团聚体。     

不同粒径红壤团聚体坡面溅蚀特征

为揭示不同粒径团聚体坡面溅蚀规律,以第四纪粘土发育红壤为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验(雨强75mm/h,历时45min)研究0.25,0.25~0.5,0.5~1,1~2,2~5mm粒径团聚体溅蚀规律,系统分析了降雨条件下各粒径团聚体破碎、溅蚀率变化、溅蚀搬运量以及溅蚀搬运后的空间分布特征。结果表明:(1)降雨条件下团聚体粒径越大越容易破碎,除2~5mm团聚体破碎量高达96.06%外,2mm团聚体破碎量均小于50.00%。(2)0.25mm团聚体溅蚀率具有陡涨陡落特点,表土结皮发育迅速;0.25~0.5mm团聚体溅蚀率陡涨缓落,表土泥浆化过程明显;0.5~5mm团聚体溅蚀率则能保持较长时间增长,随后降低。(3)不同粒径团聚体溅蚀总量、上下坡溅蚀量与净搬运量变化趋势一致,一次降雨过程中,溅蚀搬运量峰值出现在粒径0.25~0.5mm范围内,而后随着粒径的增大逐渐降低。(4)团聚体粒径越小,溅蚀搬运后的平均重量距离越大,各粒径团聚体溅蚀量基本全部分布在半径60cm范围内。研究结果能为降雨侵蚀防治及侵蚀过程模型提供理论参考。     

稻田植茶后土壤团聚体水稳性变化特征及影响因素分析

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究名山地区稻田植茶后土壤团聚体水稳性变化特征及其影响因素。结果表明:稻田及植茶后的土壤水稳性团聚体含量在各粒径及土层间表现不同,稻田、茶园5年和10年土壤水稳性团聚体含量总体上随着粒径的减小呈先降低后上升的趋势,茶园15年水稳性团聚体含量则随着粒径的减小逐渐增加。从不同土层来看,在0—20,20—40cm土层中,随着稻田植茶年限的增加,土壤团聚体含量以2mm粒径团聚体为主转变为以0.25mm粒径团聚体为主,而在40—60cm土层中,总体上0.25mm粒径团聚体占据着主要地位;在0—20cm和20—40cm土层,稻田植茶后土壤团聚体水稳性逐年下降,由大到小依次为水稻田茶园5年茶园10年茶园15年,而在40—60cm土层,土壤团聚体水稳性由大到小依次为茶园5年茶园10年水稻田茶园15年,不同土层中团聚体的水稳性与0.25mm粒径团聚体含量呈正相关关系。稻田及稻田植茶后的土壤团聚体水稳性受土壤的理化性质影响,其中受0.25mm粒径团聚体含量、土壤容重、总孔隙度的影响较显著。就所测养分而言,稻田土壤团聚体的水稳性影响因素为有机质和游离氧化铁,茶园5年的影响因素为有机质和阳离子交换量(CEC),茶园10年的影响因素为有机质、CEC和有效磷含量,而茶园15年的影响因素主要是CEC含量。