景昭伟, 何洪鸣 , , Soksamnang Keo, 赵宏飞
2017(3):1-9. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.001
摘要:研究河流输沙量具有重要的理论和实践意义。近60年在气候变化和人类活动日益增强的背景下,全球众多河流输沙量都发生显著变化。基于全球河流输沙量数据库和区域河流输沙量研究成果,从全球尺度梳理全球河流输沙量现状、输沙量空间分布格局及其影响因素和输沙量变化及其影响因素3方面进行分析研究。结果表明:(1)全球河流年均总输沙量在2×1010 t左右,对全球主要36条河流输沙量数据分析表明大多数河流输沙量显著减少;(2)地质地貌条件是河流输沙量控制性因素,气象水文条件和人类活动对河流间输沙量差异的贡献大致相当;(3)对各气候带的代表性河流研究表明,相比较气候变化,全球河流输沙量变化主要受人类活动的影响。未来全球河流总输沙量会因人类活动尤其是大坝建设的影响而继续减少。
彭洁 , , 李爱农, 雷光斌, 南 希, 边金虎, 赵 伟
2017(3):10-15. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.002
摘要:中巴经济走廊是“一带一路”建设的旗舰项目。降雨侵蚀力是反映区域资源环境承载能力的重要指标,开展境外高精度降雨侵蚀力遥感估算研究对中巴经济走廊建设具有重要意义。基于TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星3B42降雨数据估算了巴基斯坦的降雨侵蚀力,并结合气象、植被、地形等因子构建了空间降尺度模型,将降雨侵蚀力的空间分辨率提高到1 km。结果表明:(1)空间降尺度模型模拟的降雨侵蚀力与TRMM 3B42降雨数据估算的降雨侵蚀力显著相关(R2=0.94);降雨侵蚀力的空间降尺度结果能更加详细地刻画巴基斯坦降雨侵蚀力的空间分布格局,尤其是地形起伏较剧烈的北部山区和俾路支东缘;(2)巴基斯坦境内2010年的年降雨侵蚀力平均值为524.15 (MJ·mm)/(hm2·h·a),分布范围为0.58~ 5 929.85 (MJ·mm)/(hm2·h·a),整体上呈现出东部高西部低的空间格局,且高值区主要分布在伊斯兰堡、门盖拉镇、锡亚尔科特-拉合尔-萨希瓦尔沿线、以及卡拉奇等城镇附近区域。
2017(3):16-21. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.003
摘要:应用第一次全国水利普查水土保持专项数据,分析了喀斯特地区实际土地利用单元地块空间统计特征及相应侵蚀规律。结果表明:喀斯特地区土地利用类型以林地、耕地为主,共占调查总面积的86.2%。由于地形破碎,地势陡峭,土地表现出破碎化特征,地块面积、坡长、坡度均值分别为3.45 hm2,45.3 m,21.7°。坡度对土壤侵蚀的影响大于坡长,陡坡耕作是耕地土壤侵蚀严重的主要原因,有68.6%的耕地位于陡坡,其侵蚀量要占总侵蚀量的65.6%。贵州省土壤侵蚀程度由西向东递减,以黔西南地区侵蚀最为严重。工程措施能够有效防治土壤侵蚀,减沙效益在75%以上,但随坡度增大而减小,林草地减沙效益优于工程措施。在区域水土保持规划时,应重点考虑土壤侵蚀强烈地区,减少陡坡耕作,推广还林还草。
2017(3):22-26. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.004
摘要:为探究不同覆盖措施对养分流失及其粒径分布的影响,采用人工模拟降雨试验的方法,模拟了不同雨强(30,60 mm/h)和不同覆盖物(枯落物、砾石)下,不同覆盖度对褐土坡面养分流失的影响,并对侵蚀土壤的粒径分布、养分流失浓度进行了分析。研究表明:(1)覆盖措施能够有效减少土壤流失,250 g/m2的枯落物和盖度为50%的砾石覆盖可减少91%~98%和68%~91%的土壤流失。(2)褐土坡面下,被侵蚀土壤中有机质、速效氮、速效磷的浓度基本不随覆盖条件的变化而变化,而速效钾的浓度随坡面覆盖度的增加可增至裸地对照的144%~325%。(3)土壤中养分流失随坡面覆盖度增加而减少,250 g/m2的枯落物和盖度为50%的砾石覆盖可减少64%~96%和43.29%~94.39%的养分流失。(4)被侵蚀土壤的粒径显著小于侵蚀前土壤,并且侵蚀模数越大,被侵蚀土壤的粒径组成越接近于原状土。
2017(3):27-32. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.005
摘要:以北京山区人工侧柏林地坡面为研究对象,基于2个2 m×5 m径流小区,设枯落物覆盖自然坡面与裸露坡面2种处理、大小2种雨强(126,70 mm/h),通过对比分析2种处理下坡面产流产沙过程,揭示林下枯落层覆盖对北京山区坡面产流产沙的影响。结果表明:(1)与裸坡相比,枯落物覆盖自然坡面产流产沙分别减少了67.0%和90.6%,其中,减沙效益大于减水效益。(2)无论是枯落物覆盖自然坡面还是裸坡,坡面产流过程均表现为先增大后趋于稳定的变化规律,但枯落物覆盖坡面产流趋于稳定的时间较裸坡有所提前。(3)枯落物覆盖坡面70,126 mm/h降雨平均产沙速率分别为2.8,80.8 g/min,裸坡分别为51.4,872.7 g/min,枯落物覆盖坡面产沙率显著小于裸坡(p<0.05)。当地表有枯落物覆盖时,产沙速率与含沙量随产流历时均波动变化不大,坡面产沙是一个基本稳定的过程;于裸坡而言,产沙速率与含沙量在小雨强条件下呈现先增加后趋于稳定的变化规律,而大雨强条件下,两者随产流历时先急剧增加后波动降低。(4)枯落物覆盖坡面产沙量与产流量为线性关系,而裸坡产沙量随产流量的增加呈幂函数急剧上升。本研究可为评价北京山区人工林恢复水土保持效益提供理论依据,同时增进了对北京山区林地坡面产流产沙机制的认识。
戴金梅 , , 查 轩 , ,黄少燕 , , 陈世发 , , 翟少华 , , 王丽园 , , 刘 川 ,
2017(3):33-38. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.006
摘要:为研究植被覆盖度对紫色土坡面侵蚀过程的影响,探讨有效控制水土流失的坡面植被临界盖度问题,利用人工模拟降雨试验与室内分析相结合的方法对紫色土坡面侵蚀过程进行分析。结果表明:(1)总体上,紫色土坡面产流量随植被覆盖度的增大而减小,二者之间呈现线性负相关,但是植被覆盖度在25%以下,径流量变化不明显,植被覆盖度达75%时,径流量处于较低的稳定值,明显低于植被覆盖度0%,25%,50%;(2)坡面侵蚀泥沙量随植被覆盖度的增加而减少,二者呈现二次项相关(R2=0.99),植被覆盖度25%以下对坡面减沙起到重要作用,50%的植被覆盖度是紫色土坡面有效控制水土流失的临界盖度;(3)侵蚀泥沙中以微团聚体(<0.25 mm)为主,各级团聚体基本上随着植被覆盖度的增加而呈现减少趋势;(4)通过统计分析,植被覆盖度对产流、产沙量的影响均为极显著(p<0.01)。紫色土坡面植被覆盖度达到50%对涵养水源、保持水土起到至关重要的作用。
2017(3):39-44. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.007
摘要:在我国农业面源污染已经成为水环境质量恶化和湖泊富营养化的重要原因,其中氮磷对地表水富营养化的贡献超过了50%。通过浑水冲刷试验,研究了3种禾本科植被过滤带(黑麦草Lolium perenne Linn.、偃麦草(京草2号)Elytrigia repens (L.) Nevski、无芒雀麦Bromus inermis Leyss.)对径流、泥沙以及氮磷的拦截效果,同时分析了3种植被过滤带拦截氮磷的主要途径。结果表明:(1)与裸地相比,3种植被过滤带均能显著提高径流与氮磷的拦截率。3种植被过滤带之间对径流、氮磷拦截率没有显著差异。黑麦草过滤带泥沙流失量显著低于无芒雀麦过滤带;同时径流、泥沙与氮磷拦截率之间存在显著正相关关系,表明植被对径流和泥沙的拦截一定程度上决定对氮磷的拦截量;(2)径流过程中磷的流失量均低于氮的流失量。氮的流失主要以溶解态氮为主,占总氮流失量的90%以上;磷的流失则主要以颗粒态磷为主;(3)植被过滤带拦截氮磷的途径不同,氮主要通过增加土壤入渗的途径来拦截,磷则主要通过植物茎秆基部进行物理拦截;(4)京草2号对氮的拦截效果优于黑麦草和无芒雀麦,而黑麦草则在磷的拦截方面表现突出。因此在植被过滤带的优化设计方面可以考虑黑麦草与京草2号2者混播以达到最佳的拦截吸附效果。
魏小燕, 毕华兴 , , , , 霍云梅, 杨晓琪, 肖聪颖,张书函
2017(3):45-50. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.008
摘要:通过人工模拟降雨试验,研究了60%覆盖度城市高羊茅草坪绿地(种草当年)在不同坡度(5°,10°)、不同雨强(30,60,90 mm/h)条件下的产流、产沙过程以及径流携带泥沙的作用机制,并用裸地作为对照,同时定量化分析城市高羊茅草坪绿地的水沙调控作用。结果表明:(1)高羊茅草坪绿地能够有效延缓初始产流时间,但随着雨强及坡度的增加其延缓效果降低,当雨强90 mm/h、坡度10°时草坪绿地几乎没有延缓初始产流时间的效果;(2)各试验条件下高羊茅草坪绿地与裸地产流率差异性显著,但雨强90 mm/h、坡度10°时二者差异性不显著;(3)各试验条件下高羊茅草坪绿地总径流量是裸地的0.8倍左右,总产沙量是裸地的1/244.68~1/28.34倍;(4)60%盖度城市高羊茅草坪绿地能够有效削减径流量和土壤侵蚀量,但削减程度有差异,雨强为30,60,90 mm/h时草坪绿地的平均减流效益分别为33.23%,23.04%,13.78%,在各场次降雨条件下减沙效益均可达95%以上;(5)试验条件相同时,高羊茅草坪绿地和裸地的径流挟沙能力有差异,同一径流量下草坪绿地的土壤侵蚀量远远低于裸地;(6)分别建立高羊茅城市草坪绿地、裸地的径流量与泥沙侵蚀量之间的水沙关系。
