刘文剑, 张会兰 , , 王玉杰 , , 王云琦 , , 杨坪坪, 王晨沣, 赵兴龙
2017(6):1-7. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.001
摘要:为研究刚性植被覆盖与地表粗糙共同作用下的坡面流水动力特性,在室内开展定床水槽冲刷试验,研究陡坡(15°)条件下10组流量(0.33~1.95 m3/h)、5种覆盖率(0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%)、4种不同地表粗糙度(0.01,0.18,0.25,0.38 mm)的坡面流流速、流型流态、阻力系数等变化特性。结果表明:(1)水流流速变动范围为0.06~0.59 m/s,流速与植被覆盖率和地表粗糙度呈负相关关系(r<-0.90),当植被覆盖率增加,流速随流量增加的增幅降低;流速校正系数与植被覆盖率呈正相关关系(r>0.75),而与地表粗糙度呈负相关关系(r<-0.84);(2)所有试验条件中雷诺数处于153~910之间,流态主要集中于过渡区和虚拟层流区,流型多数处于急流区,随植被覆盖率和地表粗糙度的增加,弗劳德数逐渐小于1,具有向缓流区延伸的趋势;(3)坡面流总阻力系数与雷诺数呈幂函数关系,与地表粗糙度和植被覆盖率呈正相关关系(r>0.81);(4)阻力影响指数结果显示,当流量小于1.05 m3/h时,地表粗糙度在影响总阻力过程中占主导地位,反之,植被覆盖率占主导地位;通过t检验,坡面流总阻力与颗粒阻力和形态阻力线性叠加结果差异显著(p<0.05),表明当存在颗粒阻力及形态阻力时坡面流总阻力并不能使用线性叠加原理。
蒋芳市, 陈培济 , , 黄炎和, 林金石, 詹振芝, 葛宏力, 季 翔
2017(6):8-14. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.002
摘要:为了探究土石混合崩积体坡面侵蚀的水动力学机理,采用室内放水冲刷试验,研究了不同流量(2,4,8,16 L/min)和坡度(10°,20°,30°,40°)条件下4种土石混合崩积体(0,20%,40%,60%砾石质量百分数)坡面侵蚀的水动力学特征。结果表明:(1)在小坡度和小流量条件下,侵蚀率随砾石含量的增大而减小;当流量或者坡度的增大时,侵蚀率随砾石含量的增加呈先减小后增大的规律;各土石混合物侵蚀率均能用坡度和流量的二元幂函数来表达。(2)水流剪切力、水流功率和单位水流功率与侵蚀率均呈线性函数关系,其中水流功率和水流剪切力可优先作为模拟土石混合崩积体坡面侵蚀的水动力学参数。(3)可蚀性参数及临界侵蚀动力随着砾石含量的增加而增加。研究结果可为进一步深化认识崩积体侵蚀机理提供参考。
任瑞雪, 张风宝 , , 杨明义 , , 王永吉, 王子豪, 邓鑫欣
2017(6):15-19. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.003
摘要:以野外布设的径流小区为研究对象,采用模拟降雨方法研究随机条件下降雨侵蚀过程中泥沙有机碳含量及流失过程的动态变化规律。结果表明:(1)降雨侵蚀过程中泥沙有机碳含量随降雨的进行逐渐降低并趋于平稳,与坡面土壤有机碳含量相比显著增高(p<0.01),有机碳在泥沙中明显富集,富集比最大值达1.780,泥沙中有机碳含量及富集比随侵蚀速率的增加明显减小且趋于稳定;(2)泥沙有机碳流失速率随降雨的进行先波动增大,达到最大值后又波动减小,最后逐渐趋于准稳定,整个过程呈单峰分布;(3)泥沙有机碳流失强度与土壤侵蚀强度呈显著性线性正相关(p<0.01),说明土壤侵蚀量决定侵蚀过程中有机碳流失量,准确获取土壤侵蚀强度是估算坡面有机碳流失量的基础。
2017(6):20-26. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.004
摘要:利用数字滤波技术,在结合基流营养物负荷量消退过程、气象因子影响分析的基础上,提出并建立了基流营养物日负荷量分割的递归滤波算法,对浙江嵊州长乐江流域基流氮磷流失进行定量分析。结果表明,基流总氮(TN)日负荷量模拟值的R2为0.86,模拟效率系数NSE为0.72;基流总磷(TP)日负荷量模拟值的R2为0.65,NSE为0.63。用该方法对长乐江流域2003—2012年基流养分流失量的模拟结果表明,全流域TN和TP年平均基流流失量分别高达1 317.6 t(15.25 kg/hm2)和51.8 t(0.60 kg/hm2),占该流域平均TN和TP总径流流失量的61.82%和56.92%。随着降雨量的增加,长乐江流域近年来的基流TN和TP流失量均呈现出极显著的上升趋势,已经成为河流非点源污染不可忽视的重要污染源。
2017(6):27-32. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.005
摘要:为了研究坡地总磷流失特征,探究植被覆盖和施肥对不同坡长坡地总磷流失的影响,以浙江省丘陵区坡面菜地红壤为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验,在固定雨强120 mm/h、固定坡度20°、每场降雨试验的产流历时设计为30 min的条件下,选定不同坡长(1,2,3,4,5 m)、不同植被覆盖度(0,15%,30%,45%,60%,75%,90%)和不同施肥处理空白(CK)、无机复合肥(CF)、有机肥(OF)下进行模拟降雨试验。结果表明:(1)在不同施肥处理、坡长条件下,随着植被覆盖度的增加,单位投影面积总磷(TP)流失模数逐渐减少,其中1 m坡长下的减少趋势不明显,5 m坡长下的减少趋势最明显;不同坡长条件下随着植被覆盖度的增加,单位投影面积TP流失模数均在90%覆盖度时达到最小,裸地时最大。(2)在不同施肥处理、相同植被覆盖度条件下,等长度增加坡长,总磷流失量的增量非等量增加,且在3~2 m处最小,4~3 m处最大,说明该试验条件下的临界坡长为4 m,最佳坡耕地坡长为3 m。(3)在不同施肥处理、坡长条件下,侵蚀相磷素流失量占总磷输出量的比值为30.24%~94.61%,除1 m坡长下存在部分比值小于50%以外,其他均高于50%,说明坡地磷流失主要以侵蚀泥沙携带流失为主。(4)不施肥条件下侵蚀相磷素流失量占总磷输出量的比值高于施肥条件下的,且相比施用无机肥,施用有机肥条件下侵蚀相磷素流失量占总磷输出量的比值较高。
姜利红, 谭力彰, 田 昌, 刘 强, 张玉平, 杨 兰, 谢桂先
2017(6):33-38. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.006
摘要:通过定位试验,研究了不施氮肥(WN)、单施化肥(HF)、猪粪替代20%氮肥(ZF)、沼渣沼液替代20%氮肥(ZYF)、堆肥替代20%氮肥(DF)、早稻绿肥、晚稻稻草代替20%氮肥(LDF)6种不同施肥处理下双季稻径流氮磷含量和累积流失负荷的影响。结果表明,水稻基肥和追肥后,径流水中全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和水溶性磷含量逐渐下降。HF处理双季稻季径流水中全氮、铵态氮、硝态氮平均含量最高,分别为5.91,3.65,0.82 mg/L。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥处理能够降低径流水中全氮、铵态氮、硝态氮的平均含量,其中以DF处理下降幅度最大,分别下降1.18,0.71,0.14 mg/L;除DF处理外,有机物料替代20%氮肥能够增加径流水中全磷和水溶性磷的平均含量。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥能够减少氮素径流流失负荷,以DF处理总氮、铵态氮和硝态氮累积流失负荷最小,分别为10.25,6.17,1.71 kg/hm2;DF处理磷素流失负荷与单施化肥处理持平。综上,DF处理能够降低水中氮磷流失负荷,对于保护环境和控制面源污染具有重要意义。
2017(6):39-45. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.007
摘要:选取昆明市松华坝水源区典型小流域——迤者小流域为试验区,通过布设标准径流小区,在2009—2015年对坡耕地产流产沙及氮、磷流失情况进行长期的野外观测研究,从年际尺度上来探讨等高反坡阶对于坡耕地产流产沙及氮、磷等养分流失的影响。结果表明:等高反坡阶对于径流和泥沙的削减效果均较为明显,年平均减流率为50.64%,年平均减沙率74.99%,减沙率显著大于减流率;等高反坡阶对于径流和泥沙中氮、磷均有较为明显的削减效果,平均每年可以削减68.75%的氮流失和82.16%的磷流失,其中对径流中总氮和泥沙中全氮年削减率分别达到59.51%和76.43%,对径流中总磷和泥沙中全磷年削减率分别达到64.22%和83.73%。
2017(6):46-51. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.008
摘要:为了探究不同经营模式对毛竹林降雨后地表径流及氮磷流失的影响,于2013年1月至2014年10月,通过在浙江安吉县毛竹纯林中种植红豆杉、香榧、红茴香、朱砂根4种经济灌木,建立了不同的毛竹林经营模式;随后测定了毛竹林样地降雨、径流量和径流氮磷浓度等指标。结果表明,15次地表径流事件中,各样地累计径流量为3.06~9.22 m3,总氮流失量为总磷的7.6倍,其中铵态氮流失量为硝态氮的2.5倍,但通过林分改造能显著降低铵态氮与硝态氮比例。与毛竹纯林对比,4种林分改造模式两年累计径流对比毛竹纯林减少40.0%~66.8%,累计总磷流失减少64%~83.8%,总氮流失减少49.1%~78.8%,硝态氮流失减少37.4%~76.2%,铵态氮流失减少42.8%~80.4%。4种林分改造模式对地表径流流量和氮磷流失的削减作用均为种植红豆杉最好。
