2018, 32(2):1-10. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.001
摘要:日趋严重的西南喀斯特石漠化问题,已严重威胁该地区的生态环境安全、人民生活和社会经济发展。系统综述了喀斯特石漠化的研究进展,主要针对石漠化概念、石漠化类型界定标准、成因等进行了论述。同时,针对喀斯特地区水土流失的研究动态进行了总结,阐述了石漠化与水土流失的相互关系,重点揭示了当前喀斯特地区地下水土流失研究存在的问题与不足。进而根据当前研究热点和不足进行了展望,提出下阶段的研究重点,即:根据当前工作重心重新制定石漠化类型界定标准,从研究方法和技术上革新,推进喀斯特地下水土流失机理及量化研究,重视喀斯特坡地地下水污染问题,研发科学、有效的地表—地下水土流失防治措施。
吴清林 , , 梁 虹, 熊康宁 , , 李 瑞 ,
2018, 32(2):11-18. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.002
摘要:石漠化环境水土综合整治走向产业化,其技术体系与山地混农林业模式及技术研发耦合。通过对158篇相关文献的统计分析,结果表明:(1)时间序列的文献发表数量呈现峰丛状曲线分布,说明该研究有进一步加强的需要。(2)研究内容主要针对试验监测研究、运用技术研究、理论与机理研究、模式构建、示范推广和效益分析6个方面进行,其中以试验监测为主,监测混农林业对土壤理化性质的改良作用以及对生态效益、经济效益和社会效益的影响。(3)研究区域主要分布在中国的北方地区和南方喀斯特地区,说明水土综合整治与山地混农林业相结合的研究主要在干旱半干旱地区和工程性干旱的喀斯特地区。从理论研究、技术研发、模式构建、试验示范、监测评价5个方面揭示石漠化环境水土综合整治与山地混农林业的前沿理论;最后发现石漠化水土综合整治与山地混农林业耦合的综合性理论研究和重大关键技术研发显得滞后,应该加强“五水”赋存动力转化、地表地下空间水土资源联合调配、坡面水土漏失阻控技术、节水增值产业技术、林—粮—草立体空间优化配置技术等方面的研究,以综合性水土整治技术发展混农林业,实现石漠化地区生态修复并带动区域经济产业的发展。
2018, 32(2):19-26. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.003
摘要:为了方便有效地预测坡地土壤养分流失,以硝态氮流失为研究对象,根据大量国内外文献资料中的试验数据,通过修正通用土壤流失方程,研究分析硝态氮地表径流流失的特征和影响因素,初步建立了坡地土壤硝态氮地表径流流失预测经验公式。结果表明:硝态氮流失量与五大影响因子之间均呈幂函数正相关关系。利用相关资料对经验公式预测准确性进行检验得出,硝态氮流失量预测值与实测值之间的相对误差为30.28%,模型确定性系数为0.772,模型计算结果与实测结果较为接近。因此,通过分析影响因子与硝态氮流失量之间的定量关系,所建立的硝态氮地表径流流失预测经验公式,可用于不同条件下的坡地地表径流硝态氮流失量预测,为坡地土壤硝态氮流失量预测分析和控制措施优化提供有效手段。
2018, 32(2):27-33. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.004
摘要:为了研究坡面径流和壤中流中全氮(TN)的流失特征,探索坡度和雨强对TN流失的影响,以风化花岗岩母质发育的土壤为研究对象,选定坡度(5°,8°,15°,25°)和降雨强度(60,90,120,150 mm/h)作为可变量,采用原状土搬迁的方式,在室内设计的径流槽上进行人工模拟降雨试验,设计试验降雨时长为坡面径流产流后90 min,壤中流水样收集延续直至无出流为止。结果表明:(1)坡面径流TN流失浓度在产流初期快速下降,随雨强的减小或坡度的增大而增大,产流后期浓度趋于稳定且差距不大。(2)壤中流TN流失浓度均明显高于坡面径流,其流失过程规律为“上升—下降—略有上升—平稳”,总体上随雨强的减小或坡度的增大而增大。(3)坡面径流和壤中流的TN流失量均随雨强或坡度的增大而增大。壤中流是坡面TN流失的主要途径,流失比例可达91.26%~99.61%。坡面径流中TN流失量占坡面TN总流失量的比例随雨强的增大而增大。(4)雨强、流量与坡面径流、壤中流TN总流失量均呈极显著正相关,而坡度只与壤中流TN总流失量呈显著正相关。(5)在雨强90 mm/h与120 mm/h之间存在一个临界雨强,超过这个临界雨强,坡面径流TN流失量及其占总流失量的比例都会大幅上升。
2018, 32(2):34-39. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.005
摘要:采用人工模拟降雨的方法,研究花岗岩、第四纪红黏土、红砂岩3种母质发育的红壤坡面产流产沙特征差异。结果表明:(1)地表产流方面,3种母质红壤地表产流时间为花岗岩红壤<红砂岩红壤<第四纪红壤,总径流量和场均产流速率均为花岗岩红壤>红砂岩红壤>第四纪红壤,其中45 mm/h条件下花岗岩红壤的地表径流量为红砂岩和第四纪红壤的1.79~2.47倍,场均产流速率为后者的1.58~2.32倍。(2)地表产沙方面,在45 mm/h条件下,场均泥沙浓度为第四纪红壤>花岗岩红壤>红砂岩红壤;135 mm/h条件下,场均泥沙浓度为花岗岩红壤>红砂岩红壤>第四纪红壤。雨强对红壤坡面产沙的影响较大,135 mm/h条件下的泥沙浓度为45 mm/h条件下的8.31~11.32倍。(3)径流组成方面,3种母质红壤中壤中流所占径流比最高为第四纪红黏土发育的红壤,在2种雨强条件下为8%~44%。雨强越大,地表汇流越明显;135 mm/h条件下,红壤坡面地表径流量可达到总径流的79%~90%。(4)壤中流产流方面,壤中流产流时间顺序与地表产流一致,均为花岗岩红壤<红砂岩红壤<第四纪红壤,花岗岩红壤的壤中流量最小,仅为第四纪红壤的53%~67%,峰值为后者的42%~52%;对于红壤而言,停雨后的壤中流消退过程可以用指数函数方程进行预测,在所有试验条件下,其决定系数均在0.82以上,表明具有较好的预测性。
2018, 32(2):40-44. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.006
摘要:为明确玉米全生育期横垄坡面土壤剥蚀率与径流含沙量之间的关系,以川中丘陵紫色土区坡耕地为研究对象,通过野外人工模拟降雨试验,开展玉米全生育期土壤剥蚀率和径流含沙量变化特征研究,并分析土壤剥蚀率与径流含沙量之间的关系。结果表明:(1)玉米全生育期土壤剥蚀率随降雨强度的增大而增大,2.0 mm/min降雨强度条件下土壤剥蚀率分别为1.5,1.0 mm/min降雨强度条件下的1.87,4.59倍;同一降雨强度条件下,土壤剥蚀率在玉米生长过程中先降低后增加,苗期显著高于其他生育期。(2)不同降雨强度条件下,产沙量随玉米生育期的推进先降低后增加,苗期最大(306.6 g),抽雄期最小(64.6 g);除玉米抽雄期外,其他各生育期产沙量随降雨强度的增大逐渐增加,且苗期和拔节期产沙量在降雨强度间差异显著;玉米各生育期径流含沙量在降雨过程中呈波动变化的趋势,降雨强度越大,其波动幅度越强。(3)玉米全生育期土壤剥蚀率与径流含沙量呈幂函数关系,且两者间达到极显著水平。研究结果可为揭示紫色土区坡耕地水蚀机理和区域水蚀预测预报模型构建提供理论依据。
姚晶晶 , , 程金花 , , 张洪江 , , 李明峰 , , 阚晓晴 ,
2018, 32(2):45-51. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.007
摘要:以重庆四面山草地为研究对象,通过野外染色示踪试验,借助图像处理技术、方差分析、相关性分析及变异性分析等方法,分析3种不同入渗水量(20,40,60 mm,对应的样地编号分别为G20,G40,G60)对土壤优先流的影响并进行定量评价。结果表明:(1)染色面积比基本上随着土层深度的增加而减小,其中G20和G40的染色面积比分别从3 cm和12 cm处开始显著下降;(2)总染色面积比和优先流长度指数与入渗水量呈显著正相关(P<0.01);(3)入渗水量的增加可以促进水分向更深层运动,最高可达60 cm;(4)优先流区染色面积比和最大入渗深度的非均匀性随着入渗水量的增加而减小,其变异性系数的变化分别为1.88~0.47和0.52~0.07,但入渗水量对实际入渗深度的影响则更为复杂。
2018, 32(2):52-57. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.008
摘要:为研究生态草沟对径流污染物的削减效益,探究在西南地区农地内运用生态草沟来辅助地块排水和控制面源污染的可行性。试验着眼于地块单元,与农地地块内传统的土质沟道(CK)相对照,借助对模拟生态草沟的冲刷试验,根据不同试验要求调整模拟污水的成分,通过与清水冲刷对比,以研究生态草沟对污染物的削减效果。结果表明:(1)5°农地生态草沟对污水径流中COD负荷具有一定的削减作用,其削减COD污染负荷比例在8.86%~14.00%,但当生态草沟坡度比降为10°时反而增加了径流中的COD污染负荷,增加比例达到了20.38%~33.02%。(2)分析不同坡度和不同设计冲刷流量下农地生态草沟对污水径流中总氮的去除效率,发现大部分试验组农地生态草沟相比传统的土质沟道能部分去除径流中的总氮负荷,去除比例为2.46%~33.39%。(3)分析不同坡度和不同设计冲刷流量下农地生态草沟对污水径流中总磷的去除效率,设计冲刷流量为4.5 L/min时农地生态草沟中磷素流失量大于设计径流(3 L/min)时,二者磷素流失量相差0.005 9~0.037 7 g/m2,相差比例为4.71%~25.02%。沟道坡度比降为5°时,沟道流失的磷素随径流流失的比例更大,平均达到63.32%;当沟道坡度比降上升为10°时,沟道流失的磷素随泥沙流失的比例更大,平均为70.95%,达到较高水平。