2017(3):51-55. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.009
摘要:森林更新或改造是林地极易发生水土流失的关键时期。通过对四川省宜宾市高县马尾松低效林不同改造模式的5个人工径流小区不同降雨量条件下产流产沙数据分析,探索改造初期(3 a)降雨与产流、产沙特征的关系及随植被恢复的演变规律。结果表明:2014年Ⅰ~Ⅴ号径流小区因不同降雨量条件下导致的产流总量较2012年同期分别降低-6.44%,-10.51%,20.95%,13.28%,12.73%;产沙总量降低58.4%,56.38%,77.72%,78.16%,79.68%。产流量与产沙量随降雨量增加呈指数增长趋势,但产沙量在森林改造当年增长幅度更大。不同改造模式径流小区产沙量第2年和第3年显著低于第1年,而第2年、第3年差异不显著,不同改造模式与产流、产沙量无显著相关性,改造模式不同并不是导致水土流失加剧的主要因素。改造时间与产流量、产沙量存在显著差异性。皆伐径流小区在改造初期恢复效果更佳,但随着林木生长及森林环境的形成不同改造模式与产流、产沙量的关系可能会出现差异。
2017(3):56-61. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.010
摘要:为了对比沙打旺和紫花苜蓿的减流减沙效果,设置3种流量(1,2,3 m3/h),5种植被覆盖度(100%,75%,50%,25%和0),利用潜水泵进行径流冲刷试验。结果表明:(1)种植沙打旺和紫花苜蓿的坡面入渗系数大于对照组,径流量及产沙量小于对照组,说明沙打旺和紫花苜蓿均具有减流减沙效果。(2)沙打旺的减流减沙效果优于紫花苜蓿。以流量为3 m3/h时为例,种植紫花苜蓿、沙打旺的坡面入渗系数分别比对照组增加了5.8%和45.3%;径流总量分别比对照组减少了3.7%和11.2%;对照组产沙量分别是种植紫花苜蓿和沙打旺的坡面产沙量的6.40倍和9.19倍;沙打旺组坡面入渗效果、减沙效益均优于紫花苜蓿组,而紫花苜蓿组的径流量稳定值、径流总量优于沙打旺组。(3)植被的减流减沙效益存在临界现象。50%~75%是本地区草本植物减沙效益的临界盖度。
2017(3):62-68. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.011
摘要:揭示降雨作用下坡面红土起动的影响因素,建立降雨作用下坡面红土的起动条件,为深入研究云南红土坡面侵蚀提供参考。根据红土特性,结合降雨作用下坡面红土的侵蚀过程和现象,采用模型试验及力学模型相结合的研究方法。结果表明:(1)降雨作用下坡面红土侵蚀主要呈现溅蚀和结皮2种现象。(2)红土粘聚力对坡面红土颗粒起动有阻碍作用,且抗剪强度越大,坡面红土颗粒起动的临界切应力也越大。降雨及孔隙水压力对坡面红土颗粒起动有促进作用,且雨滴密度与雨滴终速越大,降雨的影响越大;红土颗粒粒径d越大、雨滴直径与水深之比越小,降雨的影响越小。(3)建立了坡面红土颗粒在联结和松散状态下起动的临界切应力计算公式。降雨作用下坡面红土颗粒起动的临界切应力与红土颗粒粒径大小、抗剪强度以及降雨雨滴特性、坡面径流特性密切相关。松散状态的坡面红土颗粒在降雨作用下只需很小的径流切应力即可起动。
2017(3):69-72. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.012
摘要:农业耕作措施是水土保持三大措施之一,在坡耕地水土保持中起关键作用。利用人工模拟降雨试验方法,对不同坡度条件下农业耕作措施水土保持作用进行了研究。农业耕作措施包括等高耕作、人工掏挖和人工锄耕,平整坡面为对照措施;降雨试验在长4 m,宽1 m的径流小区完成;坡度为5°,10°,15°,20°,25°;降雨强度为1,1.5,2 mm/min。结果表明:与平整坡面相比,等高耕作、人工掏挖和人工锄耕分别减小产流量38.19%,32.25%和15.84%;减小产沙量均在50%以上,说明农业耕作措施具有明显的水土保持作用。通过对坡度与产流量、产沙量关系分析表明,在耕作坡面,坡度会影响产流量,但是大坡度与小坡度之间差异不显著。相反,坡度对产沙量具有显著影响,在小坡度条件下,产沙量受坡度的影响较小。当坡度大于15°后,坡度每增加1°,等高耕作、人工掏挖和人工锄耕措施保土作用平均降低3.08%,4.74%和7.61%。回归分析表明产沙量与坡度之间存在指数函数关系。可见,坡度对农业耕作措施保水作用和保土作用的影响不同。
曾 杰 , , 吴起鑫 , , 李思亮, 岳甫均
2017(3):73-78. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.013
摘要:以黔中典型喀斯特农业小流域后寨河流域为研究区域,探讨喀斯特小流域氮素输出形态特征及降雨对氮输出的影响。通过对流域内的落水洞、地表水和地下水水样各形态氮素的浓度进行监测,估算雨季氮素输出量,结合降雨量数据分析氮输出受降雨的影响。结果表明:(1)后寨河喀斯特小流域水体氮含量明显高于我国主要河流,流域地下水出口溶解性总氮(TDN)浓度均值为6.5 mg/L;地表水总出口TDN浓度均值为7.3 mg/L。(2)氮素输出的主要形态为硝态氮(NO3--N),铵态氮(NH4+-N)、亚硝态氮(NO2--N)以及有机态氮(DON)输出占比极低。(3)流域内TDN,NO3--N,NH4+-N,NO2--N,DON雨季输出量估算值分别为55.13,52.12,0.40,0.01,2.61 t。(4)持续性的多日降雨加速了水体的氮素流失强度,流域上游水体硝态氮浓度在降雨事件发生后呈上升趋势,随着降雨事件的停止而呈下降趋势;流域总出口因降雨而产生的硝态氮浓度变化具有一定的滞后性。
吕发友 , , 鲍玉海, 贺秀斌, 张淑娟 , , 唐 强, 王铭烽 , , 曹植菁
2017(3):79-84. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.014
摘要:三峡水库消落带在高压淹水浸泡和干湿交替作用下,土壤力学特性必然发生变化,影响土体抗侵蚀性能,破坏库岸稳定性。目前对消落带土壤力学特性变化及其对淹水—落干驱动的响应尚不明确。以三峡水库消落带广泛分布的紫色土为研究对象,模拟水压作用和淹没—出露交替过程,研究紫色土应力—应变和抗剪强度参数对高压淹水和干湿交替作用的响应。结果表明:水柱压力、干湿交替次数和干湿交替幅度都能显著驱动紫色土力学特性发生变化。与对照组相比,随着水柱压力增加,紫色土刚度逐渐增强,黏聚力降低幅度变小,内摩擦角增大。随干湿交替次数增加,紫色土刚度逐渐减小;内摩擦角有所增大,黏聚力的变化趋势与之相反,且随干湿交替次数的增加而显著降低。随干湿交替幅度增加,抗剪强度迅速降低(相同围压下),黏聚力增大,内摩擦角降低;与对照组相比,干湿交替幅度越小,土壤的内摩擦角增大越多,黏聚力降低越多。
詹振芝, 黄炎和, 蒋芳市, 林金石, 李歆博, 王晓妍, 蔡佳翔
2017(3):85-90. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.015
摘要:为探讨砾石对崩积体渗透性的影响,采用环刀法对不同砾石含量及粒径条件下崩积体入渗特性的变化进行研究。结果表明:(1)0%,10%,20%,30%砾石含量崩积体进入稳渗时间在9~10 min之间,40%,50%砾石含量崩积体进入稳定时间在19~20 min之间。(2)相同粒径砾石条件下,崩积体的初渗率、稳渗率、平均入渗率及入渗量随砾石含量的增加而增大;含2~3,3~5,5~10 mm砾石崩积体的入渗参数在10%,20%,30%砾石含量时变化不大;当砾石含量为40%时,入渗参数随着砾石粒径的增大而减小;当砾石含量为50%时,含3~5 mm砾石的崩积体的入渗参数最小。(3)Kostiakov公式拟合更适合模拟崩积体的入渗模型。
2017(3):91-95. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.016
摘要:为分析弃渣场入渗性能及其植被恢复效应,采用野外双环入渗和主成分分析方法,分析和评价不同恢复年限弃渣场入渗特征。结果表明:(1)弃渣场恢复年限2个月(P1),2 a(P2),4 a(P3)和桑树林地(P4)的初始入渗率依次为11.32,9.34,15.84,19.38 mm/min,稳定入渗率为4.64,3.62,6.71,7.81 mm/min;桑树林地的稳定入渗率为3个弃渣场的1.68,2.16,1.16倍;(2)Kastiakov模型的拟合效果优于通用经验模型、Philip模型和Horton模型,其决定系数在0.905~0.956之间;(3)入渗特征值与土壤容重和20~5 mm,5~2 mm颗粒含量呈显著负相关(p<0.05),与非毛管孔隙度、有机质含量和2~0.075 mm颗粒含量呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)正相关;(4)主成分分析评价的土壤入渗能力排序依次为P4(2.398)>P3(0.792)>P1(-1.104)>P2(-2.089);随着恢复年限的增加,弃渣场入渗性能得到较好的改善且接近桑树林地。
李 慧 , , 黄炎和 , , 蒋芳市 , , 林金石 , , 李思诗 , , 黎 钒 , , 郑 喆 ,
