曹媛 , 孙鹏 , 姚蕊 , 汪军红 , 冯安兰 , 胡玉乾
2020, 34(6):1-7. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.001
摘要:基于试验站不同坡地措施(坡耕地和坡改梯)2016年和2017年的逐日降水、产流产沙数据,研究不同坡地措施和雨强下产流产沙规律特征,定量揭示坡改梯和坡耕地对产流产沙的影响。结果表明:(1)7月平均雨强I、最大雨强I30及坡地产流量最大,8月最大雨强I60与坡地产沙量最大,表明坡地产流产沙高峰期与雨强高峰期一致。(2)春夏两季产流、产沙量与I、I30和I60相关性显著(超过95%置信度检验)。其中坡耕地产流产沙量与I、I30、I60的相关系数整体高于坡改梯。春夏季坡耕地产沙量分别是坡改梯的3.91,7.85倍。(3)降雨主要集中在I(1~3 mm/h)、I30(3~29 mm/h)、I60(2~27 mm/h)之间,且坡地产流产沙量与最大雨强I30、最大雨强I60在95%置信度水平呈现显著正相关。当I30达到29.0 mm/h、I60达到26.6 mm/h时,坡地产流产沙达到最大,坡耕地产流产沙峰值是坡改梯的2.43,7.52倍以上,并且坡耕地全年产流产沙变异系数总体高于坡改梯,因此坡改梯工程在一定程度上防治了水土流失,使产流产沙变化减小。
2020, 34(6):8-13. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.002
摘要:采用室内模拟降雨试验,对比了间歇性降雨与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀的影响差异,量化了间歇性降雨相对于连续性降雨条件的试验误差,并评估该试验方法在坡面侵蚀模拟中的适宜性。结果表明:(1)低雨强(≤60 mm/h)时,对于间歇性降雨试验,坡面细沟产沙大幅降低,误差达-40.8%,伴随着沟宽、沟深和割裂度等形态指标的减小,误差介于-33%~-45%;产流误差较小,为0.4%。(2)高雨强(≥90 mm/h)时,产流产沙、细沟形态的各项指标误差均不大,为3%~12%,对试验结果影响相对较小。(3)在采用间歇性降雨试验方法时,建议采用高雨强试验条件(≥90 mm/h),才能准确模拟天然降雨的细沟侵蚀过程,且在高雨强时应控制间歇性降雨试验每一阶段的降雨历时,避免累积产沙量的持续快速增长而导致细沟侵蚀剧烈发展,误差进一步增大。由于土壤性质的区别,该试验结果在其他区域的适用性还有待深入研究。研究结果可为坡面细沟侵蚀的过程与机理研究提供技术支撑。
2020, 34(6):14-21. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.003
摘要:为探讨不同降雨条件下的生物措施对坡面产流产沙特征的影响,分析了贵州省黔南自治州云雾水土保持监测站2014—2017年4年6个小区104次侵蚀性降雨下的实测产流产沙数据。结果表明:(1)侵蚀性降雨按历时、雨强和雨量可分为3类,包括A雨型(中历时、中雨强、中雨量),B雨型(长历时、小雨强、大雨量),C雨型(短历时、大雨强、小雨量)。C雨型为引起区域水土流失的主要雨型。(2)较坡耕地而言,A雨型和C雨型条件下减流量均呈水平阶整地+经果林 > 水保林 > 人工草地 > 自然恢复草地 > 经果林的趋势;减沙量均为水平阶整地+经果林 > 人工草地 > 水保林 > 自然恢复草地 > 经果林。B雨型减流量为水平阶整地+经果林 > 自然恢复草地 > 水保林 > 人工草地 > 经果林;减沙量为水平阶整地+经果林 > 自然恢复草地 > 人工草地 > 水保林 > 经果林。除自然恢复草地外B型雨条件下各措施对水土流失的调控作用不如A雨型和C雨型。不同措施对坡面产沙量的调控作用优于产流量,自然恢复草地在B型雨下具有良好的水土保持效果。(3)坡耕地水土流失最为严重,多年平均土壤侵蚀模数为365.33 t/(km2·a),水平阶整地+经果林措施水土保持效果最优,其土壤侵蚀模数为3 t/(km2·a),较坡耕地可降低土壤侵蚀率达99.2%。同时,水平阶整地+经果林措施在A、B、C雨型下较坡耕地可分别减少产流62.7%,53.0%和63.2%。(4)坡面产流同降雨一样,集中在5—8月;C雨型与产沙量集中分布在5—6月。根据研究结果,研究区每年的5—8月为水土流失高发期,尤其是5,6月,这个时段应为水土流失治理的重点时段,在治理同时要针对不同雨型条件采取不同生物治理措施,并且要对C雨型进行重点防范。