2017(6):52-57. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.009
摘要:通过在神木六道沟流域开展模拟降雨试验,分别在试验小区上、中、下位置条施不同施加量的纳米碳(0.0%,0.1%,0.5%,0.7%和1.0%)研究其对硝态氮随径流、泥沙迁移及在土壤中再分布过程的影响。设计1.0 m×1.0 m降雨小区,前期在土壤表层以下5—10 cm埋入不同施加量纳米碳,另设不施加纳米碳的小区为参照。采用针孔式人工模拟降雨器进行模拟降雨,降雨强度为90 mm/h,降雨历时为40 min。降雨前后分别采集土壤剖面土样,降雨过程中定时收集径流及泥沙,用以研究纳米碳对于硝态氮迁移过程的影响。结果表明,在土壤中施加纳米碳,可有效减少坡面产流产沙量,且累计径流量、累计产沙量与土壤中纳米碳施加量呈现负相关关系;纳米碳的施加同样可降低径流、泥沙中硝态氮含量,随着纳米碳施加量的增加,径流和泥沙中硝态氮流失量减少,纳米碳施加量为1.0%时,可减少径流中硝态氮流失65.3%,泥沙中硝态氮流失85.7%;土壤剖面硝态氮变化对比表明,施加纳米碳处理中表层硝态氮含量明显低于对照处理,且在10—15 cm出现硝态氮含量峰值,均大于对照处理。通过等效径流迁移深度分析硝态氮流失情况,无纳米碳施加处理的EDR最大,随着纳米碳施加量的增加,各处理的EDR依次减小。综上,在黄绵土中施加纳米碳,可有效减少土壤硝态氮的流失量,在黄土区土壤中施加纳米碳并提高施入纳米碳的比例,对于该地区硝态氮流失的治理具有积极作用。
2017(6):58-65. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.010
摘要:为解决东北黑土区坡耕地水土流失严重的问题,探索不同耕作措施和施氮策略对水土流失、氮素养分流失特征的影响,于2015—2016年在黑龙江省哈尔滨市设置径流小区试验,共设9处理。处理1(T1)为裸地;处理2(T2)为荒地;处理3(T3)为优化施氮(180 kg N/hm2),顺垄;处理4(T4)为优化施氮(180 kg N/hm2),横垄;处理5(T5)为增氮施肥(210 kg N/hm2),顺垄;处理6(T6)为减氮施肥(90 kg N/hm2),顺垄;处理7(T7)为替氮施肥((180 kg N/hm2,其中30 kg N 为有机肥,顺垄);处理8(T8)为优化施氮(180 kg N/hm2),横垄,苜蓿—玉米间作;处理9(T9)为减氮施肥(90 kg N/hm2),顺垄,秸秆覆盖。结果表明,T1的年均产流量为151.0 m3/hm2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截80.9%,64.4%,83.0%,65.2%,68.0%,60.4%,93.8%,88.1%;T1的年均土壤侵蚀量为9.5 t/hm2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别拦截98.8%,57.3%,88.4%,60.7%,50.6%,56.6%,99.2%,94.4%;T1的年均无机氮地表径流损失为207.6 g N/hm2,与T1相比,T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9分别减少无机氮损失43.0%,24.7%,35.5%,20.0%,36.8%,20.2%,75.6%,55.9%。雪水融化径流导致坡耕地的氮素损失不容忽视。坡耕地种植玉米时,单项耕作措施防止水土流失的效果,以生物篱最好,秸秆覆盖少耕较好,横垄次之;多项综合耕作措施中,横垄耕作和生物篱结合,效果均较好。相同耕作模式不同施肥措施中,有机肥替代因地上部作物生长较差有较大的产流量;减氮处理由于较低的无机氮浓度可减少地表径流氮素损失,同时增加产沙量。地表产流量与日降雨量间存在正的线性相关性(R2为0.213 9~0.543 8),T2、T9除外;土壤侵蚀量、无机氮损失量与地表产流量有正的线性相关(R2为0.338 0~0.728 0,0.618 4~0.895 2),T1除外。年均地表产流中,硝态氮浓度与无机氮浓度之比越小,年均地表径流无机氮损失越小。
廖义善 , , 卓慕宁 , 谢真越 , 唐常源 , 梁志权 , 张思毅 , 刘 平 , 李定强
2017(6):66-72. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.011
摘要:为了探究崩岗崩积体长时间序列的侵蚀变化,在崩积体典型坡度(30°)及研究区强降雨(3.33 mm/min)条件下,进行了持续20场次降雨的崩积体侵蚀过程模拟试验。结果表明,在本试验条件下降雨溅蚀和径流冲刷对崩积体产沙的平均贡献率分别为47.6%和52.4%,在崩积体侵蚀过程中,其产沙量呈幂函数减小;弗劳德数、径流功率、达西-韦斯巴赫阻力系数与崩积体产沙量具有较好的相关关系,在沙源充足时,其参数可用于定量描述坡面径流产沙效能;崩积体侵蚀过程可分为4个阶段:(1)含沙量为0.099 kg/L,以片蚀为主,坡面未见粗化;(2)含沙量为0.052~0.101 kg/L,以细沟侵蚀为主,坡面粗化不明显;(3)含沙量为0.011~0.064 kg/L,以细沟侵蚀为主,坡面粗化显现;(4)含沙量为0.008~0.036 kg/L,无明显的主导侵蚀方式,坡面持续粗化。降雨及其径流对崩积体的分选性搬运,致使崩积体坡面粗化,而崩积体坡面粗化,反过来又使得降雨及其径流产沙效能降低。
段金晓, 李 鹏, 李占斌, 任宗萍, 王 添, 汤珊珊, 苏远逸, 程圣东
2017(6):73-78. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.012
摘要:为了探究不同前期含水量条件下冻融作用对坡面降雨侵蚀的影响,采用室内冻融和人工模拟降雨方法研究了不同含水量条件下冻融坡面与未冻融坡面的降雨侵蚀特征。结果表明:黄土坡面的产流时间随前期含水量增大呈先增大后减小的规律,冻融作用使黄土坡面产流时间滞后,其中含水量为20%的坡面经过冻融作用滞后62.50%,最为明显。在产流过程中,20%含水量的冻融坡面比未冻融坡面产流总量低9.14%存在极显著性差异(P<0.01)。在产沙过程中,20%和25%含水量的冻融坡面比未冻融坡面产沙总量减小28%,存在极显著性差异(P<0.01);20%和25%含水量的冻融坡面与未冻融坡面的可蚀性相差最明显。综上可以得出含水量为20%时冻融作用对坡面产流时间和产流过程影响最显著;含水量为20%和25%时冻融作用对坡面产沙过程和可蚀性K值影响最显著。含水量为20%时产沙量最小,可蚀性最低,可将20%作为黄土最优含水量。
2017(6):79-84. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.013
摘要:基于室内人工模拟降雨试验方法,选取细沟密度、细沟割裂度和细沟宽深比3个细沟形态指标,对晋西黄绵土坡面细沟形态演变特征进行分析,并探讨了降雨条件下不同坡长坡面细沟形态对产流产沙规律的影响。结果表明,晋西黄绵土坡面细沟形态演变过程为先形成跌坎,跌坎贯穿发育为细沟,再形成细沟网,最后发生细沟崩塌。细沟密度与割裂度均随坡长和雨强的增大而增大,细沟宽深比随二者的增大而减小;坡长对细沟密度和细沟宽深比的影响较雨强敏感,而降雨强度对细沟割裂度的影响更加敏感。坡面平均产流率随坡长的变化可用线性函数描述(R2>0.95),平均产沙率随坡长的变化可用幂函数描述(R2>0.96),二者均随坡长和雨强的增大而增大。相关性分析表明,产流产沙率与细沟割裂度在0.01水平上呈极显著正相关,相关系数均大于0.97,与细沟密度在0.05水平上呈显著正相关,相关系数均大于0.70。
马 星, 王文武, 郑江坤, 秦 伟 , , 单志杰 , , 陈 鑫, 向明辉
2017(6):85-89. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.014
摘要:基于遂宁水土保持试验站坡耕地2012—2016年次降雨和径流输沙数据,定量分析了自然降雨下植物篱对坡耕地产流产沙及微地形的影响。结果表明:植物篱小区总径流深是对照小区的80%~84%,总冲刷量是对照小区的34%~44%,植物篱减沙作用优于减流。对照小区(Ⅱ小区和Ⅴ小区)径流深、冲刷量与平均雨强、降雨量均极显著相关(P<0.01);植物篱小区(Ⅰ小区、Ⅲ小区和Ⅳ小区)径流深、冲刷量与平均雨强、降雨量均呈正相关,其中径流深与降雨量极显著相关。各雨型间产流产沙差异不显著,其中植物篱对A型雨(大雨强、短历时)减流减沙效果优于B型雨(中雨强、中历时)和C型雨(小雨强、长历时)。定植植物篱后,篱带前出现泥沙淤积带,15°香根草(Ⅰ小区)、10°香根草(Ⅲ小区)和10°新银合欢(Ⅳ小区)平均坡度分别演变为11.97°,7.73°和7.89°,香根草植物篱的效果较明显,植物篱使得坡耕地梯田化发展。
2017(6):90-93. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.015
摘要:探讨毛乌素沙地采煤塌陷区土壤水分空间分布及变异特征,为矿区生态恢复提供理论依据。通过线性取样方式,采用经典统计与地统计学方法,研究了塌陷区及非塌陷区(对照)沙丘典型位置0—100 cm范围内土壤水分空间分布特征及变异规律。结果表明:非塌陷区(对照)沙丘典型位置纵横向各层次的土壤水分变化,其概率曲线分布均为正态分布,整体符合毛乌素沙地常规沙丘土壤水分时空变化特征,而采煤塌陷2年后,其纵横向各层次土壤水分的变异程度差异较大,土壤水分流失严重,比对照沙丘减小了近10%~30%,标准差变化在0.54~1.05,比非塌陷区(对照)增大了52.08%,正负偏离程度大于1的概率超过50%,变异系数变化在0.14~0.28,比非塌陷区(对照)增加80%;采煤塌陷后各层次土壤水分均值、标准差、方差及变异系数都有很大变化,尤其对中层(30—70 cm)的土壤水分影响最大,而对表层(0—20 cm)和下层(80—100 cm)土壤水分影响不明显。采煤塌陷区纵横向各层次土壤水分离散程度大大提高,增强了土壤水分的空间变异。
