2016(5):1-10. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.001
摘要:在学科发展和社会需求的双重驱动下,土壤水蚀过程一直是土壤侵蚀研究领域关注的焦点和热点。文章对土壤水蚀过程研究进行系统的回顾总结,介绍了土壤水蚀过程的概念和研究方法;重点从坡面土壤分离—搬运—沉积过程、流域土壤侵蚀—输移—堆积过程和水蚀预报模型3个方面,阐述了土壤水蚀过程研究的核心内容及取得的主要成就,并对国内外土壤水蚀过程研究进行了对比分析。在此基础上,将土壤水蚀过程研究尚需解决的难点问题归纳为土壤水蚀过程与机理、水土流失尺度特征和水土保持措施防蚀机理3个方面。
2016(5):11-17. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.002
摘要:为研究复合坡面径流运动过程及其水力特性,通过实验室土槽模拟试验,测试了7个径流量(10,15,20,25,30,35,40 L/(min·m))和25个坡度(5o~25o)组合(5个直面坡、10个凸型坡和10个凹型坡)条件下的径流流速,计算了径流深度、雷诺数和弗劳德数。结果显示,直面坡径流流速随流程增加而增大并趋于稳定,且随流量或坡度增大而增大。凸型坡下坡面的径流流速大于上坡面,而凹型坡下坡面的径流流速小于上坡面。径流深度的变化规律与流速相反。径流雷诺数沿流程为一常数,而径流弗劳德数则随之增大。径流雷诺数和弗劳德数随径流量增加而显著增大。坡度对雷诺数影响较小而对弗劳德数影响显著。试验条件下,径流雷诺数介于200~800之间,弗劳德数小于2.5。当径流量小于25 L/(min·m)时坡面径流属于层流状态,反之为紊流。凸型坡上坡面的径流为缓流而下坡面为急流,凹型坡径流大多数情况下属于急流状态。
2016(5):18-22. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.003
摘要:为弄清玉米各生育期片蚀阶段的径流特征,采用人工模拟降雨与微小区试验相结合的方法,研究不同坡度下紫色土横垄坡面片蚀阶段产流及水动力学参数变化特征。结果表明:(1) 15°坡面,拔节期和抽雄期片蚀出现时间在8 min后,且与苗期和成熟期间达显著差异;20°坡面,拔节期和抽雄期片蚀出现时间在6 min后,且与苗期、成熟期片蚀出现时间达显著差异。(2) 15°坡面,径流总量和产流率均表现为成熟期>苗期>抽雄期>拔节期,且成熟期径流总量和产流率分别为31.25 L和1.04 L/min;20°坡面,径流总量和产流率却表现为苗期>成熟期>抽雄期>拔节期,且成熟期径流总量和产流率分别为34.62 L和1.44 L/min;径流总量和产流率总体表现为20°坡面显著高于15°坡面。(3) 15°坡面,水流剪切应力在各生育期无显著差异,其它水动力学参数均表现为抽雄期最小,成熟期和苗期较大。20°坡面,单位水流功率在各生育期无显著差异,其它水动力学参数表现为拔节期或抽雄期最小,成熟期或苗期最大。断面单位能量和水流功率是试验条件下与横垄坡面片蚀产流率关系最密切的水动力学参数,可较好地表征横垄坡面产流特征。研究结果可为紫色土丘陵区坡耕地片蚀的有效防控提供理论依据。
2016(5):23-28. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.004
摘要:采用田间试验,研究了不施肥(CK)、常规施肥(CF)、90%常规施肥(90%CF)、80%常规施肥(80%CF)、控释复合肥(CRF)和有机—无机肥配施(MF)6种施肥处理对稻田径流和渗漏损失的影响。结果表明:水稻田面水总氮(TN)和铵态氮(NH4+—N)浓度在施肥后第2 d达到峰值,之后快速下降,第7 d后降至峰值的15%以下并趋于稳定,控制稻田氮素流失最关键的时间为施肥后1周。减量施肥可以有效降低田面水和渗漏水的氮素浓度。不同施肥处理(CK除外)TN径流损失量和氮素流失率分别为8.81~15.78 kg/hm2和施N量的2.58%~4.96%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理TN径流流失量分别较CF处理低22.05%,34.16%,44.17%和33.52%;TN渗漏损失量和氮素淋失率分别为18.86~40.39 kg/hm2和施N量的3.55%~11.77%,其中90%CF、80%CF、CRF和MF处理的TN渗漏损失量分别较CF处理低24.57%,26.52%,53.29%和26.97%。减氮20%不仅能有效较少稻田氮素径流和渗漏损失,还能有效保障水稻产量,提高氮素利用率。
2016(5):29-33. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.005
摘要:溅蚀在破坏土壤表层结构的同时为后续侵蚀提供丰富材料,以黄土高原典型土壤塿土为试验用土,通过模拟降雨试验,根据溅蚀速率、溅蚀前后土壤颗粒组成及表面强度变化指标,系统研究塿土的溅蚀特征。结果表明,溅蚀速率随降雨历时呈现幂函数变化,分为迅速降低、缓慢降低、趋于稳定3个阶段。土盘表面松散颗粒及利于溅蚀的粒级范围内颗粒的消耗、团聚体破碎及超渗产生的水层消耗雨滴能量、结皮的形成和发育分别是3个阶段的主要影响因素。在90 mm/h的雨强下,塿土颗粒富集与耗损的临界粒径是0.05 mm,雨滴打击分离粒级>0.05 mm颗粒,富集迁移粒级<0.05 mm颗粒。当含水率相等时,降雨历时越长贯入深度越浅。塿土表面强度随降雨历时增加,0~30 min是塿土结皮形成的关键时期。塿土溅蚀过程是表土颗粒组成不断变化和表面强度逐渐完善的过程。
2016(5):34-40. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.006
摘要:采用野外径流小区定位观测法,研究次降雨条件下腐殖酸(HA)、聚丙烯酰胺(PAM)、绿肥(GM)3种土壤管理措施对紫色丘陵区坡耕地产流产沙及氮磷养分流失特征。结果表明:A型(小雨量、短历时、低雨强)降雨发生频率最高,占降雨样本数的71%,B型(大雨量、长历时、中雨强)和C型(中雨量、中历时、高雨强)降雨是引发土壤侵蚀的主要降雨类型。不同土壤管理措施下侵蚀性降雨的临界降雨量差异不明显,降雨量>10 mm时坡面开始产流产沙。A型降雨下产流量:CK(123.49 L)>HA(60.67 L)>GM(53.67 L)>PAM(32.15 L),差异显著(P<0.05);产沙量:CK(30.91 g)>HA(10.49 g)>GM(5.50 g)>PAM(5.12 g),CK与GM和PAM差异显著(P<0.05)。B型降雨下措施间产流量与产沙量差异不明显(P>0.05),C型降雨下产流量CK(375.45 L)>HA(26 L)>GM(239.00 L)>PAM(182.10 L),CK与PAM间差异显著,措施间产沙量差异不显著(P>0.05)。次降雨条件下各土壤管理措施径流中氮素流失量差异显著,对照组全氮流失量是绿肥和聚丙烯酰胺2.1~2.6倍,水解氮流失量约为绿肥和聚丙烯酰胺2.7倍。不同土壤管理措施径流中磷素流失量总体趋势为:对照>腐殖酸>聚丙烯酰胺>绿肥,但差异不显著(P>0.05)。不同土壤管理措施下径流中磷的流失形态主要以水溶态为主。研究结果表明,A型降雨下聚丙烯酰胺、腐殖酸、绿肥具有减流减沙和减少氮磷流失效益显著,其中聚丙烯酰胺效益最优。
2016(5):41-45. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.007
摘要:为了深入了解不同施肥方式对黑土区坡面养分流失的影响,探寻不同施肥方式对黑土坡面养分流失的规律,试验采用室内人工模拟降雨的方法,系统研究了表面喷施和混施两种施肥方法对5种不同容重下的黑土坡面养分流失的影响。试验结果表明:表层喷施和混施对黑土坡面产流过程没有明显影响,2种施肥方法下,坡面径流强度变化情况基本一致,累计径流量也均随着降雨历时的延长呈线性增长关系。施肥方法对径流中氮磷钾浓度变化却有着极显著的影响。不论土壤容重增大或变小,在产流初期,表层喷施处理下的溶质浓度远高于对应的混施处理,表层喷施坡面径流中硝态氮、可溶性磷和钾离子初始产流时浓度分别为对应混施处理的2.6~3.2倍,2.1~2.6倍和1.7~2.1倍。从养分流失总量来看,在相同容重条件下硝态氮、可溶性磷、速效钾流失量在表层喷施条件下分别是混施的9~11倍,7~10倍和3~6倍,并随着土壤容重增加,表层喷施与混施两种施肥方法下的硝态氮和钾离子的流失量差距缩小,而磷离子流失量差距则有所增大。当土壤容重小于1.2 g/cm3时,表层喷施幂函数拟合系数要高于混施,当坡面土壤容重大于等于1.2 g/cm3时,混施拟合系数高于表层喷施。
2016(5):46-51. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.008
摘要:为揭示雨强对喀斯特坡耕地养分流失的影响,运用可调坡度、地下孔(裂)隙度试验钢槽装填土石模拟喀斯特裸露坡耕地,采用人工模拟降雨的方法研究不同雨强下喀斯特裸坡径流养分流失特征。结果表明:(1)雨强为15,30 mm/h时地表不产流,雨强50 mm/h时地表有产流;试验雨强下地下孔(裂)隙均有径流产生。(2)地表径流中全氮和全钾流失量均随雨强增大而增大,全磷流失量则先增大后减小;地下径流中全氮流失量随雨强增大呈先增大后减小趋势,全钾流失量与雨强正相关,全磷流失量与雨强关系不明显。(3)雨强为30,50 mm/h时养分以地下孔(裂)隙流失为主,其贡献率为100%;地下径流中全氮流失量对其总流失量的贡献率表现为:15 mm/h>30 mm/h>50 mm/h>70 mm/h>90 mm/h,全磷与全钾为:15 mm/h>30 mm/h>50 mm/h>90 mm/h>70 mm/h。(4)地表径流量、全氮、全钾流失量和地下全钾流失量与雨强均呈显著正相关,相关系数分别为0.926,0.919,0.982和0.955。15,30 mm/h雨强下,径流养分仅通过地下孔(裂)隙流失,50 mm/h及以上雨强时养分伴以地表径流流失,且地下流失量大于地表流失量。