王勇 , 杨彦昆 , 程先 , 李维杰 , 高敏 , 王家录
2020, 34(6):22-29,36. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.004
摘要:土地利用/覆被变化作为人类活动的直观反映,深刻改变着地表植被覆盖和地表径流,进而导致土壤保持功能的变化。采用趋势分析法对重庆市2000—2015年土壤保持功能的变化趋势进行研究,采用交叉敏感系数法研究各地类转换对土壤保持功能的敏感性。结果表明:(1)研究区地类以林地和旱地为主,2000—2015年间林地、裸地、水体和建设用地的面积有所增加,旱地、草地和水田的面积有所减少。其中,建设用地增幅最大,达0.93%,主要来源于旱地和水田的转换;旱地降幅最大,达0.85%,主要流向建设用地和林地。(2)研究区2000—2015年间土壤保持量总体呈波动上升趋势。其中,基本不变的区域占比77.22%,增加和显著增加区域占比21.85%,减少和显著减少的区域占比0.10%。增加和显著增加的区域主要集中在500~1 000 m的旱地和林地,减少和显著减少的区域主要为海拔500 m以下的旱地。(3)旱地与草地、水田与林地之间的转换对土壤保持功能的变化敏感性最高(敏感性系数分别为11.01和6.73),其次是旱地与裸地、水田、水体之间,草地与水体、裸地、林地之间以及林地与水体、裸地之间的转换,其敏感性系数均大于1。
2020, 34(6):30-36. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.005
摘要:通过构建适用于闽江流域的SWAT分布式水文模型,结合情景设置法,分别模拟研究区内不同土地利用情景下的径流过程,以定量分析土地利用变化对流域径流影响。结果表明:(1)经过参数率定的SWAT模型,率定期和验证期的评价指标R2>0.9,NSE>0.8,|PBIAS|<10%,符合模型径流模拟要求,在闽江流域具有良好的适用性;(2)相比闽江流域现状土地利用情景,耕地储备、建设开发情景下流域年均径流量分别增加12.41%,22.89%;植被恢复、分区调控情景下流域年均径流量减少4.09%,1.61%,林地和草地类型能有效减缓地表径流,减小径流年际变化量,而耕地、建设用地类型产流作用明显;(3)结合涵养指数值及丰、枯水期月均径流模拟结果分析,研究流域内林地和草地类型涵养水源、调节径流功能显著,耕地和建设用地类型径流调节能力较差,但前者水源涵养能力相对优于后者;(4)以"闽西北区合理开发耕地,保护森林,闽东北区推广坡度工业"为依据设置的分区调控情景,既能有效减缓与调节流域径流,又能保证区域粮食产量与促进经济发展,实现生态效益与经济效益统一,为闽江流域科学高效、可持续的土地利用规划提供参考。
徐露 , 张丹 , 向宇国 , 陈凡 , 陈玉蓝 , 黄田钫
2020, 34(6):37-45. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.006
摘要:以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪和翻斗式雨量计对雨季0—100 cm土层的土壤含水量和降雨量进行连续观测,分析雨季紫色土土壤水分对降雨的响应。结果表明:每月平均土壤含水量之间存在显著差异,0—20 cm土壤含水率表现为9月 > 8月≈7月 > 6月,在整个雨季呈累加上升趋势。降雨量大小是影响土壤水分补给深度的决定因素。小雨(6.4 mm)只对10 cm土层土壤水分产生影响,平均提高12.35%;中雨(23 mm)对30 cm以上土层土壤水分产生影响,10,20,30 cm分别提高21.16%,17.77%,8.22%;大雨(49 mm)和暴雨(112 mm)均可影响60 cm以上土层土壤水分,49 mm提高7.18%~31.12%,112 mm提高34.12%~49.18%。0—40 cm土壤含水量增加量与降雨量和降雨历时在0.01水平上显著相关;0—20 cm土层土壤含水量增加量与前期干旱天数在0.05水平上显著负相关;30—40 cm土层土壤含水量增加量与3天前期累积降雨量呈显著相关。紫色土超过70%的土壤水分存储在60,100 cm土层中,分别占土壤总储水量的15.82%和58.39%。不同土层土壤储水量对降雨的响应规律不同,雨季初期6月0—30 cm表层土壤储水量变化最大,此时60—100 cm深层土壤储水量较为稳定,而7—9月深层土壤储水量变化幅度大于表层土壤。