2017(3):96-101. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.017
摘要:为探讨草本植物根系对崩岗洪积扇土壤抗剪强度的影响,以巨菌草(Pennisetum sp.)和宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii)为研究对象,采用WinRHIZO根系分析系统对根系特征进行定量分析,并采用原位剪切试验测定崩岗洪积扇各土层的抗剪强度。结果表明:(1)根系能够改善土壤的结构及水分状况。(2)2种草本植物根系均主要分布在0—5 cm土层,该层巨菌草根系各参数值是该草种根系均值的3.1~4.39倍,宽叶雀稗的则为2.23~2.57倍;随着土层深度的增加,巨菌草根系参数呈对数函数减小,而宽叶雀稗呈线性减小。(3)土壤抗剪强度均值大小表现为巨菌草>宽叶雀稗>裸地,其大小依次为21.04,16.43,9.89 kPa;在0—20 cm土层,2草种抗剪强度均显著大于裸地。(4)土壤抗剪强度与生物量密度、根表面积密度和分叉数密度极显著正相关,与根长密度显著正相关;巨菌草根系的生物量密度是表征土壤抗剪强度的最主要因子,而宽叶雀稗的则为根长密度。2种草本植物根系均能提高崩岗洪积扇土壤的抗剪强度,而巨菌草的效果优于宽叶雀稗。
2017(3):102-105. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.018
摘要:为了正确认识生草覆盖对果园面源污染的防控作用和推进生态果园建设,采用模拟试验的方法,研究了果园生草覆盖、生草刈割和清耕3种管理措施对氮素表层累积及其流失特性的影响。结果表明:鼠茅草大量腐解时期(9月)生草覆盖处理土壤表层(0—1 cm)矿质氮含量分别是生草刈割和清耕处理的2.6倍和4.5倍,与此同时,果园生草覆盖处理径流液中矿质氮浓度相比刈割和清耕处理分别提高42.6%和20.9%;与清耕相比,生草覆盖使降雨地表径流量显著降低88.3%~98.7%,渗漏量增加42.1%~97.6%。综合3次降雨,生草覆盖使矿质氮的径流损失比清耕降低90%,并且增加深层(25 cm)渗漏89.6%。综上可见,虽然果园生草覆盖增加快速降解时期矿质态氮表层累积数量,但减少径流水损失效果显著,进而明显减少氮素径流损失,提高果园土壤的保水保肥能力,对解决坡地果园面源污染问题意义重大。
2017(3):106-111. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.019
摘要:针对近年来黄河泥沙的锐减现状,以2003—2011年国家退耕还林工程实施效果的显现期为背景,采用典型流域剖析的方法,深入研究了近10年来黄土丘陵区典型流域侵蚀泥沙总量以及年际变化量。结果表明:小流域土壤侵蚀强度大幅度下降,年平均侵蚀模数不足500 t/km2·a,下降至退耕还林还草工程实施以前的8.3%。如不考虑建坝初期2003年的特殊状况,小流域2004—2011年侵蚀模数平均值为144.93 t/km2·a,为退耕前的2.4%。这表明在新的侵蚀环境背景下该小流域的侵蚀强度已稳定在轻度以下。
2017(3):112-117. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.020
摘要:为了解希拉穆仁天然草地土壤入渗特征,以未经人为干扰的围封草地为研究对象,利用双环法测定了以蒙古韭(Allium mongolicum)、银灰旋花(Convolvulus ammannii)、羊草(Leymus chinensis)、洽草(Koeleria asiatica)、克氏针茅(Stipa krylovii)、短花针茅(Stipa breviflora)6种植物为优势种的不同群落结构下土壤入渗过程,分析其入渗特征及影响因素。结果表明:各样地土壤入渗速率随时间变化过程大致分为3个阶段,土壤入渗速率在0~10 min呈急剧下降阶段,10~30 min呈缓慢降低并趋于稳定阶段,30 min后达到稳定阶段。通过对不同群落稳渗速率及达到稳渗前累积入渗量对比分析,发现不同群落间土壤入渗性能存在较大差异,其中,洽草群落土壤入渗性能最好,其次是羊草群落,银灰旋花群落土壤入渗性能最差,其原因是由于不同群落间土壤结构的差异性所致。通过相关性分析可知,土壤容重、最大孔隙度、非毛孔隙度是影响该地区土壤入渗的关键因素。利用Honton模型能准确描述研究区土壤入渗随时间变化情况。
2017(3):118-122. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.021
摘要:为了探究砒砂岩区不同造林树种水文特征,以该地区油松、侧柏、青杨、山杏、沙棘、柠条为研究对象,通过浸泡法和环刀法,对比分析了不同树种枯落物层和土壤层的持水特性。结果表明:砒砂岩区主要造林树种枯落物蓄积量变动范围为1.55~7.89 t/hm2,青杨林下枯落物最大持水率最高为281.26%,其他树种枯落物最大持水率依次为油松(217.14%)、侧柏(201.05%)、山杏(202.79%)、沙棘(170.96%)、柠条(158.08%)撂荒地(143.88%)。油松林下土壤层容重最小为1.46 g/cm3,总孔隙度和毛管孔隙度最大分别为43.55%和36.99%,毛管持水量最大为14.50 mm;山杏林下土壤非毛管孔隙度最大为13.12%,非毛管持水量最大为6.86 mm。油松枯落物及其林下土壤层持水能力良好,更适宜作为砒砂岩地区植被建设树种。
2017(3):123-128. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.022
摘要:为揭示排土场复垦区不同土地利用类型土壤的水源涵养功能,采用野外实地双环入渗试验和室内理化分析方法,系统地研究了海州露天煤矿排土场复垦区不同土地利用类型(乔木林地、灌木林地、农用地、荒草地)土壤入渗特性及其影响因素。结果表明:不同土地利用类型下的土壤初始入渗率、稳定入渗率和累计入渗量均表现为乔木林地>灌木林地>农用地>荒草地;不同土地利用类型下土壤入渗过程的拟合优度存在差异,G-P综合模型、Kastiakov模型、Horton模型的平均拟合优度依次为0.926,0.908,0.905。G-P综合模型相对误差为79.21%~123.69%,更接近排土场复垦区土壤入渗的实际过程,可作为排土场复垦区土壤入渗过程的预测模型;不同土地利用类型下土壤初始入渗率与非毛管孔隙度呈显著正相关,稳定入渗率和累计入渗量与非毛管孔隙度、砾石含量和部分根系特征呈显著正相关;采用主成分分析评价的土壤入渗能力排序为乔木林地>灌木林地>农用地>荒草地,初始入渗率、稳定入渗率、14 min入渗率和累积入渗量的主成分方差累积贡献率为99.047%,较好地表达了土壤入渗能力。
2017(3):129-133. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.023
摘要:为了研究黄土区人工林地土壤水分特征曲线及土壤水势特征,以陕北黄土区人工刺槐林地为研究对象,利用中子水分仪和中国科学院地理科学与资源研究所设计的负压计,对其2015年4月1日—2015年10月31日0—200 cm土层的土壤含水量和土壤水势进行了连续观测,并运用灰关联法分析了表层(0—40 cm)、中层(50—120 cm)、深层(130—200 cm)及4—10月土壤水势灰关联度。结果表明:(1)陕北黄土区人工刺槐林地各土层土壤水分特征曲线可用Gardner模型幂函数方程θ=aS-b进行拟合,拟合参数a值大小为表层土壤(0.103 8)>中层土壤(0.094 4)>深层土壤(0.086 0);b值大小为表层土壤(0.284)<中层土壤(0.291)<深层土壤(0.298)。(2)通过土壤水分特征曲线求得人工刺槐林地土壤水分常数,田间持水量和凋萎系数的平均值分别为25.53%和8.42%,最大有效水范围平均达17.11%。通常用土壤水吸力为0.1 MPa时,比水容量值来表征土壤供水能力,人工刺槐林地该值的大小表现为表层土壤(56.73%)>中层土壤(53.74%)>深层土壤(50.84%)。(3)人工刺槐林地土壤水势垂直空间分布表现为表层土壤水势从-0.21 MPa逐层增加到-0.08 MPa,中层土壤水势动态波动较大,整体呈下降趋势,深层土壤水势稳定在-1.14 MP a附近。灰关联度分析得出R12(0.899 8)>R23(0.711 5)>R13(0.702 8),人工刺槐林地土壤水势表层与中层关系较为密切,深层与中层关系次之,表层与深层关系最差。(4)人工刺槐林地0—200 cm土层土壤水势,4—6月呈下降趋势,7—8月显著上升;9—10月再次下降。从各月土壤水势灰关联度来看,R10(0.868 9)>R05(0.806 7)>R09(0.780 4)>R07(0.676 3)>R06(0.654 8)>R08(0.611 4),人工刺槐林地土壤水势10月,5月,9月变化态势与4月关联度较高;7月,6月,8月与4月关联度较差。
杨 帅,, 高照良,, 白 皓, 罗 珂, 李玉亭婷 , 齐星圆
2017(3):134-140. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.024