刘 泉,, 李 鹏, 李占斌,, 黄文军, 张 军, 董廷旭
2016(5):52-57. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.009
摘要:以2011—2012年汛期野外降雨资料为基础,分析陕南后沟小流域泥沙和总氮(TN)随径流流失特征。研究结果表明,坡耕地、退耕地、菜地泥沙流失通量与径流量拟合方程采用S形曲线方程表达较为合适;果园采用线性函数反映两者之间的关系。坡耕地和菜地径流量与TN浓度采用倒数曲线表达,而果园和退耕地采用线性函数表达;汛期不同土地利用类型土壤流失通量顺序为:菜地(4 011.7 kg/hm2)>坡耕地(1 720.0 kg/hm2)>退耕地(1 606.3 kg/hm2)>果园(776.3 kg/hm2);径流中TN流失通量顺序为:菜地(15.29 kg/hm2)>退耕地(7.20 kg/hm2)>坡耕地(4.92 kg/hm2)>果园(1.37 kg/hm2)。2011—2012年汛期后沟小流域出口径流动能与泥沙量流失量采用线性函数和幂函数描述两者之间关系,而TN流失量与径流动能采用对数函数和幂函数表示。汛期末期阶段泥沙和TN流失风险最大。
2016(5):58-63. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.010
摘要:研究了次降雨过程中北京市不同土地利用方式下(草地、农田、林地和果园)土壤养分流失特征。结果表明:(1)在不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为草地>农田>林地>果园。(2)草地泥沙流失量随降雨历时幅度较大,在降雨后期出现陡增陡降的变化趋势,其他3种土地利用方式下泥沙流失量的增加幅度较小;不同土地利用方式下泥沙流失量大小顺序为:草地>农田>林地>果园。(3)草地和农田地表径流量显著高于林地和果园(P<0.05),地表径流量和壤中流均表现为:草地>农田>果园>林地;从壤中流总量变化特征来看,草地和农田产生的壤中流显著高于林地和果园(P<0.05)。(4)不同土地利用方式下泥沙积累量均随降雨历时而呈指数的变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:草地>农田>果园>林地。(6)降雨径流过程中,不同土地利用方式下磷的流失是以侵蚀泥沙相为主,氮素的流失以径流水相为主。(7)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小基本表现为:草地>农田>林地>果园,泥沙N和P含量比雨前土壤表层N和P含量有所增加,说明侵蚀泥沙对N和P具有一定的富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙对P的富集高于对N的富集,综合比较可知,草地侵蚀泥沙富集养分的能力最高。(8)不同土地利用方式下泥沙量与侵蚀泥沙中全氮和全磷含量均存在显著或者极显著的正相关关系(P<0.05),与土壤全氮和全磷含量存在不同的正相关关系(相关系数较低),说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中养分含量不同程度的增加效应,并且草地和农田侵蚀量与养分含量的相关系数高于林地和果园。
2016(5):64-68. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.011
摘要:利用汾河上游出口控制站兰村水文站1954—2013年汛期降雨、径流和输沙实测资料,采用线性趋势分析和双累积曲线法分析了汾河上游汛期悬移质输沙变化特征和驱动力对输沙的影响。结果表明:(1)近60年来汾河上游汛期悬移质输沙量和径流量下降显著,且输沙量变化幅度大于径流量。(2)近60年来汾河上游汛期降雨量变化不显著,但降雨量与径流量(P<0.01)、降雨量和输沙量(P<0.01)均显著线性相关。(3)近60年来特别是2000年以后汾河上游发生洪水特别是较大洪水的次数显著减少。(4)近60年汾河上游悬移质输沙量的变化大致分为4个阶段,1959年、1981年和2002年是3个转折点。1959年以前主要受降雨和径流的影响;1959—1981年,汾河水库的修建是悬移质输沙量减少的主要驱动力;1981—2002年,降水减少、经济活动和水土保持使得径流量减少,输沙能力减弱;2002年以后,降雨减少特别是暴雨减少,经济活动和水土保持使得径流量和输沙量继续减少,而汾河二库的建设,则使得兰村站悬移质输沙量变为0。
2016(5):69-75. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.012
摘要:“5·12”汶川地震引发了大量的山体滑坡,在降雨径流的冲刷下,造成更加严重的次生灾害。为研究震区滑坡堆积体的壤中流产流特征,采用室内人工降雨装置,对在不同降雨强度(1.0,1.5,2.0 mm/min)和土石比(1︰1,1︰2,1︰4)条件下滑坡堆积体壤中流产流开展人工降雨—产流过程的试验。结果表明:(1)在不同土石比的条件下,壤中流总体趋势体现为在开始阶段增长极快,然后趋于稳定阶段直至降雨停止后,壤中流产流量迅速减小。(2)壤中流累计产流量和降雨时间为线性显著相关(R2为0.946 5~0.999 6)。(3)随着降雨强度的增大,土石比1︰1与土石比1︰2的滑坡堆积体壤中流产流时间表现出的规律相反,而土石比1︰4的滑坡堆积体表现却无规律可循。(4)在土石比为1︰4的堆积体只有壤中流存在;土石比1︰1的滑坡堆积体在雨强为2.0 mm/min时,壤中流时间略长于地表径流产流时间;其他情况下的地表产流时间长于壤中流产流时间,且壤中流产流时间均在10 min以内。
2016(5):76-81. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.013
摘要:为了探明盐分在低路基公路边坡土壤中的运移方式,以鹤大高速公路(G11)低路基段边坡土壤为研究对象,引入优先流,来探讨盐分随土壤水分运动的过程。采用亮蓝染色示踪和图像解析方法,分析土壤剖面优先路径水平和垂直分布特征。结果显示:染色区和非染色区的土壤性质存在显著差异,染色区土壤存在较多的孔隙。在水平剖面上,相同影响半径优先路径数量随着土层深度的增加而减少,同一土层中1.0~10.0 mm影响半径的优先路径数量要远远多于>10.0 mm影响半径的优先路径数量。在垂直剖面上,优先流特征指标染色覆盖率(DC)、均匀入渗深度(UF)、优先流分数(PF-fr)、长度指数(LI)和峰值(PI)分别为40.10%,4.10 cm,801.96 cm2,74.44%,543.6和5。低路基边坡土壤这种重塑的土体中也存在较为明显的优先流现象,且优先流对氯盐在土壤中的运移起着重要的作用。优先流指标的提出,为今后量化土壤优先流发生程度提供了一个很好的研究方法。
2016(5):82-88. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.014
摘要:为了研究崩岗侵蚀土壤的水分运动特征,采集湖北通城县花岗岩崩岗区的红壤,研究优先流及影响因子。把采集的1种红土层和3种砂土层按照野外“上红下砂”层次顺序,分别装填到长60 cm,宽11 cm,高110 cm的透明PVC土箱。3个土箱在不同初始含水量(12.2%~23.6%)和雨强(0.7,1.2 mm/min)下进行模拟降雨入渗,用时域反射仪(TDR)高频监测土体20个部位含水量瞬时动态,根据含水量的时空变化识别土体优先流发生特征。结果表明,降水入渗多表现为非均匀入渗,土壤饱和导水率较大、大孔隙路径状况较好的土体更容易发生优先流,其影响范围更广。雨强越大,优先流与周围基质作用越明显,优先流反应量越大,雨强1.2 mm/min的优先流速率是0.7 mm/min的1.8~4.0倍。且小雨强的优先流程度受土箱初始含水量影响大于大雨强处理,在雨强1.2 mm/min时,优先流程度随初始含水量的增加而减小;当雨强减小为0.7 mm/min时,优先流程度随初始含水量的增加先增大后减小。优先流发生受降水特性和初始含水量影响,但土壤性质对优先流的影响更大。
2016(5):89-94. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.015
摘要:植被建设是治理土壤侵蚀的重要途径,特别是坡面土壤侵蚀。退耕还林还草是黄土高原乃至全国最大规模的植被建设工程,黄土高原是该工程的重点地区之一。小流域是土壤侵蚀综合治理的基本单元。通过退耕还林工程实施前后小流域土壤侵蚀的模拟和分析,可以为植被建设成效评估和调整治理策略提供参考。运用修正土壤流失方程RUSLE,在ARCGIS10.2平台下模拟了羊圈沟小流域1984年,1996年,2006年,2012年和2014年5个年份的土壤侵蚀,评估了退耕还林前后黄土高原小流域植被恢复对土壤侵蚀的影响。降雨侵蚀力R利用延安气象站30年(1984年—2014年)的日降雨数据计算,LS因子利用将矢量化的1∶5 000地形图利用插值生成DEM提取;土壤可蚀性K因子利用2006年实测土壤理化数据计算,总结概括前人研究成果获取C、P因子值。研究结果表明:(1)各坡度带侵蚀都显著减弱,15°~25°,25°~35°和>35°坡度带是中度以上侵蚀发生的主要区域。1984年—2014年3种坡度带的侵蚀面积之和分别占总面积的44.93%,42.65%,35.78%,23.23%和22.98%;(2)退耕还林前后相比,土壤侵蚀强度显著降低:中度以上侵蚀面积急剧减少,土壤侵蚀转变为以微度、轻度和中度侵蚀为主,3类侵蚀面积之和在2006年,2012年和2014年分别占总侵蚀面积的26.53%,44.24%和43.47%;(3)土壤侵蚀模数呈现减小的趋势,从1984年到2014年,土壤侵蚀强度从15 327.57 t/(km2?a)降低至3 270.19 t/(km2?a),降低70%以上。总体上,土壤侵蚀明显降低,表明植被建设有效遏制的土壤侵蚀,退耕还林工程对水土保持和治理土壤侵蚀起到了显著的效果。