2018, 32(2):58-66. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.009
摘要:为了探究浑水膜孔灌肥液入渗在不同土壤初始含水率下水氮运移特性,通过室内肥液入渗试验,研究了不同土壤初始含水率(6.02%,7.40%,8.23%,10.08%和13.20%)条件下入渗特性、湿润锋运移、土壤水分分布以及铵态氮和硝态氮的运移特性,建立了浑水膜孔灌肥液入渗累积入渗量、各向湿润锋运移距离与土壤初始含水率之间的关系,提出了不同土壤初始含水率的累积入渗量以及各向湿润锋运移距离的经验模型。结果表明:累积入渗量、各向湿润锋运移距离以及湿润体内水分和氮素的分布规律均受到土壤初始含水率的影响;同一入渗时刻,累积入渗量随土壤初始含水率的增大而减小,而湿润锋运移距离却呈现出随时间增大的趋势;土壤初始含水率越大,湿润体体积越大,湿润体内水分、铵态氮以及硝态氮分布范围越广;土壤初始含水率越大,入渗系数K值越小,入渗指数α越大。灌水结束时,湿润体内铵态氮绝大部分分布在湿润体半径r≤5 cm范围内,而湿润体半径10 cm>r>5 cm范围的土壤铵态氮含量随土层深度的增加而降低,当湿润体半径r≥10 cm时,铵态氮含量明显降低;硝态氮主要集中分布在由膜孔中心至半径为10 cm范围内,水平方向和垂直方向硝态氮含量均随着膜孔中心距离的增加而降低,距离膜孔中心越近硝态氮含量越高;在同一位置处,铵态氮和硝态氮质量分数均随土壤初始含水率的增大而增大;随土壤水分再分布,湿润锋逐渐下移,湿润体内铵态氮逐渐向下运移且其含量呈现降低趋势;随时间继续运移,上层土壤硝态氮含量逐渐减小,下层新湿润体中硝态氮含量逐渐增加,整个湿润体内硝态氮含量分布趋于均匀。研究成果为进一步研究浑水膜孔灌肥液入渗氮素运移及转化奠定了基础。
2018, 32(2):67-73. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.010
摘要:为研究坡地的降雨产流分配及水文动态过程,以侵蚀性风化花岗岩坡地为研究对象,采用室内人工模拟降雨的方法研究不同降雨强度(30,60,90,120,150 mm/h)和不同坡度(5°,8°,15°,25°)条件下坡面径流和壤中流的分配特征与水文过程。结果表明:坡面径流的初始产流时刻均随降雨强度和坡度的增大而提前,壤中流的初始产流时刻明显滞后于坡面径流。壤中流径流量在不同坡度下随降雨时间的延长呈先递增后趋于平稳的现象,雨强越大达到峰值的时间越早,在降雨停止一段时间后径流量开始下降。多数情况下,壤中流所占总径流量的比重均大于坡面径流,坡面径流量比重随雨强的增大而增大,随坡度的变化幅度较小。坡面径流的径流系数与雨强的相关性较强,而壤中流径流系数与坡度之间的拟合效果较好。不同坡度下坡面径流、壤中流和混合流(坡面径流与壤中流同时发生)的径流模数与雨强呈正相关关系,不同类型径流的径流模数大小依次为混合流>壤中流>坡面径流。
2018, 32(2):74-79. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.011
摘要:利用黄丘区第三副区野外坡面模拟降雨试验,研究了3种覆盖度(30%,60%,90%)和5种降雨强度(1,1.5,2,2.5,3 mm/min)下15°草地坡面土壤入渗过程变化规律。结果表明:(1)土壤入渗率随着草被覆盖度和降雨强度的增加不断增大,草被覆盖度越大,土壤入渗率的增加效果越显著,土壤初始入渗率与降雨强度呈指数函数关系,土壤稳定入渗率与降雨强度呈幂函数关系。(2)土壤累积入渗量与降雨时间呈良好的幂函数关系,草被覆盖度越大,土壤累积入渗增量越明显,降雨强度对土壤累积入渗量的影响存在阶段性差异。(3)草被覆盖度的增加能明显提高土壤入渗系数,随雨强的增大,土壤入渗系数不断减小,自然草被覆盖度(60%)下,草被增加土壤入渗系数的有效降雨强度为1~1.5 mm/min。(4)利用4个入渗模型对土壤入渗速率与降雨时间的关系进行拟合,研究结果表明Horton公式能较好的模拟该区土壤入渗过程。
马田田,柯浩成, 李占斌 , , 李 鹏, 肖 列, 张 洋, 汤珊珊, 郑淋峰, 苏远逸, 白璐璐
2018, 32(2):80-86. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.012
摘要:以黄土丘陵沟壑区典型小流域为研究对象,采用稳定同位素分析法,结合野外调查和室内试验,对绥德县王茂沟小流域次降雨事件后不同土地利用下包气带土壤水稳定氢同位素(δ2H)变化规律进行剖析,为黄土丘陵沟壑区包气带土壤水分运移机理、模型参数确定与生态保护以及建设提供科学依据。结果表明:(1)草地、林地和农地土壤含水率的变化范围分别为6.74%~21.42%,6.74%~19.08%和7.86%~20.74%,土壤蓄水量的变化范围分别为265.6~384.0,275.1~368.7,289.5~334.6 mm,土壤水δ2H的变化范围分别为-113.41‰~-71.84‰,-115.10‰~-50.98‰和-112.28‰~-63.78‰。(2)草地、林地和农地土壤含水率变化趋势均存在时间节点。(3)不同土地利用下的包气带土壤水氢稳定同位素变化存在显著性差异,农地和草地较林地更有利于赋存土壤水分。(4)不同土地利用下土壤蓄水量峰值与蓄水能力呈负相关关系,峰值越大,相应的蓄水能力越低。(5)林地、草地和农地均存在“优先流”现象,草地和林地能显著延伸“优先流”发生路径,农地可能与地下水水质与补给密切相关。
2018, 32(2):87-91. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.013
摘要:为了明确裸岩石砾地土地整治工程中人为构建耕作层的合理覆土厚度,通过室内土柱模拟试验,研究了覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响。根据裸岩石砾地土地整治工程特点,试验共设计4个覆土厚度,分别为5,10,15,20 cm,土柱底部装填5 cm厚直径为10 mm的玻璃珠,试验从土柱下端出水开始记时,共接取渗漏液6 h。结果表明:(1)较厚的土层具有较好的保水蓄水能力和较强的土体稳定性,4个土层厚度的水分渗漏量均随着土层厚度增加而减小,水分渗漏速率表现为先增大后减小,最终趋于稳定的趋势;(2)土壤颗粒迁出量与土层厚度呈负相关关系,土壤颗粒累积迁出量与土层厚度的拟合关系式为:y=3.19e-0.11x(R2=0.96);(3)水分渗漏前期往往伴随着大量土壤颗粒的迁出,且土层越薄,水分渗漏量和土壤颗粒迁出量越大,随着渗漏过程的进行土壤颗粒迁出量逐渐减小;(4)迁出颗粒中粉粒含量最高,黏粒次之,砂粒含量最低,且不同粒径土壤颗粒随时间的迁出特征也不同。研究结果为裸岩石砾地土地整治提供了科学依据。
2018, 32(2):92-96. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.014
摘要:通过人工模拟降雨试验,研究不同覆盖措施对坡面土壤侵蚀的影响。试验表土堆置体坡度比为1∶1.5,进行3种覆盖措施(未处理、覆盖土工网和种植白三叶草(Trifolium repens L.))处理,设计0.5,1.0,1.5 mm/min 3种雨强,对比分析不同降雨强度条件下表土堆置体不同覆盖措施处理后坡面的径流和产沙规律,并定量研究覆盖土工网与种植白三叶草在减少坡面径流和侵蚀产沙中的效益。结果表明:在不同降雨强度条件下,3种覆盖措施对坡面侵蚀影响显著,未处理的试验坡面产生的径流量和含沙量最高,覆盖土工网次之,种植白三叶草最低。整个试验过程中覆盖土工网减流效益为50%,种植三叶草的减流效益更显著,达82%以上;而二者的减沙效益均在94%以上。总体来说,覆盖土工网和种植白三叶草均可控制雨水对坡面土壤的侵蚀,具有较好的减流、减沙效益,且种植白三叶草的作用更显著。
2018, 32(2):97-103. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.015
摘要:基于可调控的放水冲刷试验,建立黄土高原典型沟壑区坡沟系统试验模型,研究不同放水流量和坡长条件下坡沟系统各过水断面水动力参数的变化特征,为研究坡沟系统水蚀过程作用机理提供科学依据。通过室内放水冲刷试验,采用5个放水流量(6,8,10,12,14 L/min)和3个坡长(4,6,8 m)研究坡沟系统侵蚀动力因子的坡长效应。结果表明:坡沟系统中沿程各过水断面的雷诺数随放水流量的增大而增大,且不同放水流量和坡长条件下坡面雷诺数明显大于沟道。弗劳德数在坡沟系统中沿程变化过程中逐渐增大,且沟道增长速率明显大于坡面;不同坡长条件下放水流量为10 L/min时,弗劳德数远大于其他放水流量。相同放水流量条件下,沟道的径流流速明显大于坡面,坡沟系统的坡面径流流速相对沟道明显稳定且变化范围较小。不同坡长条件下放水流量为10 L/min时沿程阻力系数值从2号断面急剧减小到0.03~0.05范围之内,且远小于其他放水流量下同断面的阻力系数值;相同放水流量条件下(除10 L/min外),坡长越小,坡面和沟道的波动性相对越小,且坡面处的波动值大于沟道。径流侵蚀功率与雷诺数、弗劳德数、流速显著相关,与雷诺数呈对数函数关系,而与弗劳德数、流速和沿程Darcy-Weisbach阻力系数值呈幂函数关系。研究结果表明,坡长能够影响坡沟系统中坡面和沟道的侵蚀动力因子,并对坡面和沟道沿程侵蚀能量削减和增加效应研究提供重要的科学依据。