摘要:为探讨不同植物种植模式对矿山废弃地土壤肥力快速改良的效果,选取8种典型的植物种植模式(黑麦草、草木樨、沙打旺、小冠花、紫穗槐、紫穗槐+小冠花、紫穗槐+黑麦草和草木樨+黑麦草)。通过野外土壤采样与室内养分测定并结合主成分分析方法,对不同植物及种植模式下的土壤肥力进行了相关分析。结果表明:不同种植模式均能较好改善土壤水分状况,土壤含水率平均值比对照高8.7%;不同种植模式下土壤含水率随着土层深度的增加,总体呈增加—减少—增加—稳定发展趋势;植物对土壤蓄水保水效果的改良主要体现在0—40 cm的土层中;土壤中的各养分指标质量分数总体表现为0—10 cm土层大于10—20 cm土层,呈现出一定的表聚效应;植物生长初期,不同种植模式对矿山废弃地土壤的改良效果依次表现为沙打旺>草木樨>黑麦草>草木樨+黑麦草>紫穗槐+小冠花>紫穗槐+黑麦草>紫穗槐>小冠花,单播种植模式相对优于混播种植模式。研究结果可为今后矿山废弃地重构土壤的水分变化研究、优良种植模式及土壤肥力的快速改良提供参考。
2017(3):141-146. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.025
摘要:为定量评价青海省大通县高寒山区不同森林的土壤特性和水源涵养功能,从而为森林的合理空间配置提供理论依据,采用浸水法、环刀法、定水头法、硫酸重铬酸钾法,分别测定5种林分的枯落物性质和0—40 cm土层的孔隙度、渗透性及养分状况等。结果表明:(1)枯落物总储量及最大持水量依次为云杉白桦混交林>云杉落叶松混交林>青海云杉林>华北落叶松林>白桦林。(2)0—40 cm土层的土壤有机质含量平均值依次为云杉落叶松混交林>云杉白桦混交林>白桦林>青海云杉林>华北落叶松林。(3)土壤容重随着深度增加而增大,0—40 cm土层均值依次为白桦林>华北落叶松林>云杉白桦混交林>青海云杉林>云杉落叶松混交林。(4)土壤总孔隙度随土层加深而降低,0—40 cm土层均值依次为云杉落叶松混交林>青海云杉林>云杉白桦混交林>华北落叶松林>白桦林。(5)0—40 cm土层的土壤平均初渗速率和稳渗速率大小依次为白桦林>云杉白桦混交林>云杉落叶松混交林>华北落叶松林>青海云杉林。(6)依林地总贮水量评价的水源涵养功能依次为云杉落叶松混交林(4 427.40 t/hm2)>青海云杉林(4 365.33 t/hm2)>云杉白桦混交林(4 055.04 t/hm2)>华北落叶松林(3 729.64 t/hm2)>白桦林(2 650.31 t/hm2)。
2017(3):147-153. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.026
摘要:为定量评价托木尔峰自然保护区森林的水源涵养能力,利用综合蓄水能力法,对台兰河上游雪岭云杉森林生态系统的林冠层截留量(C)、枯落物持水量(L)、土壤层蓄水量(S)及综合水源涵养能力进行估算和分析。结果表明:(1)研究区4样地中,林冠层截留量表现为中海拔云杉林(29.94 mm)>较高海拔云杉林(20.56 mm)>高海拔云杉林(11.72 mm)>低海拔云杉杨树混交林(5.84 mm),而茎流量则与之相反。(2)除中海拔云杉林外,各样地枯枝落叶未分解层平均厚度均大于半分解层;其中,未分解层的平均蓄积量中高海拔云杉林最大(79.32 t/hm2),半分解层中海拔云杉林最大(59.47 t/hm2)。整体来看,枯枝落叶层的最大持水量大小依次为中海拔云杉林(32.55 mm)>高海拔云杉林(31.05 mm)>较高海拔云杉林(30.78 mm)>低海拔云杉杨树混交林(12.84 mm)。(3)4样地平均土壤容重变动范围为0.73~1.06 g/cm3;土壤孔隙度的平均值大小均为中海拔云杉林>较高海拔云杉林>高海拔云杉林>低海拔云杉杨树混交林;林下土壤自然含水率随海拔高度的增加呈不断上升趋势。不同样地30 cm深土层的非毛管孔隙持水量表现为:中海拔云杉林(37.6 mm)>较高海拔云杉林(30.7 mm)>高海拔云杉林(25.73 mm)>低海拔云杉杨树混交林(13.92 mm)。(4)研究区森林生态系统的水源涵养能力在171.27~280.84 mm之间,低海拔云杉杨树混交林的总持水量最小,中海拔云杉林最大。土壤层水源涵养贡献率最大,占比在77.75%~89.10%之间;总有效蓄水量虽远小于总持水量,但能够很好地发挥水源涵养功能和水土保持作用。
2017(3):154-161. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.027
摘要:通过野外调查和室内试验分析,以荒草地作为对照,选取贵州省西南部喀斯特高原花江峡谷地区6种不同的生态恢复模式作为研究对象,对其林下土壤的理化性质、抗侵蚀特征、渗透性能以及其与土壤养分之间的关系进行分析,探讨该地区不同恢复模式对土壤产生的生态效应及作用过程。结果表明:(1)相较于荒草地,不同恢复模式对土壤容重、总孔隙度等物理特性指标和抗冲性系数、抗蚀性指数均有显著的改善作用(p<0.05)。其中,不同恢复模式总孔隙度与非毛管孔隙度分别较荒草地提高了2.62%,6.45%;土壤紧实度、容重分别较荒草地降低了19.95%,3.98%,趋于稳定的不同恢复模式抗冲性系数均值为荒草地的1.79倍,流失的干土重均值仅为荒草地的45.42%;不同恢复模式趋于稳定的抗蚀指数均值较荒草地高27.53%。(2)不同恢复模式土壤初渗率(2 min)、稳渗率、平均渗率、渗透总量4个指标的均值依次为荒草地的1.6倍,1.0倍,1.2倍和1.3倍;土壤渗透性能的主成分综合评价模型Z=0.9689×F1结果表明不同恢复模式渗透性平均得分(0.186 0)比荒草地(-1.115 8)高,这反映出不同恢复模式渗透性能较好。(3)土壤养分中碱解氮、速效磷、速效钾、有机质与渗透总量、抗冲性系数和抗蚀性指数普遍存在极显著的相关关系(p<0.01),土壤抗侵蚀特性和渗透能力与土壤养分关系紧密。综上所述,不同恢复模式对该地区的林下土壤物理性质、土壤抗侵蚀特性和渗透能力有显著的改善作用,而这些生态功能的改善对土壤养分的赋存和流失具有很大关联。
陈光杰 , , 冯 浩 , , 吴淑芳 , , 郭慧莉 , , 张彬彬 , , 胡亚瑾
2017(3):162-168. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.028
摘要:针对黄土高原半干旱区降水短缺且时空分配不均,严重地制约了半干旱区农业发展的现状,通过研究垄膜沟秸秆种植方式下夏玉米水热效应,揭示其保水调温和作物增产的机理。试验于2014—2015年在陕西杨凌设置了露地处理(CK)与垄膜沟秸秆处理(RMFS)田间试验。结果表明:垄膜沟覆秸秆种植方式可以提高表层土壤含水量;土壤温度主要表现出“高温低调,低温高调”的现象;缩短作物生育历时及调节作物耗水量以改善供需平衡;显著地提高土壤水分利用效率和积温利用效率,2 a土壤水分利用效率和积温利用效率分别提高了39.85%,43.34%。垄上覆膜沟内覆秸秆处理通过改善土壤水热交互状态,提升作物产量,是一种适宜有效的覆盖集雨措施。
刘海东 , , 刘 娇 , 赵 英 , , 李生宇 , 王永东 , 雷加强 , 张建国
2017(3):169-175. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.029
摘要:为揭示塔克拉玛干沙漠公路防护林不同植物类型下土壤水热盐运移规律,于2015年5—9月采用CS656土壤水热盐三参数传感器对防护林内梭梭和沙拐枣根区土壤水分、盐分和温度进行实时监测,分析了气温与土壤温度的相互关系和土壤水盐动态变化规律。结果表明:(1)梭梭和沙拐枣根区土壤温度基本一致,气温与土壤温度呈极显著相关(p<0.01),各土层间土壤温度相关性随深度的增加逐渐减弱;(2)受灌溉制度影响,防护林土壤水盐呈现出明显的周期性变化规律,梭梭和沙拐枣根区土壤水盐动态变化趋势相似;在垂直方向上呈单峰曲线,其峰值分别位于30,10 cm土层处。其中,梭梭林下土壤可分为水分速变层、弱变层和稳定层3个土壤层次,而沙拐枣林下土壤可分为水分速变层和弱变层2个土壤层次。(3)灌溉后土壤湿润体均呈“半椭球形”分布,梭梭和沙拐枣根区土壤灌溉水影响深度分别为60,150 cm;而土壤盐分呈“表聚型”分布,但尚未造成土壤盐渍化(<1.0 mS/cm);(4)6—9月份梭梭根区土壤平均贮水量(116.34 mm)略大于沙拐枣(100.99 mm),土壤水分亏缺明显,都大于270 mm。
2017(3):176-181. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.030
摘要:以东部高潜水位采煤塌陷耕地为研究对象,研究挖深垫浅复垦、充填复垦、预复垦3种复垦方式下土壤热导率的分布及原因。在3种复垦方式典型样地上开挖剖面,分别取0—20,20—40,40—60 cm土层土样,经试验分析观测土壤热导率及相关物理指标。结果表明:(1)复垦方式、剖面层次和二者交互作用均是使热导率产生显著差别的因素(p<0.01),对土壤热导率总体变异的贡献率分别为86.8%,89.6%,71.9%;(2)土壤热导率随土壤剖面深度增加呈现出先增加后降低的“>”型变化;(3)复垦可以显著(p<0.05)影响土壤热导率大小,并增加其在不同剖面层次上分布的差异;(4)在含水量和温度差异不大的条件下,土壤容重在1.205~1.593 g/cm3时,砂粒含量为影响热导率的主要因素,当土壤容重在1.604~1.813 g/cm3时,容重为影响热导率的主要因素。与未塌陷耕地相比,复垦土壤热导率偏低,在土层间分布差异性增加,因此应综合考虑容重和质地,从降低土壤容重的角度入手,改良复垦土壤热导率。
2017(3):182-186. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.031