2016(5):95-101. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.016
摘要:借助RS图像信息提取技术,对祖厉河流域遥感影像进行校正与信息提取。利用GIS栅格数据空间分析功能,将研究区空间化为30 m×30 m的栅格单元。根据土壤流失方程RUSLE生成各因子栅格图,借助GIS空间分析功能,实现该区土壤侵蚀评估模拟。结果表明:祖厉河流域1995年、2005年、2015年土壤侵蚀模数分别为2 877,3 372,3 713 t/(km2·a);从侵蚀量变化来看,1995年总土壤流失总量为29 608 397 t/a,2005年总土壤流失总量为34 694 588 t/a,2015年总土壤流失总量为38 202 817 t/a,年平均流失模数为3 713 t/(km2·a)。从土壤侵蚀空间分布和侵蚀量变化来看,研究区土壤侵蚀度呈现南北低、中部高;河流深切区低,高山林立区高的特点。针对研究区,提出4种模拟治理并进行验证,分析得出完全采取人工提升林区植被增长速度,主要包括全力发展坡地退耕还林还草的高效治理模式是该区最佳治理模式,可有效改善土壤流失状况,使平均土壤流失模数降为2 656 t/(km2·a)。
2016(5):102-106. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.017
摘要:通过野外调查与室内试验相结合的方法,对比分析不同土地利用方式土壤抗剪强度及其影响因子的关系,以期为研究区域不同土地利用方式水土流失评价提供一定科学依据。选取针阔混交林、灌木林、园地、坡耕地、荒地5种土地利用方式,观测土壤抗剪强度指标、容重、含水率、干密度、总孔隙度、土壤团聚体MWD值、粉/黏粒值,运用灰色关联法分析影响土壤抗剪强度的因素。结果表明:同一种土地利用方式土壤的黏聚力从坡上到坡下逐渐减小;不同土地利用方式土壤抗剪强度大小顺序为:坡耕地>园地>针阔混交林>荒地>灌木林;土壤容重与土壤黏聚力C和内摩擦角φ的关联度最大,湿筛MWD值与土壤黏聚力C和内摩擦角φ的关联度最小;土壤抗剪强度分别与土壤容重、总孔隙度、含水率以及干密度呈线性关系。
卫 杰 , 张晓明 , , 张 鹤 , 陈梦兰 , 杨彩迪 , 牛玉华
2016(5):107-111. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.018
摘要:针对发育于花岗岩出露区的崩岗土体易受干湿循环影响导致大量崩壁失稳等问题,通过开展一系列室内无侧限抗压强度试验,研究崩岗不同层次土体在干湿循环作用下无侧限抗压强度的变化规律,并且建立了崩岗不同层次土体深度比和干湿循环次数共同影响下的无侧限抗压强度模型。结果表明:表土层、红土层、斑纹层、碎屑层在第1次干湿循环后无侧限抗压强度衰减幅度最大,分别为26%,15%,40%和49%;在第2~4次干湿循环后无侧限抗压强度衰减幅度逐渐减小;在第5次干湿循环后无侧限抗压强度基本保持不变;随着干湿循环次数的增加,崩岗不同层次土体无侧限抗压强度总体表现为表土层>红土层>斑纹层>碎屑层;在不同干湿循环次数下,崩岗不同层次土体的应力—应变曲线总体上呈应变软化型且应力在2%的应变时达到峰值,但红土层在3次干湿循环时的应力—应变关系曲线局部波动性较强;无侧限抗压强度模型中预测值与实测值之间具有显著(R2=0.91)的相关关系,该模型在预测干湿循环对通城地区崩岗不同层次土体无侧限抗压强度影响中具有较高的应用价值。
2016(5):112-118. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.019
摘要:为了明确连续降雨条件下黄土坡耕地微地形的径流产沙及水力学特征,基于4种坡度(5°,10°,15°,25°)、4种耕作方式(直线坡、人工锄耕、人工掏挖、等高耕作)和2种雨强(60 mm/h,120 mm/h)的组合,通过室内模拟连续90 min降雨试验,对不同坡面的径流泥沙特征和水力学参数进行了定量分析和计算。结果表明:4种耕作措施的径流量和产沙量均遵循一致的规律,从大到小均为直线坡>人工锄耕>人工掏挖>等高耕作,直线坡的径流量和产沙量分别是等高耕作坡面的2倍和2.3倍,其水土保持效应依次增强;相同耕作方式下,与60 mm/h雨强相比,120 mm/h雨强下的径流量由1.04 kg/min增大到3.02 kg/min,雨强对径流量的影响显著;径流量和泥沙量随时间均呈现对数变化趋势;相同降雨历时下,坡面流随雨强和坡度的增大,从层流和缓流向紊流和急流发展,加剧了水土流失。耕作方式、雨强和坡度是影响黄土坡耕地侵蚀产沙过程及水力学特征的重要因素。因此,通过实施有效的保护性耕作、削弱坡度效应将有助于黄土坡耕地的水土保持。
2016(5):119-123. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.020
摘要:为探讨祁连山东段不同高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征,采用野外调查和室内试验的方式,对东祁连山金露梅、柳、杜鹃3类高寒灌丛草地的土壤抗蚀性特征及其影响因素进行了研究。结果表明:不同灌丛草地土壤水稳性团聚体主要以>0.5 mm的大粒径水稳性团聚体为主,土壤团聚结构破坏率表现为:柳灌丛草地>杜鹃灌丛草地>金露梅灌丛草地;土壤水稳性指数依次为:杜鹃灌丛草地(97.1%)>柳灌丛草地(96.9%)>金露梅灌丛草地(95.8%);土壤抗蚀指数表现为:杜鹃灌丛草地最大(95.0%),金露梅灌丛草地最小(92.9%)。总体上,杜鹃灌丛草地的土壤抗蚀性最强,金露梅灌丛草地的土壤抗蚀性最差。通过灰色关联度法,对>0.5 mm的机械团聚体含量、>0.25 mm的机械团聚体含量、>0.25 mm的水稳性团聚体含量、>0.5 mm的水稳性团聚体含量、土壤结构破坏率、水稳性团聚体平均质量直径、有机质、土壤崩解率、土壤水稳性指数、土壤抗蚀指数10个土壤抗蚀性指标进行评价分析认为,影响高寒灌丛草地土壤抗蚀性最主要的因素是水稳性指数、>0.25 mm水稳团聚体和水稳性团聚体平均质量直径。
程 杰 , , 韩霁昌, 王欢元, 张 扬, 张卫华, 陈科皓
2016(5):124-127. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.021
摘要:为探索毛乌素沙地砒砂岩与沙混合后的固沙机理,采用实验、模拟与野外观测相结合的方法,对砒砂岩与沙混合后的质地、持水保水性、土壤结皮方面进行了分析。结果表明:(1)砒砂岩与沙粒度分布范围分别为0.317~709.0 μm和0.564~2 000.0 μm,二者混合可扩大沙的粒径组成,有效改善了沙土的质地,提高地表粗糙度;(2)从含水量下降随时间变化来看,沙的含水量快速降低,54 h内可从15.90%降低到3.26%,而砒砂岩、砒砂岩与沙的混合物含水量分别为21.39%和15.87%,水分下降速率慢,且砒砂岩的毛管孔隙度高于沙,混合后提高了沙的孔隙度,降低了饱和导水率,提高了沙的保水性能;(3)在水的作用下,砒砂岩与沙混合后能够快速形成表层物理结皮,而无水状态下则极难形成。不同比例的混合方式对结皮形成的厚度有显著的影响,沙地结皮的形成有效防止了沙丘流动和扬沙的发生,达到了固沙的效果。
黎小娟 , , 李 宁, 周智彬 , 丁新原, 鲁晶晶, 李生宇
2016(5):128-134. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.022
摘要:为了探讨塔克拉玛干沙漠腹地风沙流结构特征及尼龙网方格沙障对风沙流颗粒的分异作用,于2015年4月—2015年6月,选取裸沙地和沙障2种下垫面,利用集沙仪对地表风沙流进行观测,分析了尼龙网沙障对风沙流结构和沙粒粒径分布的分异过程。结果表明:(1)风沙流结构在裸沙地符合指数分布(y=321.025e-10.16x,R2=0.94),在沙障前部和中部分别表现出“象鼻”效应特征和近似于倒置的“象鼻”;沙障的设置,明显减少了近地面(0~42 cm)的输沙量。(2)在裸沙地,极细沙和粗粉沙输沙量在垂向分布上符合指数递减规律;极细粉沙、细粉沙和中粉沙的输沙量在下段呈指数递增分布,在上段呈指数递减分布,经过沙障后,近地面约0~32 cm高度范围内沙粒的输沙量垂向分布特征发生了显著变化。(3)沙障的设置不仅改变了风沙流的水平分布,也改变了不同粒径沙粒的水平分布,其中细沙的水平分布变化最显著。
2016(5):135-139. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.023
摘要:为揭示农田土壤风蚀引起的粉尘释放特征,以宁夏4种农田土壤为研究对象,通过室内风洞模拟试验的方式,对试验中粉尘释放进入气流的PM10进行实时监测,以PM10浓度和PM10通量为指标分析了风速对粉尘释放的影响,对比了不同土壤的粉尘释放能力。结果表明:农田土壤风蚀中的粉尘释放具有瞬时性特征;各土样的累积最大PM10通量随风速的变化趋势差异较大,土样PL在风速6~9 m/s时引起的最大PM10通量变化最大,土样TX和YC在风速15~18 m/s时引起最大PM10通量变化最大;各土样的累积平均PM10通量随着风速的变化趋势一致,呈二次函数增大;平均粉尘通量和风蚀量之间呈对数函数关系;在研究所选4种宁夏农田土壤中,粉尘释放能力在风速达到9 m/s后表现出一致且明显的差异,从大到小依次为PL>TX>YC>YN。
陈新国,, 张寄阳,, 申孝军,, 高 阳,, 刘小飞,, 吴晓磊,, 龚雪文,
2016(5):140-148. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.024
