The effect of conservation practices in sloped croplands on soil hydraulic properties and root‐zone moisture dynamics

Rain‐induced erosion and short‐term drought are the two factors that limit the productivity of croplands in the red soil region of subtropical China. The objective of this study was to estimate the effects of conservation practices on hydraulic properties and root‐zone water dynamics of the soil. A 3‐year experiment was performed on a slope at Xianning. Four treatments were evaluated for their ability to reduce soil erosion and improve soil water conditions. Compared with no practices (CK) and living grass strips (GS), the application of polyacrylamide (PAM) significantly reduced soil crust formation during intense rainfall, whereas rice straw mulching (SM) completely abolished soil crust formation. The SM and PAM treatments improved soil water‐stable aggregates, with a redistribution of micro‐aggregates into macro‐aggregates. PAM and SM significantly increased the soil water‐holding capacity. These practices mitigated the degradation of the soil saturated hydraulic conductivity (Ks) during intense rainfalls. These methods increased soil water storage but with limited effects during heavy rainfalls in the wet period. In contrast, during the dry period, SM had the highest soil water storage, followed by PAM and CK. Grass strips had the lowest soil water storage because of the water uptake during the vigorous grass growth. A slight decline in the soil moisture resulted in a significant decrease in the unsaturated hydraulic conductivity (Ku) of the topsoil. Therefore, the hydraulic conductivity in the field is governed by soil moisture, and the remaining soil moisture is more important than improving soil properties to resist short‐term droughts. As a result, SM is the most effective management practice when compared with PAM and GS, although they all protect the soil hydraulic properties during wet periods. These results suggest that mulching is the best strategy for water management in erosion‐threatened and drought‐threatened red soils. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

不同覆盖措施对高寒地区剥离的草皮块堆放温湿度及成活的影响

重大工程建设会扰动高寒草地,法规要求扰动区草皮层应予以剥离,待工程建设后再用于恢复原生植被,当前对剥离草皮堆放成活的影响研究较少。试验设计遮阳网与穿孔膜两种覆盖条件,探讨分析其对剥离的草皮块堆放与铺植利用后土壤温湿度及草皮块返青覆盖度的影响,研究结果表明：遮阳网覆盖堆体较自然地表日均土壤温度显著降低,同时各深度层极大延长冻结期,降水对土壤水分的补充效应延后,并造成堆放期水分大量损失;穿孔膜覆盖堆体较自然地表提高了土壤温度,阻碍了降水对土壤水分的补充,并造成堆放后土壤吸持水能力降低。遮阳网覆盖的草皮块返青覆盖度显著高于穿孔膜覆盖的返青覆盖度,堆放期日平均土壤温度>0 ℃的堆放日数与草皮块返青覆盖度的线性拟合较好。工程建设中应尽量缩短堆放时长,采用透水透气类覆盖材料,增加土壤与空气热量交换,以维持更长的冻结期,并适时补充水分,提高草皮块铺植的恢复成效。     

干旱区梨园不同覆盖条件下土壤环境因子综合性评价研究

在干旱沿黄灌区开展不同覆盖材料配合滴灌的灌溉保墒方式下,进一步研究了不同覆盖方式对梨园全生育期的土壤理化性状和养分含量变化影响,分析了土壤温度、水分、pH等和矿质营养元素间的相互关系,对覆盖后的土壤质量进行了综合性评价。试验处理分为无覆盖对照（T1）、园艺地布覆盖（T2）、玉米秸秆覆盖（T3）和黑地膜覆盖（T4）4个处理;试验设计为随机区组设计,每个处理小区均为167株梨树（约占地667 m²）,重复3次;各小区土样分0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土层取样。结果表明：（1） 园艺地布和黑地膜覆盖处理有一定的增温效应,而玉米秸秆覆盖有较好的降温和稳温效应,且增墒效应明显,土壤含水率比其他3种处理显著提高了1.0%~2.7%。（2） 相较无覆盖处理,黑地膜覆盖可提升表层土壤pH,并加速表层土壤有机质的分解,有机质含量较无覆盖处理下降33.1%;玉米秸秆覆盖可显著降低各土层的土壤pH,降低范围为1.8%~4.6%,并促进0~20 cm土层有机质的提升,土壤有机质含量增加12.2%;园艺地布覆盖下0~40 cm土层内土壤有机质含量和全盐量均有降低。（3） 黑地膜覆盖下0~20 cm和20~40 cm土层的碱解氮含量分别为73.00 mg·g^-1和64.53 mg·g^-1,均显著地高于无覆盖处理,无覆盖条件下土壤碱解氮在深层（40~60 cm土层）积累较多,显著地高于玉米秸秆和黑地膜覆盖;各处理0~20 cm和20~40 cm土层速效磷含量差异显著,大小顺序均为T4>T3>T2>T1,玉米秸秆覆盖可提升土壤速效钾和速效铁的含量。（4） 进行主成分分析表明不同覆盖方式对梨园浅层土壤环境因子的影响要明显大于深层土壤,在0~40 cm土层内各覆盖处理效果均好于无覆盖处理,其中玉米秸秆覆盖在0~20 cm和20~40 cm土层综合得分分别为1.189和0.326,覆盖效果最佳。     