摘要:通过对半干旱黄土丘陵区植物休眠期内不同地膜覆盖下土壤水分与温度的野外试验观测,研究覆膜下土壤水分运移规律与温度变化差异。于2014年10月—2015年4月在西北农林科技大学米脂试验站远志山同一水平阶地上,观测裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)2种处理下0—400 cm深度内土壤水分与裸地(CK)与透明薄膜覆盖(TF)、黑色薄膜覆盖(BF)3种处理下0—50 cm(15,30,50 cm)深度内土壤温度。结果表明:在植物休眠期,0—400 cm土壤储水量TF较CK高51.9%,差异显著(p<0.05);0—20 cm土壤储水量变幅最大,20—60 cm的土壤储水量由上层54.9%降至26.3%;在典型晴天,非冻结阶段CK、TF与BF处理最值温差区间为2.25~2.7 ℃,3.45~3.5 ℃,1.5~1.8 ℃,而在冻结阶段为1.65,2.1,1.2 ℃,土壤冻结时覆膜保温效应不显著;覆膜保温深度可达15 cm,BF处理保温效果优于TF处理。总体来看,在植物休眠期覆膜可以提高0—20 cm深度范围的土壤含水量和土壤温度,减少土壤水分损失并促进深层水分入渗,BF处理较TF处理更加有利于增温与稳定温度变化。
2017(3):187-192. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.032
摘要:通过对黄土高原旱塬区冬小麦地4种覆盖方式下(无覆盖对照处理(CK)、全生育期9 000 kg/hm2秸秆覆盖(M1)、全生育期4 500 kg/hm2秸秆覆盖(M2)和夏闲期9 000 kg/hm2秸秆覆盖(SM))土壤的田间定位试验和室内分析,探讨不同秸秆覆方式对冬小麦地土壤有机碳及其组分含量以及各组分之间相关性的影响。结果表明:(1)较CK(无覆盖对照)处理,M1(全生育期9 000 kg/hm2)、M2(全生育期4 500 kg/hm2)和SM(夏闲期9 000 kg/hm2)处理,均显著增加0—10 cm和10—20 cm土层的土壤有机碳、微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳含量(p<0.05),而20—40 cm土层差异不明显。其中M1(全生育期9 000 kg/hm2)处理效果最佳,SM(夏闲期9 000 kg/hm2)处理作用相对较弱。(2)不同覆盖方式影响土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳在总有机碳中的分配比例,土壤微生物量碳、潜在矿化碳和颗粒有机碳的相对含量变化范围分别为1.96%~3.31%,2.83%~3.78%,18.13%~37.25%。(3)各覆盖方式下土壤有机碳及其组分含量都随着土层的逐渐深入而下降,且土层越深,变化越趋于缓慢。(4)不同覆盖方式下的土壤有机碳及其组分含量两两之间均达到了极显著正相关关系(p<0.01),颗粒有机碳、微生物量碳和潜在矿化碳与土壤有机碳的相关系数依次为:0.847,0.700,0.614,可见微生物量碳、潜在矿化碳、颗粒有机碳含量在一定程度上决定于土壤有机碳的贮存量。综上所述,秸秆覆盖对土壤有机碳及其组分含量具有增加效应,全生育期9 000 kg/hm2秸秆覆盖方式实际运用价值较高。颗粒有机碳和微生物量碳的动态变化更能反映土壤有机碳的早期变化,是土壤肥力变化更加敏感的指标。
2017(3):193-196. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.033
摘要:为定量描述脱硫石膏施用下盐化碱土土壤剖面盐分与淋洗水量的关系,通过室内土柱淋洗试验开展了脱硫石膏施用下不同淋洗水量对宁夏盐化碱土水盐运移影响的研究。结果表明:施用脱硫石膏对增加水分入渗和降低0—20 cm土层土壤pH、盐分含量产生了积极影响,土壤脱盐率在84.39%~95.41%之间,但较大水量的淋洗有可能会加剧土壤碱化。连续淋洗条件下,最大脱盐深度位于60—80 cm土层。脱硫石膏施用下,0—20 cm土层Cl-、Na+溶脱率随淋洗水量的增加变化不大,低淋洗水量下,SO42-溶脱率低于Na+和Cl-,高淋洗水量下,3种离子溶脱率接近;20—40 cm土层主要盐分离子溶脱率由大到小依次为Cl-、SO42-、Na+,各离子脱盐率随淋洗水量的增加先增加较快后趋于平缓。当淋洗水量达到60 cm时,SO42-和Na+在80—100 cm土层累积,Cl-则运移至100 cm土层以下。
2017(3):197-201. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.034
摘要:为探明坡耕地土壤有机碳空间分布特征,对紫色土丘陵区坡耕地不同部位土壤有机碳及活性有机碳顺坡和深度分布进行分析。结果表明,坡耕地上坡土层深度仅为22.3 cm,中坡和下坡土层深度约为上坡的2.01倍和3.30倍;与上坡比较,中坡和下坡土壤容重下降了0.2和0.04,土壤孔隙度增加了19.82%与3.83%。沿坡从上向下土壤有机碳及活性有机碳储量显著增加,下坡土壤有机碳及活性有机碳储量比上坡和中坡分别增加了674.74%,104.09%和958.51%,267.75%;不同部位土壤有机碳及活性有机碳含量随土层深度增加呈降低趋势,中坡和下坡土壤有机碳及活性有机碳含量的深度分布满足Y=alnX+b对数方程,上坡不符合该方程。坡耕地土壤有机碳与其活性有机碳含量呈极显著正相关。土壤沿坡耕地重新分配影响有机碳空间分布格局。
孙美美, 关晋宏 , , 岳军伟, 李国庆 , , 杜 盛 ,
2017(3):202-208. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.035
摘要:为了系统地比较分析黄土高原西部针叶林植物器官与土壤内碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量变化特征,选取了位于黄土高原西部的甘肃省天水市、甘南区、定西市、兰州市和武威市5个地区的针叶林为研究对象,通过对乔木各器官及土壤不同深度的C、N、P元素含量及其化学计量比的分析,探讨了5个调查区针叶林生态系统化学计量特征及其相互间的相关性。结果表明:植物叶的C、N、P含量较其他器官稍高,其中C含量达到511.97~538.66 g/kg;5个调查区中武威地区的植物干、枝、根的C含量显著低于其他4个地区,分别为425.0,400.58,400.55 g/kg。针叶林干部的C∶N在地区间的差异达到显著性水平(p<0.05),其他各器官内差异不显著;甘南和兰州地区的针叶林各器官间C∶N差异显著;针叶林干和根中N∶P在地区之间存在显著性差异,兰州和武威地区各器官间N∶P的差异达到显著性水平。5个调查区土壤C、N、P含量及其计量特征的差异主要存在于上层土壤(0—30 cm),而较深层次土壤在各地区之间的差异较小。针叶林干中C、N、P含量两两之间均存在显著相关关系,而在针叶林叶中仅N与P含量之间存在显著相关关系;土壤表层(0—20 cm)中C与N含量之间存在极显著的正相关关系。
侯贵荣 , 余新晓 , 刘自强 , 贾国栋 , 李瀚之 , 刘文娜 , 李 勇
2017(3):209-215. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.036
摘要:通过ECH2O土壤水分监测系统和EM50数据采集器对北京山区2种典型人工林地(栓皮栎林和油松林)土壤水分含量进行定位、长期观测、数据处理,分析不同降雨强度对不同林分类型土壤水分时空变化特征及差异性的影响。结果表明:(1)栓皮栎林地和油松林地日平均土壤储水量随降雨量显著变化,月平均土壤储水量随降雨量的增加呈上升趋势。(2)在垂直方向上,栓皮栎和油松林地0—40 cm土层土壤储水量的增加率随雨强增加而降低,栓皮栎林土壤储水量平均增加率(94.17%)大于油松(84.19%),而40—100 cm土层土壤储水量的增加率随雨强增加均呈现增加趋势,且油松土壤储水量平均增加率(15.81%)大于栓皮栎(5.83%)。(3)栓皮栎与油松林地相同土层土壤储水量差异性显著(p<0.05),同一林地不同土层土壤储水量也到达差异性显著(p<0.05)。从栓皮栎和油松的土壤水分时空变化特征来看,2种林地土壤储水量分布不同。在造林树种选择时,可以考虑将油松和栓皮栎2个树种进行混交。研究结果将为北京山区植被建设和管理提供参考和理论依据。
2017(3):216-223. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.037
摘要:以太子河源头水源涵养林为研究对象,分析不同植被类型地表径流和壤中流的氮流失特征,运用冗余分析和偏冗余分析对氮流失特征与环境因子之间的关系进行分析,并对其主要影响因子进行定量分解,探寻太子河源头水源涵养林氮流失特征的关键影响因子。结果表明:不同植被类型地表径流和壤中流硝态氮是氮流失的主要形态,地表径流硝态氮的浓度是铵态氮浓度的1.5倍,壤中流硝态氮的浓度是铵态氮浓度的20.5倍。无论是地表径流还是壤中流铵态氮和硝态氮流失浓度的大小顺序均为人工林>杂木林>次生林。受径流量和壤中流量的影响,铵态氮流失量表现为次生林最大,硝态氮流失量表现为人工林最大。土壤物理性质和土壤化学性质是影响氮流失浓度的关键因子,分别能解释氮流失浓度总变异的46.36%,16.42%。地形水文因子和植被特征是影响氮流失量的关键因子,分别能解释氮流失量总变异的22.85%,15.09%。而地形水文因子、植被特征、土壤物理性质、土壤理化性质四者混合作用在对氮流失特征中也起到了重要影响,分别能解释氮流失浓度和流失量总变异的36.03%,51.36%。