摘要:为了探究夏玉米畦灌条件下适宜的灌溉施肥模式,在大田试验条件下对不同施肥方式(液施和撒施)、液施不同施肥时机和不同入畦流量下土壤水氮空间分布状况及其变化趋势进行了研究。结果表明,灌后2 d土壤水分空间分布差异明显小于硝态氮,适当增大入畦流量有助于改善沿畦长方向土壤水分空间分布均匀性。灌后2 d不同处理间作物有效根系层土壤硝态氮和土壤水分的贮存效率(土壤有效根系层土壤硝态氮占0—100 cm土层中硝态氮的比重)变化都不明显。入畦流量相同时,液施情况下硝态氮沿畦长分布均匀性(介于86.1%~96.9%之间)高于撒施(介于89.3%~89.7%之间)。基于入畦单宽流量为4 L/(s·m)、灌水至畦长33%处时均匀施肥的畦灌施肥模式,玉米根系层中土壤水氮含量比重较高,而且土壤水分与土壤硝态氮沿畦长分布均匀性最好,从而形成了有助于作物吸收的均匀的土壤水氮空间分布状态。
2016(5):149-155. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.025
摘要:为探讨不同滴灌施氮策略对玉米生长、产量、水肥利用效率的影响,于2015年在河套灌区开展了玉米膜下滴灌田间试验。试验设置3个灌水水平(采用张力计指导灌溉,分别控制滴头正下方20 cm深度处土壤基质势下限高于-20,-30,-40 kPa),6个施氮水平(0,180,225,262.5,300,345 kg/hm2),研究水氮互作对玉米株高、LAI、产量、水氮利用率的影响。结果表明,在玉米生育期前期,高氮对玉米株高与叶面积指数(LAI)具有明显的促进作用,在灌浆期,受水氮互作以及施氮量的影响,随施氮量的增大表现出先升高后降低的趋势,当施氮水平为N3(262.5 kg/hm2)时为最大。完熟期玉米干物质积累对灌水的响应表现为:W1(-20 kPa)>W2(-30 kPa)>W3(-40 kPa),施氮对玉米籽粒吸氮量的变化表现为:N3(262.5 kg/hm2)>N4(225 kg/hm2)>N2(300 kg/hm2)>N5(345 kg/hm2)>N0(0 kg/hm2),N3比N1和N2分别升高15.71%和11.13%,比N4仅提高1.51%。灌水与施氮均可显著增加玉米籽粒产量、百粒重、穗行数以及行粒数,二者有显著的交互作用,且以氮为主效应。在施氮0~262.5 kg/hm2范围内,氮肥利用率随施氮量的增加而升高,此后反而降低;在该范围内水分利用效率以及灌溉水利用效率均随施氮量升高而增加,随基质势控制水平的升高而明显下降,以灌水水平W3(-40 kPa)为最大。在试验中,以W3N3处理的水氮利用率最高,其水分利用效率与氮肥回收率比产量最高的W2N4要分别高出1.93%和76.60%,但产量比W2N4要下降约8.58%。在河套灌区玉米膜下滴灌施氮条件下,灌水量-30 kPa和施氮量225 kg/hm2时,可获得最高的籽粒产量。在灌水量-40 kPa和施氮量262.5 kg/hm2条件下,可以获得低于最高籽粒产量约8%的籽粒产量与最高的水氮利用率。从节水和生态可持续发展角度来看,灌水水平W3(-40 kPa)、施氮水平N3(262.5 kg/hm2)为当地最佳的滴灌施氮策略。
2016(5):156-160. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.026
摘要:为了探究有限灌溉对绿洲沙地春玉米农田耗水特征及水分利用效率的影响,利用中子仪结合烘干秤重法连续监测了河西走廊荒漠绿洲沙地春玉米不同生育期农田土壤水分动态,分析了玉米农田日耗水量动态与土壤蒸散及作物水分利用效率。结果表明,整个生育期除播种-五叶期和拔节-孕穗期外,所有有限灌溉处理及充分供水对照间日耗水量均无显著差异(P>0.05),各生育时段内日耗水量随生育过程呈由小到大再由大到小的变化趋势,其峰值出现在吐丝~灌浆中期且高达6.8~10.0 mm/d。灌水最少但产量最高的有限灌溉处理,MI1全生育期蒸散量仅次于灌水较多的处理MI5。对照CK全生育期蒸散量远高于MI5,增幅达16.0%,而以MI3最低。水分利用效率以MI1和MI3最高,且与其他处理及对照间差异显著(P<0.05)。水分利用效率以MI4最低,MI1和MI3水分利用效率均比MI2、MI4、MI5和CK显著提高19.3%,34.1%,15.3%和25.4%。MI1与其他所有处理及对照间、MI3与其他所有处理及对照间灌溉水利用效率差异显著,且以灌水最少但产量最高的MI1最高,以MI4最低。处理MI1灌溉水利用效率分别比MI2、MI3、MI4、MI5及CK显著提高35.1%,14.6%,61.0%,36.7%,48.4%,而MI3比MI2、MI4、MI5、CK分别显著提高17.9%,40.4%,19.3%,29.4%,MI5比MI4则显著提高17.7%。因此,有限灌溉能提高绿洲玉米水分利用效率和灌溉水利用效率,但有限灌溉对作物水分利用效率和灌溉水利用效率提高的促进作用并不具有稳定性。
冯慧翎, 胡玉福, 舒向阳, 庞 宇,费 凯, 何剑锋 , 蒋双龙
2016(5):161-165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.027
摘要:为探究施用金针菇菌渣对川西北高寒沙化土地植被、土壤有机碳和土壤酶活性的影响,通过田间试验和土壤样品采集与化验,研究了不同菌渣量处理下川西北高寒沙地植被、土壤理化性质及酶活性变化特征。研究结果表明,15 kg/m2菌渣混施(F4)、10 kg/m2菌渣混施(F3)、5 kg/m2菌渣混施(F1)处理下地表植被盖度、高度、生物量、土壤含水量、有机碳及酶活性显著高于对照(CK),土壤容重显著低于CK。F4处理下,植被盖度、高度、生物量、土壤含水量、有机碳、纤维素酶、淀粉酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性分别增加了272.20%,144.51%,228.85%,616.46%,93.25%,135.90%,129.22%,154.41%,99.88%,115.03%;土壤容重降低了39.04%。说明菌渣与土壤混施对于川西北高寒沙化草地植被恢复、土壤理化性质改善和土壤酶活性提高具有显著效果,且随着菌渣施用量的增加作用效果增强。F2处理下土壤有机碳、纤维素酶、淀粉酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性与CK相比差异未达显著水平,但显著低于F1、F3、F4处理,表明菌渣地表覆盖方式施用效果不及混合施入土壤方式。相关性分析结果表明,有机碳、地下生物量、纤维素酶、淀粉酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性两两之间极显著相关(P<0.01)。
2016(5):166-170. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.028
摘要:为了提高涌泉根灌水肥的利用效率,采用室内土箱入渗试验,探究了不同肥液浓度(0,15,30,60 g/L)条件下湿润锋运移、土壤水分及氮素分布的规律。结果表明:入渗相同时间时,随着肥液浓度的增大,湿润锋运移距离、湿润体内相同节点处的土壤含水率、铵态氮及硝态氮质量分数均增大;湿润锋运移距离与入渗时间具有显著的幂函数关系,其决定系数均达到0.99;随着肥液入渗再分布的进行,湿润体内含水率分布更加均匀,最大含水率位置下移,铵态氮量逐渐减小,再分布5 d湿润体内硝态氮量达到最大值,硝态氮运移规律和水分相似,易随水分流失。该研究成果为进一步研究涌泉根灌水氮高效利用技术奠定了基础。
2016(5):171-176. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.029
摘要:为探明建筑回填土条件下草坪草种植的适宜性以及再生水灌溉对草坪草生长和土壤理化性质的影响情况,选用黑麦草为试验对象,通过室内盆栽试验的方式,设置清水灌溉、再生水灌溉、清水—再生水交替灌溉3个处理,研究了呼和浩特市建筑回填土灌溉再生水对草坪草生长及土壤理化性质的影响。试验发现:(1)与清水灌溉相比,清水—再生水交替灌溉、再生水灌溉下的草坪草生长速率分别增长了23%,34%。(2)各处理草坪草在质地、盖度、均一性方面的得分表现为再生水灌溉>清水—再生水交替灌溉>清水灌溉,但差异性不显著(P>0.05)。(3)到观测结束期时,再生水、清水—再生水交替灌溉下的土壤全盐量较对照组分别增加了8%,3%。(4)不同灌溉水质下黑麦草对土壤重金属的富集具有差异性,土壤中重金属含量有增有减。试验结果表明,再生水灌溉对草坪草的生长速率有很明显的促进作用,草坪草的颜色在再生水灌溉下要显著优于其他处理(P<0.05)。同时,对试验土壤及草坪草的后期分析能够发现,短期内再生水灌溉下的土壤不会对草坪草产生盐害,土壤也均未受到污染,可见短期内建筑回填土下使用再生水灌溉草坪草是可行的。
2016(5):177-183. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.030
摘要:以紫色丘陵区柑橘园为研究对象,采用机械化深松,并根据深松沟的数量灌施沼肥(每增加一条深松沟增施45 t/hm2沼肥),研究沼肥深施对柑橘园土壤水稳定性团聚体、土壤养分和柑橘产量的影响,以期为柑橘园合理施用沼肥提供科学依据。试验设置5个处理:(1)CK:单施化料;(2)T0:未深松+沼肥45 t/hm2;(3)T2:2条深松沟+沼肥135 t/hm2;(4)T3:3条深松沟+沼肥180 t/hm2;(5)T5:5条深松沟+沼肥270 t/hm2。结果表明,沼肥施用提高了土壤中0.25~2 mm水稳定性团聚体的数量,降低了<0.25 mm微团聚体的数量,且随着深松沟和沼肥施用量的增加,2~5 mm水稳定性大团聚体数量显著提高;在0—20 cm土层中,T3、T5的团聚体平均重量直径(MWD)分别较CK和T0提高了27.6%~29.9%和12.2%~14.2%。0—20 cm土层中各处理有机质、全氮、全磷含量均高于其他两个土层。在0—20 cm土层,T3、T5的有机质含量较CK和T0分别提高了1.46~2.90 g/kg和5.00~6.44 g/kg。T5显著提高了各土层的全氮含量;T3、T5能显著提高0—20 cm和20—40 cm土层的全磷含量以及20—40 cm土层全钾含量。2014—2015年T3、T5均较CK显著提高了试验果园的柑橘产量,平均产量分别为3.57×104,3.66×104 kg/hm2,平均增产4.20%,7.02%;各处理固酸比表现为T3>T5>T2>T0>CK;T5显著提高了Vc含量4.39,4.48 g/100 ml。丘陵区果园行间深施180~270 t/hm2沼肥不但能改良土壤结构和提高养分含量,而且持续2 a提高果实产量及品质,确保了柑橘生产的可持续发展。研究结果为沼肥深施提高土壤肥力以及果树产量、果园肥水合理化管理提供科学依据。