地理国情普查外业调查技术要求

地理国情外业调查是地理国情普查工作十分重要的工作内容,是保证地理国情普查数据质量的关键环节。外业调查是对采集的地理国情要素和解译的地表覆盖分类成果以及内业无法定性的类型、边界和属性进行实地调查,同时采集遥感影像样本数据,为最终形成地理国情要素数据、地表覆盖分类数据成果和遥感影像解译样本数据库提供基础。     

玉米秸秆带状覆盖对西北旱地土壤温度及马铃薯产量的影响

设黑膜大垄（M1）、玉米秸秆带状平覆（M2）、玉米秸秆带状垄沟覆杆（M3）和不覆盖露地平作（CK）4个处理进行田间小区试验,对比研究不同覆盖方式对西北旱地土壤温度及马铃薯产量的影响。结果表明：M1较CK提高全生育期土壤温度0.98℃,主要提高了块茎膨大期5 cm土层（2015年）及淀粉积累期10 cm土层（2016年）的土壤温度;M2、M3较CK降低全生育期土壤温度1.06℃、0.59℃,主要降低了块茎形成期10 cm土层的土壤温度。两年M1、M2、M3分别平均较CK增产11.68%、21.74%、16.88%。产量与淀粉积累期至收获期单株结薯数、单株产量正相关（r=0.064~0.766）,覆盖处理显著较CK提高淀粉积累期单株结薯数及单株产量,平水年以M1最好,偏旱年以M2最好。     

黄土高原旱作区马铃薯叶片和土壤水势对垄沟微集雨的响应特征

于2011年在黄土高原半干旱地区以平地不覆膜为对照,研究了不同沟垄和覆膜方式对马铃薯叶片和土壤水势水势的影响。结果表明：不同沟垄和覆膜方式在不同土层和不同生育期对土壤和叶片水势的影响差异显著。（1）土壤水势日变化趋势：0～20 cm土层,土垄处理在开花期为先下降后上升型,土垄和覆膜垄处理在块茎膨大期为先下降后上升型,覆膜垄和全膜双垄沟播处理在成熟期为先下降后上升型,其余为逐渐下降型;20～40 cm土层,各处理土壤水势呈逐渐下降趋势。（2）叶片水势日变化趋势：开花期和块茎膨大期表现为双低谷型,双低谷分别在13：00和17：00,成熟期为“V”型,即单低谷型,低谷出现在17：00。各处理变化趋势相同,但水势存在差异。土垄处理在水分关键期（开花期和块茎膨大期）叶片水势显著高于其他处理,而全膜双垄沟播处理在成熟期最高。（3）生育期土壤水势和叶片水势均表现为先减小后增大的趋势。20～40 cm土层对叶片水势影响较大,土垄处理在该土层具有较好的水分状态,蒸腾作用较强加速了水分运移速率,是导致覆膜垄和全膜双垄沟播处理水势低于土垄的主要原因。在前期降雨较少的年份,由于较小的蒸腾作用,土垄处理可以保证马铃薯承受较小的水分胁迫;在前期降雨量较多的年份,覆膜垄和全膜双垄沟播处理则可以凭借其较大的蒸腾作用发挥较大的增产效果。     