2018, 32(2):104-109. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.016
摘要:以河北坝上地区作为典型研究区,采用野外观测和室内试验分析方法,通过比较农田与邻近天然草地土壤性质之间的差异,研究了农田土壤细颗粒物的损失特征及其对土壤理化性质的影响。结果表明:与风蚀较轻的天然草地相比,农田土壤中黏粒含量下降30%,粉砂含量下降14%;土壤细粒物质的损失粒径集中在0~40 μm,其中1.8~24.0 μm的细颗粒损失最为严重。由于土壤细颗粒物的损失,土壤砂粒含量相对增加7%,砾石含量相对增加75%,土壤平均粒径增大16%,农田土壤出现明显的粗化、沙化趋势。同时,农田土壤随着养分含量较高的细颗粒损失而变得贫瘠,表现为有机质含量减少29%,全氮含量减少24%,土壤C/N比明显下降,土壤肥力显著降低。土壤细颗粒物的损失对土壤的可风蚀性颗粒含量无明显影响,土壤风蚀可蚀性的变化趋势不明显。
王 杰 , , 冯 浩 , ,, 王乃江 , , 董勤各, 褚晓升 , , 周立峰,
2018, 32(2):110-119. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.017
摘要:旨在探索垄作覆膜对夏玉米动态生长过程、作物产量和水分利用效率及土壤水分运移规律的影响。试验设置垄作覆膜(RM)和平作不覆膜(NM)处理,在试验数据分析的基础上,采用Logistic方程及其修正方程分别拟合株高和叶面积指数生长动态,结合数值模型HYDRUS-2D模拟典型降雨过程的土壤水分动态。结果表明:Logistic方程拟合下,垄作覆膜与平作未覆膜处理夏玉米株高最大增长速率及其出现时间分别为5.1,5.2 cm/d和播种后39,41天(3年均值),同时垄作覆膜夏玉米叶面积指数最大增长率较平作未覆膜提高了14.6%,增长速率最大值出现时间提前了2天;垄作覆膜夏玉米穗长、穗粒数、百粒重、产量及水分利用效率较平作未覆膜分别增加了7.8%,15.4%,1.3%,6.0%和3.1%(3年均值)。HYDRUS-2D模型对典型降雨后土壤剖面水分变化的模拟结果表明,垄作覆膜能增加降雨入渗,增大0—20 cm土层和0—200 cm剖面平均含水量。垄作覆膜种植具有增产保墒效应,但其增产效应与生育期气象条件有关,生育季降雨过多或过少都会影响其增产效应。
2018, 32(2):120-127. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.018
摘要:以云南红土为研究对象,考虑干湿循环时间、干湿循环次数、初始干密度等影响因素,通过膨胀、收缩试验与图像处理相结合的方法,研究不同影响因素对云南红土胀缩特性的影响。结果表明:干湿循环过程中,红土的膨胀过程可以分为快速膨胀、缓慢膨胀和稳定膨胀3个阶段,收缩过程可以分为缓慢收缩、快速收缩和稳定收缩3个阶段。随增湿时间延长,红土的竖向膨胀率、含水率、孔隙率等膨胀参数呈“厂”形增大变化;随脱湿时间延长,竖向收缩率、横向收缩率、体积收缩率等收缩参数呈“S”形增大变化,含水率、孔隙率逐渐减小。随增湿次数增加,稳定竖向膨胀率、横向膨胀率、体积膨胀率呈先急剧增大后缓慢减小的变化;随脱湿次数增加,稳定竖向收缩率、横向收缩率、体积收缩率呈先增大后缓慢波动变化。随初始干密度增大,稳定竖向膨胀率、竖向收缩率、体积膨胀率增大,横向膨胀率、横向收缩率、体积收缩率呈减小变化。竖向膨胀大于竖向收缩,体积膨胀大于体积收缩,横向收缩大于竖向收缩。
2018, 32(2):128-133. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.019
摘要:基于内蒙古准格尔旗砒砂岩区为研究对象,通过野外原状土的采集和室内模拟土柱试验,采用一维垂直入渗试验,分析了砒砂岩区黄土、砒砂岩、风沙土的原状土和填装土的水分入渗过程。结果表明:原状情况下入渗率、累积入渗量的变化趋势为风沙土>黄土>砒砂岩;扰动情况下入渗率、累积入渗量的变化趋势为风沙土>砒砂岩>黄土;两种土壤中湿润锋的变化趋势与累积入渗量变化趋势一致。利用Philip模型、Kostiakov经验公式和Green-Ampt模型对原状土和扰动土累积入渗量和入渗历时的关系拟合方程均可较好地描述原状扰动土的入渗过程,其中Kostiakov经验公式拟合值更接近土实测值,拟合精度更高。
戎玉博, 王 森, 白玉洁, 骆 汉 , , 谢永生 , , 王爱娟
2018, 32(2):134-141. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.020
摘要:采用人工模拟降雨的方法,以陕西关中地区的重质土壤和工程中常见的破口石为试验材料,模拟散乱锥状工程堆积体的堆积过程和堆积形态,研究了不同砾石质量含量(0,10%,20%,30%,40%)散乱锥状工程堆积体在不同降雨强度下(1.0,1.5,2.0,2.5 mm/min)的侵蚀水动力学特性和细沟形态特征。结果表明:(1)流速和径流强度随雨强的增加而增大,随砾石含量的增加而减小,雨强和砾石对两者均有显著影响,其中雨强的影响较大,起控制性作用;(2)坡面径流处于层流、缓流的状态,雷诺数和弗劳德数随雨强的增加而增大,随砾石含量的增加而减小;(3)剥蚀率随雨强的增加呈指数型增大,相同降雨强度下,随砾石含量的增加线性减小,径流剪切力、水流功率、单位水流功率、过水断面单位能与剥蚀率显著相关且呈幂函数的关系,其中水流功率相关性最好,拟合优度最高,是描述侵蚀动力机制的最优因子;(4)随着降雨强度的增加,细沟出现的时间提前,沟宽、沟深、沟长和细沟密度逐渐增加,雨强相同时,随着砾石含量的增加,细沟出现的时间推迟,且逐渐变窄、变浅,细沟下切侵蚀减弱。
鄂丽丽, 胡 伟, 谷思玉, 陈 帅, 翟星雨, 杨润城, 张兴义
2018, 32(2):142-149. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.021
摘要:在黑土层厚度为30 cm、过渡层(母质层)厚度为40,70 cm下的坡耕地上,采用人为剥离0,30,70 cm土层以及沉积30,70 cm土层,建立田间模拟试验小区,研究了黑土坡耕地极端侵蚀对土壤理化性质及玉米籽实产量的影响。结果表明:与无侵蚀处理相比,表土剥离30,70 cm、沉积30,70 cm处理均导致耕层(0—20 cm)土壤容重、质量含水量和储水量显著增加,土壤孔隙度、>0.25 mm水稳性团聚体含量、团聚体平均重量直径、几何平均直径、田间持水量、饱和含水量及养分含量均显著降低;表土剥离30,70 cm处理下玉米产量分别减产42.1%和52.6%;沉积30 cm处理下玉米产量与无侵蚀处理间没有显著性差异,而沉积70 cm处理下显著减产12.4%。极端侵蚀无论是表土剥离还是沉积均导致土壤质量的下降,致使全坡面耕层土壤供肥保肥能力降低,最终造成玉米减产。
2018, 32(2):150-159. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.022
摘要:通过天然降雨试验,研究我国5种典型土壤的侵蚀泥沙团粒和单粒粒径分布以及泥沙各级团粒的机械组成特征。2013—2014年汛期(6—9月),监测红壤、紫色土、黄绵土、褐土和黑土径流小区的降雨产流事件,收集侵蚀泥沙样品,利用湿筛法和吸管法测定其团粒和单粒粒径分布;同时,筛选出泥沙各级团粒样品,进一步测定其单粒粒径组成。结果表明:(1)侵蚀泥沙粒径分布是土壤质地和降雨强度综合作用的结果,团粒粒径分布更适合作为表征泥沙输移的指标;(2)5种土壤的侵蚀泥沙皆表现出粉团(0.002~0.05 mm)和黏团(<0.002 mm)的明显富集;(3)在泥沙单粒粒径分布方面,除红壤的粉粒(0.002~0.05 mm)和黏粒(<0.002 mm)有轻微富集外,其余4种土壤的各级单粒均无明显富集;(4)红壤侵蚀泥沙粉团(0.002~0.05 mm)中的黏粒含量最多,其余4种土壤侵蚀泥沙机械组成和各级团粒的机械组成均与原土接近。
2018, 32(2):160-165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.023
摘要:以红壤清耕柑桔园坡地为对象,研究其长期定位试验下2001—2015年径流和泥沙流失量的动态变化过程以及坡面水沙与降雨关系的变异特征。结果表明:幼树期是红壤清耕柑桔园水土保持防治的关键期,该时期的土壤侵蚀程度达到极强烈,而盛果期侵蚀强度可降低到区域土壤容许流失量以下。柑桔树从幼树期、初果期到盛果期,坡面年径流量和土壤侵蚀模数均呈显著幂函数下降趋势,在盛果期趋于稳定。果树坡面水沙与降雨的关系均在第4年发生了突变,而裸露坡面水沙与降雨关系没有发生突变。柑桔园各年的减沙效益均大于减水效益,减流、减沙效益均随着时间表现出先快速增加后维持相对稳定的指数函数关系,这表明免耕果树的减流、减沙效益具有很大的时间变异性,不仅可通过减水来减沙,而且可通过改变水沙关系来减沙。研究结果将为果园水土保持措施效益评估提供依据,为水土保持措施的合理配置提供参考。
