耕作制度对紫色土养分循环的影响

用定位试验结果,比较聚土免耕、早三熟、平作等耕作制对紫色土氮磷钾养分循环结构和强度的影响.紫色土养分主要通过作物收获输出,钾素淋失突出,聚土免耕养分输入量大,其中有机物料形式的氮、磷各为336.64kg/hm~2,48.48kg/hm~2,养分输入略大于支出.     

东北黑土区坡耕地土壤侵蚀对影响因素响应的定量分析

东北黑土区坡地耕作方式多样,侵蚀过程复杂,形成了强烈的水土流失,须加强土壤侵蚀影响因子对产流产沙影响的定量化研究.本文利用2013-2017年东北典型黑土区海伦市光荣小流域不同处理方式的坡耕地径流小区监测数据,采用K均值聚类法和通径分析法,系统研究了不同降雨类型事件中坡耕地产流产沙对影响因素的响应.研究结果发现,研究区以中等历时、中等雨强、中等雨量的降雨(RⅢ)为主,其次是长历时、中等雨量的变雨强类型降雨(RⅡ),长历时、大雨量、大雨强的大暴雨(RⅠ)极少发生.横坡垄作对RⅢ的水土保持防护效益明显优于RⅡ.在免耕、少耕、顺坡垄作和裸坡小区,RⅡ和RⅢ的平均次降雨径流深相差较小,但RⅢ的土壤流失量明显高于RⅡ,RⅢ是研究区土壤流失的主要贡献者.降雨量和降雨侵蚀力分别在RⅢ和RⅡ中对产流具有较大影响.水土保持措施通过直接和间接影响径流深的作用进而控制土壤流失量.作物经营管理对土壤流失量的影响以间接效应为主.本文研究结果表明不同处理小区的径流深和土壤流失量均具有显著差异,实施水土保持措施能明显减少产流产沙.单纯从防治水土流失的角度考虑,横坡垄作是该区最为适宜的水土保持措施,其次是免耕,不推荐少耕措施.     

不同耕作措施对旱地农田土壤水分保持及入渗性能的影响研究

通过定西市安定区的中长期保护性耕作试验,对连续6 a不同耕作措施后0～30 cm土层土壤的水分特征曲线、土壤容重、孔隙度、土壤饱和导水率进行了测定。结果表明,两种轮作序列下,不同耕作措施0～30 cm土壤水分特征曲线在水吸力为5 bar和15 bar时几近重合,在3 bar、1 bar和0.5 bar时出现差异;Gardner模型拟合的结果显示在0.5~15 bar吸力范围内,其水吸力与含水量之间的关系符合幂函数式S=Aθ-B这一关系式,且相关系数均达极显著水平。免耕秸秆覆盖和免耕地膜覆盖的两个处理较传统耕作改善了土壤持水性能;传统耕作秸秆还田和免耕秸秆覆盖处理较传统耕作处理显著降低了0～5 cm土层容重,增加了土壤总孔度;免耕秸秆覆盖可以显著提高土壤饱和导水率。     

小麦玉米田耕作模式的防风蚀效果

通过风洞实验,在5个风速下对6种耕作方式下农田土壤风蚀速率、0~20 cm风沙流结构进行了模拟研究。结果表明:保护性耕作土壤风蚀速率较传统耕作平均降低20%~40%;保护性耕作和传统耕作条件下土壤风蚀速率均随风速的增大呈幂函数递增,但在传统耕作条件下递增较快;风速14 m·s^-1是荒漠绿洲农田土壤风蚀加剧转折点,当风速>14m·s^-1时保护性耕作下风蚀速率较传统耕作明显降低;0~20 cm内,传统耕作和保护性耕作下输沙率与高度分别呈线性和指数关系,保护性耕作下0~4 cm输沙量和输沙量百分比(Q0~4/Q0~20)均低于传统耕作。     