白永会, , 查 轩, , 查瑞波, , 张婧, , 戴金梅, , 王丽园, , 刘 川, , 范章怀,
2017(6):94-99. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.016
摘要:采用模拟降雨试验的方法,研究秸秆覆盖条件下红壤侵蚀效益及动力影响因素。模拟降雨强度2.0 mm/min,坡度20°,径流小区(长1.5 m,宽0.5 m,深0.3 m)条件下,供试土壤为赤红壤。结果表明:(1)秸秆覆盖减沙效益达到69.3%,减流效益达到99.2%;明显提高土壤的入渗速率,渗透效益达到了32%,秸秆覆盖有较好的水土保持效益。(2)秸秆覆盖有效减少径流总氮、径流溶解态氮、径流颗粒态氮、径流总磷、径流溶解态磷、径流颗粒态磷的流失,减少径流中氮流失效益均达到74%以上,减少径流中磷流失效益均达到78%以上,径流中元素流失均以溶解态氮磷元素大于颗粒态氮磷元素,秸秆覆盖减少径流中磷养分流失的效益大于氮养分的流失效益。(3)建立单位面积单位时间径流剪切力和产沙率、径流总氮、径流溶解态氮、径流颗粒态氮和径流总磷、径流溶解态磷、径流颗粒态磷流失速率的模型,初步推断径流剪切力是土壤侵蚀的主要动力因素。(4)秸秆覆盖和未覆盖的临界启动径流剪切力分别为2.8 N m-2和1.5 N m-2。
2017(6):100-103. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.017
摘要:以丹江口水库上游堵河流域为研究区,借助SAGA GIS和R平台,以ASTER GDEMV2为数据源,在获取流域土壤地形指数及其阈值设定的基础上,利用Python获取3种情景下(STI≥9、STI≥10和STI≥11)水文敏感区内不同土地利用类型及其面积和空间分布。结果表明:利用土壤地形指数识别,提供了更为详细表征的水文敏感区,可合理预测径流产生的空间分异性;3种情景下,林地均是水文敏感区内最主要的土地利用类型,约50%水体均位于水文敏感区;不同情景下,识别的水文敏感区内农业景观和开发景观应禁止开展高强度的土地开发,并优先布置植被缓冲带等保护措施以保护水质安全。
2017(6):104-109. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.018
摘要:为探讨植被过滤带在坡面产流产沙过程中对水沙的拦截效果及其水动力学机理,通过在室内土槽上设置模拟植被过滤带并进行浑水冲刷试验,得到有无模拟植被过滤带情况下的产流产沙情况及相关水动力学参数,定量分析了植被过滤带对径流、泥沙的拦截效果并探讨了坡面产沙率与水动力学参数之间的关系。结果表明,植被过滤带在放水冲刷试验中能有效拦截径流和泥沙,且在较小流量下,径流和泥沙的拦截效果更好,在200 L/h流量下,拦截率分别可达33.2%和96.9%;在冲刷过程中,有无模拟植被过滤带产沙率与水流剪切力、水流功率都具有显著的相关关系,分别呈指数函数(R2=0.67,R2=0.83)和幂函数(R2=0.70,R2=0.87)增大关系;采用水流剪切力和水流功率的非线性回归方程Rs=1.184×10-6τ-4.114ω3.839(R2=0.73)预测产沙率效果较好。
刘 川 , , 查 轩 , , 黄少燕 , , 康佩佩 , , 戴金梅 , , 王丽园 , , 白永会 , , 张 婧 ,
2017(6):110-115. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.019
摘要:为了获得保水剂对花岗岩红壤坡面水土保持效果最佳的施用方式,通过人工模拟降雨试验和室内分析相结合方法,开展保水剂混施、层施和沟施等施用方式对红壤坡面侵蚀的产流产沙过程影响研究。结果表明:(1)花岗岩红壤坡面施加保水剂后可降低坡面产流、产沙量,延缓产流时间。当雨强为1.0 mm/min时,保水剂与土壤混合施用对降低坡面径流及产沙量的影响更为显著。与对照坡面相比,混合施用坡面累积径流降低34%,累积产沙量减少48%;雨强为1.5 mm/min时层施保水剂对降低坡面径流及产沙量作用更显著。与对照相比,层施保水剂坡面累积径流降低46%,累积产沙量减少67%。(2)红壤坡面中混合施加保水剂能够增加坡面入渗率,减少坡面径流,增加土壤含水量,发挥了良好的蓄水保土效益。(3)相关性分析表明,保水剂不同施用方式下花岗岩红壤坡面累计产流、产沙量呈现显著相关(P<0.05),坡面累积径流量和累积泥沙量间构成幂函数模型。研究结果为花岗岩红壤坡面应用保水剂控制水土流失和揭示相关机理提供参考。
2017(6):116-122. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.020
摘要:通过开展不同初始含水率天然冰碛土的冰川泥石流起动试验,近似模拟不同前期降雨量下融水冲刷冰碛物形成泥石流的起动过程。结果表明:(1)研究区冰川泥石流起动类型为坍塌推移型;(2)初始含水率较低时渗流作用表现明显,渗流侵蚀将大量细颗粒运移,致使粒间孔隙增大至原孔隙率的2倍,使土体骨架颗粒重新排列,颗粒间接触力降低,土体产生局部失稳变形,孔隙水压力呈“突降-突增-突降”趋势;(3)初始含水率较高时渗流与冲刷共同起主导作用,泥石流呈阵流爆发且与孔隙水压力峰值相对应;(4)含水率和孔隙水压力呈周期性变化,土体初始含水率与含水率达到峰值所需时间呈负相关关系;(5)基于试验现象及含水率和孔压的变化特征,将研究区泥石流起动过程划分为4个阶段,将其泥石流起动机理分为内渗流侵蚀、前缘骨架坍塌和径流冲刷起动。
2017(6):123-126. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.021
摘要:选取3种东北黑土区有代表性的侵蚀性降雨(60,90,120 mm/h)和3个典型坡度(3°,5°和7°),采用模拟降雨试验方法,研究不同降雨强度和坡度下黑土区土质道路路面径流量、侵蚀量以及产流产沙过程的变化特征。结果表明:不同降雨强度和坡度试验处理的径流量主要变化于56.3~61.8 mm;而路面侵蚀速率随降雨强度和坡度的增加分别增大1.8~11.0倍和1.2~10.0倍,且二者相互促进,共同影响土质道路路面土壤侵蚀。此外,降雨强度对黑土区土质道路路面产流率变化过程的影响明显,而坡度的影响较小。随着降雨强度和坡度的增加,含沙量均明显增大,且波动幅度逐渐增强。可见,降雨强度和坡度对黑土区土质道路路面侵蚀影响显著,可以通过消减雨滴动能以及改变路面性质防治道路水土流失。
2017(6):127-133. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.022
摘要:基于分形相似性原理,以遂宁组(J3s)、沙溪庙组(J2s)和蓬莱镇组(J3p)紫色母岩为研究对象,分别进行了24次不同pH溶液中的静态崩解试验。结果表明:3种紫色母岩在不同酸溶液中的崩解过程中存在一定的差异,但总体表现为溶液酸性越大,崩解越迅速。遂宁组和沙溪庙组母岩经过24次崩解循环后,各pH下崩解分维数均接近3,崩解趋于稳定,且溶液pH值越小,分形维数趋于稳定所需的循环次数越少,而此时蓬莱镇组母岩仍处于持续崩解阶段。岩石的酸化侵蚀是一个漫长的作用过程,崩解初期,不同酸处理对3种紫色母岩崩解颗粒分形维数的影响不显著(p>0.05),但崩解中后期具有显著影响(p<0.05),且每种紫色泥岩崩解的颗粒分形维数在不同酸溶液处理下的差异性因崩解阶段而异。紫色泥岩中的粘土矿物与酸通过水—岩化学作用生成可溶性盐类,促进岩石的崩解破坏。
周 洋, 姜 敏, 李梦雨, 王军光, 胡玉法, 蒲勇平, 刘 涌
2017(6):134-138. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.023
摘要:以衡南县为试验区,设置同一坡度和同一农业种植方式的径流小区,进行了不同水土保持措施的控制试验,通过对全年无遗漏降雨场次的径流及泥沙观测,研究了坡耕地土壤侵蚀模数和水土保持措施的水土流失控制效益。结果表明:(1)2016年全年产流降雨19场,降雨量1 145 mm,属于正常降雨年。(2)没有任何防护措施的裸坡地土壤侵蚀模数4 450.57 t/(km2?a),达到了中度侵蚀;(3)农耕地与裸坡地相比均具有保土保水效果,但是不同水土保持措施对减少地表径流、降低产沙量有显著差异,保水效果(地表径流量年减少比例)从大到小依次为石坎梯田(85.07%)>坡式梯田(81.50%)>土坎梯田(64.57%)>植物篱(57.96%)>顺坡耕作(37.49%);保土效果(产沙量年减少比例)依次为石坎梯田(98.74%)>坡式梯田(98.66%)>土坎梯田(97.39%)>植物篱(86.16%)>顺坡耕作(61.98%),石坎梯田和坡式梯田始终可以发挥较好的保水保土作用。准确观测了土壤侵蚀背景值,定量评价了坡耕地主要水土保持措施效益。
2017(6):139-147. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.024