何淑勤 , , 武万华, 宫渊波 , , 郑子成
2018, 32(2):166-172. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.024
摘要:为揭示紫色土横垄坡面侵蚀产沙与有机碳流失对坡度的响应特征,通过人工模拟降雨和野外径流小区相结合的方法,探讨了不同坡度下玉米苗期径流、侵蚀泥沙及其有机碳流失特征。结果表明:玉米苗期不同坡度下地表径流量总体表现为降雨初期变化较为稳定,随降雨时间持续呈逐渐增加的趋势,而壤中流表现为10°坡度下,径流量在降雨初期变化不大,随降雨时间持续呈逐渐增大的趋势,15°和20°坡度下壤中流则表现为逐渐增加的变化趋势;不同坡度下侵蚀强度均表现为20°>15°>10°,且20°坡度下侵蚀强度显著高于10°和15°坡度;不同坡度下,地表径流总有机碳(TOC)和可溶性有机碳(DOC)质量浓度随降雨时间延长呈逐渐降低趋势,有机碳质量浓度均表现为20°>15°>10°,而壤中流表现为先升高后降低的趋势,质量浓度表现为10°>15°>20°,且地表径流、壤中流TOC和DOC质量浓度相差不大;不同坡度下TOC和DOC迁移通量总体表现为壤中流大于地表径流,地表径流有机碳迁移通量则表现为20°>15°>10°,而壤中流迁移通量表现为10°>15°>20°,且径流DOC迁移通量占TOC迁移通量百分比高达90%;不同坡度下侵蚀泥沙中有机碳含量随坡度增大均呈减小趋势,且同一坡度下,泥沙有机碳含量随降雨时间的延长呈降低的趋势;侵蚀泥沙中有机碳富集明显,随坡度的增大富集比减小。因此,紫色土区坡耕地径流中有机碳主要以DOC的形式流失,壤中流为DOC迁移的主要方式。
毛兰花 , , 查 轩 , , , 黄少燕 , , 刘根华 , , 白永会 , , 张 婧 , , 姚 冲 ,
2018, 32(2):173-178. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.025
摘要:以退化红壤区4个不同治理年限的乔灌草混交治理措施的马尾松林地和未被治理的严重侵蚀退化马尾松林地为研究对象,研究不同治理年限的乔灌草治理措施对土壤养分特征的影响。研究表明:(1)土壤有机质、全N、全P含量变化范围分别为0.81~28.10 g/kg,0.18~1.15 g/kg,0.03~0.18 g/kg,均随治理年限的增加呈上升趋势,增速规律为先快后慢;土壤全K含量变化范围为0.92~4.65 g/kg,治理13年后全K含量最高在40—60 cm土层,增速规律为先慢后快。(2)土壤养分与治理年限相关性分析显示,土壤有机质含量、全N含量与治理年限存在显著相关关系(P<0.05),土壤全P含量与治理年限存在极显著相关关系(P<0.01),土壤全K含量与治理年限没有相关性。研究认为,乔灌草混交治理措施下的马尾松林地土壤养分含量与治理年限具有相关性,可为生态治理与恢复提供科学依据。
丁怡飞 , , 曹永庆, 姚小华, 傅松玲, 张平安, 楼新良
2018, 32(2):179-183. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.026
摘要:为有效防治油茶林水土流失和面源污染,在自然降雨条件下,采用径流小区定位观测法研究间作黑麦草、鼠茅草对油茶林土壤养分流失的影响。结果表明:(1)油茶间作黑麦草、鼠茅草可以提高土壤含水量与地表覆盖度,降低土壤容重,并显著提高表层土壤有机质及养分含量,增加土壤肥力。(2)4—7月油茶间作绿肥作物黑麦草、鼠茅草径流量分别减少18.5%~58.9%和17.9%~70.3%。(3)油茶间作鼠茅草系统减少径流养分流失的效果最佳,与对照组相比,地表径流中总氮、可溶性总氮、总磷、可溶性总磷、总钾、可溶性总钾的总流失量分别减少62.48%,56.17%,59.72%,57.97%,62.97%和61.76%;油茶间作黑麦草系统减少地表养分流失的效果较弱,与对照组相比,地表径流中总氮、可溶性总氮、总磷、可溶性总磷、总钾、可溶性总钾的总流失量分别减少30.95%,24.42%,25.03%,28.22%,32.97%和30.42%。各形态氮、磷、钾养分浓度较对照也有一定程度的降低。研究结果显示,油茶林间作绿肥,尤其是间作鼠茅草的水土保持效果显著。
2018, 32(2):184-190. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.027
摘要:采用单点源滴灌试验方法,模拟滴灌条件下磷(P)、钾(K)肥作为基肥一次施入和随水分施入两种不同的配施方式下速效P、K含量在土壤中的时空分布变化情况。结果表明:对于可溶性较好的磷、钾肥作为基肥施入土壤后,均随着滴灌水的下渗运移而发生迁移,速效磷的高值区出现在湿润区的边缘附近,速效钾则比较均匀的分布在湿润区内;随水分施磷肥,仅在湿润区深度20 cm,水平方向15 cm以内的土层发生积累。在施加磷肥总量一致时,随水分施入土壤速效磷含量的最大值明显高于作为基肥施入的最大值;随水分施钾肥,速效钾在土壤中的分布也趋于均匀,但是在滴水点附近形成高值区,且随水分施钾肥可在一定程度上减缓速效钾在土壤中的迁移速度。
曾 敏., 吕茂奎., 陈 坦., 邓 翠., 张康靖., 聂阳意., 任寅榜., 谢锦升.
2018, 32(2):191-197. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.028
摘要:选取南方典型红壤侵蚀退化地恢复后的马尾松林为研究对象,通过在室内模拟芒萁(Dicranopteris dichotoma)和马尾松(Pinus massoniana)的鲜叶与凋落叶的浸提液在侵蚀退化地原状土柱的淋溶过程,分析了植被恢复过程中马尾松林土壤对不同来源可溶性有机碳(DOC)吸附特征及影响因素。结果表明:(1)红壤侵蚀退化地对不同来源DOC的吸附作用具有明显差异,来自马尾松鲜叶的DOC平均截留量最大为2.39 mg/kg,来自芒萁鲜叶的DOC平均截留量最小为1.67 mg/kg,说明马尾松鲜叶的DOC更易被表层土壤吸附,芒萁鲜叶的DOC更易进入深层土壤,不同来源DOC组成和性质的差异是其主要原因。(2)随着退化地的植被恢复,土壤渗滤液的DOC浓度增加,土壤截留DOC能力下降。土壤DOC截留量与粉粒和土壤pH呈正相关,与土壤DOC含量、土壤有机碳含量和砂粒呈负相关,其中土壤有机碳含量可以解释DOC截留量变化的51.4%,是影响土壤DOC截留能力的关键因素。(3)光谱特征表明芳香类化合物、腐殖类物质易被土壤吸附,吸附能力更强的物质可以解吸土壤中亲水性腐殖类物质。淋溶后DOC光谱特征的变化由不同来源DOC的化学组成和土壤有机碳的性质共同决定。红壤侵蚀退化地对不同植物来源的DOC吸附作用特征主要受DOC和土壤SOC性质的共同调控,对进一步认识退化红壤的固碳机制具有重要参考价值。
2018, 32(2):198-203. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.029
摘要:以五台山垂直带土壤为研究对象,按照垂直分布从高到低依次对亚高山草甸土(A)、山地草甸土(B)、棕壤(C)、淋溶褐土(D)和石灰性褐土(E)进行采集,研究土壤本身及各土壤>2,2~0.25,0.25~0.053,<0.053 mm水稳性团聚体钙键合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键合有机碳(Fe(Al)—SOC)的分布特征。结果表明:从A到E,各土壤Ca—SOC的含量没有明显变化趋势,而Fe(Al)—SOC的含量呈先升高后降低的趋势。随着团聚体粒径的减小,A的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量变化趋势相反(前者先升高后降低,后者先降低后升高),B的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量呈先降低后升高的趋势,D的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量变化趋势与B相反,表现为先升高后降低;此外,C的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量逐渐减小,而E的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量逐渐增加。相关性分析表明,各土壤及>2 mm团聚体Fe(Al)—SOC与土壤有机碳含量之间呈显著正相关,相关系数分别为r土壤=0.898(P<0.05),r>2 mm=0.978(P<0.01)。各土壤及团聚体中Fe(Al)—SOC的含量明显大于Ca—SOC的含量,而且2~0.25 mm和0.25~0.053 mm团聚体Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量间都呈显著正相关。因此,五台山各土壤铁铝键的键合能力以及铁铝复合体的稳定性均高于Ca—SOC,且土壤和各级团聚体Fe(Al)—SOC的含量及分配比例明显高于Ca—SOC。
2018, 32(2):204-209. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.030