张成兰 , , 艾绍英, 杨少海, 宁建凤, 王荣辉, 李 超 ,
2016(5):184-189. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.031
摘要:为阐明双季稻—绿肥种植模式下长期施肥对赤红壤肥力性状的影响,探讨土壤持续利用的培肥模式。通过长期定位田间试验,研究了长期不同施肥处理对赤红壤性水稻土土壤养分、酶活性及微生物性状的影响。结果表明:与不施肥相比,长期施肥显著增加了土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等养分含量,提高土壤蔗糖转化酶、脲酶、磷酸酶活性以及土壤微生物量碳氮含量和微生物群落物种丰富度、优势度、均匀度。其中土壤养分含量增加了4.5%~117.2%,酶活性提高了4.9%~68.1%,微生物多样性提高了3.2%~71.9%,微生物量碳氮的含量分别增加了7.8%~36.9%,21.4%~65.7%,且以单施有机肥(M)效果最为显著,其次为有机无机肥配施处理(NPKM)及氮磷钾肥+秸秆还田处理(NPKS)。土壤养分与土壤酶活性、微生物多样性及微生物量碳氮含量之间存在显著的相关性(P<0.05)。总体上,长期单施有机肥或有机无机配施对于双季稻-绿肥种植系统土壤具有良好的培肥效果。
2016(5):190-196. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.032
摘要:土壤肥力是土壤质量的基础,为探讨我国东部水蚀区坡耕地土壤肥力质量,以田块尺度为评价单元,选取36个采样点,测定11项土壤养分及肥力环境指标。应用主成分分析法,通过计算变量的Norm值,结合指标间的相关系数,确定有机质、全钾、pH值、CEC、粘粒含量进入土壤肥力评价的最小数据集(MDS)。采用“S”型或抛物线型隶属度函数计算指标隶属度并对单项肥力指标进行评价,利用综合评价模型计算各点土壤肥力综合指数(IFI)进行评价。结果表明:(1)CEC和粘粒含量隶属度值较低,是制约我国水蚀区坡耕地土壤肥力的重要因素;(2)各采样点土壤肥力综合指数变幅是0.17~0.72,平均值为0.44±0.15,属中等肥力水平。36个采样点土壤肥力综合指数等级属低、中、高的比例分别为27.8%,58.3%,13.9%,大多数采样点土壤肥力处于中等及以下水平;(3)6个水蚀二级分区的土壤肥力综合指数均值不存在显著差异,东北低山丘陵和漫岗丘陵区土壤肥力综合指数最高,而西北黄土高原区土壤肥力综合指数最低。研究结果对指导我国水蚀区坡耕地合理施肥和土地资源可持续利用具有重要意义。
刘 宇 , , 王彦辉, 郭建斌, 刘泽彬, 张 桐 , , 邓秀秀 , , 徐丽宏, 左海军
2016(5):197-204. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.033
摘要:为了阐明林冠叶面积指数、枯落物厚度等植被因子及降雨量影响下的林地土壤水分空间异质性变化规律,在宁夏六盘山香水河小流域选择了2个35 a华北落叶松典型坡面(东南坡A、南坡B),遵循空间格局分析的小支撑、多样点设计原则,结合所选坡面特征,利用线状样带取样法,测定了坡面上各样点的表层(0—20 cm)和亚表层(20—40 cm)土壤水分、林冠叶面积指数、枯落物层厚度、坡度及离开最近一棵树主干的距离,采用经典统计结合地统计学方法,分析了降雨前后土壤水分空间变异特征;利用Pearson相关分析法分析了降雨前后坡面土壤水分与主要环境因子的数量关系;经Kriging插值得到了实验坡面降雨前后的土壤水分空间分布图。结果表明:本研究选择的2个坡面上表层和亚表层土壤水分均存在显著的空间自相关性,呈现明显的斑块状分布格局。A、B坡面雨前表层土壤水分的块基比分别为0.20和0.16,有强烈的空间自相关性;亚表层的块基比均为0.5,具有中等的空间自相关性;表层土壤水分变程分别为27.6 m和23.7 m,亚表层土壤水分变程为54.9 m和186.0 m,空间自相关性存在于较大的范围内。降雨后A、B坡面的表层土壤水分的块基比分别为0.13和0.11,亚表层的块基比为0.28和0.20;表层土壤水分变程分别为17.7 m和17.3 m,亚表层土壤水分变程为31.4 m和42.6 m,空间自相关性存在的范围变小。Pearson相关分析表明,A坡面土壤水分的空间变化在雨前主要受样点离开树木的距离和坡度的影响,雨后则主要受样点上方叶面积指数和枯落物厚度的影响。由此可见,此次11 mm降水使2个坡面上土壤水分的空间异质性增加、空间自相关性增强,且乔木林冠层和枯落物层对降雨的截持和再分配是雨后土壤水分空间异质性增大的主要原因。
2016(5):205-211. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.034
摘要:使用热扩散液流探针,于2012年2月—2014年3月连续测定茂兰喀斯特常绿落叶阔叶林的亚优势种短萼海桐的树干液流,同步测定气温、太阳辐射、降水量和土壤含水量等环境因子,分析海桐树干液流速率和整树蒸腾量在日、季节时间尺度和天气类型下的变化特征,以及液流速率与环境因子的关系。结果表明:海桐单株日均液流速率为(3.14±0.10)g H2O/(m2 s)中白天和夜间的液流速率分别为(5.20±0.17)g H2O/(m2 s)和(0.55±0.02)g H2O/(m2 s),相差9.45倍。不同天气类型的液流速率表现为:晴天(5.71±0.15)g H2O/(m2 s)>阴天(1.95±0.10)g H2O/(m2 s)>雨天(1.65±0.10)g H2O/(m2 s)。海桐样树单株日均蒸腾量为(2.10±0.07)kg,范围为(0.09~8.05)kg,其中白天蒸腾量(1.94±0.06)kg和夜间补水耗水量(0.16±0.01)kg分别占日耗水量的92.38%和7.62%。各季节的单株日蒸腾量依次为夏季(3.32±0.14)kg/d>秋季(2.18±0.12)kg/d>春季(2.14±0.12)kg/d>冬季(0.76±0.05)kg/d。相关分析表明在各种天气类型的各时段,液流速率均与气温、水汽压亏缺和风速呈极显著正相关(P<0.01),与空气相对湿度呈极显著负相关;太阳辐射在白天时段和全天尺度与液流速率呈极显著正相关;液流速率与降水量在雨天夜间呈极显著正相关,与土壤体积含水量在晴天、阴天的夜间及雨天所有时段呈极显著正相关。在相关分析的基础上,分时间尺度和天气类型建立了单株日均液流速率与环境因子的逐步回归方程。逐步回归结果表明:白天和夜间,影响海桐液流最主要的环境因子分别是太阳辐射和20 cm层土壤体积含水量。晴天和阴天,气温对液流的影响高于其它环境因子,在雨天,太阳辐射则是主要影响因子。春季、秋季和冬季,海桐液流主要受太阳辐射控制,夏季则主要受VPD控制。太阳辐射、气温、VPD是影响海桐液流速率的主要环境因子,土壤水分是夜间补水液流的驱动因子。
2016(5):212-217. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.035
摘要:为探究铁氧化物对土壤硝化动力学的影响,以全铁含量低的酸性潮土(pH 4.9)和中性潮土(pH 7.2)为研究对象,通过7 d的室内恒温(28 ℃)培养,研究了不同pH土壤在添加0%(对照),0.5%,1%,3%,5%,10%(重量比)铁氧化物后的硝化动力学过程。结果表明:铁氧化物加入量超过3%,则改变中性潮土的硝化动力学过程由一级变为零级模型。不同含量铁氧化物加入后,酸性潮土的硝化过程均符合一级动力学模型。加铁处理的酸性潮土,其净矿化速率均显著高于不加铁处理。加铁量为10%处理的净矿化速率为4.12 mg/(kg·d),是不加铁处理的7.82倍。随着铁氧化物加入量的增加,酸性潮土净硝化速率显著升高而中性潮土净硝化速率却显著下降。酸性潮土中铁氧化物加入量超过3%的处理,其净硝化速率极显著高于加铁量小于3%的处理。总之,铁氧化物的加入显著促进酸性潮土的净硝化速率,对中性潮土的净硝化速率却有显著抑制作用,并加入量越大对2种土壤的作用效果越显著。3%的铁氧化物加入量是显著影响酸性潮土和中性潮土硝化作用的临界值。
张 珊 , 李 玉, 车克钧 , , 车宗玺 , 王 立 , 刘贤德
2016(5):218-223. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.036