等高固氮植物篱技术——山区坡耕地保护开发利用的有效途径

固氮植物篱近年来被热带地区用作防治坡耕地的水土流失和肥力退化的有效手段。在地处亚热带金沙江干热河谷区的中国科学院成都生物研究所宁南持续发展实验站的研究结果表明：与传统顺坡耕作方式相比，利用新银合欢(L．1eucocephala)或山毛豆(T．candida)在坡耕地上每隔4m培植高密度的双行等高植物篱可使坡耕地的径流量平均减少49．6％以上，土壤侵蚀及其产生的养分流失均减少98％以上，土壤有机质、全氮、阳离子交换量等养分有很大程度的恢复和改善。农作物产量得以维持和提高，这说明等高固氮植物篱对我国亚热带坡耕地的水土保持和土壤改良同样具有十分良好的效果。     

再论聚土免耕垄的中层培肥

聚土免耕垄的土壤结构性变化主要表现在中上层,以中层更突出.而土壤养分状况、水分状况、生物活性及有机无机复合胶体的变化却主要表现在中下层.多数肥力指标均显示中层的改善为最大.这与有机肥深施至中层有关.聚土免耕垄的培肥重点是中层.     

水蚀作用下土壤抗蚀能力的表征

研究区为黄土高原南部淳化县泥河沟流域 ,在未经翻耕的自然或人工 (耕地 )坡面上 ,选择 5 6个 1m2样地 ,(土壤为黄土 ,体积含水率 7.1%～ 2 0 .1%,干容重 1.0 1g/cm3～ 1.2 9g/cm3) ,采用南京土工仪器厂出产的WI- 3型便携式直剪仪 ,对表层 0～ 5cm土层进行现场取样剪切 ,3次重复剪切的结果表明 ,表层土壤抗剪强度与土壤含水率及容重均密切相关。抗剪强度起初随含水率增加而缓缓增大 ,在含水率 12 %～ 14%时达最大 ,然后较迅速减弱。容重的影响表现为 :随容重增大 ,土壤抗剪强度呈直线趋势较快增大。通过室内降雨侵蚀实验 (坡面面积为0 .3m× 1.0m ,雨强分别为 1.39、1.49、1.88和 2 .6 6mm/min) ,经对收集的溅蚀物及冲刷物称重分析发现 ,无论击溅侵蚀还是径流击溅共同作用 ,在土壤干容重不变 ( 1.2 g/cm3)情况下 ,试验土壤含水率达 16 %时 ,其抗蚀能力最强。考虑到容重的影响 ,把抗剪强度作为抗蚀力指标还是较为合理的。对于表层为松散状态的坡面 ,将分别采自农耕地、荒地、草地、灌木地表层的原状土块 ( 2 5cm× 6cm× 2 .5cm)用水饱和后 ,置于长 10 0cm、宽 6 .2cm、高 6 .0cm的冲刷槽中 ,在坡度 15° ,流量 5L/min条件下进行等时冲刷。用冲刷前后同一土样重量之差除以流量 ,即可求出冲刷模数值。经对     

紫色土陡坡耕地顺坡垄作条件下的土壤及其流失特征

顺坡垄作是在长江上游特别是紫色土坡耕地上农民普遍采用的耕作模式,以往由于主流思想的影响,没有得到应有的重视。以三峡库区紫色土坡耕地为例,采用野外调查与小区实验相结合,分别采集垄沟和垄坡表层土壤,测试顺坡垄作地块沟、垄土壤容重、粒径分布、有机质含量、TN、TP、土壤含水量等指标,小区实验调查顺坡垄作条件下的土壤流失特征,进而探讨顺坡垄作导致的土壤特性差异与顺坡垄作的水土保持机制。结果表明:与垄沟内土壤相比,垄坡土壤平均含水量、容重分别降低29.74%和16.41%,土壤总孔隙度高20.56%,说明垄坡土壤具有更大的吸持水分的潜力,降雨产流阈值相比于垄沟土壤也更大。相比于垄沟内土壤,粘粒在垄沟内发生富集,垄坡土壤中的有机质、总氮(TN)和总磷(TP)指标分别高18.79%、17.30%和9.31%。侵蚀泥沙中沙粒含量出现明显富集,几乎是垄沟土壤沙粒含量的1倍,而粘粒和粉粒含量则远小于径流小区土壤成分,说明顺坡垄作有利于50μm土壤细颗粒的保持。侵蚀泥沙中有机质和TN远小于径流小区土壤成分,而TP则高于径流小区土壤成分,与侵蚀泥沙颗粒分选现象近似,说明顺坡垄作的肥力指标流失差异同样主要由侵蚀分选导致,也说明顺坡垄作有利于紫色土有机质和氮肥的保持。     