摘要:为探讨不同砂石覆盖量对土壤水分运动和冬小麦生长的影响,进行了2014—2015年和2015—2016年遮雨棚下4种砂石覆盖量(0,23,46,69 kg/m2)的土箱试验研究。采用精度较高的重力传感器建立小型蒸渗仪观测系统,测定土壤水分动态变化。无麦和有麦情况下砂石覆盖量从0到69 kg/m2的处理名分别记为NW0、NW23、NW46、NW69及W0、W23、W46、W69。结果表明:(1)土壤贮水量随着砂石覆盖量的增加而增大,逐月土壤逐月蒸发量、逐月蒸发蒸腾量、累积土壤蒸发量和累积蒸发蒸腾量均随砂石覆盖量的增加而减小。有麦的各处理土壤贮水量整体比无麦的低,有麦的各处理逐月蒸发蒸腾量比无麦的逐月土壤蒸发量高,累积蒸发蒸腾量亦比无麦的累积土壤蒸发量高。无麦情况下,第一、二年度3个覆盖处理比不覆盖处理的累积土壤蒸发量分别减少了11.6%~18.1%和28.5%~47.5%;有麦情况下,累积蒸发蒸腾量分别减少了2.2%~3.7%和0.7%~3.6%。(2)冬小麦的株高、叶面积指数、有效穗数、产量及水分利用效率均随着砂石覆盖量的增加而增大。第一、二年度3个覆盖处理比不覆盖处理的最大株高分别增长了5.3%~17.2%和1.0%~5.8%,最大叶面积指数分别增大了17.9%~74.6%和7.9%~28.2%,产量分别增大了6.6%~14.2%和12.3%~44.6%,水分利用效率分别增大了8.0%~16.2%和15.6%~67.1%。最适宜冬小麦生长的砂石覆盖量为69 kg/m2。进行砂石覆盖能够将冬小麦生长前期增加的土壤储水有效用于生长后期,从而对提高冬小麦产量和水分利用效率做出了重要贡献。
李 辉,, 柴守玺, 常 磊, 吴建民, 程宏波, 韩凡香, 李博文, 兰雪梅, 王 芳, 李 瑞
2017(6):148-156. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.025
摘要:为了探明玉米秸秆带状覆盖对西北半干旱区马铃薯田土壤水分及产量的影响,设置地膜覆盖(M1)、秸秆带状平覆(M2)、垄沟覆杆(M3)和传统不覆盖(CK)4个处理,通过2年田间试验,对比分析了不同覆盖方式对生长指标、土层含水率、产量及水分利用效率的影响。结果表明:3种覆盖方式较CK显著增产11.68%~21.74%,提高水分利用效率22.82%~48.63%。覆盖种植较CK单株产量提高26.02%~48.37%,株高增加3.18%~12.82%,单株生物量增加0.59%~26.49%,全生育期作物耗水量降低55.29~66.21 mm,以秸秆带状平覆(M2)最好或较好。全生育期0—200 cm土层平均含水率平水年黑膜大垄(M1)较CK低0.89个百分点,偏旱年较CK高1.30个百分点;秸秆带状平覆(M2)无论平水年还是偏旱年分别较M1及CK高0.20~0.89及0~1.50个百分点。其中以秸秆带状平覆(M2)在作物生长、增产及水分利用效率等方面效果较好,适宜西北半干旱地区推广。
王 勇 , , 赵成义 , 王丹丹 , , 傅思华 , , 周天河
2017(6):157-163. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.026
摘要:基于稳定同位素方法研究了塔里木河流域胡杨和柽柳的水分来源及分布特征,探讨了塔里木河流域胡杨和柽柳的水分利用策略。结果表明:(1)胡杨和柽柳的植物水与土壤水的降水偏离程度与地下水存在显著差异(P<0.05),表明土壤中存在不完全混合的水源库,与植物耗水和地下水补给存在动态联系;(2)不同林龄胡杨和柽柳土壤水中δ18O值随土壤深度增加均呈下降趋势,受蒸发作用影响,表层土壤水δ18O值波动明显;(3)不同林龄胡杨和柽柳水分利用来源存在差异,胡杨和柽柳对土壤水的吸收利用随林龄增加层位下移。无论在幼苗阶段或成熟阶段,柽柳利用土壤水的深度均低于胡杨,表明其适应干旱环境的能力更强。
2017(6):164-169. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.027
摘要:以黄土丘陵区4种典型植物种群(狼牙刺、白羊草、铁杆蒿、达乌里胡枝子)为研究对象,采用野外采样、室内模拟试验与分析相结合的方法,对0—30 cm土层的各径级根系密度参数(根长密度、根体积密度、根表面积密度)与土壤理化性质、土壤分离速率间的关系进行了研究。结果表明:(1)4种植物的根系径级主要集中在0<D≤1.0 mm之间,86%~93%的根长和46%~61%的根系表面积分布在此范围内,且根系径级越大,根系各密度参数越小;(2)4种植物各径级根密度参数对土壤理化性质(容重、有机质、团聚体)的影响各不相同;狼牙刺根系直径为0<D≤1.0 mm的根密度参数与土壤容重、有机质含量呈极显著相关;铁杆蒿在0<D≤1.0 mm径级的根密度参数与土壤容重呈极显著负相关,与土壤有机质含量呈极显著正相关,所有径级的根密度参数与土壤团聚体均呈显著正相关;白羊草在0<D≤5.0 mm径级区间内的根可有效改善土壤的容重,在0<D≤2.0 mm径级根密度参数与土壤有机质、团聚体呈显著正相关;达乌里胡枝子在3.0<D≤5.0 mm径级的根对土壤容重影响显著,直径D>1.0 mm的根对土壤团聚体有显著的影响;(3)土壤分离速率与根系各密度参数呈负相关。除达乌里胡枝子外,其他3种植被在0.0<D≤1.0mm径级上根密度参数与土壤分离速率均呈极显著负相关。
俞巧钢, 杨 艳 , , 邹 平, 叶 静, 张康宁 , , 顾国平, 马军伟, 符建荣
2017(6):170-175. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.028
摘要:通过连续5年定位试验,以紫云英、秸秆和商品有机肥等有机物料还田的稻田土壤为研究对象,研究有机物料还田后不同物理分组下土壤组成特点和有机碳变化特征。结果表明,稻田土壤团聚体主要分布在2~0.25 mm与0.25~0.053 mm粒级,团聚体颗粒有机碳含量随着粒径的减小而减少。有机物料还田可提高0.25~0.053 mm和<0.053 mm粒级团聚体有机碳的含量,紫云英、秸秆、商品有机肥等有机物料可通过提高土壤微团聚体有机碳含量而增加土壤碳库。有机物料施用增加土壤轻组组分颗粒含量,减少重组组分颗粒含量,有助于土壤轻组组分的形成。稻田土壤轻组颗粒有机碳含量与>0.25 mm和<0.053 mm团聚体颗粒有机碳含量间呈显著相关,与2~0.25 mm团聚体颗粒有机碳含量呈极显著相关。稻田土壤施用紫云英、秸秆和商品有机肥等有机物料,可有效提高土壤微团聚体和轻组成分颗粒含量,增加土壤微团聚体和轻组有机碳含量,改变稻田土壤有机碳库组成特征。
2017(6):176-182. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.029
摘要:通过大田试验,研究了在镉污染菜地原位钝化修复过程中海泡石对土壤团聚体组成和稳定性以及有机碳含量影响。结果表明,与对照相比,施用海泡石后整体上减少了5~8 mm和<0.25 mm级别团聚体的数量,而2~5,1~2,0.5~1,0.25~0.5 mm级别团聚体数量则不同程度增加,且随着海泡石施用量增加,其数量呈显著增加(P<0.05)。在0—15 cm土层中,土壤团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)随海泡石施加浓度增加呈现先增加后降低,而在15—20 cm土层中则有所降低。施用低浓度海泡石(0.5%)时,土壤有机碳(SOC)含量有所减少,最大降低了21.1%,而当海泡石添加剂量达到1%(H1)和1.5%(H1.5)后,土壤有机碳含量整体上有所提高,较对照相比,最大增幅分别达到2.9%和70.3%。与对照相比,施用海泡石后增加了大团聚体中土壤有机碳的贡献率。
庄 正 , , 张 芸 , , 张 颖 , , 李艳娟 , , 高文杰 , , 刘爱琴 ,
2017(6):183-188. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.030
摘要:为研究杉木人工林土壤团聚体分布特征及其稳定性,探索杉木人工林土壤结构状况,以不同发育阶段杉木人工林0—100 cm土层为研究对象,采用干筛法测定土壤团聚体组成,采用湿筛法测定团聚体稳定性,结果表明:在干筛处理下,各发育阶段杉木人工林土壤团聚体以大团聚体(>0.25 mm)为主,大团聚体比例皆达80%以上,中龄林和成熟林土壤大团聚体比例在各土层中均高于幼龄林,且在0—20 cm土层差异显著(P<0.05);在各土层中,不同发育阶段杉木人工林>5 mm粒径的土壤团聚体皆占较高比例,且不同发育阶段对>5 mm粒径的土壤团聚体组成比例有显著影响。在湿筛处理下,各发育阶段水稳性大团聚体(>0.25 mm)比例随土层加深而显著降低,0—80 cm各土层内,中龄林和成熟林土壤水稳性团聚体比例高于幼龄林,且在0—20 cm和20—40 cm土层中龄林比幼龄林分别高41.79%和39.06%,差异显著;各发育阶段杉木人工林土壤团聚体破坏率(PAD)特征与水稳性大团聚体相反;平均重量直径(MWD)和平均几何直径(GMD)随土层加深而显著下降,其中中龄林和成熟林土壤团聚体GMD在0—100 cm各土层内均显著高于幼龄林。据此认为,杉木人工林土壤团聚体稳定性随土层加深而降低,中龄林和成熟林土壤结构优于幼龄林。
2017(6):189-195. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.031