摘要:以祁连山东段青海云杉(Picea crassifolia)林分布带土壤为研究对象,采用顶盖埋管的野外取样法和室内分析法,对海拔梯度上土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)净矿化速率、氮净矿化量和净矿化速率进行测定分析,旨在探讨土壤净氮矿化量与气温降水和土壤理化性质的相关关系,以期建立环境变量与土壤氮矿化量和矿化速率模型,进而提高祁连山青海云杉林生产力及水源涵养能力。结果表明:(1)土壤硝态氮、铵态氮净矿化速率、土壤净氮矿化量和矿化速率随海拔的升高差异性均极显著;土壤氮净矿化量和矿化速率随海拔梯度的升高呈“W”形变化,与硝态氮净矿化速率随海拔升高的变化规律一致,与铵态氮净矿化速率变化规律相反;在海拔2 800 m处,硝态氮净矿化速率、土壤净氮矿化量和矿化速率均达到最大值,为0.372,160.3,0.44 mg/(kg.d),铵态氮净矿化速率出现最低值0.067 mg/(kg.d);在海拔2 900 m处出现最低值,为0.155,94.7,0.26 mg/(kg.d),在海拔3 100 m处,铵态氮的净矿化速率出现最大值0.13 mg/(kg.d);(2)回归分析表明,土壤净氮矿化量与年均气温呈极显著负相关(P<0.01),R2=0.717 3;与年降水量呈极显著正相关(P<0.01),R2=0.383 5;得出气候变化对土壤净氮矿化量的影响程度为:年均气温>年降水量;(3)回归分析表明,土壤氮净矿化量与土壤全氮、有机质、含水量、pH值呈极显著正相关(P<0.01),其R2依次为0.910 1,0.906 0,0.842 8,0.797 9;与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01),其R2为0.222 4;由R2值大小可知土壤养分对土壤净氮矿化量的影响程度为:土壤全氮>土壤有机质>土壤含水量>土壤pH>土壤容重。
万艳芳, 刘贤德 , , 王顺利, 于澎涛, 李 广, 敬文茂, 李晓青
2016(5):224-229. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.037
摘要:以祁连山排露沟小流域青海云杉林为研究对象,2015年5—9月观测了34场降雨的林外降雨量、穿透雨量和树干茎流量,并同步观测了相关的林外气象因子,分析了青海云杉林冠降雨再分配特征及影响因素。结果表明:(1)青海云杉林的总穿透雨量、树干茎流量和截留量分别为275.9,1.8,90.0 mm,分别占总降雨量的75.04%,0.48%和24.48%,并在不同降雨量等级之间存在差异。(2)冠层降雨再分配各组成要素(穿透雨、树干茎流、林冠截留)与降雨量、降雨历时、10 min最大雨强、空气相对湿度呈极显著的相关性。随着降雨量和降雨历时的增大,穿透雨量和树干茎流量均不断增大,而穿透雨率、树干茎流率和截留量(率)均逐渐趋于稳定。(3)青海云杉林内产生穿透雨和树干茎流的临界降雨量分别为0.8 mm和9.6 mm。因此,气象因素是影响冠层降雨再分配的重要因素之一
傅思华 , , 胡顺军, 杨 涛 , , 朱 海 , , 周天河
2016(5):230-234. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.038
摘要:梭梭是古尔班通古特沙漠的建群种,为研究梭梭水分利用特征及季节变化,于2014年5月和7月利用稳定性同位素技术测量了幼龄梭梭小枝木质部水、冠下0—400 cm不同土层土壤水δ18O值,采用直接对比法、平均深度模型以及Iso-Source模型对幼龄梭梭春夏季的水分来源进行分析。结果表明:幼龄梭梭冠下表层(0—70 cm)土壤含水量5月明显高于7月,70 cm及以下土层土壤含水量5月、7月相差不大;表层土壤水δ18O值变化较大,5月表层土壤水δ18O值与7月相比明显偏小;5月各土层土壤水δ18O值变化复杂,7月各土层土壤水δ18O值变化单一,随深度增加逐渐减小;幼龄梭梭5月主要利用0—50 cm土层的土壤水,利用比例达67.5%,7月则主要利用250—400 cm土层的土壤水,利用比例达94.2%。
2016(5):235-239. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.039
摘要:为揭示土壤初始含水率对浑水膜孔灌单点源自由入渗的影响,通过开展不同初始含水率的室内浑水膜孔灌试验,研究了土壤初始含水率对浑水膜孔灌自由入渗特性、减渗特性以及土壤含水率分布的影响,并建立了基于土壤初始含水率和累积入渗时间的浑水膜孔灌自由入渗模型和减渗模型。研究表明:当浑水的含沙率和膜孔的直径一定时,随土壤初始含水率的增大,相同时间内的单位膜孔面积累积入渗量呈逐渐减小的趋势,初始含水率为4.96%,7.43%,10.07%和12.40%的分别较风干条件下的减少了19%,33%,45%和56%,减渗效果明显。通过对含水率分布特征研究发现,在靠近和远离膜孔的部位含水率变化梯度较大,平均含水率梯度达到了2%/cm,而中间部位含水率变化较小,平均含水率变化梯度仅为0.65%/cm。
2016(5):240-245. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.040
摘要:为探讨降雨对工程堆积体入渗特性及持水能力的影响,采用室内土壤基本物理性质分析及野外双环入渗方法,对不同降雨条件下工程堆积体入渗特性及持水能力的变化及影响因素进行研究。结果表明:工程堆积体土壤基本物理性质在不同降雨条件和坡位有较大差异,不同降雨条件下工程堆积体坡下的土壤容重大小表现为干旱(Ⅰ)>小雨(Ⅱ)>中雨(Ⅲ)>大雨(Ⅳ);不同坡位工程堆积体的总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度大小表现为坡下>坡中>坡上。不同降雨条件下,初始入渗速率大小表现为干旱(ⅠI)>小雨(Ⅱ)>大雨(Ⅳ)>中雨(Ⅲ),其大小依次为8.91,5.52,3.96,3.25 mm/min;稳定入渗率大小表现为干旱(Ⅰ)>中雨(Ⅲ)>小雨(Ⅱ)>大雨(Ⅳ),其大小依次为4.40,1.45,1.32,0.53 mm/min。不同降雨条件下工程堆积体坡下的最大有效库容大小表现为大雨(Ⅳ)>小雨(Ⅱ)>干旱(Ⅰ)>中雨(Ⅲ),其大小依次为469.03,402.48,378.11,321.88 t/hm2,中雨(Ⅲ)条件下工程堆积体在各坡位的田间持水量最大。工程堆积体的持水能力与总孔隙度、毛管孔隙度、入渗性能呈显著正相关关系,而与容重呈显著负相关关系。研究结果可为工程堆积体边坡水土流失防治提供重要科学依据。
2016(5):246-254. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.041
摘要:选择闽江河口鳝鱼滩湿地不同淹水环境下两条样带(A样带,远离主潮沟且退潮后无淹水;B样带,靠近主潮沟且退潮后有淹水)上的短叶茳芏、互花米草和扁穗沙草植被下的湿地为研究对象,探讨了湿地植物-土壤系统全硫(TS)含量的空间分布特征。结果表明,长期淹水环境在导致B样带同种植被类型下的湿地表层土壤的TS含量低于A样带的同时,也增强了不同植被类型下湿地之间0—40 cm土层TS含量的水平变异性以及相同类型湿地土壤TS含量的垂直变异性。尽管长期淹水环境降低了B样带3种植被根的TS含量和累积系数,但增加了其地上器官及立枯体的TS含量和累积系数,并提高了其地上器官的硫分配比。对比研究表明,闽江河口3种湿地土壤和植物的TS含量在全国均处于较高水平,其值远高于三江平原淡水沼泽湿地、向海盐沼湿地以及华北海河流域湿地,但略低于南方红树林湿地。研究发现,淹水条件和土壤水分含量是导致A、B两条样带相同类型湿地土壤TS含量差异的主导因素;淹水条件亦改变了湿地植物的硫分配格局,湿地植物可通过调整自身的硫吸收与累积状况来适应长期淹水环境。
2016(5):255-260. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.042
摘要:为了探究Pb在底泥和土壤中的吸附行为,通过OECD guideline 106平衡吸附法,来探讨Pb在底泥和土壤中的吸附特性以及不同pH、有机质和N、P含量对Pb吸附特性的影响。结果表明:Temkin模型能够更好地拟合底泥对Pb的吸附,r=0.925;Freundlich能够更好地拟合土壤对Pb的吸附,r=0.971。Pb在15,25,35 ℃下吸附条件下,温度升高会促进底泥和土壤对Pb的吸附,ΔG<0,ΔH>0,说明底泥和土壤对Pb吸附为自发的吸热反应;在pH为3~11的条件下,Pb的吸附量随pH的升高呈现出先升高后逐渐趋于平缓的趋势,当pH=5时吸附效果最好。样品去除有机质后,底泥和土壤对Pb的吸附量减少,分别减少了121.6,87.4 mg/kg。随着溶液中N、P浓度的增加底泥和土壤对Pb的吸附量逐渐减小,推断是因为N、P加入时携带加入K+,K+与Pb产生了竞争吸附导致Pb的吸附量的降低。
2016(5):261-265. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.043
摘要:为了研究自然条件下土壤沉降量与土壤容重、地表糙度间的变化关系。通过钢尺法、环刀法、链条法测定了自然条件下不同质地的土壤在平翻耕和垄作条件下的土壤沉降量、土壤容重、地表糙度,分析了土壤沉降量、土壤容重、地表糙度的变化规律以及土壤沉降量与土壤容重、地表糙度间的变化关系。结果表明:(1)在一定的降雨动能的条件下,土壤的沉降量随降雨动能的累计总体呈减小的趋势,且垄作措施下土壤的沉降量均不小于平翻耕措施下的土壤沉降量;(2)翻耕后的土壤的容重随时间变化呈先增大后趋于原状土容重的变化趋势;(3)垄作条件下的地表糙度总体呈减小趋势,且壤土的地表糙度始终大于砂土的地表糙度;(4)土壤的沉降量与容重的变化量间存在较好的指数相关关系,且相关系数均高于0.9;土壤的沉降量与地表糙度的变化量符合幂函数相关关系,其中砂土的地表糙度变化量与沉降量的相关性较壤土高相关系数分别为0.993和0.936。这些研究结果对于预测自然条件下翻耕土壤的紧实程度,地表平整度有一定的参考价值。
2016(5):266-271. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.044