保护性耕作对黄土高原农田土壤理化性质的影响

研究了陇中黄土高原半干旱区的小麦→豌豆→小麦轮作系统下免耕(NT)、传统耕作+秸秆还田(TS)、免耕+秸秆覆盖(NTS)等保护性耕作措施对土壤容重和土壤养分的影响。结果表明:保护性耕作措施可显著提高0~5 cm层土壤有机碳、氮(全氮、速效氮)、磷(全磷、速效磷)、钾(全钾、速效钾)的含量,其中,NTS效果最优,可显著降低0~30 cm各土层土壤容重;土壤有机碳与氮(全氮、速效氮)、磷(全磷、速效磷)各因子存在极显著正相关关系。与传统耕作相比,NTS、NT,TS降低土壤容重,提高了土壤养分的含量。豌豆田土壤容重分别降低4.80%、2.67%、4.00%,有机碳分别提高10.52%、4.63%、4.83%,全氮分别提高13.83%、7.45%、8.51%;春小麦田土壤容重分别降低4.62%、3.08%、4.62%,有机碳分别提高11.99%、7.78%、12.10%,全氮分别提高11.11%、6.67%、3.33%。     

喀斯特地区翻耕和玉米种植对土壤团聚体、氮素及微生物量的影响

喀斯特地区农业活动在短期内可能会导致土壤团聚体破碎、微生物量降低,进而引起土壤氮快速丢失。然而翻耕和玉米种植如何影响这一过程仍不清晰。本研究基于当地常见作物玉米地的不同翻耕模式(NT-免耕不种玉米; NTM-免耕种玉米; CT-传统耕作不种玉米; CTM-传统耕作种玉米)的原位控制试验,分析一年后土壤团聚体组成、氮素及微生物量等变化规律。结果发现:双因素方差分析表明,翻耕措施显著影响土壤团聚体分布、总氮丢失量(△TN)、硝态氮(NO3--N)、可溶性有机氮(DON)和微生物量生物量碳(MBC)含量,玉米种植仅对土壤NO3--N和DON有显著作用。翻耕主要破碎5～8 mm粒级大团聚体,显著提高土壤△TN,降低土壤MBC含量。土壤NO3--N是喀斯特地区可溶解性氮素的主要形态,其次是DON,铵态氮(NH4+-N)含量最低。土壤NO3--N在翻耕或玉米种植下均显著减少,DON仅在翻耕和玉米双重作用下显著降低。Pearson相关性分析表明总氮的丢失主要来自土壤团聚体5～8 mm粒级的破碎。在喀斯特脆弱生态系统中,减少耕作干扰或开展保护性耕作是减少土壤物理结构破坏,维持氮库,实现其可持续性利用的有效措施。     

秋免耕对坝上地区农田风蚀及土壤理化性质的影响

秋免耕是中国北方风蚀区农田保护性耕作的主要措施,对土壤风蚀的抑制作用已得到普遍验证,但对土壤性质的影响还缺乏足够认识,是否具有保墒作用还存在争议.以地处北方农牧交错带的河北坝上地区康保县作为典型研究区,采用野外调查取样和室内实验分析手段,通过比较秋免耕地与邻近秋翻耕地风蚀前后表层土壤理化性质变化的差异,研究秋免耕对土壤...     