莫跃爽 , 索惠英 , 赵宗权 , 焦树林 , 张洁 , 赵梦 , 刘炜 , 李银久
2020, 34(6):46-52. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.007
摘要:为了解和分析贵州省气候变化的特征,以期为当地的生态旅游发展规划、环境保护和灾害防治提供参考,根据1960—2018年贵州省17个气象站的月降水数据,运用线性倾向估计法、滑动平均法及反距离权重插值的方法,对贵州省59年不同地貌类型降水的时空变化进行研究,并采用有序聚类法和Mann—Kendall法对降水量进行突变性检验。结果表明:贵州省59年降水趋势系数为-0.102,表明全省降水量总体呈下降趋势。岩溶峡谷和非喀斯特区的年均降水量虽递增,但增加的趋势并不显著。其他4个地貌区(岩溶槽谷、峰丛洼地、岩溶高原和岩溶盆地)的年降水量均呈下降趋势,其中下降趋势最显著的是岩溶盆地,其递减速率为-37.57 mm/10 a,是其他3个地区的1.37~2.25倍。全年降水倾向率为-16.50 mm/10 a,降水倾向率在空间上呈现由东北向西南逐渐减小的趋势。全省秋季、冬季的降水量呈波动上升,而春季、夏季的降水量呈下降趋势,年降水日数和最大日降水量均呈递减趋势,在20世纪80年代以后,平均最大日降水量下降至60年代的1/10左右。此外,非喀斯特区和岩溶高原年均降水量在1985—1986年左右发生突变,岩溶峡谷、岩溶槽谷、峰丛洼地的年平均降水量无突变现象,岩溶盆地约在2001年发生突变。
洪雨馨 , 姚蕊 , 孙鹏 , 汪军红 , 汪文 , 胡磊 , 凌佳妍
2020, 34(6):53-59. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.008
摘要:基于霍山县水土保持试验站3个径流小区(茶叶、桑树、红芋)2016—2017年逐日连续观测数据,定量研究土壤含水量与天然降雨条件下产流产沙规律与动态变化特征。结果表明:(1)4—7月为产流高峰期,该时期各小区产流量占年产流量的76%(桑树),57%(茶叶),70%(红芋)。3种作物对产流产沙的抑制效果为茶树地 > 桑树地 > 红芋地。(2)各作物年内土壤含水量变化趋势相似,全年变化呈"W"形。其中表层土壤平均含水量排序为茶树地 > 桑树地 > 红芋地,与作物抑制产流产沙效果排序一致。秋季土壤水分稳定性最强,夏季最弱。全年以桑树为例的乔木对土壤水分稳定效果最好。(3)降雨参数与土壤含水量之间灰色关联度大小为历时 > 平均雨强 > I30 > I60 > 雨量。作物小区内产流量贡献度最大变量为降雨侵蚀力,而就产沙量而言,茶叶地与红芋地的产沙量贡献度最大变量为I30,对桑树地产沙贡献度最大变量为降雨量。
2020, 34(6):60-64,69. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.009
摘要:水资源是影响黄河流域高质量发展的战略资源,在人类活动及气候作用影响下,黄河上中游径流发生极大的变化,因此研究黄河径流变化特点及其预测对水资源的合理开发和分配调控具有重要生产意义。对黄河潼关水文站实测1950—2018年径流量进行分析,通过M—K等方法分析了黄河上中游区径流量变化特征,并预测未来20年不同频率径流量变化趋势。结果表明:黄河上中游1950—2018年径流量呈极显著性减少趋势;黄河潼关水文站径流变化突变点位于1985年,减少趋势较之前显著增加;通过优化后的GM (1,1)模型对5%及95%频率径流量进行预测,表明未来20年的径流量变化为113.38~210.35亿m3,并持续减少趋于稳定;该优化模型对黄河潼关水文数据有较好的模拟结果,适用于频率优化后低递减水文长序列的预测。
田鹏 , 穆兴民 , 赵广举 , 胡晋飞 , 高鹏 , 孙文义
2020, 34(6):65-69. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.010