摘要:以胶东半岛丘陵区7个集水区为研究对象,采用SA模型提取研究区冲沟系统,测算冲沟沟长盒维数,分析沟长分形特征及其与地形参数和土地利用类型间的关系,厘定研究区内冲沟发育演化的特征及规律。结果表明:(1) 东部构造活动性强的隆起区分维值明显高于西部构造活动性弱的沉积凹陷区沉降区,沟长分形特征主要受区域地质构造控制。(2) 沟长分维数与平均坡度、地表粗糙度、剖面曲率、沟壑密度和沟头密度等地形参数之间相关性显著,而与集水区面积和沟长没有相关性。(3) 沟头密度、沟壑密度与沟长分维数间具有极显著正相关性,相关系数分别为0.982 4,0.975 3,是表达沟谷分形特征的重要参数,可作为估算区域沟谷分形特征和分形维数的简单指标。(4) 沟长分维数与集水区内林草地比存在较显著正相关,与丘陵旱地比具有较显著的负相关性,相关系数分别为0.893和-0.919 8,表明冲沟展布形态特征同地质构造控制下的大的地貌轮廓关系密切,与人类改造地表形成的微地貌关系不大。
张 辉, 李 鹏, 鲁克新, 张 翔, 任宗萍, 汤珊珊, 王 添
2016(5):272-278. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.045
摘要:区域表土粒度分布特征可反映该区环境特征,研究风水复合侵蚀区小流域内部表土粒度分布特征,可为探究风水两相侵蚀作用机理提供一定的理论依据。通过野外表土空间采样和室内测定,对地处风蚀复合侵蚀区的东柳沟流域的表土粒度分布特征及其可风蚀性进行研究,结果表明:东柳沟流域各种土地利用类型的表土粒径主要为细砂粒 (50~250 μm),体积分数为56.59%~86.65%,属于风沙土。流域不同土地利用类型表土粒度性质存在显著差异,草地、农地、灌木地的平均粒径(Mz)分别为77.60,81.66,87.85 μm,颗粒级配较细,而沙地、河道的Mz分别为126.36,151.80 μm,颗粒级配较粗;流域表土粒径大部分表现出正偏和窄峰,颗粒分布较集中。从流域上游到中游,表土粒度表现出明显的粗化现象,具体表现为:除河道外,上游各土地利用类型表土的Mz均显著小于中下游(P<0.05)。而在流域中游,除草地、河道之外,其他土地利用类型的Mz与沙地之间没有显著性差异。对流域表土的可风蚀性颗粒分析结果表明,自上游到中游的各土地利用类型的易风蚀颗粒含量显著增加,草地、农地、灌木、河道分别增加了44.4%,54.23%,48.84%,33.76%。结论表明流域中游是表土粒度分布最复杂、风蚀作用最强烈的区域,同时也是风蚀与水蚀叠加作用最为频繁的区域。
2016(5):279-285. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.046
摘要:以广东省五华县典型崩岗洪积扇为研究对象,通过GPS RTK获取从扇顶到扇缘64个采样点的坐标、高程信息,并采集土壤样品进行理化性质的测定及分析,通过分形理论、回归分析和地统计学相结合的方法研究洪积扇土壤分形特征和空间变异规律,以及分形维数与土壤颗粒组成和养分含量的相关关系。结果表明:土壤颗粒组成和养分含量具有明显分异特征,且与分形维数的空间分布特征呈现出一定的规律性。从扇顶到扇缘,土壤粉粒、粘粒质量分数和养分含量逐渐增加,与分形维数呈显著正相关线性关系,砂粒质量分数则逐渐减少,与分形维数呈显著负相关线性关系,其中洪积扇土壤粘粒含量对土壤颗粒分形特征影响最大,相关系数达到0.969。研究结果表明,土壤分形维数是能反映土壤质地差异以及土壤肥力状况的一项综合性定量指标。
2016(5):286-290. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.047
摘要:为了探讨种植甘草(Glycyrrhiza Uralensis)对农田风蚀、土壤质地及碳、氮含量的影响,试验以甘草和其下部土壤为研究对象,通过测定不同生长年限甘草植被的盖度、高度、地上生物量和土壤表层(0—5 cm)的风蚀量、质地及有机碳、全氮含量,来探索甘草植被性状特征对土壤质地和碳、氮含量的影响以及它们之间的数量关系。结果表明,随着甘草生长年限的增加,甘草植被的盖度、高度、生物量和土壤表层的黏粉粒、极细沙、有机碳、全氮含量呈显著提高趋势,而地表风蚀量呈显著减小趋势(P<0.05);相关分析显示,甘草植被的盖度、高度、生物量与表层土壤中的黏粉粒、极细沙、有机碳、全氮含量间表现出极显著的正相关关系(P<0.01);回归分析显示,当甘草植被的地表生物量每提高1 g,可使表层土壤中的黏粉粒含量提高0.048 9%,土壤有机碳、全氮含量提高0.012 g/kg和0.001 1 g/kg;当耕地表层土壤中的黏粉粒含量每提高1%,可使土壤有机碳、全氮含量提高0.220 3g/kg和0.018 5 g/kg。西北风蚀区农田若种植甘草,可减弱耕地表层风蚀危害,提高表层土壤中的细小颗粒物比例和土壤有机碳、氮含量,有利于土壤肥力的恢复和改善。
叶桂梅, 井大炜, 邢尚军, 马海林, 杜振宇, 刘方春, 马丙尧
2016(5):291-296. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.048
摘要:为探讨味精废浆有机肥对林木土壤的生物学效应及确定味精废浆与化肥适宜的搭配比例,通过盆栽试验,研究了CK(对照,不施肥)、N100(尿素提供100%的氮)、M10N90(味精废浆和尿素分别提供10%与90%的氮)、M30N70(味精废浆和尿素分别提供30%与70%的氮)与M50N50(味精废浆和尿素各提供50%的氮)等处理对杨树幼苗土壤活性有机碳、碳库管理指数(CPMI)与微生物呼吸、代谢熵及生长的影响。结果表明:与N100处理相比,配施味精废浆处理的土壤活性、中活性和高活性有机碳含量均明显升高。M30N70处理的活性有机碳含量与CPMI显著高于其他处理,分别较N100处理高出34.78%和42.96;其微生物量碳、氮含量也明显高于其他处理。同时,M30N70处理还能显著增强土壤微生物呼吸作用,但降低了代谢熵,其中土壤微生物呼吸分别较CK、N100、M10N90和M50N50处理提高81.13%,35.21%,17.07%和5.49%,而代谢熵分别下降9.16%,10.37%,6.98%和5.80%。此外,M30N70处理的地径、苗高亦达最高值,并与其他处理差异达显著水平。同M30N70处理相比,M10N90与M50N50处理对杨树幼苗土壤及生长的影响效果较小。相关性分析表明,地径、苗高生长与土壤不同程度的活性有机碳、碳库管理指数及微生物活性有显著或极显著的相关性,各指标之间具有紧密的内在关联。综合分析认为,味精废浆与化肥以3∶7比例配施能显著提高杨树幼苗土壤的活性有机碳含量,明显增强土壤微生物活性,并促进其生长。
2016(5):297-304. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.049
摘要:以一年生刺槐(Robinia pseudoacacia)幼苗为研究对象,通过在生长季末期设置包含保持土壤含水量为田间持水量70%的对照组和停止水分补给的干旱处理组的盆栽试验,研究该时期干旱胁迫对刺槐幼苗非结构性碳水化合物(NSC)的影响。随着干旱胁迫时间的延长,处理组幼苗功能叶生物量、净光合速率、气孔导度均持续降低,至第12 d时分别降至对照组的10.91%,5.70%和3.63%,且整个试验期间其均显著低于基本保持不变的对照组(P<0.01)。干旱处理组幼苗叶、枝、树干、粗根、细根可溶性糖含量均增加,且显著高于对照组,分别为对照组的1.12,1.05,1.13,1.26,1.29倍(P<0.05);但淀粉含量均降低,并显著低于对照组,分别为对照组的84.0%,94.8%,63.3%,70.5%,89.4%(P<0.05);NSC含量均降低,叶和细根NSC含量显著高于对照组,分别为对照组的1.03倍和1.01倍,枝、树干、粗根NSC含量均显著低于对照组,分别为对照组的96.6%,70.5%,78.2%(P<0.05);可溶性糖和淀粉含量的比值均增加,且显著高于对照组,分别为对照组的1.33,1.10,1.79,1.82,1.44倍(P<0.05)。就整株水平而言,干旱处理组幼苗NSC含量随干旱胁迫时间的延长而降低(P<0.05),在第6,9,12,15天时,其分别是对照组的84.0%,79.2%,76.3%,67.5%。除枝和细根NSC含量外,不同器官NSC及其组分含量、可溶性糖与淀粉含量的比值、整株水平NSC含量均与土壤含水量、叶生物量、气孔导度和净光合速率显著相关(P<0.05)。生长季末期干旱胁迫导致刺槐幼苗提前大量落叶、净光合速率降低、淀粉向可溶性糖转化增加,导致淀粉积累减少,进而NSC被提前消耗,且以树干和粗根中的消耗最显著。
2016(5):305-309. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.050
摘要:选择贵州花江、织金、花溪3个典型喀斯特地段不同恢复阶段(乔木、灌木和草本)土壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)为研究对象,基于AMF孢子的形态鉴定,计算AMF孢子密度、分离频度、物种丰度、重要值、物种均匀度指数及Shannon-wiener多样性指数,研究喀斯特不同恢复阶段土壤AMF物种组成及多样性。结果表明:3个采样地段共分离AMF菌种4目8科10属68种,其中球囊霉属(Glomus)数量最大达35种,其次是无梗囊霉属(Acaulospora)为17种,巨孢囊霉属(Gigspora)、类球囊霉属(Paraglomus)及原囊霉属(Archaeospora)各1个种;不同采样地段各植被恢复阶段的优势种不同,所有样地中层状球囊霉Glomus lamellosum具有最大的相对丰度、分离频度和重要值;AMF种分类水平上,花江样地不同恢复阶段AMF丰度表现为乔木>灌木>草本,织金样地为灌木>草本>乔木,花溪样地为灌木>乔木>草本;不同植被恢复阶段土壤AMF均匀度指数和香农多样性指数在花江和织金多表现为乔木>灌木>草本,花溪样地香农指数则是灌木显著高于乔木和灌木阶段。研究表明,喀斯特土壤中因异质生境条件的差异AMF菌种组成和物种多样性具有较大的差异。
韩 冰, 叶旭红, 张西超, 李 文, 范庆锋, 邹洪涛, 张玉龙
2016(5):310-315. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.051