Wind erosion in the central Ebro Basin under changing land use management. Field experiments with a portable wind tunnel

The agricultural landscape in the semi-arid central Ebro Basin is changing from dry farming towards land abandonment. This study aims to describe quantitatively the influence of this land use change onto wind erosion susceptibility in this region. Additionally, the effects of tillage operations on wind erosion rates were evaluated. A portable wind tunnel was used to assess the relative sediment loss rates at three test sites near Zaragoza. Three different land use systems varying in crust disturbance level were investigated – (1) fallow land with undisturbed physical soil crusts, (2) simulated sheep trampling and (3) conventional tillage (dry farming).The results show that simulations on undisturbed crusted soils produce little soil loss. Consequently, wind erosion can be considered as negligible on these surfaces. Simulated sheep trampling during wind tunnel test runs produce 10 times higher sediment losses than simulations on undisturbed crusted soils. Highest sediment losses (50 times) were observed from rolled surfaces. Because of the ongoing extensification process, the distributions of physical soil crusts will most probably further increase. According to the results, this would lead to a reduction of wind erosion susceptibility in the central Ebro Basin depending on intensity and time of sheep pasturing and tillage.     

东北黑土区保护性耕作的发展现状与成效研究

东北黑土区承担着国家粮食安全“稳压器”的重要责任。然而,由于长期超负荷开发利用导致黑土日益退化,黑土资源的永续利用受到严重制约。理论与实践证明,保护性耕作是保护黑土地、推动黑土耕地质量和耕作效益绿色增长的发展模式。综述了保护性耕作的基本内涵及其在东北黑土区的发展现状与技术概况,从保护性耕作在土壤保持、保墒效益、结构改善、固碳培肥和土壤生物多样性增加、节本增效等方面系统评估了东北黑土区实施保护性耕作后的生态与经济效益,提出黑土区实施保护性耕作存在的问题与未来发展方向,以促进黑土地保护与利用协调发展、推动保护性耕作高质量跨越式发展。     

开垦对高寒草甸土壤有机碳影响的初步研究

在中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站地区,选择高寒草甸开垦后形成的一年生人工草地作为研究对象,开垦年限分别为0、1、11、16和20年,利用土壤有机碳密度分组法,进行了0~40cm土层土壤有机碳及不同组分（轻组有机碳,重组有机碳）含量及随开垦年限变化关系的研究。结果表明：高寒草甸开垦后其土壤有机碳的变化主要发生在0~10cm土层,土壤中SOC、LFOC和HFOC呈下降趋势,至20年时分别下降了10.5 %、26.7%、8.1 %,主要原因为当地较为强烈的风蚀作用、耕作侵蚀和开垦加剧了表层（0 ~10cm）土壤有机质的氧化分解,表层土壤中的粗有机物质在降水淋溶作用下,在土体下部重新淀积。而0 ~40 cm土体内,SOC、LFOC和HFOC略有增加,开垦20年,他们的累积速率分别为0.08 t C·hm-2·yr-1、0.07 t C·hm-2·yr-1、0.14 t C·hm-2·yr-1。人工草地长期种植虽然没有改变高寒草甸作为碳汇的基本功能,但却大大降低了其碳汇效应,植物-土壤系统年固定碳量由未开垦前的7.38t C·hm-2·yr-1下降至6.89 t C·hm-2·yr-1。     

Rates of sheet and rill erosion in Germany — A meta-analysis

Knowledge of erosion rates under real conditions is of great concern regarding sustainability of landuse and off-site effects on water bodies and settlements. Experimentally derived rates of sheet and rill erosion are often biased by experimental settings, which deviate considerably from typical landuse, by short measuring periods and by small spatial extensions, which do not account for the pronounced spatio-temporal variability of erosion events. We compiled data from 27 studies covering 1076 plot years to account for this variability. Modelling was used to correct for deficiencies in the experimental settings, which overrepresented arable land and used steeper and shorter slopes as well as higher erosivity than typically found in reality. For example, the average slope gradient was 5.9° for all arable plot experiments while it is only 2.6° on total arable land in Germany. The expected soil loss by sheet and rill erosion in Germany after taking real slopes, landuse and erosivity into account averaged 2.7 t ha^− 1 yr^− 1. Annual crops contributed the largest proportion (90%) but hops despite its negligible contribution to landuse (0.06%) still contribute 1.0% due to its extraordinary rapid erosion, which was even faster than the measured bare fallow soil loss standardized to otherwise identical conditions. Bare fallow soil loss, which is often used as baseline, was 80 t ha^− 1 yr^− 1 when standardized to 5.1° slope gradient, 200 m flow path length, and average German erosivity.     