摘要:以济宁市粉煤灰充填复垦中的园地、耕地和林地为研究对象,研究不同利用方式对复垦土壤的有机碳组分空间分布的影响。通过现场分层采集土样和室内化验指标,研究有机碳组分(WDOC、POC、MOC、LFOC、HFOC、MBC)在不同利用方式土壤中的空间分布特征。结果表明:(1)3种利用方式的全碳(TC)、土壤有机碳(SOC)和土壤有机碳密度(SOCD)均偏低于对照耕地。不同利用方式之间TC、SOC和SOCD的大小关系均为复垦园地>复垦林地>复垦耕地。(2)不同利用方式之间有机碳组分差异明显(P<0.05),SOC与各组分之间均表现为极显著正相关,且关系密切。通过对组分进行相关性分析、比重分析和敏感性分析发现,MOC和HFOC的含量偏低是导致复垦土壤有机碳低于对照耕地的根本原因。(3)根据有机碳组分丰富度指数发现,复垦园地的组分在0—40 cm土层恢复较好,复垦林地在40—60 cm土层恢复较好,复垦耕地恢复效果一般。在0—60 cm土层的综合指数上表现为复垦园地>复垦林地>复垦耕地。通过对3种利用方式的有机碳组分空间分布特征进行分析后发现,在济宁市平阳寺镇的粉煤灰充填复垦地中,利用成园地效果最好,值得进一步推广。
王润泽, 谌 芸, 李 铁, 何丙辉, 向明辉, 陈 鑫, 唐 菡, 周 涛, 刘枭宏
2018, 32(2):210-216. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.031
摘要:为探讨紫色土区植物篱篱前淤积带土壤团聚体的稳定性,试验以该淤积带土壤为研究对象,设置了10°对照小区(T1)、10°新银合欢植物篱小区(T2)、10°香根草植物篱小区(T3)、15°对照小区(T4)、15°香根草植物篱小区(T5)等5个处理,采用萨维诺夫法测定了风干团聚体和水稳性团聚体的组成状况,以保存机率、稳定性指数、PAD(结构体破坏率)、MWD(平均重量直径)、GMD(几何平均直径)、MWSSA(平均重量比表面积)、CS(偏度系数)和CE(峰凸系数)等为评价指标,分析了不同坡度、不同植物篱种类下篱前淤积带土壤团聚体稳定性特征。结果表明:(1)各个小区篱前淤积带的水稳性团聚体数量表现为T2和T3小区明显大于T1,T5小区略微大于T4小区但不明显,大坡度下植物篱对紫色土起到保土减沙作用需要一个前期过程。(2)同一坡位情况下,各小区篱前淤积带土壤团聚体稳定性指数表现为T3>T2>T1、T5>T4,PAD表现为T1>T2>T3、T4>T5,较之对照小区,植物篱表现出对土壤团聚体抗侵蚀性的强化效应。(3)同一坡位情况下,风干团聚体、水稳性团聚体的MWD、GMD和CS均表现为T3>T2>T1、T5>T4,而MWSSA则相反,香根草植物篱较新银合欢植物篱更有利于增强团聚体的结构稳定性。(4)PAD能很好地描述干、湿筛处理前后团聚体的稳定性变化,风干团聚体的CS可作为评价团聚体抗机械稳定性的最佳指标,水稳性团聚体的MWD和GMD可更好地表达团聚体的水稳定性。
2018, 32(2):217-222. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.032
摘要:为明确施用生物炭对砒砂岩与沙复配土壤水分保持及肥力提升的影响,采用盆栽试验,研究了不同生物炭施用量(0,10,20,30,50 g/kg(以风干土计))对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及玉米生长的影响。结果表明:在种植玉米一季后,施用生物炭可显著降低复配土壤容重,尤其当生物炭施用量达到30 g/kg时,土壤容重可降低至1.37 g/cm3,但当生物炭施用量增加到50 g/kg时,土壤容重又出现增加的趋势;土壤田间持水量随生物炭施用量的增加呈显著增加趋势,但当施用量增加到50 g/kg时又会出现下降趋势;土壤pH、全盐量随生物炭添加量的增加显著增加,尤其当生物炭添加量为50 g/kg时,土壤pH可达8.80,全盐量可达2.51 g/kg;土壤有机质、有效磷、速效钾含量也随生物炭施用量的增加而显著增加,但有效磷在生物炭施用量增加至50 g/kg时出现下降趋势。进一步分析不同生物炭处理对玉米生物量的影响,发现玉米根干重、地上部分干重、百粒重、单株产量均随生物炭施用量的增加呈显著增加趋势,但当生物炭施用量增加到50 g/kg时,上述各指标反而显著降低。生物炭对于砒砂岩与沙复配土壤理化性状、水分保持、肥力提升、作物生长及产量等诸多方面都有明显改善效果,在施用过程中需要注意使用量,在本试验条件下,生物炭推荐施用量为30 g/kg干土。
2018, 32(2):223-228. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.033
摘要:为了阐明毛乌素沙地湖滨带沉积物生态化学计量学特征及其指示意义,对不同类型区湖滨带沉积物有机碳、全氮和全磷含量进行了测定与分析。结果表明:不同类型区湖滨带沉积物有机碳和全氮含量变化趋势一致,表现为距离湖泊中心位置愈远其含量愈低;湖滨带沉积物有机碳、全氮、全磷含量剖面分布具有一定层次性,表现为0—10 cm>10—20 cm>20—40 cm,湖滨带沉积物全磷的变化相对滞后于有机碳和全氮,其水平分布特征与有机碳和全氮不同,剖面分布相似;土壤含水率和土壤容重是影响沉积物养分分布的关键因子,同时也是影响C/P和N/P变化的主要因素;生态化学计量学特征分析表明,除相对远离湖泊中心的类型区C/N和C/P与土壤碳储量的变化趋势一致外,靠近湖泊中心类型区的碳与养分比值未表现出对土壤碳储量良好的指示作用。
晏 军 , , 吴启侠 , , 朱建强 , , 张露萍, 李继福
2018, 32(2):229-236. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.034
摘要:为改善江汉平原地区稻田水肥管理措施,采用田间小区试验,研究了常规淹灌(CF)和浅灌深蓄(SIDS)条件下,农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释参混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对水稻各生育阶段稻田氮磷流失特征、养分吸收和土壤养分积累的影响。结果表明:与CF处理相比,SIDS处理田间灌溉水量、总用水量、径流量和渗漏量分别降低41.7%,18.5%,45.8%和21.9%,降雨利用率增加16.2%,TN和TP径流流失量分别降低32.6%~35.9%和36.4%~53.1%,渗漏流失量分别降低22.8%~32.0%和16.2%~33.3%,水稻返青期—拔节孕穗期分别占稻田氮磷径流和渗漏流失总量的70%以上。30%N+70%CRF处理、OPT-N处理较FFP处理,TN径流流失量分别降低19.7%~29.2%,15.1%~25.2%,渗漏流失量分别降低25.4%~51.7%,20.9%~26.4%,TP渗漏流失量分别降低18.4%~24.5%,20.4%~31.6%,但TP径流流失量差别很小。从水稻养分吸收和土壤养分积累来看,SIDS处理实际产量相对CF处理可增产4.4%,但对0—40 cm土层氮磷养分累积影响不大,30%N+70%CRF处理和OPT-N处理相对FFP处理可增产5.6%和0.4%,且0—20 cm土层速效态氮磷养分能维持在一个较高且相对稳定的水平。综上,浅灌深蓄结合30%N+70%CRF施用有利于稻田节水、减少氮磷流失、水稻增产以及土壤肥力改善。
陈敏旺, 王缘怡, 陈 健, 王 寅, 高 强, 焉 莉, 冯国忠
2018, 32(2):237-245. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.035
摘要:为明确吉林省农田耕层土壤氮素营养的时空变化特征,基于2005—2013年间测土配方施肥项目测定的土壤全氮和碱解氮数据,分析吉林省不同地区、土类农田耕层土壤氮素养分的空间变异特征,并与第2次土壤普查数据对比,探讨土壤氮素养分的时间变化趋势。结果表明,目前吉林省农田耕层土壤全氮含量为0.4~3.9 g/kg,平均为(1.62±0.60)g/kg,碱解氮含量为15~360 mg/kg,平均为(145.0±59.5)mg/kg。不同土类之间全氮和碱解氮含量的高低顺序一致,均以暗棕壤最高,平均分别为(2.02±0.57)g/kg和(190.2±72.80)mg/kg,其后依次为白浆土、水稻土、黑土、草甸土、黑钙土和风沙土;空间变异方面,吉林省农田耕层土壤氮素营养水平呈自东向西逐渐下降的分布特征,全氮和碱解氮含量在县域尺度上存在显著正相关关系;时间变化方面,吉林省农田耕层土壤全氮和碱解氮含量相比第2次土壤普查均呈明显上升趋势,中部地区变化最显著,西部地区变化相对较小。不同土类之间,黑土、黑钙土、草甸土和风沙土呈上升趋势,而暗棕壤、白浆土和水稻土出现下降,其中以风沙土的增加和暗棕壤的下降最明显。综上所述,吉林省农田耕层土壤氮素营养状况在空间上存在显著差异,时间上也发生了巨大变化。建议中部粮食主产区应严格控制作物施氮量以提高氮肥效率,降低环境风险,东、西部地区应因地制宜优化氮肥管理以提升地力,实现增产增效。
2018, 32(2):246-251. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.036