摘要:为探讨不同类型人工固沙林下土壤有机碳的差异,以辽宁省章古台沙地5种林型下土壤为研究对象,运用统计学的方法对0—5,5—10,10—20,20—40 cm土层有机碳氮、腐殖质组分分布特征进行比较分析。结果表明:在各林型0—40 cm土层上,土壤有机碳含量变化特征为樟子松纯林(4.72 g/kg)>怀槐樟子松(4.48 g/kg)>榆树樟子松(4.38 g/kg)>云杉樟子松(4.21 g/kg)>杨树纯林(3.95 g/kg)>对照(1.88 g/kg);有机碳储量表现为怀槐樟子松(20 t/hm2)>樟子松纯林(19.92 t/hm2)>榆树樟子松(19.06 t/hm2)>云杉樟子松(17.31 t/hm2)>杨树纯林(16.61 t/hm2)>对照(8.44 t/hm2);经腐殖质组分分析发现土壤腐殖质碳含量表现为云杉樟子松(2.04 g/kg)>榆树樟子松(1.93 g/kg)>樟子松纯林(1.74 g/kg)>杨树纯林(1.65 g/kg)>怀槐樟子松(1.58 g/kg)>对照(0.75 g/kg)。各林型土壤有机碳含量与全氮、腐殖质碳、胡敏酸、富里酸、胡敏酸/有机碳、富里酸/有机碳均呈极显著的正相关关系。
朱从桦 , , 孙永健, 杨志远, 贾现文, 徐 徽, 马 均
2017(6):196-203. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.032
摘要:为研究晒田强度和穗期氮素运筹对不同氮效率水稻生育中后期根系、叶片生长与产量形成的关系,以德香4103(氮高效品种)和宜香3724(氮低效品种)为材料,设置3种晒田强度:W1,0—20 cm土壤体积含水量为(53.60±5.00)%;W2,0—20 cm土壤体积含水量为(40.20±5.00)%;W3,0—20 cm土壤体积含水量为(26.80±5.00)%和3种穗期氮素运筹:N1,晒田复水后第1天施用穗肥;N2,晒田复水后第8天施用穗肥;N3,晒田复水后第15天施用穗肥。测定水稻抽穗期和齐穗后15天的根系形态特征、根系干重、叶面积指数、剑叶光合速率、叶片干重、产量及产量构成。结果表明:(1)德香4103稻谷产量比宜香3724平均高11.57%。(2)两类品种的产量均与抽穗期LAI和叶片干重呈显著正相关,其中德香4103产量与抽穗期和齐穗后15天单株根重、根长和根表面积呈显著正相关,宜香3724产量与抽穗期和齐穗后15天的单株根重呈显著正相关。(3)德香4103氮素农学利用率与抽穗期单株根重和单株根表面积、齐穗后15天单株根长呈显著正相关,宜香3724氮素农学利用率与抽穗期单株根长、齐穗后15天单株根重呈显著正相关。(4)W1和W2处理中,氮高效品种和氮低效品种抽穗期总根长和根表面积无显著差异,氮高效品种齐穗后15天的总根长小于氮低效品种;W3处理中,抽穗期氮低效品种单株总根长和单株根表面积大于氮高效品种,氮高效品种和氮低效品种齐穗后15天总根长和根表面积无显著差异。(5)氮低效品种成熟期的叶片干重和LAI均高于氮高效品种,抽穗期至成熟期氮高效品种的叶面积衰减率大于氮低效品种。(6)氮高效品种德香4103采用W1N3处理,能增加抽穗至成熟期总根长,降低叶面积衰减速率,提高抽穗后叶片光合速率,提高稻谷产量;而氮低效品种宜香3724以W2N2为最佳处理。综上所述,晒田程度和穗期氮素运筹能够显著影响不同氮效率水稻品种生育中后期的根系和叶片特征。通过优化晒田程度和穗期氮素运筹组合,为两类品种构建合理的根系指标和叶片体系,促进根系对氮素养分的吸收,提高灌浆结实期叶片物质生产和转运能力,最终提高稻谷产量。
胡星云, 孙志高, 张党玉 , , 孙文广, 王 伟, 王苗苗, 陈冰冰
2017(6):204-211. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.033
摘要:2014年4—11月,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮输入模拟试验,研究了不同氮输入梯度下(N0,无氮输入;N1,低氮输入;N2,中氮输入;N3,高氮输入)湿地土壤碳氮含量动态特征及其差异。结果表明,不同氮输入处理下土壤的SOC、TN、NH4+—N和NO3-—N含量整体上均随着土层深度的增加而逐渐降低,各土层的SOC和NO3-—N含量在N2处理最高,而TN和NH4+—N含量在N3处理最高。尽管不同氮输入处理并未改变湿地土壤中TN和NH4+—N含量的动态变化模式,但随氮负荷增强二者含量均呈增加趋势。不同的氮输入处理明显改变了土壤中SOC和NO3-—N的动态变化模式,适量氮输入(N1和N2)明显提高了土壤中的NO3-—N含量,过量氮输入(N3)则不利于NO3-—N的累积;不同氮输入处理下(特别是N2和N3处理)湿地表层土壤(0—20 cm)的SOC含量在7月中旬后远大于N0处理(P<0.05),说明持续的氮输入可能不利于表层土壤中SOC的转化。研究发现,当未来黄河口湿地氮养分达到N1和N2水平时将有利于土壤氮矿化,而这将使得土壤氮养分的供给更为充足;但氮负荷持续增强可能使土壤表层的SOC转化受到抑制,而这将有助于提升土壤的储碳功能。
吴汉卿, 杜世宇, 高 娜, 张玉玲, 邹洪涛, 张玉龙, 虞 娜
2017(6):212-219. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.034
摘要:为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W1、W2、W3)和施氮量(N1、N2、N3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30 cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮>氨态氮>未知氮>氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P<0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P<0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P<0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P<0.01)和显著正相关(P<0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P<0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35 kPa、施氮量300 kg/hm2为该设施生产下最优的水氮管理措施。
2017(6):220-228. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.035
摘要:为探索依据冬小麦需水进程和自然供水状况确定各关键生育时期最佳补灌水量的方法,实现高产高水分利用效率的最优补灌方案,为黄淮流域冬小麦节水高产栽培提供理论和技术支持,于2007—2015年度在播种期水肥管理一致的基础上,以生长季雨养(出苗至成熟期间无灌溉)处理为对照进行补灌试验。设置补灌时期和补灌量两个因子。选取各年度雨养处理与籽粒产量和水分利用效率均佳的最优补灌处理,通过对小麦生育期自然供水量、灌水量及籽粒产量等指标进行统计和回归分析。结果表明,在雨养条件下,籽粒产量与播种期主要供水量(0—100 cm土层土壤贮水量+播种期灌水量)和各生育阶段自然降水量呈极显著回归关系,而在适时适量补灌的条件下,籽粒产量受播种期土壤供水量和生长季自然降水量的影响明显减小。冬小麦实现高产和高水分利用效率,从播种至各关键生育时期所需的适宜的累计供水量基本稳定。适时适量补充灌溉可有效弥补冬小麦各生育阶段自然供水的不足。在播种期供水适宜的条件下,出苗至拔节期和出苗至开花期的最优补灌水量与雨养籽粒产量分别呈极显著二次曲线关系和极显著负相关。同时发现冬小麦播种期0—20,0—40,0—60,20—40,20—60 cm土层土壤体积含水量与0—100 cm土层土壤贮水量均呈极显著线性相关,利用0—40 cm土层土壤含水量预测0—100 cm土层土壤贮水量是可行的。多年试验表明,黄淮流域冬小麦实现9 000~10 000 kg/hm2高产和20.3~26.8 kg/(hm2·mm)高水分利用效率的全生育期最佳灌水量平均为101.8 mm,变化范围为51.0~172.0 mm。2015—2016年在两试验点的实践验证表明,利用0—40 cm土层土壤体积含水量预测0—100 cm土层土壤贮水量,模拟值与实测值的一致性较好。采用按需补灌方法,与定额灌溉处理相比,不仅保持了原有的高产水平,而且减少灌溉水36.2~57.6 mm,节约用水20.1%~32.0%,显著提高水分利用效率。
王万宁 , , 强小嫚, 刘 浩, 孙景生, 马筱建 , , 崔永生 ,
2017(6):229-236. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.036
摘要:为探明华北地区深松耕作方式对夏玉米生育期土壤物理性质和水分利用效率的影响,在河南省新乡市采用冬小麦播前深松耕作(PS)、传统旋耕(CK)2种耕作方式,对夏玉米生育期间的土壤粒径组成、容重、土壤紧实度、夏玉米生长发育指标及水分利用效率等进行了研究。结果表明:PS处理下土壤粒径组成无明显变化,全生育期PS较CK处理0—40 cm处土层土壤容重降低0.63%~3.85%,孔隙度提高0.27%~3.67%;拔节期PS较CK处理20—30,30—40 cm处土层土壤紧实度显著降低37.76%,22.26%;全生育期PS处理的土壤含水率、夏玉米株高、叶面积指数、干物质积累量均高于CK,产量提高了9.50%,穗长和穗粒重提高了4.18%和6.50%(p<0.05),水分利用效率提高5.08%,节水增产效果显著。
2017(6):237-241. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.037