摘要:天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果,同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470—2018年长时间序列天然径流量数据,综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明,黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征,随年份不同呈现波动性变化,5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m3和681.0亿m3。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期;黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著,其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律,出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。
2020, 34(6):70-76. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.011
摘要:在岩溶作用下,喀斯特土壤—表层岩溶带耦合发育,上覆土壤中大孔隙与下伏表层岩溶带中裂隙、管道存在密切的水力联系,然而土壤大孔隙影响土壤—表层岩溶带系统中水土漏失的过程机理尚不清楚。通过人工模拟降雨试验,采用试验微区模拟不同土壤大孔隙形态(出露型、浅埋型、深埋型),并以全土微区为对照,探讨了土壤大孔隙对喀斯特地区水土漏失过程的影响。结果表明:与全土微区相比,土壤大孔隙的存在明显加速了水分的垂直渗漏,其对水分渗漏量的影响表现在峰值不同(出露型 > 浅埋型 > 深埋型 > 全土)。土壤大孔隙也给土壤漏失带来风险性,不同形态土壤大孔隙间土壤漏失存在显著差异,表现为出露型 > 浅埋型 > 深埋型 > 全土。本研究中土壤漏失量总体较少(<10 g),土壤强烈漏失现象只在极端状况下发生(雨强为120 mm/h的出露型土壤大孔隙微区)。漏失泥沙主要以粒径<2 mm的小颗粒为主, > 5 mm的大颗粒仅出现在出露型土壤大孔隙微区。土壤漏失因子(土壤漏失量、漏失土壤细颗粒含量)与水分渗漏因子(水分垂直渗漏出流时间、水分渗漏量)存在显著相关关系,说明土壤漏失主要受到水文过程的驱动。土壤大孔隙形态和降雨强度控制了水分渗漏过程,进而影响到土壤漏失过程。研究结果可为该区石漠化治理和地下水污染防控提供科技支撑。
马晓至 , 毕华兴 , 王珊珊 , 崔艳红 , 赵丹阳 , 云慧雅 , 侯贵荣
2020, 34(6):77-83,88. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.012
摘要:选择山杨栎类次生林(以下简称次生林)、刺槐林、侧柏林、油松林为研究对象,通过样地调查,结合室内浸泡方法,对比分析枯落物(未分解层、半分解层)的水文特征指标,研究典型林分枯落物层水文生态特性。结果表明:(1)枯落物厚度为3.93~4.95 cm,刺槐林最大,油松林最小;蓄积量为次生林最大(19.28 t/hm2),侧柏林(18.03 t/hm2)和刺槐林(17.57 t/hm2)次之,油松林最小(14.73 t/hm2),未分解层蓄积量小于半分解层。(2)枯落物最大持水量(率)为30.92~61.31 t/hm2(197%~320%),次生林最大,依次为刺槐林、侧柏林,最小为油松林。(3)枯落物有效拦蓄存在显著差异(P>0.05),表现为次生林(31.29 t/hm2) > 刺槐(22.20 t/hm2) > 侧柏(18.19 t/hm2) > 油松(13.94 t/hm2),有效拦蓄率为107%~173%。(4)在浸水2 h内,枯落物持水量和吸水速率变化以次生林与刺槐林最为迅速,半分解层较未分解层变化迅速;持水过程中,两者与时间分别呈对数函数(R2>0.89)和幂函数关系(R2>0.99)。在4种林地中,次生林林下枯落物水文生态潜力最优,油松纯林最差,表现为次生林 > 刺槐 > 侧柏 > 油松。刺槐是除次生林外的3种人工林中最优林种。建议研究区内合理优化恢复树种配置,以提高水文生态功能。
2020, 34(6):84-88. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.013