摘要:为探明3种灌溉方式设施土壤N2O排放特征及相关因素的影响,通过田间试验与室内分析相结合的方法,采用静态箱—气相色谱法与实时荧光定量PCR(Real-time PCR)技术分析不同灌溉方式(滴灌(D30)、渗灌(S30)、沟灌(G30))土壤N2O排放特征的差异以及土壤温度、湿度、无机氮、反硝化细菌对土壤N2O排放的影响。研究结果表明,灌溉后1~8 d设施土壤会出现明显的N2O排放高峰;整个番茄生长季沟灌处理土壤N2O平均排放通量最大,分别较滴灌和渗灌处理高出52.74%和50.82%;与沟灌处理相比,滴灌处理和渗灌处理土壤N2O排放总量分别降低了54.31%和53.30%。土壤N2O排放与硝态氮含量(P<0.05),土壤湿度呈极显著正相关(P<0.01),土壤N2O排放与土壤温度、铵态氮含量之间关系不显著。不同灌溉方式土壤反硝化细菌丰度差异显著,表现为G30>S30>D30;土壤N2O排放与反硝化细菌nosZ丰度呈极显著正相关(P<0.01)。综上,土壤湿度、硝态氮、反硝化细菌nosZ是影响土壤N2O排放的重要因素。与沟灌相比,滴灌与渗灌能够减少设施土壤N2O排放量。
郝小雨 , , , , 马星竹 , , , 周宝库 , , , 李一丹 , ,
2016(5):316-321. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.052
摘要:利用开始于1979年的黑土长期定位试验,研究长期不同施肥措施下土壤有机碳含量演变特征、固碳效应及外源碳输入对土壤固碳的贡献。结果表明:长期单施化肥土壤有机碳含量较试验前下降了11.6%~16.1%,有机肥与化肥配施土壤有机碳含量呈上升趋势,常量有机肥化肥配施(MNP、MNPK)土壤有机碳含量分别上升了6.5%和8.4%,二倍量有机肥化肥配施(M2N2、M2N2P2)土壤有机碳含量分别上升了7.7%和11.6%。不施肥和施化肥土壤有机碳储量呈现亏缺,亏缺量在3.5~6.1 t/hm2。有机肥与化肥配施土壤有机碳储量表现为盈余,M2N2P2处理盈余量最高,达到1.9 t/hm2。年均有机碳投入量与土壤固碳速率呈显著的线性正相关,表明黑土仍具有一定的固碳潜力。黑土碳投入的转化效率为34.1%,若要维持黑土有机碳库平衡,则每年至少投入1.416 t/hm2有机碳。可见,在黑土区增加土壤碳投入(有机肥)仍然是最有效的土壤固碳措施。
2016(5):322-326. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.053
摘要:以大兴安岭轻度火烧迹地为研究对象,通过对比研究,探讨火烧对樟子松天然林土壤有机碳组分的影响。结果表明:轻度火烧改变了樟子松天然林土壤有机碳的组成和含量。轻度火烧使樟子松天然林0—5 cm土层土壤有机碳、易氧化碳和颗粒有机碳含量分别下降了8.52 g/kg,1.36 g/kg和5.85 g/kg;5—10 cm土层分别下降了4.78 g/kg,0.19 g/kg和2.98 g/kg,与对照样地差异达到显著水平(P<0.05)。轻度火烧使樟子松天然林表层土壤黑碳含量显著增加,0—5 cm土层黑碳含量较对照样地增加了9.95 g/kg,与对照样地差异达到显著水平(P<0.05)。火烧迹地0—5 cm和5—10 cm土层BC/SOC分别增加了25.4%和6.12%,ROC/SOC分别减小了1.49%和0.65%,与对照样地差异达到显著水平(P<0.05)。轻度火烧对樟子松天然林土壤POC/SOC影响不大。回归分析表明,火烧迹地和对照样地土壤有机碳各组分与有机碳之间都呈极显著的线性关系(P<0.01)。
2016(5):327-330. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.054
摘要:为了解若尔盖高寒草地沙化对土壤活性有机碳组分的影响,采用空间代替时间的方法,通过野外土壤采集,并结合室内化验分析,研究了若尔盖高寒草原不同沙化阶段土壤有机碳及其活性组分的含量和变化特征。结果表明:沙化对高寒草地0—60 cm土层土壤有机碳含量具有显著影响,随沙化程度加剧,土壤总有机碳、溶解性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量均呈现显著下降的特征,极重度沙化阶段较潜在沙化阶段分别减少了74.76%,80.24%,76.02%和83.24%;活性有机碳组分的损失较土壤总有机碳明显,其中微生物量碳含量的下降幅度最大;随土层深度的增加,沙化草地土壤有机碳含量及其变化量均呈下降趋势,其中,0—20 cm土层土壤有机碳含量变化最为显著;土壤总有机碳、溶解性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量均呈极显著正相关关系(P<0.01)。
王子龙, 胡斐南 , , 赵勇钢, 谭文峰 , , 赵世伟 , , 黄菁华 , , 张耀方, 杜 璨, 尚应妮
2016(5):331-336. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.055
摘要:通过对子午岭林区顶级植被辽东栎群落0—100 cm土层有机无机胶结物质含量与类型、土壤大团聚体稳定性进行野外调查采样与室内测定,对胶结物质含量与分布及其对大团聚体稳定性的影响进行了研究,探讨了不同胶结物质对大团聚体稳定性的影响。结果表明:(1)土壤有机碳和碳酸钙含量在剖面上呈现出完全相反的分布规律。有机碳含量随土层的增加而降低,其中0—20 cm土层中有机碳含量显著高于20—100 cm土层;而碳酸钙含量随土层的增加而增加,其中20—100 cm土层中碳酸钙含量显著高于0—20 cm土层。土壤黏粒含量随土层加深逐渐增加,但总体上变化不明显。(2)土壤大团聚体稳定性随土层的加深而降低,其中在20—70 cm土层中大团聚体稳定性随土壤深度的增加变化最为剧烈(与0—20 cm土层相比,破坏率增加了581.00%)。40—100 cm土层中大团聚体破坏率是0—20 cm土层中的7.25倍,表明表层大团聚体稳定性远远高于底层。(3)黄土大团聚体稳定性的提高主要取决于土壤有机碳含量。而在有机碳组分中,矿物结合态有机碳对大团聚体稳定性的提高起最直接作用。研究结果揭示了黄土主要胶结物质在土壤剖面中的分布特征,明确了矿物结合态有机碳是直接影响黄土大团聚体稳定性最强烈的胶结物质,这为培育良好土壤结构体提供了一定的科学依据。
马 征 , , 张柏松 , , 徐长英 , , 董晓霞 , 边文范 , , 郑福丽 ,
2016(5):337-341. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.056
摘要:为评价复合功能改良剂(NSA)对板结土壤的改良效果,通过小白菜盆栽试验,研究NSA对滨州粘质潮土的理化性状、土壤团聚体数量、分布和稳定性的影响。结果表明,增施NSA可降低土壤容重、比重和pH值,提高土壤总孔隙度;施用NSA显著增加了0.5~1 mm和0.25~0.5 mm的团聚体含量,显著降低了<0.05 mm的团聚体含量,施用0.5%和1.0%的NSA后,土壤水稳性大团聚体总含量(R0.25)比CK分别显著提高67.14%和141.58%,NSA可将团聚体聚合成更大粒径来实现对土壤结构的改良;添加NSA使平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著提高,土壤不稳定团粒指数(ELT)显著降低;分形维数(D)随着NSA的添加而减少。施用NSA可促进土壤团聚体的形成,并提高其稳定性,对土壤结构具有显著的改善作用,这对进一步研制多功能的土壤改良剂提供了参考。
2016(5):342-347. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.057
摘要:为探讨不同恢复方式对大兴安岭重度火烧迹地土壤团聚体形成及其团聚体碳循环的影响,以大兴安岭1987年重度火烧后分别经过人工恢复(兴安落叶松、樟子松)和天然恢复的林分为研究对象,分析不同恢复方式下土壤团聚体有机碳、团聚体微生物量碳和团聚体K2SO4浸提碳的分布特征。结果表明:(1)不同林型间土壤团聚体有机碳含量、团聚体微生物量碳含量和团聚体K2SO4浸提碳含量差异显著(P<0.05),其大小关系均是兴安落叶松人工林>天然次生林>樟子松人工林。(2)在不同植被恢复方式下,土壤有机碳含量和微生物量碳含量有随团聚体粒径增大而增大的趋势,且大团聚体显著高于微团聚体(P<0.05),土壤K2SO4浸提碳主要分布于1~0.5 mm粒径及其更大粒径团聚体中。(3)土壤团聚体有机碳和团聚体微生物量碳富聚于土壤表层(0—5 cm),其含量均随土层深度的增加而减小。除>2 mm和2~1 mm粒径外,其余粒径团聚体K2SO4浸提碳含量有随土层深度增加而减小的趋势。(4)土壤微生物量碳与土壤有机碳和K2SO4浸提碳呈极显著正相关(P<0.01),说明土壤微生物量碳与有机碳和K2SO4浸提碳之间有密切联系。
2016(5):348-352. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2016.05.058
摘要:为研究黄土区不同生境下荆条灌丛的分布与生长规律,以具有典型代表性的黄土塬梁沟壑区、黄土残塬平梁沟壑区和石质山地区3种类型区作为试验地点,采用野外样地调查与定位观测相结合的方法,对荆条灌丛的各项生长指标及其与气候因子之间的关联性进行研究分析。结果表明:3种类型区间的荆条灌丛各项生长指标均表现为石质山地区>黄土塬梁沟壑区>黄土残塬平梁沟壑区,且存在显著性差异。其中,灌丛生物量依次为2.66,1.78,1.07 kg/株,且石质山地区荆条灌丛分枝数量比黄土塬梁沟壑区和黄土残塬平梁沟壑区分别高43.8%和61.7%。相关分析显示,荆条各项生长指标均表现出与气候因素相一致的变化趋势,且其与灌丛群落内一年生和多年生草本植物相比,具有较强的种间竞争能力。因此,荆条灌丛不仅有良好的生产应用价值,而且也具有较强的生态和水土保持功能。