2017(3):224-230. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.038
摘要:以名山河流域不同类型土壤为研究对象,研究了不同土地利用方式下土壤有机碳和团聚体中有机碳含量的分布特征。结果表明:(1)名山河流域3种类型的土壤有机碳含量在17.50~34.70 g/kg之间,含量高低表现为水稻土>黄壤>紫色土,水稻土含量分别是黄壤和紫色土的1.32,1.39倍;从不同的土地利用方式看,水田土壤有机碳及活性有机碳含量显著高于旱地、茶园和果园,土壤活性有机碳与土壤有机碳呈极显著正相关(R2=0.884 6);(2)土壤有机碳含量在土壤剖面中表现出随着土层深度的增加而降低的趋势,表层土壤(0—20 cm)有机碳含量由高到低依次为水稻土>黄壤>紫色土,下层土壤(20—40 cm)有机碳含量为水稻土>紫色土>黄壤,土壤活性有机碳含量的分布具有相似规律;(3)在不同利用方式下,表层土壤(0—20 cm)有机碳含量大小关系表现为水田>旱地>果园>茶园,下层土壤(20—40 cm)有机碳含量表现为水田>果园>茶园>旱地,水田表层、下层土壤活性有机碳含量均极显著地高于旱地、果园、茶园,再次证明活性有机碳是表征有机碳特性的重要指标;(4)3种类型土壤的团聚体在不同的利用方式下的有机碳含量表现出随着土壤剖面加深而降低的趋势,土壤团聚体的单位有机碳含量随着粒径的减小呈现波浪形的变化趋势,各粒径团聚体中的有机碳含量与土壤有机碳含量呈正相关关系。综上可知,土壤类型的差异和土地利用方式的不同会对土壤有机碳及各粒径团聚体中有机碳的含量及分布特征产生一定的影响。
张敬晓, 汪 星, 汪有科 , , 靳姗姗, 董建国 , 汪治同
2017(3):231-238. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.039
摘要:基于近年来黄土丘陵区林地形成大规模土壤干层的事实,为了探索降雨在黄土丘陵区枣林地干化土壤中的入渗、迁移规律,明确干化土壤的修复能力,在陕北米脂试验站建立野外10 m大型土柱模拟枣林地干化土壤,采用CS650—CR1000土壤水分自动监测系统对其进行连续定位观测。观测数据分析表明:(1)独立降雨的入渗、迁移深度主要取决于降雨量,大、中、小雨的水分影响深度分别达90~140,70~80,40 cm,降雨量一定时还与降雨强度、初始土壤含水量等因素有关,降雨强度越大、初始土壤含水量越高,水分的入渗深度及迁移深度也越大。(2)间歇降雨中几次降雨交互对水分的入渗、迁移产生促进作用。相同雨量下,其入渗深度较独立降雨可提高100%~160%,迁移深度可提高91%~197%。(3)黄土丘陵区并非所有降雨都对土壤水分有影响。观测期内降雨次数与降雨量的有效率分别为36.4%和72.7%。(4)土壤垂向剖面在多次降雨的累积作用下具有层次性,本试验期间降雨影响范围内的土壤剖面主要可以分为3层:0—90 cm为降雨入渗敏感层,90—160 cm为降雨入渗迟缓层,160—240 cm为雨水迁移层。研究结果对于促进黄土丘陵区林地干化土壤的治理与修复,加强土壤水分的科学管理与改善具有重要的理论和实践意义。
2017(3):239-243. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.040
摘要:基于2 a田间试验,研究了地膜覆盖对旱作春玉米田土壤有机碳、全氮及其组分的影响,试验包括地膜覆盖玉米田、无覆盖玉米田和裸地休闲3个处理,分层测定了0—40 cm土层有机碳、全氮、颗粒有机碳氮、潜在矿化碳氮和微生物量碳氮含量。结果表明:在0—40 cm土层,各处理间土壤有机碳和全氮含量均无显著差异。与不覆盖相比,地膜覆盖处理0—40 cm土层颗粒有机碳氮及其所占比例分别降低了29.0%,33.3%,29.9%,35.7%;0—10 cm土层潜在矿化碳及其所占比例分别降低了17.8%和16.1%,潜在可矿化氮和微生物量氮及其所占比例无显著差异,但在0—10 cm土层地膜覆盖微生物量氮含量及其所占比例分别较不覆盖处理提高了10.6%和10.5%(p<0.05)。与裸地休闲相比,无覆盖处理0—40 cm土层潜在可矿化碳氮分别提高了12.8%和14.7%,地膜覆盖处理则分别提高了7.8%和6.5%(p<0.05),但种植玉米降低了微生物量碳氮含量及其所占比例,但覆盖与否对潜在可矿化碳氮和微生物量碳氮影响不显著。总体来看,地膜覆盖能够在一定程度上提高表土微生物量碳氮组分及其所占比例,但显著降低了中活性碳氮组分含量及其比例,不利于长期的土壤碳氮固定。
蒋永梅, 师尚礼, 田永亮, 卢 虎, 李海云,李建宏, 兰晓君, 姚 拓
2017(3):244-249. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.041
摘要:为探讨不同退化程度对高寒草地土壤微生物及土壤酶活性的影响,以青藏高原东北缘祁连山3种不同退化程度(轻度退化、中度退化、重度退化)高寒草地为研究对象,测定和分析土壤3大类微生物(细菌、真菌、放线菌)和氮素生理群(氨化细菌、好气性固氮菌、嫌气固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌)数量、微生物量(碳、氮)及土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)变化特征。结果表明:(1)相同土层不同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随退化程度的加重总体呈减小的趋势,重度退化程度下各指标含量最小;中等退化程度可增加10—20 cm土壤放线菌、氨化细菌及反硝化细菌数量和20—30 cm土壤细菌、真菌、放线菌、好气性固氮菌、反硝化细菌数量;(2)不同土层相同退化程度,土壤3大类微生物数量、氮素生理群、微生物量以及土壤酶活性随土层深度的加深均逐渐减小。研究结果对评价草地退化程度提供了新思路,同时为高寒草地的恢复和重建提供了重要的理论依据。
赵婉伊, 徐卫红, 王崇力, 王卫中, 陈永勤, 迟荪琳, 陈序根, 秦余丽, 王正银
2017(3):250-257. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.042
摘要:为了提高黄瓜氮素利用率,减少氮肥对环境污染,采用恒温培养和土培试验研究了专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥(CSRF1和CSRF2)在酸、碱、中性土中的氮素释放特性以及对黄瓜生长、NPK吸收利用的影响,其中缓释肥中包含抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(nBPT)、氢醌(HQ)、双氰胺(DCD)。结果表明:在酸、碱、中性3种不同土壤中,氮素释放累积量均表现为普通复合肥(OCF)>商品缓释肥(MSRF)>自制专用肥(CCF)>自制专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥1(CSRF1)>自制专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥2(CSRF2);不同施肥处理对于3种土壤类型影响下的氮素累积释放量顺序为碱性土最大,中性土次之,酸性土最小。铵态氮、硝态氮的累积量大小顺序也为碱性土最大,中性土次之,酸性土最小。不同形态氮在3种土壤中的累积释放量动态以应用一级动力学方程拟合最好(r=0.952**~0.993**)。通过一级动力学方程,反映了3种形态氮素的最大释放量N0值大小顺序:总N最大,NH4+-N次之,NO3--N最小,此结果与土壤中不同形态的氮素累积释放特性变化规律相一致。2种专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥(CSRF1和CSRF2)显著提高了黄瓜产量(果实干物质量),较OCF、MSRF和CCF处理分别增加了59.1%,30.3%,33.8%(CSRF1)和46.2%,19.7%,22.9%(CSRF2)。与普通复合肥相比,2种专用脲酶硝化双抑制剂缓释肥处理的NPK相对养分利用效率增加了18.52%~24.20%(N),19.27%~20.02%(P),28.54%~35.69%(K)。相较于普通复合肥,黄瓜专用脲酶/硝化抑制剂缓释肥的施用能够延缓肥料中的氮素释放,提高黄瓜NPK养分利用率和黄瓜产量。
2017(3):258-262. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.043
摘要:选取畜禽粪便、天然有机物料、有机肥类有机物料3大类共9种有机物料进行大田试验,设正茬和连作2种种植方式,主要研究不同类型有机物料对土壤养分和生物性状变化特征的影响。结果表明:有机物料施入对提高土壤养分含量和改善土壤生物性状作用效果明显。正茬土壤pH在5.70~6.00之间,连作土壤pH在5.50~5.90之间,施用有机物料小区均高于CK处理。畜禽粪便类有机物料,对提高大豆土壤速效钾含量效果显著,对正茬和连作土壤分别平均提高12.73%和17.09%;猪粪对正茬土壤呼吸提高11.30%;鸡粪对连作土壤中微生物量氮提高13.85%。天然有机物料,对提高土壤中碱解氮作用明显,正茬和连作分别平均提高6.31%和3.30%。有机肥类有机物料,对大豆土壤中速效磷含量正茬和连作土壤分别提高2.13%和2.27%,有机质含量分别提高1.98%和4.20%;鸡粪型有机肥对正茬土壤微生物量碳提高3.45%。所有机物料处理整体效果均好于CK处理,这表明有机物料的施入具有提高大豆土壤养分含量,改善土壤养分性状的作用。