摘要:为明确巢湖流域小麦季氮肥投入阈值,在连续3年田间试验条件下,研究了(2012—2014年)不同氮肥水平下(N0、N1、N2、N3、N4、N5分别为0,157.5,210.0,262.5,310.0,420.0 kg/hm2)小麦产量、植株氮素积累量、氮肥利用率、土壤无机氮残留量(0—20 cm)及氮素径流流失;同时,利用回归方程模型对其间的相关关系进行拟合。结果表明:(1)与不施氮肥相比,施用氮肥可不同程度提高小麦产量,其中以N3处理增加的比例最大,为64.8%。利用二次函数分析,当施用氮肥超过290.9 kg/hm2时,小麦产量下降。(2)植株氮素累积量和氮肥利用率随施氮量的增加均呈先上升后下降的趋势,当实际施氮量为296.6 kg/hm2时,小麦地上部植株氮素积累量最高;当施氮量为158.5 kg/hm2时,氮肥利用率最高。(3)随着施氮量的增加,土壤中无机氮的残留量(0—20 cm)和氮素的径流损失逐渐升高,但是在310.0 kg/hm2之前累积量无显著变化,当施氮量达到420.0 kg/hm2时,土壤中无机氮的残留量及氮素的径流流失变化明显,累积量平均达67.0 kg/hm2,流失量平均达8.3 kg/hm2。因此,施氮量过高时,会增加土壤无机氮残留及氮素径流损失的风险,对环境造成污染。结合巢湖地区土壤肥力条件,综合考虑试验施肥处理、施氮量对小麦产量、植株氮素积累量、氮肥利用率、土壤无机氮残留量(0—20 cm)及氮素径流流失因素,提出适宜巢湖地区的氮肥投入阈值为157.5~262.5 kg/hm2。
刘汝亮, 王 芳, 王开军, 张爱平, 李友宏, 洪 瑜, 杨正礼
2018, 32(2):252-256. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.037
摘要:为探索东北地区水稻种植过程中控释氮肥侧条施用对水稻产量和氮素损失的影响,设置对照不施氮肥(CK)、农民常规施肥(FP)、高量控释氮肥(HN)、中量控释氮肥(MN)和低量控释氮肥(LN)共5个处理,通过田间小区试验研究了控释氮肥侧条施用对水稻产量、氮素回收率、农学利用效率、径流损失和不同层次淋溶水中总氮浓度变化的影响。结果表明:HN处理和MN处理在氮肥用量降低10%~20%的条件下与FP处理比较水稻籽粒产量没有显著降低,HN处理的穗数和穗粒数分别比FP处理提高了10.79%和15.38%,当氮肥减量30%(LN处理)时,水稻籽粒产量降低明显。控释氮肥侧条施用显著提高了氮肥回收率和农学利用效率,HN处理与FP处理比较氮肥回收率提高了5.23个百分点,氮肥农学效率也比FP处理提高了6.48 kg/kg。控释氮肥侧条施用降低了田面水中总氮浓度和径流损失,控释氮肥各处理氮素径流损失降低幅度在37.32%~47.10%。控释氮肥侧条施用降低了淋溶水体中总氮浓度,并延迟了总氮浓度峰值出现时间,减少了氮素淋洗损失的风险,是一种兼顾水稻产量的环境友好型施肥技术。
2018, 32(2):257-263. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.038
摘要:通过河北清苑连续6年的田间定位试验,以冬小麦—夏玉米轮作体系作为对象,设置不同的施氮处理(N0、N100、N180、N255、N330),研究不同施氮量对冬小麦—夏玉米轮作体系的土壤氮素表观盈亏的影响。结果表明:6年土壤表观氮素累积盈亏量随施氮量的增加而增加,N0和N100处理的土壤氮素累积盈亏量为负值,N180、N255和N330处理的土壤氮素累积盈亏量分别高达382,1 173,2 116 kg/hm2;各处理的氮素表观盈亏量年际间变异较大,而在2种作物上的氮素累积盈亏量差异不大;在冬小麦季和夏玉米季,土壤氮库达到平衡状态的施氮量分别为155,134 kg/hm2;土壤氮素表观盈亏量均与土壤无机氮变化量呈显著负相关,与施氮量呈显著正相关,且随降雨量的增加呈增加趋势;不同生育期的结果表明,在冬小麦—夏玉米生长前期均表现土壤氮素盈余,而后期土壤氮素亏缺。因此合理施用氮肥既要考虑土壤氮素盈亏,也要关注生育期的分配。
2018, 32(2):264-269. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.039
摘要:以滦河流域为研究区域,应用敏感性分析和双累积曲线法分析气候变化和人类活动对研究区径流变化的影响,结果表明:研究区流域径流存在明显的下降趋势,与基准期(1956—1979年)相比,变化期(1980—2013年)径流量减少了52.59 mm(50.43%);滦河流域径流对降水的敏感性系数?Q/?P为0.336 1,对潜在蒸散发的敏感性系数?Q/?E0为-0.123 5,气候变化影响量为22.23 mm;滦河流域径流变化过程中,人类活动影响量为32.07 mm,其贡献率为57.26%,远大于气候变化的影响39.69%,人类活动的影响是导致滦河流域径流减少的主要因素。
张佳蕾 , 郭 峰 , 杨 莎 , 耿 耘 , 孟静静 , 王丽丽 , 张思斌 , 李新国 , 万书波
2018, 32(2):270-275. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.040
摘要:为了揭示增施钙肥和不同肥料配施对沿海地区酸性土钙素增量及活化效应,于2015—2016年设置单施无机肥(CK1)、无机肥/熟石灰配施(T1)、无机肥—有机肥配施(CK2)、无机肥—有机肥—熟石灰配施(T2)、无机肥—有机肥—微生物肥配施(CK3)、无机肥—有机肥—微生物肥—熟石灰配施(T3)6个处理,研究了不同肥料配施对酸性土有效钙含量、花生植株性状、荚果产量和籽仁品质的影响。结果表明:CK2和CK3均在一定程度上提高酸性土中水溶性钙和交换性钙含量,0—20 cm水溶性钙含量各生育期平均分别比CK1提高48.13%和66.50%,交换性钙含量分别提高39.12%和60.88%。增施钙肥处理(T1、T2和T3)能显著增加水溶性钙和交换性钙含量,但T1处理对有效钙含量增加较少,而T2和T3处理增加幅度较大,其中T3处理0—20 cm水溶性钙和交换性钙含量各生育期平均比CK3提高1.63,1.74倍,说明钙肥与有机肥和微生物肥配施能显著提高酸性土钙素活化度。不同肥料配施均提高了酸性土花生的主茎高、分枝数、主茎绿叶数、单株干物质重、叶面积指数和实收株数,增加了单株结果数和荚果饱满度,显著提高了荚果产量,并提高了蛋白质、总氨基酸和脂肪含量以及O/L值。其中T3处理分别比CK3、T2、CK2、T1和CK1分别增产14.38%,4.99%,18.31%,25.65%和52.52%,增产幅度最大,其籽仁品质也最优。增施钙肥并与有机肥和微生物肥配施能显著提高酸性土钙素活化度、有效钙含量、荚果产量和籽仁品质。
闫洪奎, 于 泽, 王欣然, 李春阳, 赵 丽, 计默睿, 王立为
2018, 32(2):276-282. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.041
摘要:为研究旋耕条件下秸秆还田的腐解机理,设置不同数量秸秆还田处理,分别于玉米拔节期、抽雄期、乳熟中期、完熟期测定土壤微生物数量、土壤酶活性和速效养分含量。结果表明:(1)秸秆还田促进土壤微生物繁殖,提高土壤酶活性,增加碱解氮含量,降低速效磷和速效钾含量;秸秆量为11 250 kg/hm2时真菌、细菌、放线菌数量及蔗糖酶、纤维素酶活性增幅最大;秸秆量为7 500 kg/hm2时脲酶、磷酸酶活性和碱解氮增幅最大,速效磷、速效钾降幅最大。(2)部分土壤微生物数量与土壤酶活性之间存在相关性,播种后40天,土壤真菌、细菌、放线菌数量、纤维素酶活性之间存在正相关,真菌与磷酸酶活性呈负相关;播种后67天,放线菌与磷酸酶、蔗糖酶呈正相关;播种后140天,放线菌与蔗糖酶呈正相关。(3)部分土壤酶活性之间存在相关性,播种后67天,脲酶与纤维素酶、磷酸酶与蔗糖酶之间呈正相关;播种后140天,蔗糖酶与纤维素酶呈正相关,脲酶与蔗糖酶、纤维素酶呈负相关。(4)土壤酶活性与速效养分存在相关性,播种后40,112天的脲酶、67天的纤维素酶、112,140天的磷酸酶与碱解氮含量呈正相关;播种后40天,蔗糖酶与速效钾呈正相关,播种后40,67,112天脲酶活性与速效钾含量呈负相关。(5)碱解氮与速效磷含量呈负相关,播种后40,112,140天的碱解氮与速效钾含量呈负相关。
2018, 32(2):283-289. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.042
摘要:为了解兽用抗生素污染对作物生长的潜在影响,选择四环素类抗生素土霉素作为目标污染物,通过玉米盆栽试验探讨含土霉素土壤(50 mg/kg)施用不同基质(菌糠、蚯蚓粪、生物质炭等单施及其配施菌肥)对玉米生育期生物量、光合参数和酶活性的影响。结果表明:土霉素对玉米根的抑制作用大于植株,菌糠(JK)、菌剂+蚯蚓粪(JQ)和菌剂+生物质炭(JS)处理比OTC处理的玉米根长和根干重分别提高9.1%,9.4%,13.7%和66.46%,183.4%,46.72%;不同基质处理可有效减少土霉素对玉米的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的抑制作用;与OTC处理相比,菌糠(JK)处理均能显著提高玉米3个时期的叶绿素含量,幼苗期、拔节期和成熟期升幅依次为7.78%,33.33%和12.03%。成熟期菌剂+生物质炭(JS)处理比OTC处理分别提高玉米CAT活性48%和POD活性43.2%;幼苗期、拔节期和成熟期生物质炭(S)、菌剂+蚯蚓粪(JQ)和菌糠(JK)处理比OTC处理分别减少脯氨酸59%,16.5%和55.4%。总趋势为土霉素对玉米生长有明显抑制作用,但添加不同基质均能不同程度缓解土霉素对玉米生理特性的影响,菌糠(JK)、菌剂+生物质炭(JS)、生物质炭(S)和菌剂+蚯蚓粪(JQ)等处理优为明显。研究可为筛选减少抗生素对植物生长的基质提供理论依据,也可为土霉素对农作物的风险评价提供科学意义。