生草覆盖和植物篱措施对红壤坡地土壤侵蚀调控效应研究

以安溪官桥为研究区,在已有研究工作的基础上采取野外调查与人工降雨野外模拟试验相结合的方法,研究了植被对山坡地土壤侵蚀的调控机理．研究表明,翻耕地在生草覆盖的条件下,产流量与径流系数均减少70％左右,平均入渗率提高3倍多．说明生草覆盖条件下大量的降雨以入渗的形式流入土壤中,且径流含沙量与产流产沙量均显著低于生草覆盖前,其中平均含沙量减少87．5％,产沙量减少97％．根据对野外试验小区的多年观察,说明植物篱具有缓解坡度、提高土壤抗冲性等明显的保水保土效益．因此,采取适当措施减少产流量以及提高降雨向土壤水分的转化率,均可有效减少坡地土壤流失量．     

多功能高分子固沙剂流动沙丘固定试验研究

试验选择在甘肃省武威市民勤县绿洲外缘与沙漠交接地带,应用多功能高分子固沙剂进行流动沙丘固定试验研究。结果显示,在试验区斜坡下部,除草试验区比对照区结皮厚度增大81.25%,未除草试验区结皮比对照厚度增加32.25%,固沙结皮区比无结皮区抗风蚀,至今固沙结皮依然存在;未除草有结皮时固沙试验区0~80cm各层平均含水率均比对照区高,其中土层平均含水率比对照区高76.27%。实验证明施用试剂不仅固沙效果非常明显,而且在不除草时对土壤水分有很好的保持效果。     

耕作侵蚀及其农业环境意义

２１世纪来临之际,耕作研究和耕作习惯将发生重大变化。这一革命性变化的驱动力是人们对耕作位移与耕作侵蚀及其农业持续性和环境保护的日益了解和认识。耕作位移是耕作活动造成的土壤移动。因受耕作工具的设计、操作、景观地形和土壤性质等因素的影响,耕作位移在景观内的变化导致净土壤重新分配,即耕作侵蚀。典型的民政部是耕作连续地导致土壤顺坡移动,造成土壤在坡上部严重流失,而在坡下部堆积,本文描述了耕作位移和耕作侵蚀     

侵蚀泥沙、有机质和全氮富集规律

Serious soil erosion has already resulted in degradation of the Loess Plateau of China. Soil erosion is commonly accompanied by extensive soil nutrient loss. Because of enrichment processes,sediment nutrient content is often higher than that of natural soil. The objective of this study is to determine the enrichments of organic matter and total nitrogen in sediment in hilly and gully loess areas on the Loess Plateau of China. Measurements of enrichment ratios (ER) of organic matter (EROM) and total nitrogen (ERTN) in sediment as affected by rainfall, slope gradient, tillage, and fertilization were made in the field under natural rainfall conditions. The results showed that the enrichment of clay in sediment resulted in the enrichment of organic matter (OM) and total nitrogen(TN) in sediment. The averages of sediment clay ER, EROM and ERTN for the various slope gradients were 1.77, 2.09 and 1.61, respectively. The soil erosive module was negatively correlated with EROM and ERTN. Our results indicate that measures to reduce soil erosion, i.e. reducing rainfall erosivity, decreasing soil slope gradient, decreasing fertilizer use, and using level trenches, may increase EROM and ERTN. Both quantity and quality of sediment yield should be considered when implementing erosion control measures.