摘要:为明确宁夏南部雨养种植区玉米合理施氮方式及用量,完善高产高效栽培技术,为干旱半干旱地区玉米高产栽培提供理论与技术支持,以先玉698为试验材料,设置2个氮肥种类(控释尿素和常规尿素,纯氮量都为225 kg/hm2)和4个氮肥追施量及时期(T1常规尿素基施N150 kg/hm2+小口期追施N75 kg/hm2;T2控释尿素基施N150 kg/hm2+常规尿素基施N75 kg/hm2;T3控释尿素基施N75 kg/hm2+常规尿素基施N75 kg/hm2+小口期追施常规尿素N75 kg/hm2;T4控释尿素基施N225 kg/hm2),以不施氮肥为对照,比较研究不同处理对春玉米群体物质生产、氮素运移特性和产量的影响。结果表明,在施氮量相等条件下,控释尿素与普通尿素配合(T3)一次基施比习惯施肥(T1)显著增加了玉米的产量,产量增幅为12.63%,穗粒数的增加是玉米增产的主要原因。合理增加基肥中控释尿素比例能够显著增加玉米花后和全生育期干物质积累量,同时促进玉米营养器官和籽粒对氮的吸收累积。控释尿素基施有利于氮肥农学效率、氮肥利用率和氮肥贡献率的提高,其中以T3处理最好,氮肥农学利用率和氮肥对产量的贡献率分别比T2和T4高52.12%,22.96%和35.39%,20.53%。因此,建议在宁南山区玉米高产施肥管理中以控释尿素(全部氮肥量的2/3)与常规尿素(全部氮肥量的1/3)全部基施为宜。
刘 源 , , , 崔二苹 , , , 李中阳 , , , 杜臻杰 , , , 高 峰 , , , 樊向阳 , ,
2017(6):242-248. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.038
摘要:利用根箱试验方法比较了生物质炭和果胶对再生水灌溉下土壤—植物系统养分和重金属迁移特征的影响及差异性。结果表明,再生水灌溉不利于植物的生长,果胶和生物质炭两个处理相比,虽然植株生长无显著差异,但果胶处理植株的生长状况优于生物质炭处理;再生水灌溉时,果胶处理地上部生物量比对照增加了59.32%。与蒸馏水灌溉相比,再生水灌溉增加了根际土壤pH;灌溉水源相同时,果胶处理根际土壤pH略低于生物质炭处理。生物质炭和果胶都增加了土壤养分的含量,果胶对土壤碱解氮、有效磷和有机质的增加效果优于生物质炭,生物质炭对土壤有效钾的增加幅度大于果胶。生物质炭增加了植株的养分含量,果胶提高了养分的转运能力。生物质炭降低了土壤有效态Fe、Mn、Cu、Ni的含量,果胶增加了土壤有效态Fe、Mn、Cu、Pb、Ni的含量。果胶处理植株根系重金属含量普遍高于生物质炭处理,如蒸馏水灌溉下果胶处理根系Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量分别比生物质炭处理增加了165.29%,113.01%,21.16%,92.74%,14.61%,26.86%和53.43%,但Cu、Zn、Pb、Cd、Ni等元素在果胶处理的转运系数最低。该研究可为再生水灌溉下生物质炭和果胶在北方碱性土壤的农业安全利用提供理论依据。
陈桂香 , , 高灯州 , , 陈 刚, 曾从盛[] , , , 王维奇 , ,
2017(6):249-256. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.039
摘要:以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性有机碳WSOC)以及有机碳键合组分(钙键结合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键结合有机碳(Fe(Al)—SOC))的变化,探讨互花米草入侵对土壤有机碳组分以及稳定性的影响。结果表明:互花米草入侵红树林后,土壤SOC、SOCS、MBC和EOC总体上有所降低,尤其是SOC和SOCS,其降低的比例分别约为9.86%~27.13%和13.95%~26.29%;土壤WSOC含量则增加,增加比例约为5.75%~53.52%;互花米草入侵对土壤有机碳键合组分也具一定的影响,其中Ca—SOC/SOC比值增加,而[Fe(Al)—SOC+残渣态SOC]/SOC比值降低。这些结果预示着互花米草入侵改变了土壤有机碳库,同时也一定程度削弱了土壤有机碳稳定性。土壤有机碳的化学键合可能是红树林湿地土壤有机碳稳定的主要保护机制,对红树林碳汇功能具有重要意义。
2017(6):257-261. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.040
摘要:大田条件下,采用磷酸甘油-双层海绵通气法,监测了玉米秸秆两种不同利用方式(直接施用和制成生物质炭施用)下的土壤无机氮含量和氨挥发速率的变化,研究了两种碳源对土壤氨挥发的影响。试验共设4个处理,分别为:CK(N0)、N(N 250 kg/hm2)、N+S(N 250 kg/hm2+生物秸秆)和N+B(N 250 kg/hm2+生物质炭)。结果表明:不同处理间氨挥发速率存在显著差异,施氮处理(N,N+S和N+B)的氨挥发速率均显著高于对照(CK)处理,氨挥发速率随着施肥后时间的推移迅速增大,均在施肥后第3天达到峰值,然后逐渐下降,呈“低-高-低”的单峰曲线。各施氮处理氨挥发峰值大小存在显著差异,N处理最大,为2.37 kg/(hm2·d),其次是N+S处理,为1.65 kg/(hm2·d),N+B处理最低,仅为1.32 kg/(hm2·d),N处理分别是N+S和N+B处理的1.44,1.80倍。0—10 cm土层土壤铵态氮浓度的变化趋势与氨挥发速率的变化趋势一致,与氨挥发速率呈极显著正相关,但各处理间土壤铵态氮含量的峰值存在显著差异,N处理最大,N+S处理次之,N+B处理最小。去掉CK本底值后,氨挥发损失量以N处理最大,为15.29 kg/hm2,占施氮量的6.12%;N+S处理次之,为9.32 kg/hm2和3.73%;N+B处理最低,仅为6.01 kg/hm2和2.40%。因此,添加外源炭显著降低了氨挥发损失,以添加生物质炭效果最好。
高付凤, 于文章, 张佳腾, 杨恒峰, 毛云飞, 王增辉, 陈学森, 毛志泉, 沈 向
2017(6):262-271. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.041
摘要:以富士/平邑甜茶(M. hupehensis)二年生幼树为试材,研究盆栽条件下土壤中施加不同剂量的维生素B6(VB6)和复合维生素B(COB)对苹果幼树生物学性状和理化性质的影响。于2016年在山东农业大学园艺科学与工程学院果树根系实验室进行富士苹果盆栽试验。5月26对富士苹果土施VB6、COB,剂量分别为0,0.02,0.03,0.04 g/株。6—10月测定外源维生素条件下苹果幼树株高、径粗,叶面积,叶片抗氧化酶活性,叶绿素含量,光合荧光参数以及根系的生长分布状况。研究表明,不同剂量VB6和COB对苹果幼树株高和茎粗、植株生物量、叶面积、叶片抗氧化酶活性、光合荧光参数和根系分布情况有不同程度的影响。盆施不同剂量VB6、COB显著改善了植株生长势,叶面积以VB6 0.03 g增加最显著为22%,植株地上部分以COB 0.04 g处理对植株株高、茎粗和新梢长度增加最显著,株高、径粗和新梢长度在10月相比对照分别增加了24%,34%和45%,VB6 0.03 g与COB 0.04 g两处理间无显著性差异;地下部分,以VB6 0.03 g与CO B 0.04 g两处理对根系干鲜重、总长度、总体积和总表面积增加尤为显著,在根尖数和根系分叉数也显著增加。VB6 0.02 g和COB 0.02 g剂量下苹果幼树叶片抗氧化酶活性相比对照无显著性差异,VB6 0.03 g与COB 0.04 g植株抗性得到显著性增强,抗氧化酶活性显著提高,此外,苹果幼树叶片叶绿素含量显著提高、光合荧光特性也得到显著性改善,且VB6 0.03 g与COB 0.04 g两处理间无显著性差异。综合研究结果,VB6 0.03 g/plant和COB 0.04 g/plant对苹果幼树的生物学性状和理化性质影响最显著,鉴于COB的有效施用剂量和市场价格均高于VB6,推荐施用VB6来改善土壤营养条件。
韩召强, 陈效民, 曲成闯, 张晓玲, 黄春燕, 刘云梅, 成艳红
2017(6):272-278. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.042
摘要:分析生物质炭施用对潮土理化性状、酶活性及黄瓜产量的影响,为生物质炭在农业中的推广应用提供一些科学依据,以如皋市农业科学研究所大棚示范区为试验基地,通过田间小区试验,研究了不同生物质炭施用量(0,5,10,20,30,40 t/hm2)条件下土壤理化性状、酶活性及黄瓜产量变化。结果表明:生物质炭施用对土壤理化性状及土壤酶活性有显著的影响。高施用量(40 t/hm2)处理对土壤物理性状的改良效果最好,当生物质炭施用量为30 t/hm2时对土壤养分含量提升效果最好。与对照相比,施用生物质炭各处理土壤容重降幅为0.88%~10.52%,而土壤孔隙度、饱和含水量、田间持水量、饱和导水率、有机质、全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷含量的增幅分别为3.68%~7.53%,27.96%~119.25%,30.73~55.05%,1.89%~224.61%,10.39%~54.56%,6.06%~22.58%,2.33%~45.63%,235.71%~414.29%和19.37%~77.76%。土壤脲酶和过氧化氢酶的活性及黄瓜产量随着生物质炭施用量的增加均呈先增加后降低的趋势,两种酶的活性分别在生物质炭施用量为30 t/hm2和20 t/hm2时最大,较对照分别提高了104.57%和15.38%;生物质炭施用量为30 t/hm2时对黄瓜增产效果最好,该处理下黄瓜产量较对照提高了21.80%。主成分分析结果表明,不同生物质炭施用量处理下的土壤质量次序为C4>C5>C3>C2>C1>CK。在土壤中施用生物质炭不仅可以促进黄瓜增产,改善土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,提升土壤酶活性。