周 瑶, 马红彬 , , 贾希洋, 沈 艳 , , 周静静, 闫鹏科, 陆 琪, 王建伟
2017(3):263-270. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.044
摘要:研究禁牧封育和水平沟生态恢复措施下黄土丘陵区典型草原土壤生物学特性变化,以期为该区草地生态建设提供依据。采用空间梯度代替时间梯度的方法,在宁夏黄土丘陵区典型草原,选取未封育(放牧)、封育3~15 a、水平沟整地后1~15 a的土壤,分析0—10,10—20,20—30,30—40 cm土壤微生物数量、微生物生物量碳、量氮和土壤酶活性的变化特征及其相关性。结果表明:(1)试验区土壤微生物类群以放线菌为主,达到86.18%~4.43%,数量表现为放线菌>细菌>真菌;土壤微生物总数、细菌和放线菌数、微生物生物量碳、量氮含量,脲酶、蛋白酶、磷酸酶、蔗糖酶活性随着草地封育年限增加呈上升变化,但水平沟措施下随着整地年限延长呈上升—下降—上升的趋势;2种措施下土壤过氧化氢酶活性变化趋势相反,真菌数在封育6 a和水平沟6 a较低,分别为11.33,4.67 cfu/g;(2)各处理下,0—40 cm土壤微生物和酶活性整体呈现上层土壤高于下层土壤。土壤微生物、酶活性与有机碳和主要养分含量相关性显著(p<0.05);(3)相近恢复年限下,土壤微生物数量、微生物生物量碳、微生物生物量氮以及酶活性总体为封育草地高于水平沟(p<0.05)。研究认为,禁牧封育较水平沟措施更有利于黄土丘陵区典型草原土壤微生物和酶活性的增加。
王兴龙, 朱 敏, 杨 帆, 豆 攀, 张嘉莉, 马晓君, 袁继超, 孔凡磊
2017(3):271-276. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.045
摘要:通过田间减施氮肥试验,设置减氮20%+不施有机肥(N1O0),减氮20%+普通有机肥(N1O1),减氮20%+生物有机肥(N1O2),减氮40%+不施有机肥(N2O0),减氮40%+普通有机肥(N2O1),减氮40%+生物有机肥(N2O2)处理,以不施肥(CK0)和全氮100%(N100)为对照,研究配施有机肥减氮对川中丘区玉米土壤微生物量碳、土壤酶活性及玉米产量的影响,为玉米生产减氮增效提高玉米氮素利用率提供理论依据。结果表明:随施氮量减少土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及微生物量碳含量逐渐降低,较N100相比N1O0、N2O0,吐丝期微生物量碳降低25.6,35.08 mg/kg;大喇叭口期脲酶降低11.1%和14.1%;蔗糖酶降低30.4%,97.1%;产量降低921.98,1 719.62 kg/hm2。配施有机肥提高了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及微生物量碳含量和玉米产量。与N1O0相比N1O1、N1O2,土壤微生物量碳增加38.57%和54.45%;脲酶活性提高9.73%和14.82%;蔗糖酶提高42.75%和64.26%;过氧化氢酶提高11.05%和11.93%;增产2%和6%,且N1O2较N1O1产量提高4.0%。配施生物有机肥减氮20%降低了玉米秃尖长、增加了穗长、穗粒数、百粒重,玉米产量为8 710.83 kg/hm2。土壤微生物量碳、酶活性与玉米产量呈显著或极显著相关。说明配施生物有机肥减氮20%,可以提高玉米生育期土壤微生物量碳、土壤酶活性,改善植株根系生长环境,促进玉米产量增加。
2017(3):277-282. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.046
摘要:为明确钾肥用量对大蒜—棉花套作体系产量和土壤钾素有效性的影响,确定2季作物最佳钾肥施用量,为黄淮海平原大蒜—棉花套作地区合理施用钾肥提供依据。于2013—2016年在山东省金乡县进行连续4 a 7季的田间定位试验,试验设CK(0 kg/hm2),K90(90 kg/hm2),K180(180 kg/hm2),K270(270 kg/hm2)4个不同施钾量(K2O)处理。大蒜和棉花单季施钾量相同(K2O 0,90,180,270 kg/hm2),各处理氮肥和磷肥施用量一致。分析不同施钾量对大蒜、棉花产量及产量构成的影响,明确不同施钾量对棉花收获后0—100 cm土层速效钾含量和0—20 cm土壤钾素形态的影响。结果表明:与CK相比,不同施钾处理棉花显著增产18.4%~72.7%,皮棉产量随施钾量的增加而增加,但K270与K180处理皮棉产量和经济效益差异不显著;施钾显著提高了棉花单株成铃数和单铃重,对衣分含量无显著影响。与CK相比,不同施钾处理大蒜蒜薹显著增产10.1%~64.2%,鳞茎显著增产8.7%~93.3%。2016年K270处理蒜薹产量较其他处理显著增产6.6%~64.8%,鳞茎显著增产32.5%~93.3%。大蒜经济效益以K270处理最高。增加钾肥施用量显著提高了棉花收获后0—20 cm土壤速效钾含量,但各处理60—100 cm土层速效钾含量差异不显著。经过4 a 7季施肥后,K90,K180,K270处理较CK不同程度提高了0—20 cm土壤水溶性钾(13.6,20.1,26.1 mg/kg)、非特殊吸附钾(10.4,19.6,53.4 mg/kg)、非交换性钾(34.3,53.9,140.1 mg/kg)和全钾含量,提高了水溶性钾和非特殊吸附钾的比例。综合土壤环境因素、作物产量和经济效益,建议该大蒜—棉花套作区棉花施钾量为K2O 180 kg/hm2、大蒜施钾量为K2O 270 kg/hm2。
周 兴 , , 廖育林 , , 鲁艳红 , , 谢 坚 , , 杨曾平 , , 聂 军 , , 曹卫东
2017(3):283-290. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.047
摘要:研究紫云英与稻草不同利用模式在化肥减量条件下稻田表层土壤有机碳及其活性组分的差异,为合理利用有机物料调控土壤肥力提供参考。采用湖南省南县连续5 a(2011—2015年)大田定位试验,研究了减量施肥下洞庭湖地区紫潮泥双季稻田0-20 cm表层土壤总有机碳(TOC)、微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和轻组有机碳(LFOC)对紫云英与稻草不同利用模式的响应。结果表明:与不施肥(CK)相比,单施化肥(F100)TOC、MBC、DOC、EOC和LFOC的含量均有显著上升,增幅分别为12.2%,19.5%,18.5%,11.3%和100.9%。化肥减量20%条件下紫云英与稻草利用模式更有助于有机碳组分的积累,其中晚稻留高桩还田冬种紫云英(F80+HR+A)处理效果最为突出,与CK相比,增幅分别为18.3%,47.2%,24.1%,20.0%和204.0%。减量施肥下紫云英单独利用相比稻草单独还田更益于MBC、DOC与EOC的积累,增幅分别为9.8%,4.0%和0.6%,土壤LFOC则相反,下降了34.8%。敏感指数分析表明土壤有机碳及其活性组分中LFOC对土壤质量变化最为敏感,其次是MBC,二者可作为衡量土壤质量状况的良好指标。F80+HR+A各有机碳组分敏感性均显著高于F100处理。相关性分析表明水稻产量、土壤有机碳及其组分之间均呈极显著相关(p<0.01)。综上所述,化肥减量条件下不同紫云英与稻草利用模式对紫潮泥稻田土壤有机碳及其活性组分含量的影响存在明显差异,稻草还田能够显著提高土壤总有机碳和轻组有机碳的含量,紫云英的利用则有利于土壤微生物量碳、可溶性有机碳和易氧化有机碳的积累,而紫云英与稻草协同利用模式,尤其是晚稻留高桩还田冬种紫云英更有助于土壤有机碳及其活性组分的积累。
2017(3):291-297. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.048
摘要:水资源短缺成为制约黄河三角洲地区社会经济发展的主要瓶颈和突出问题,合理开发利用该区的地下微咸水资源,利用微咸水进行农田灌溉已成为缓解该区域水资源短缺的重要策略之一。以黄河三角洲盐渍化典型地区为例,通过野外田间灌溉试验探讨了微咸水对土壤水盐分布特征及冬小麦生长、产量、光合作用特性的影响,并提出了土壤水盐调控措施。结果表明:(1)冬小麦生长期微咸水灌溉(淡水-微咸水-微咸水组合灌溉)增加了试验田土壤的含盐量,特别是表层0—20 cm增加量达0.9 g/kg;随后的雨季降水使土壤盐分得到淋洗进而避免盐分过多积累,至下一季冬小麦播种前0—20 cm土壤盐分增加量减至0.12 g/kg。(2)受微咸水灌溉的影响,冬小麦灌浆期的蒸腾速率显著下降(p<0.05),但光合速率和气孔导度等差异不显著(p>0.05)。(3)微咸水灌溉和淡水灌溉的冬小麦产量分别为9 767,10 455 kg/hm2,微咸水灌溉下冬小麦略有减产,但无显著性差异(p>0.05);千粒重均为44.9 g;2种灌溉条件下冬小麦生长期的叶面积指数和叶绿素含量差异不显著(p>0.05)。在当地淡水资源短缺的情况下,可以考虑使用3 g/L的微咸水与淡水进行合理的组合灌溉,节约淡水资源,具有较好的社会经济效益,但从微咸水长期安全使用和土壤可持续利用来讲,需要采取一定的水盐调控措施并长期监测土壤盐分动态。
柯浩成, 李占斌 , , 李 鹏, 肖 列, 张 军, 刘 莹, 赵宾华, 常恩浩, 王 琦
2017(3):298-303. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.049