砾石直径和补灌量对砂田西瓜根系分布的影响

采用剖面取样分析方法对砂田西瓜4种补灌量（0 mm,23 mm,4 mm 5和68 mm）和三种粒径（2~5 mm,5~20 mm和20~60 mm）砾石覆盖及不覆盖对照的根系分布进行了研究。结果表明,砂田西瓜有一个发达的根系,根系最长可扩展到1.5 m的深度,但83%以上的根系集中在1 m以上的土层,西瓜田覆盖砾石比对照的根系长度密度增加75%以上。砾石直径20~60 mm的覆盖处理,RLD显著高于2~5 mm直径的处理,降雨量较高的2002年,顶部50 cm土层有更多的根系,降雨量少的年份,下部土层的根系明显增多,但整个土层的总根系长度低于降雨较多的年份。2001年补灌45 mm和68 mm处理的根系长度密度明显高于不补灌的处理,但2002年随补灌量的增加,下部土层根系长度密度减少。降雨少的2001年,补灌增加了西瓜根系的长度密度、蒸散量、产量和水分生产率,而降雨多的2002年,补灌后根系长度密度减少,水分生产率降低。不同直径的砾石覆盖,产量没有显著差别,但由于大粒径砾石覆盖增加了土壤蒸发,虽然根系长度密度增加,但水分生产率降低。结果说明,砾石直径、降雨和补灌量对砂田西瓜的根系分布有明显的影响,用5~20 mm粒径砾石覆盖,并保持适度的水胁迫不仅有利于根系的扩展,而且能提高西瓜的水分利用率。     

小麦秸杆和残茬覆盖对夏玉米耗水量及产量的影响

夏玉米田进行小麦秸杆和残茬覆盖,可发迹夏玉米耗水规律,减少前期棵间蒸发,增加后期植株蒸腾,促进干物质积毗,使玉米产量和水分利用效率均有明显提高。不同土壤水分利用效率均有明显提高。不同土壤水分状况下,秸杆和残茬覆盖的效果是不同的,产量和水分利用效率以土训湿度较小的地段增加最为明显。说明该技术适用于气候比较干旱的地区,对发展我国北方旱地农业有重要意义。     

石河子绿洲棉区覆膜内5cm地温变化与气温的关系及膜内5cm地温预报分析

膜内5cm地温稳定通过10-12℃即可播种为棉花适宜播种温度指标,找出地膜内5cm地温与气温的定量关系并进行地温预报,同时确定对应的日平均气温的稳定界限指标值,就成为开展棉花适宜播种期预报的关键所在。以石河子绿洲覆膜栽培棉区为研究对象,分析了2008-2014年棉区春播期膜内5cm地温、气温的变化趋势以及气温与覆膜内、外地温的关系,并建立了膜内5cm地温预报模型。结果表明：近年来石河子棉区春播期内气温和膜内外5cm地温变化趋势一致,均有所上升,且膜内5cm地温显著高于膜外地温和日平均气温。棉田覆膜内外5cm地温与气温之间显著相关（P≤0.01）,石河子棉田覆膜内5 cm地温稳定通过10-12℃时,对应的日平均气温界限范围为6.3-8.2℃;利用逐日气温建立膜内5cm地温预报模型,回代检验绝对误差平均为1.01℃,2014和2015年预报检验绝对误差分别为0.5、0.7℃。预报模型可为更好地开展棉花播种期气象服务提供参考依据     

四川盆地秸秆还田与稻田新三熟制的农产品服务价值

四川省传统稻田种植模式为稻麦（油）轮作，中稻收后到小麦、油菜播栽前尚有2个月左右的休闲期，该时段的温光时资源占全年的20％左右，利用潜力大。经多年研究集成了以秸秆覆盖还田提升土壤有机质、提高稻田综合生产能力的“水稻-蔬菜-小麦”、“水稻-秋马铃薯-油菜”、“水稻-蔬菜-春马铃薯”稻田新三熟种植模式，对三种新模式的农产品服务价值研究结果表明：秸秆覆盖稻田新三熟显著提高了稻田的综合生产能力，“稻-芋／油”三熟新模式比传统“稻-油”两熟模式的生产力提高115．2％，产值达到42218．4元/a；“稻-菜-麦”和“稻-菜-芋”三熟新模式分别比传统“稻-麦”两熟模式生产力提高92．3％、168．3％，周年公顷产值达到35798．9元、49952．2元；“稻-油”保护性耕作两熟模式与传统“稻-油”农作模式相比，虽然生产力相当，但由于降低了生产成本，年农产品服务价值每公顷增加904．0元，增加8．7％，“稻-麦”保护性耕作两熟模式与传统“稻-麦”农作模式相比，年农产品服务价值每公顷增加5341．5元，增加57．5％；“稻-芋／油”三熟新模式比传统“稻-油”和保护性耕作两熟模式年农产品服务价值每公顷分别增加18006．2元、17102．2元；“稻-菜-麦”和“稻-菜-芋”三熟新模式分别比传统“稻-麦”两熟模式农产品服务价值增加16835．5元、25063．8元，比保护性耕作模式分别增加11494．0元、19722．3元。