2017(6):279-284. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.043
摘要:为了探讨生物有机肥对潮土土壤肥力特征及酶活性的影响,采用田间小区试验,以黄瓜为试验作物,研究了生物有机肥对黄瓜不同生育期潮土0—15 cm和15—30 cm土层肥力特征及酶活性的影响,其中生物有机肥施用量分别为0 t/hm2(CK),10 t/hm2(Y1),20 t/hm2(Y2)。结果表明:(1)在黄瓜同一生育期,不同土层中土壤全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷和有机质含量均随着生物有机肥施用量的增加呈上升趋势。在黄瓜成熟期,Y1和Y2处理0—15 cm土层中土壤全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、土壤有机质含量与CK相比,分别增加了5.99%,11.21%,17.48%,5.98%,39.30%和6.59%,25.86%,21.99%,10.78%,61.76%,其中土壤铵态氮和有机质含量在各处理中的差异达到显著水平(P<0.05),而Y1和Y2处理15—30 cm土层中土壤硝态氮和速效磷较CK分别增长了18.83%~23.27%和39.30%~61.76%。(2)在黄瓜同一生育期,随着生物有机肥施用量的增加,不同土层中土壤脲酶和过氧化氢酶的活性均逐渐增强。在黄瓜成熟期,施用生物有机肥的Y1和Y2处理0—15 cm土层中土壤脲酶和过氧化氢酶活性与CK相比分别增加了47.02%~62.08%和14.41%~23.73%,且不同处理之间差异显著(P<0.05),而15—30 cm土层中土壤脲酶变化和过氧化氢酶含量与CK相比,分别增加了49.17%~67.75%和40.01%~63.33%,且Y1和Y2处理与CK差异达到显著水平(P<0.05)。(3)随黄瓜生育期的延长,不同土层中各肥力指标和土壤脲酶含量均呈下降趋势,而土壤过氧化氢酶含量呈先增加后降低的趋势,且0—15 cm土层土壤各肥力指标和酶活性均高于15—30 cm土层。综上所述,施用生物有机肥可提高潮土不同土层的土壤肥力水平和土壤酶活性,且土壤肥力和酶活性随生物有机肥施用量的增加而增加。
2017(6):285-290. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.044
摘要:为了探究不同生物炭基肥施用量下水分胁迫对花生栽培的应用潜力,运用自动遮雨棚花生盆栽试验,对不同生物炭基肥施用量(0,750,1 500 kg/hm2)和不同水分胁迫程度(常规控水,70%~75%田间持水量;中度水分胁迫,60%~65%田间持水量;重度水分胁迫,50%~55%田间持水量)对花生产量、耗水和其养分吸收特征的影响进行研究。结果表明:施入750,1 500 kg/hm2生物炭基肥可提高0—15 cm土层土壤铵态氮和速效钾含量、植株地上部分氮钾养分吸收和水分生产率;除重度水分胁迫外,其他两种控水水平均能提高土壤速效钾含量,促进植株营养吸收,进而提高产量;中度水分胁迫下,施入750,1 500 kg/hm2生物炭基肥,较无生物炭基肥可显著提高植株地上部分氮钾吸收,增产40.48%和37.71%,提高水分生产率53.8%和9.9%。本研究结果可为生物炭基肥在干旱地区花生生产的应用方面提供理论依据。
王玉才, 邓浩亮, 李福强, 王泽义, 张万恒, 黄彩霞, 张恒嘉
2017(6):291-295. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.045
摘要:于2016年在张掖市民乐县益民灌溉试验站开展了菘蓝不同生育期水分亏缺试验研究。在保持苗期和肉质根成熟期充分灌溉的情况下,对菘蓝的营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的水分亏缺处理,进行菘蓝光合生理指标和品质的测定。结果表明:营养生长期和肉质根生长期的中度和重度水分亏缺对菘蓝叶片净光合速率、蒸腾速率和气孔导度降低程度最为显著,且随着水分亏缺程度越高,降幅越大。WD5处理的菘蓝综合品质最优,其靛蓝、靛玉红、(R,S)-告依春含量比对照组CK处理分别高出9.1%,5.3%,7.0%,其他处理随着连续生育期的中轻度水分亏缺程度的增加,菘蓝品质有所提高,但是重度水分亏缺(WD3、WD8和WD9)不利于有效成分的积累。因此,膜下滴灌水分调节降低菘蓝光合速率、蒸腾速率和气孔导度,提高了水分利用效率,并且在营养生长期和肉质根生长期的轻中度水分亏缺有助于改善菘蓝品质。
2017(6):296-301. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.046
摘要:利用马铃薯盆栽试验,通过设置不施钾肥、普通氯化钾、30%、50%、70%以及全量(等量于普通氯化钾)包膜氯化钾的处理,研究不同用量包膜氯化钾对马铃薯产量、品质及土壤钾素供应的影响。结果表明:包膜氯化钾25 ℃静水浸泡的钾素日均释放量约为1.2%,符合控释肥行业标准,在土埋下的钾素释放率呈“S”型,于70~90天释放率达到最大值,与马铃薯块茎形成及增长时期相吻合,有利于产量形成;较普通氯化钾,包膜氯化钾的马铃薯增产幅度为13.92%~36.54%;包膜氯化钾全量处理的Vc含量、可溶性蛋白及淀粉含量显著高于普通氯化钾,而包膜氯化钾全量施用的马铃薯还原性糖含量显著低于其他处理,降低幅度为13.9%~36.2%;包膜氯化钾钾素缓慢释放,满足植株后期对钾的需求,在块茎形成期后,包膜氯化钾50%以上用量处理的植株吸钾量显著高于其他处理;包膜氯化钾50%以上用量的土壤速效钾含量在块茎形成期后显著高于通氯化钾,同时,土壤水溶性钾与非特殊吸附钾含量较普通氯化钾分别增加8.4%~25.1%和9.3%~36.1%,土壤钾素供应充足。综上,包膜氯化钾50%以上用量有利于提高马铃薯产量、商品薯率和品质,同时增加土壤钾素供应。
王 辉, 许 超, 罗尊长, 王 帅, 熊 婕, 朱奇宏, 朱捍华, 黄道友
2017(6):302-305. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.047
摘要:为了探明油菜用于植物修复时其适宜的氮肥用量,采用大田试验研究了0,90,120,150,180 kg/hm2 5个氮肥用量水平对油菜(Brassica campestris L.)湘杂油743和沣油682地上部生物量和吸收积累镉的影响。结果表明,施用氮肥显著提高了油菜地上部生物量;与对照相比,施氮处理湘杂油743和沣油682地上部生物量分别提高了473.9%~1 055.5%和412.4%~1 164.6%。施氮提高了油菜根系对镉的吸收和镉向地上部转运积累。施氮处理湘杂油743和沣油682根系镉含量分别增加1.5%~21.9%和6.0%~26.3%,地上部镉含量分别显著增加22.2%~82.8%和19.5%~45.8%,地上部镉累积量分别显著增加598.5%~1 912.4%和518.6%~1 547.3%,镉转移系数分别增加1.7%~19.3%和18.5%~65.1%。油菜根系镉含量与土壤CaCl2—Cd含量显著正相关。施氮下土壤镉有效性和镉转移系数的提高是油菜镉吸收积累增加的主要原因。本试验条件下,油菜用于植物修复时其适宜氮肥用量为150 kg/hm2。
蒲瑶瑶, 吕秀敏, 邬梦成, 王东升, 李伟明, 王斯琪, 李辉信, 胡 锋, 焦加国
2017(6):306-311. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.048
摘要:基于田间大棚试验,采用等量养分原则,分析生物有机肥、蚯蚓粪、鸡粪等不同有机肥部分替代化肥对西瓜生长、产量、品质以及养分利用的影响。结果表明,与单施化肥相比,有机肥部分替代化肥均不同程度提高了西瓜叶绿素含量、光合性能、产量及品质,其中以蚯蚓粪与化肥配施效果最佳,其光合性能显著高于单施化肥,产量提高了33.63%,可溶性糖、可溶性蛋白及维生素C含量分别增加了14.07%,14.47%和17.52%。有机肥部分替代化肥施肥处理的肥料利用率高于单施化肥,土壤养分元素依存率低于单施化肥,以蚯蚓粪配施化肥作用效果最为显著,氮、磷、钾肥利用率分别为26.02%,5.67%和29.89%,土壤氮、磷、钾素依存率分别为20.96%,20.32%和31.55%。熏蒸处理的西瓜枯萎病发病率整体低于未熏蒸处理,其中熏蒸条件下蚯蚓粪部分替代化肥施肥处理西瓜发病率最低,仅为4.76%。
李占斌, 周 波, 马田田, 柯浩成, 徐国策, 张 祎, 于坤霞, 成玉婷
2017(6):312-318. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.049
摘要:为了探究不同生态治理措施对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的影响,为黄土丘陵区的生态治理与植被恢复提供科学依据,以黄土丘陵区典型小流域王茂沟为例,通过野外采样与室内分析相结合的方法,对研究区坡耕地、林地、草地、灌木地及梯田等5个样地0—100 cm土壤样品的C、N、P及其化学计量比进行了分析研究。结果表明:(1)坡耕地经过生态治理转变为林地、草地、灌木地及梯田等生态用地,土壤C、N含量分别提高了1.27,1.18,1.24,1.14倍及1.64,1.64,1.76,1.57倍;土壤C和N呈极显著的正相关关系;在0—100 cm土层,林地、草地、灌木地及梯田的土壤C、N分布规律一致,均随土壤深度增加而减小,且在0—20 cm土层出现了富集现象,而土壤P含量分布比较均匀;(2)坡耕地C∶N均值显著大于其他样地(P<0.05),在0—20 cm土层,土壤C∶P与N∶P表现为林地、草地、灌木地及梯田显著高于坡耕地(P<0.05);土壤C∶N随着土层深度的变化不显著,C∶P与N∶P随土层加深呈减小的趋势;(3)土壤C、N、P化学计量比的分布主要由土壤C、N决定;土壤C∶P、N∶P与土壤中铵态氮、粘粒、砂粒、水稳性大团聚体含量之间的相关性均通过了显著性检验(P<0.05)。土壤C、N、P及其化学计量比不仅受生态治理和土层深度的影响,还与土壤理化性质相关,土壤C∶N、C∶P、N∶P可以指示土壤的肥力状况。