摘要:通过野外调查与室内试验相结合的方法,对王茂沟流域降水及5种土地利用沿土壤剖面稳定氢氧同位素特征进行对比分析,为黄土区土壤水分运移机制、模型参数识别及生态保护与重建提供科学依据。结果表明:(1)降水与5种土地利用方式下土壤水中δD和δ18O的变化范围分别为(-118.08‰)~(-14.37‰)、(-16.13‰)~(1.41‰)和(-92.36‰)~(-34.98‰)、(-12.48‰)~(-5.01‰),平均值分别为(-37.36‰)、(-5.65‰)和(-60.18‰)、(-7.81‰)。(2)不同土地利用类型的土壤水氢氧同位素变化存在显著性差异,土壤通透性草地>梯田>林地>坝地>坡耕地,表层土壤水分的蒸发分馏程度梯田>草地>坝地>坡耕地>林地。(3)林地和草地 “优先流”现象明显,草地“优先流”程度最大,林地能显著延伸“优先流”发生路径。(4)草地、林地和梯田分别在160,200和200 cm土层及以下氢氧同位素值相对稳定,坝地和坡耕地可能对地下水水质与补给造成较大影响。
王亚琼, 薛培英, 耿丽平, 陈苗苗, 孙洪欣, 王殿武, 冯宇佳, 王晓美
2017(3):304-309. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.050
摘要:通过2015年4月份和9月份对白洋淀西部纳污区、中部生活水产养殖区以及淀边缘区优势沉水植物及对应沉积物和水中总氮(TN)、总磷(TP)含量测定,分析白洋淀水体氮磷营养分布规律,明确不同沉水植物对自然水体氮磷富集能力,为应用沉水植物修复富营养化水体提供理论依据。结果表明:白洋淀水体TN和TP浓度分别为0.77~13.65 mg/L和0.05~1.21 mg/L。受唐河和府河输入影响,纳污区水中TN和TP浓度最高,为IV~劣V类水,生活水产养殖区和淀边缘区水体TN和TP浓度差异均不显著(p>0.05),水体氮磷主要受入淀河流输入影响;沉积物TN和TP含量分别为(3.16±1.86) g/kg和(0.72±0.20) g/kg。沉积物TN和TP标准指数变化范围为3.42~9.09和0.93~1.44,综合污染指数为2.19~5.26,白洋淀沉积物营养盐处于严重污染水平且受氮素影响更为严重。其中生活水产养殖区沉积物TN和TP含量最高,纳污区和淀边缘区差异不显著(p>0.05);沉水植物对水中TN的富集能力表现为菹草>金鱼藻>篦齿眼子菜,对水中TP的富集能力表现为金鱼藻>菹草>篦齿眼子菜;水和沉积物中TN和TP之间均存在显著正相关(p<0.05)。沉水植物体内氮磷含量与水体TN和TP浓度存在显著正相关,而与沉积物TN和TP含量无显著相关(p>0.05)。总之,3种沉水植物均具有很强的修复水体氮磷污染的能力,建议适时收割地上部以有效去除水体氮磷污染。
2017(3):310-316. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.051
摘要:为了研究不同种类和形态有机物料对原生盐碱地水稳性团聚体特征以及物理性质的影响,以吉林西部地区原生盐碱地为研究对象,通过大田试验,分析了颗粒玉米秸秆、正常玉米秸秆、牧草以及羊粪等有机物料对原生盐碱地的浸水容重、沉降系数、田间持水量和蒸发速率等物理指标的影响,及其对土壤水稳性大团聚体和微团聚体的数量、形态、平均质量直径(MWD)、破坏率(PAD)、水稳系数、平均质量比表面积和分形维数等指标的影响。结果表明:(1)各处理中水稳性团聚体组成以微团聚体占主要成分,其中以0.05~0.25 mm粒径为主,不同有机物料处理对各粒级含量影响差异显著。(2)各有机物料处理的土壤水稳性团聚体的稳定性相对CK处理均有所提高,羊粪处理对MWD提高效果最好,提高了104%,而颗粒处理提高水稳系数和降低PAD效果最好。(3)不同有机物料处理对水稳性团聚体形态均有改善作用,颗粒处理改善效果最好,形态圆润表面粗糙,大小孔径分布适中。(4)颗粒处理与其他处理对土壤团聚体分形维数差异显著,其他处理之间差异不显著,颗粒处理分形维数最低,相比CK处理降低了2.62%。各有机物料处理的平均质量比表面积与CK差异显著,其中正常秸秆处理最好,相比CK提高了171.01%。(5)各有机物料处理与CK处理相比对原生盐碱土物理性质均有改善作用,颗粒处理整体效果最好。浸水容重与PAD和分形维数具有显著正相关性,与水稳系数和平均重量直径呈显著负相关性。沉降系数相关性类似浸水容重,田间持水量相反,蒸发量则未显示出显著相关性,各物理参数与平均质量比表面积未显示出显著相关性。综合得出,有机物料能够改善原生盐碱土壤结构,同种有机物料不同形态作用效果不同,本试验中经过粉碎高温高压处理的颗粒秸秆效果远好于其他处理,极大的缩短了改良时间。
邬铃莉 , , 王玉杰 , , 王 彬 , , 王云琦 , , 胡 波 , , 谭 锦 ,
2017(3):317-321. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.052
摘要:为了探究我国西南地区干湿交替作用对土壤团聚体稳定性的影响,选取重庆缙云山典型黄壤为研究对象,在4个初始含水率(风干,10%,15%,20%)水平下对4组不同粒级团聚体(1~2,2~3,3~5,5~7 mm)分别进行7个不同干湿交替过程(1,2,3,5,7,10,15次)模拟。采用Le Bissonnais法,对干湿交替作用后的团聚体在不同破碎机制下的稳定性特征进行了探讨。结果表明:(1)快速湿润(FW)对团聚体稳定性的破坏程度最大,且与机械扰动(ST)和慢速湿润(SW)存在显著差异;(2)小粒径团聚体相较于大粒径团聚体稳定性更高;(3)干湿交替过程对团聚体存在明显的破坏作用,且在不同含水率变化范围下其破坏程度不同;(4)干湿交替作用主要通过影响团聚体破碎后>2 mm团聚体的百分比含量来影响团聚体的稳定性。该结果对于研究西南地区土壤侵蚀的发生机理具有一定的参考价值。
2017(3):322-329. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.053
摘要:采用批量培养和平衡吸附法,选取原土及微团聚体颗粒组为对象,研究Zn(II)、Cd(II)单一存在、二元竞争及竞争体系中加入柠檬酸(0.1,1,10 mmol/L)等3种处理的等温吸附特性及影响。结果表明:(1)以专性吸附方式为主的多层吸附随Zn2+、Cd2+强度增加逐渐饱和,吸附能力以<0.002 mm最优、0.05~0.002 mm和原土次之,0.25~0.05 mm和2~0.25 mm结合能力稍差,不同条件下Cd较Zn更易积累。吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(Zn:R2=0.960~0.997;Cd:R2=0.957~0.995)拟合结果优于Langmiur方程(Zn:R2=0.952~0.995;Cd:R2=0.913~0.991)。最大吸附量与有机质含量具有显著相关性。(2)单一处理Zn、Cd的固持效果明显、共存处理时Zn、Cd竞争行为表现为彼此削弱,Zn对Cd的吸附具有更强抑制作用。(3)添加不同浓度柠檬酸后Zn、Cd吸附水平介于单一及共存处理之间呈动态变化(Zn、Cd接近),0.1~1 mmol/L利于Zn、Cd固持,增至10 mmol/L后加速淋洗,仅<0.002 mm粒径富集量持续提升。表明柠檬酸作为一种调节剂,适度保持土壤Zn供给并弱化Cd迁移活性,以缓解茶园土壤复合污染。
2017(3):330-336. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.054
摘要:地下滴灌是一项具有广阔应用前景的高效节水灌溉技术之一。为分析不同影响因素对地下滴灌滴头流量的影响机制,以PLASSIM滴头、和平滴头2种滴头为研究对象,利用有机玻璃桶(直径40 cm,高40 cm)内埋设滴头(表层20 cm下)系统分析了滴头工作压力(60,100,150,200,250,300,370 kPa)、土壤初始含水量(12%,18%)及土壤容重(1.25,1.40 g/cm3)对地下滴灌滴头流量的影响及其敏感性,结果表明:工作压力是地下滴灌滴头流量的主要影响因素,且随工作压力增大,滴头流量增大;土壤初始含水率和容重对供试的滴头流量均起制约作用,其中对轻砂土的制约作用更为明显;土壤质地对各影响因素的敏感性存在差异,其中轻砂土最敏感,粉壤土居中,轻粘土最弱。PLASSIM滴头、和平滴头的敏感性指标均随工作压力、土壤初始含水率、容重的增加而降低。通过系统的分析多种土壤物理特性对地下滴灌滴头流量的影响及其敏感性分析,将为设计经济、高效而又节水的地下滴灌系统,制定合理的地下滴灌制度提供理论依据。
2017(3):337-343. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.03.055
摘要:为探索石河子灌区冻融季节积雪与地表联合覆盖条件下土壤水盐运移的变化规律,2015—-2016年通过田间小区试验,进行了秸秆、地膜、活性炭3种地表覆盖和裸地对照在整个季节性冻融期土壤水盐时空动态变化规律研究。结果表明:地表覆盖比裸地具有更好的保墒、降盐效果。冻结土壤完全融通后,秸秆、活性炭覆盖出现含水量增幅的最大土层范围分别是0—30,0—40 cm,反映出这2种覆盖经历冻融过程后更有利于土壤水分的保持和融雪水的高效利用;活性炭、秸秆、地膜覆盖和裸地在0—30 cm土层含盐量相比初始值的增幅分别为18.08%,20.30%,30.91%,32.81%,可见活性炭覆盖下抑制盐分向上运移效果最为显著。秸秆覆盖次之;经历冻融过程,土壤水分和盐分变异性随土壤深度的增加而呈现递减趋势。