徐少卓, 王义坤, 王 柯, 陈学森, 沈 向, 尹承苗, 毛志泉
2018, 32(2):290-297. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.043
摘要:通过向25年老龄苹果园土壤中施入不同浓度(T1,0.02‰;T2,0.1‰;T3,0.5‰)的棉隆,利用微生物平板培养、荧光定量PCR(qPCR)、微生物碳源利用(biolog-ECO)、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、生物多样性指数Biodap等方法研究不同浓度棉隆熏蒸下土壤可培养微生物(细菌、真菌)数量、群落结构及其多样性指数随时间变化的演变趋势,并进行平邑甜茶盆栽验证,以期为减轻苹果连作障碍筛选棉隆浓度提供理论依据。结果表明:0.1‰的棉隆施用量对连作土壤再植平邑甜茶幼苗的生长促进作用最为显著。老龄苹果园土壤中微生物数量随棉隆施用量的增大而显著性降低,30天时,各处理(T1、T2、T3)可培养细菌数量较CK分别降低了57%,81%,87%,可培养真菌数量(T1、T2、T3)较CK分别降低了75%,81%,100%,层出镰孢菌基因(F.Proliferatum)拷贝数较CK分别降低了57%,80%,85%;微生物单一碳源利用率(biolog-ECO)结果表明,微生物活性(用平均每孔颜色变化率(AWCD)表示)在熏蒸后的土壤中随时间逐渐恢复,但施加浓度越高,恢复速度越慢,30天时,T1(0.02‰)的AWCD显著低于CK;60天时,该处理的AWCD已与CK无差异,而T3(0.5‰)AWCD直到90天时仍显著低于CK;微生物T-RFLP主成分分析表明,各处理均改变了老龄苹果园土微生物群落结构,棉隆施用浓度越大,群落改变越显著,但高浓度熏蒸下的群落结构很不稳定,随时间波动明显;聚类分析显示,随时间推移,T1(0.02‰),T2(0.1‰)与CK的群落结构相似度逐渐升高,并逐渐向CK移动。而T3(0.5‰)始终与CK保持低相似度;在微生物多样性分析中,T3(0.5‰)对微生物多样性指数(Shannon index)与丰富度指数(Margalef index)降低程度最为显著。
2018, 32(2):298-305. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.044
摘要:为探明不同程度轻度盐胁迫对滴灌棉花光合生理、生长指标及产量的影响,采取桶栽的方式人为设置不同土壤含盐量,研究了6种不同盐胁迫(CK:1.5 g/kg,T1:3.0 g/kg,T2:4.0 g/kg,T3:5.3 g/kg,T4:6.2 g/kg,T5:7.3 g/kg)处理下棉花的生理生长及产量的变化规律,为新疆轻度盐碱地棉花栽培管理提供理论基础。结果表明,随着盐胁迫程度的增加及胁迫时间的延长,棉花光合生理指标均呈下降趋势(P<0.01)。T1、T2处理对棉花净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、细胞间CO2浓度(Ci)及叶片水分利用效率(WUE)的影响不显著(P>0.05),而T3、T4及T5处理对光合生理指标具有显著抑制性(P<0.05);生育前期盐分胁迫下Pn与Tr、Gs、Ci均呈下降趋势,而Ls值随着盐胁迫的增加呈升高趋势。吐絮期的Pn、Gs、Ls均小于蕾期,而Ci却大于蕾期;株高、叶面积在生育前期受到盐胁迫的影响显著,到生育后期T2、T3处理株高、叶面积增长迅速,最大值均为T3处理;T1、T2较CK处理对棉花产量及单株铃数、单铃质量影响不大,T3处理产量迅速降低,通过分段耐盐函数得到棉花在0—40 cm土层全生育期的耐盐临界值为5.441 9 g/kg(St)、耐盐极限值为44.201 6 g/kg(S0);产量与Pn、WUE、株高(H)、叶面积(S)拟合程度较好,相关系数分别为0.69,0.73,0.50和0.72。综合分析,与中、重度盐分胁迫相比,轻度盐胁迫下导致棉花光合速率下降的原因生育前期为气孔限制因素,生育后期为非气孔限制因素,光合参数与盐胁迫程度关系密切,而棉花产量又表现出与光合作用指标具有较好的相关关系。
2018, 32(2):306-311. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.045
摘要:基于室内模拟土面蒸发试验和土壤持水性能试验,设置5种不同含量枯草芽孢杆菌(0,1,3,5,7 g/kg)处理,研究不同含量枯草芽孢杆菌对盐碱土面蒸发及水盐分布的影响。结果表明:(1)施加枯草芽孢杆菌后,土壤累积蒸发量、蒸发速率均显著降低,在蒸发开始后2天,枯草芽孢杆菌的保水性能显现,枯草芽孢杆菌含量为0,1,3,5,7 g/kg的累积蒸发量和蒸发速率均小于0 g/kg,在3 g/kg时累积蒸发量和蒸发速率最小,蒸发后41天,处理为1,3,5,7 g/kg累积蒸发量较0 g/kg分别减少了16.63%,21.39%,11.26%,5.96%,且不同处理间差异极显著(P<0.05)。(2)枯草芽孢杆菌同样影响Black和Rose蒸发模型,对于Black蒸发模型,随着枯草芽孢杆菌含量的增大,蒸发参数B呈现先减后增的趋势,与0 g/kg相比较为显著(P<0.05);对于Rose蒸发模型,随着枯草芽孢杆菌含量的增大,稳定蒸发参数C和水分扩散参数D均呈现先减少后增大的趋势,其中在含量为3 g/kg时取得最小值,并且各处理差异性较为显著。(3)枯草芽孢杆菌能增加土壤的保水性能,在6 cm深度处,施加量为1,3,5,7 g/kg相比0 g/kg的剖面含水量分别增加了28.24%,37.40%,20.00%,6.87%。(4)枯草芽孢杆菌的添加使土壤的含盐量显著减少,枯草芽孢杆菌施加量为1,3,5,7 g/kg相比0 g/kg的处理分别降低了32.26%,46.89%,26.34%,14.65%。(5)当枯草芽孢杆菌含量为3 g/kg时,van Genuchten公式中土壤的滞留含水率θr、饱和含水率θs和与进气值有关的参数α最大,形状系数n最小,且各处理差异显著。综上,在盐碱土中施加3 g/kg的枯草芽孢杆菌,可使盐碱土壤抑盐,提高土壤的持水性能。
2018, 32(2):312-320. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.046
摘要:通过田间试验研究了不同作物轮作模式中生物质、粗蛋白生产潜力和氨排放,以探讨粮改饲进程中较优的种植模式。以冬小麦—夏玉米(W-SuM)轮作为基准,探讨了华北地区黑麦草—夏玉米(R-SuM)、黑麦草—春玉米(R-SpM)、黑麦草—双季玉米(R-DM)和双季玉米(DM) 4种轮作体系的干物质、粗蛋白的生产潜力和氨气排放。结果表明:黑麦草—双玉米轮作模式较好,干物质年产量和粗蛋白含量分别达到31 012,2 529 kg/hm2,比常规冬小麦—夏玉米体系分别增加了14.3%,8.2%;不同轮作模式下氨排放量为13.43~23.77 kg/hm2,占肥料氮素投入的4.2%~5.6%,排放顺序为R-DM>W-SuM>R-SpM>R-SuM>DM;不同轮作模式氨排放的时间分布特征也存在明显差异,双玉米轮作体系(DM)的氨挥发主要发生在夏季,其夏季贡献率明显高于其他4种轮作模式。黑麦草—双玉米轮作体系在粗蛋白和干物质产量上可能具有较高的生产潜力。
2018, 32(2):321-328. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.047
摘要:通过试验研究了芜湖市景观水体多环芳烃(PAHs)的污染状况。采集芜湖市主城区29个景观水体沉积相、水相和悬浮颗粒相样品,运用气相色谱—质谱联用仪(GC—MS)测定样品中16种PAHs的浓度,分析PAHs的含量分布特征及其与有机碳、黑碳的相关性,利用特征比值法、正定矩阵因子分解法(PMF)对样品中PAHs进行来源解析,并通过效应区间值法和风险熵值法进行生态风险评价。结果表明:PAHs的浓度范围在沉积相中为43.48~6 388.40 ng/g,水相中为0.08~52.23 ng/L,悬浮颗粒相中为2.46~60.46 ng/L,平均含量分别为1 307.47 ng/g,8.60,13.71 ng/L。样品中PAHs与有机碳(TOC)、黑碳(BC)的相关性明显,尤其是中高环PAHs,且与湿化学氧化法(BCCr)的相关性最为显著。来源解析表明芜湖市景观水体PAHs主要来源于木材等生物质燃烧和煤炭燃烧,部分来源于石油类物质燃烧,其中PMF表明生物质燃烧贡献率为50.66%(沉积相)和52.51%(悬浮颗粒相加水相)。生态风险评价结果显示芜湖市景观水体整体处于中等污染水平,研究结果可为城市水体污染的治理提供科学依据。
王兴明 , , , 王运敏, 储昭霞 , , 鲁先文, 陈广洲, 查甫更, 崔红标
2018, 32(2):329-334. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.048