2017(6):319-325. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.050
摘要:为阐明不同天然林叶片C、N、P化学计量特征及季节变化规律,了解植物对环境的适应策略,以陕西省子午岭林区桥山林场的油松和辽东栎天然次生林为研究对象,对其生长季内不同月份叶片的C、N、P含量及其计量比进行了分析。结果表明:(1)油松叶片C、N、P含量及其计量比分别为48.06%,1.15%,0.11%和42.58,473.22,11.02,辽东栎叶片C、N、P含量及其计量比分别为43.16%,2.10%,0.19%和25.47,380.18,14.49;两树种叶片各指标季节间变异系数表现为C含量最小,P含量最大。(2)两树种C、N、P含量及其计量比在整个生长季内的变化规律不一致,油松叶片C含量在4—6月显著下降,之后保持平稳状态,8月后显著上升,至10月基本与4月持平;而辽东栎叶片C含量在整个生长季内变化不明显。油松叶片N含量在6月前较稳定,6—8月显著下降,随后显著上升,至10月基本与6月持平;辽东栎叶片N含量在4—6月显著下降,随后保持稳定,8月后再次显著下降,并在10月达到最低值。油松叶片P含量在8月前变化不明显,8月后显著上升,并在10月达到最高值;辽东栎叶片P含量在4月到6月显著下降,随后基本不变。两树种C∶N和C∶P的变化与N、P浓度相反;油松叶片N∶P在4—6月显著下降,6—8月显著上升,8—10月再次显著下降,辽东栎叶片N∶P在6月前显著上升并达到最高值,6—10月显著下降。(3)叶片C含量和C∶N主要受树种的影响,其他各指标受树种与月份交互作用的影响最大。(4)油松叶片C含量显著高于辽东栎,N含量显著低于辽东栎,因此,C∶N显著高于辽东栎,而辽东栎叶片的N∶P显著高于油松,但P含量和C∶P在两者之间无显著性差异。除叶片C含量外,各指标季节间变异系数均表现为油松小于辽东栎。研究结果丰富了天然林生态化学计量学的研究,同时也为黄土丘陵沟壑区的森林恢复与管理工作提供了一定的理论依据。
卢星辰, 张济世, 苗 琪, 蒋曦龙, 徐黎明, 刘志鑫, 季增诚, 崔振岭
2017(6):326-332. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.051
摘要:以玉米为研究对象,在盆栽条件下,探究脱硫石膏、蚯蚓粪、硫磺、糠醛渣、沸石对土壤改良的效果,并据此设计改良剂配施组合,研究不同改良剂配施组合对玉米生长发育及土壤性状的改良作用。结果表明:在0—20 cm土层中,脱硫石膏、硫磺、糠醛渣、蚯蚓粪、沸石处理的土壤pH值均有不同程度的降低,轻度盐碱条件下降低了0.05~0.19个单位;中度盐碱条件下降低了0.20~0.33个单位。脱硫石膏可显著降低0—20 cm土层水溶性Na+含量。根据不同改良剂的改良特点,设计了T1(脱硫石膏+硫磺+蚯蚓粪)和T2(蚯蚓粪+沸石+脱硫石膏+糠醛渣)两种具有综合改良效果的改良剂配施组合,均能显著增加玉米植株生物量,在轻度盐碱条件下,较空白处理分别增加了77.75%和129.22%;中度盐碱条件下,分别增加了148.13%和170.31%。并且各配施处理(T1和T2)均能降低0—20 cm表层土壤的pH。在滨海盐渍土中施用综合改良剂能促进作物生长和改善土壤性状,可以作为未来滨海盐渍土快速改良的重要措施之一。
2017(6):333-337. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.052
摘要:为研究黄河三角洲不同林龄刺槐白蜡混交林枯落物分解,选取7,12,21,30年生的刺槐白蜡人工混交林,采用分解袋法研究了为期2年的枯落物分解。结果表明:(1)混交林枯落物分解系数为0.44~0.60,大小顺序为30 a>21 a>12 a>7 a;半分解周期为1.15~1.58 a,分解周期为4.96~6.83 a,两者大小顺序为7 a>12 a>21 a>30 a。(2)枯落物分解速率与初始N含量显著正相关,与初始C/N比值显著负相关;4个林龄混交林枯落物初始N含量之间差异显著,12,21年生混交林枯落物初始C/N值差异不显著,但它们与7,30年生混交林枯落物初始C/N值差异显著(p<0.05)。(3)枯落物分解速率与土壤有机质含量呈显著正相关,与土壤碱解氮含量呈显著正相关;4个林龄混交林土壤有机质、碱解氮含量差异显著(p<0.05)。综上,随着林龄的增加,枯落物初始N含量升高,初始C/N值降低,混交林枯落物分解速度加快。
2017(6):338-344. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.053
摘要:为了揭示冀西北坝上干旱区三北防护林主要树种北京杨的耗水特征,采用热扩散式茎流仪研究了不同健康等级北京杨的树干液流特征,同时分析了气象因素和个体生长状态对树干液流的响应。结果表明:北京杨树干边材液流无论是晴天还是阴天均表现出明显的昼夜变化规律,晴天启动早,停止晚;夜间也存在树干液流,健康杨树个体夜间耗水贡献率为2.50%~5.60%,不健康单株夜间耗水贡献率高达8.37%~21.20%。不同健康等级杨树个体水分消耗在0.01水平存在差异,不健康个体日均耗水量为(22.95±5.99)L,仅为健康单株的27.9%。树干液流速率与太阳辐射、空气温度、饱和水汽压差成正相关,与相对湿度成负相关,其中与大气温度、相对湿度相关性最强。树干液流与气象因子之间存在不同程度的时滞效应,健康和亚健康个体液流速率滞后于太阳辐射0.5 h,提前于空气温度、湿度、饱和水汽压差1 h;而不健康个体液流速率则滞后于太阳辐射1 h,与空气温度、湿度、饱和水汽压差同步。健康、亚健康和不健康北京杨单株个体生长季消耗水分分别为11 636.1,7 254.8,3 425.4 L,当年232.2 mm的降水不能满足其水分消耗。表明水分不足对北京杨树干液流具有胁迫效应,制约杨树的生长。
刘延惠, 姜 霞, 丁访军, 侯贻菊, 崔迎春, 赵文君, 舒德远
2017(6):345-352. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.054
摘要:为探索头花蓼(Polygonum capitatum)对林下光照环境变化的适应性,研究了种植于针阔混交林下的林窗(FG,Forest gap)、林荫(FC, Forest canopy)、林窗-林荫过渡区(FT,Forest transition zone)3种光照生境下的头花蓼光合特性和叶绿素荧光参数,并分析了其对光强变化的响应。结果表明:3种生境的头花蓼表观量子效率(AQY)以FG(0.028)和FC(0.023)较高,FT(0.019)最低。各生境间的光补偿点相差不大(35.00~66.77 μmol/(m2·s)),植株的光饱和点为FG生境(808.45 μmol/(m2·s))远小于FT(1 201.43 μmol/(m2·s))和FC(1 780.42 μmol/(m2·s)),最大净光合速率表现为FG(6.24 μmol/(m2·s))低于FT(8.86 μmol/(m2·s))和FC(13.72 μmol/(m2·s)),暗呼吸速率为FG(1.97 μmol/(m2·s))高于FT(0.80 μmol/(m2·s))和FC(1.67 μmol/(m2·s))。FC生境的头花蓼叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光化学效率(Fv/Fm,0.803)和潜在光化学(Fv/F0,4.08)均高于FG(0.801,0.402)和FT(0.785,3.65)。林下头花蓼PSⅡ光化学效率(φPSⅡ)、光化学淬灭系数(qP)随光强增加而下降,但电子传递速率(ETR)和非光化学淬灭(NPQ)则随光强增加而增大。林下头花蓼通过降低暗呼吸速率、提高净合速率和光化学效率等途径来适应林下弱光环境,同时在强光下以降低qP和增加NPQ途径来避免强光损伤,具有较强的光照适应性。
2017(6):353-358. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.055
摘要:以鄂尔多斯采煤塌陷区植物的优势种之一黑沙蒿为研究对象,采用伺服式强力机研究其直根的材料力学特性。结果表明:在1~5 mm径级范围内抗拉力、抗折力与根径均呈幂函数正相关,抗拉强度、抗折强度与根径呈幂函数负相关。在拉力和折力分别作用下,直根均表现出弹塑性变形特征,抗拉极限弹性力大于抗折极限弹性力,轴向弹性变形小于径向弹性变形。直根承受径向折力的σ~ε(应力—应变)曲线基本为下凹型,承受轴向拉力时的σ~ε曲线基本为上凸型,对于两种受力形式,极限强度均随根径的增大而减小,极限应变与根径无相关性。1~5 mm根径直根的平均抗拉强度(8.32±1.67)MPa大于平均抗折强度(5.39±0.85)MPa,表明黑沙蒿直根抵抗轴向拉力的能力优于抵抗径向折力。
2017(6):359-360. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2017.06.056
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