摘要:为了探索矸石作为改良剂用于尾矿生态修复,通过盆栽试验,将矸石按一定比例(0,1%,2.5%,5%,10%和15%)添加入铜尾砂,基于铜尾砂理化性质变化,探索矸石对尾砂中香根草生理生态的作用特点。结果表明:矸石添加入铜尾砂后,提高了基质pH、有机质和营养元素含量,降低了有效态重金属浓度(Cd、Cu、Pb和Zn),改善了尾矿贫瘠环境。随矸石添加比例增加,香根草体内重金属浓度呈下降趋势,生物量和光合色素含量呈现低促高抑变化。同时,可溶性蛋白质和脯氨酸含量随矸石添加比例增加而增加,MDA随添加比例增加而降低,低添加比例的矸石选择性提升了SOD和CAT酶活性,增强了香根草清除体内多余活性氧的能力。矸石加入铜尾砂可稳定铜尾矿中有效态重金属,也能在一定添加比例内,提高香根草抵御铜尾矿胁迫环境的能力。
2018, 32(2):335-342. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.049
摘要:为探明小白菜对Cd2+、Pb2+单一及其复合胁迫的响应机理,以不同浓度Cd2+、Pb2+处理小白菜幼苗,对其生物量、生理指标(POD、SOD、CAT活性及MDA含量)及Cd2+、Pb2+在小白菜中的富集情况进行研究,同时克隆与重金属富集相关的金属硫蛋白基因BcMT2a并对其表达特异性进行分析。结果表明:除低浓度Cd2+(10 mg/L)对小白菜的根长和地上部分生长有一定的促进作用外,Cd2+、Pb2+及Cd2+—Pb2+处理对小白菜根长和地上部分生长均有一定的抑制作用,且随着浓度的升高,抑制作用逐渐增强;抗氧化酶系统中,POD与SOD活性较高,且与CAT活性均呈现先升后降的趋势。Cd2+浓度为40 mg/L时,MDA含量达到最大值。Cd2+、Pb2+在小白菜各组织中的积累顺序依次为根>茎>叶,且Pb2+在一定程度上能够促进Cd2+的吸收。BcMT2a基因编码的蛋白主要存在于细胞核中,属于易突变亲水性蛋白,该基因的相对表达量在一定浓度范围内可随着Cd2+、Pb2+及Cd2+—Pb2+浓度的升高而增加,且相对表达量的趋势与抗氧化酶系统结果基本一致,说明小白菜在受到Cd2+、Pb2+及Cd2+—Pb2+胁迫时,抗氧化酶系统与BcMT2a基因有明显的应答,可增加小白菜对Cd2+、Pb2+的耐受性。
2018, 32(2):343-348. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.050
摘要:为探讨发生铝污染的白浆土中金属铝的解吸特性,采用平衡振荡法,研究铝在白浆土中的解吸行为及不同因素的影响。结果表明:在720 min后,白浆土中的铝解吸基本达到平衡;25 ℃下,土壤有机质含量为42.2 g/kg,铝在白浆土中的解吸量仅为吸附量的1.5%;用Langmuir方程可很好地拟合白浆土中铝解吸等温曲线(r=0.985 9**),说明表面均匀单层解吸占主导;热力学参数ΔG<0,ΔH>0,ΔS>0,表明铝的解吸是自发、吸热和熵增加的过程。土壤有机质由42.2 g/kg降至27.8 g/kg时,白浆土中铝的最大解吸量由25.87 mg/kg升至66.11 mg/kg,且导致解吸滞后现象的加剧。pH降至3时,铝的解吸量升至226.4 mg/kg,是pH在5~7时的8倍以上。随着解吸液中NaCl和Na2SO4浓度的增加,铝的解吸量增加。总之,吸附到白浆土中的铝解吸能力较弱,但pH和有机质含量降低,无机盐含量升高,铝的解吸量大幅增加,污染风险急剧上升。
郭延乐 , , 张 民 , , 田晓飞, 刘之广, 程冬冬, 孙玲丽
2018, 32(2):349-356. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.051
摘要:旨在探究脲甲醛的养分控释特性与反应因素的响应关系及其对油菜(Brassica campestris L.)生长的影响,为脲甲醛精准合成和科学施用提供依据。采用响应曲面法中心复合设计建立了缓释有效氮、活性系数与摩尔比、反应温度、反应时间的响应模型,并应用盆栽试验探究了模型优化脲甲醛产品对油菜产量、氮肥利用率及生理性状的影响。结果表明:(1)脲甲醛肥料缓释有效氮和活性系数主要受尿素甲醛摩尔比影响,其次是反应时间。(2)采用响应曲面法建立了脲甲醛缓释有效氮和活性系数的二次多项式数学模型并对其有效性进行验证,均达到了显著水平(缓释有效氮P<0.05,活性系数P<0.01),最终确定了具有最高AI且缓释有效氮最大的脲甲醛合成的最佳工艺参数为:U/F为1.48,反应温度为45.26 ℃,反应时间1.71 h,在此条件下缓释有效氮可达12.63%,活性系数67.86%。(3)与等量尿素处理相比,优化脲甲醛产品与尿素7∶3掺混显著增加油菜产量23.93%~24.50%,单施全量脲甲醛产量差异不显著;减氮20%条件下,与全量尿素施肥处理比较,优化脲甲醛和尿素掺混处理显著提高油菜产量8.38%。本试验条件下,根据响应模型优化合成的脲甲醛和尿素掺混施用可满足油菜整个生育期的氮素需求,提高油菜产量和氮肥利用率。
侯贵荣 , 毕华兴 , , , , 魏 曦 , 周巧稚 , 孔凌霄 , 王杰帅 , 贾剑波
2018, 32(2):357-363. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.052
摘要:为了研究黄土残塬沟壑区典型林地枯落物和土壤水文特性,并对黄土残塬沟壑区造林树种的选择及功能导向型林分改造提供依据,于2017年在山西省吉县蔡家川流域选择刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林为研究对象,分别采用浸泡法、环刀法对林地枯落物层和土壤层持水性能进行定量化研究,探究其水源涵养功能。结果表明:(1)3种林地枯落物总储量在105.49~148.38 t/hm2之间变动,且半分解层储量大于未分解层储量;油松×刺槐混交林地枯落物总厚度最大(3.8 cm),刺槐林次之(3.6 cm),油松林最小(3.4 cm);(2)枯落物最大持水量(率)均为油松×刺槐混交林最大,刺槐纯林次之,油松纯林最小,分别为117.99 t/hm2(387.12%),106.19 t/hm2(324.31%),82.86 t/hm2(305.76%);(3)枯落物有效拦蓄量与持水量(率)表现一致,均为阔叶林优于针叶林,有效拦蓄量为83.66~195.72 t/hm2,有效拦蓄率为121.75%~292.21%;枯落物持水量、吸水速率与浸水时间分别符合对数函数和指数函数;(4)3种林地土壤容重均值在0.99~1.01 g/cm3浮动,总孔隙度为49.39%~50.09%,土壤有效持水量为32.99~81.73 t/hm2,林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系。综合3种林地枯落物层和土壤层的涵养水源能力表现为油松×刺槐混交林较高,油松纯林较差。建议在现有林分改造中,宜将刺槐纯林和油松纯林逐渐向混交林模式改进。
2018, 32(2):364-371. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.053
摘要:于2016年和2017年的5—9月期间收集研究区磨盘山国家森林常绿阔叶林的26场降雨数据,并对其林冠截留和降雨分配过程进行分析,结合研究期间的气象数据和林地调查资料,运用修正的Gash模型对其降雨截留过程进行模拟。结果表明:研究期间大部分为低雨强、低历时、中雨级的降雨;大气降雨量、穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量分别为994.07,562.90,16.90,406.40 mm。根据修正的Gash模型得出穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量相对应的模拟值为548.63,21.75,403.28 mm,与实测值相比,三者的相对误差分别为2.60%,22.29%,3.34%。总体来说,修正的Gash模型适用于拟合中亚热带地区常绿阔叶林降雨截留过程。对模型中出现的相关参数(c、Pt、S、St、、)进行敏感性分析,得出6个参数对林冠截留量模拟结果的影响顺序为c>>S>>St>Pt。
2018, 32(2):372-376. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2018.02.054
摘要:以黄芪(Astragalus membranaceus)和2种价态的硒为主要研究对象,采用土壤盆栽试验方法探讨了添加不同浓度(0,2,4,6,8 mg/kg土)硒酸钠(SeVI)和亚硒酸钠(SeIV)对黄芪地上部和根系硒累积与分配的影响。结果表明:土壤中添加硒浓度为2~6 mg/kg的亚硒酸钠有利于黄芪地上部和根部干物质的累积,比CK增加34.55%~38.24%,但是添加硒浓度超过2 mg/kg的硒酸钠抑制了黄芪植株的生长;添加不同浓度的2种形态硒均可显著提高黄芪地上部和根部硒浓度,且土壤中添加硒酸钠和亚硒酸钠的硒浓度分别与黄芪植株硒含量呈极显著正相关关系(SeVI:r=0.884**,SeIV:r=0.973**);随着硒处理浓度的升高,添加硒酸钠和亚硒酸钠处理的黄芪根系对硒吸收能力高于对照,转移系数和富集系数均大于1,且硒含量地上部>根部,这表明土壤中添加外源硒可以提高黄芪对硒的吸收和转运能力。综上所述,在中性偏碱性土壤上施用硒酸钠和亚硒酸钠均可促进黄芪对外源硒的吸收、转运和累积,且土壤施用2~6 mg/kg的亚硒酸钠对黄芪的生长和硒的累积效果更好。