摘要:根据福建省长汀县径流小区2014-2018年的实测资料,对不同土地利用方式下的坡地侵蚀特征进行研究,分析各径流小区土壤流失量、径流量与降雨、水土保持措施、植被等因子的关系。结果表明:不同土地利用方式、不同水土保持措施的径流小区土壤流失量、径流量特征不同;年降雨量对各径流小区的年土壤流失量影响不显著,不同水土保持措施对径流小区的年土壤流失量影响显著;年降雨量和不同水土保持措施对各径流小区的年径流量影响均为显著;年土壤流失量和年径流量与年降雨量的相关系数均与水土保持措施及径流小区植物的种类和生长有关;各径流小区的年土壤流失量与年径流量均呈正相关,即年径流量越大,年土壤流失量越大。研究结果为长汀县水土流失治理提供参考。
2020, 34(6):89-94. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.014
摘要:为了揭示黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果,基于野外原位坡耕地人工模拟降雨试验,以传统顺坡垄作处理为对照,分析50,100 mm/h降雨强度下3种具有代表性的秸秆还田方式(秸秆深还、秸秆碎混和免耕+残茬覆盖)对坡耕地产流产沙过程、径流量、侵蚀量及其减流减沙效益的影响。结果表明:(1)不同秸秆还田方式的产流率皆随降雨量的增加而增大,产流率和产沙率大小均表现为顺坡垄作 > 秸秆深还 > 秸秆碎混 > 免耕+残茬覆盖。(2)与顺坡垄作相比,50,100 mm/h降雨强度下,秸秆还田处理分别延缓产流时间14.0,4.8 min,产流时间的滞后可以体现秸秆还田措施的水土保持效果。(3)秸秆深还、秸秆碎混、免耕+残茬覆盖处理的平均减流效益分别为36.8%,53.9%,65.8%,平均减沙效益分别为84.9%,90.3%,96.8%。可见,免耕+残茬覆盖方式的水土保持效果最好,其次为秸秆碎混和秸秆深还。
2020, 34(6):95-100. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.015
摘要:以南方红壤丘陵区为研究对象,应用修正通用土壤流失方程,根据2000年、2005年、2010年、2015年土地利用数据,识别出了近15年南方红壤丘陵区退耕还林还草的空间范围,并估算了退耕还林还草实际发生区的土壤保持效应。结果表明,2000—2015年,南方红壤丘陵区退耕还林还草面积约2 052.61 km2。期间土壤保持量增加9.18×108 t,单位面积土壤保持量变化量为447 327.54 t/km2,土壤保持效应整体显著提升,但仍有部分区域出现负效益。此外,对提升土壤保持功能而言,将裸地转换为林地是效果最显著的土地利用变化方式。退耕还林还草的实施提高了区域的土壤保持功能。研究结果对南方红壤丘陵区退耕还林还草工程的实施及管理具有指导意义。
李牧阳 , 王云琦 , 王玉杰 , 张建华 , 代智盛 , 王丽娟
2020, 34(6):101-109,116. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.016
摘要:为探究甘肃天水浅表层滑坡易发区滑坡分布特征与植被的关系,选取典型滑坡区域和典型植被类型进行研究。油松、华山松、日本落叶松和锐齿槲栎为研究区内典型乔木类型,针对种间根系分布特征和力学特性展开研究。首先,通过无人机获取区域不同植被类型分布,统计得到不同林分类型下的滑坡密度;其次,通过剖面法调查0—100 cm土层深度内的根系数量与直径分布,进行了单根抗拉试验测得抗拉强度,并分层量化为根系附加黏聚力;最后,结合林分调查结果和岩土体力学性质,计算不同植被类型边坡在不同水分条件下和坡度下的安全系数。结果表明:(1)在滑坡高密度区和滑坡低密度区,油松×华山松林地的滑坡密度均高于日本落叶松×锐齿槲栎林地;(2)锐齿槲栎根系数量、分布深度和单根抗拉强度显著高于油松、华山松和日本落叶松,其根系垂直分布深度超过100 cm,抗拉强度最大可达(32.551±7.551) MPa,0—100 cm土层深度内提供的平均附加黏聚力达9.364 kPa;(3)当岩土体处于饱和的极端降水条件时,油松、华山松、日本落叶松对坡体稳定的作用效果为负,而锐齿槲栎能有效加固边坡,在当地具有防治浅表层滑坡的良好功能。
2020, 34(6):110-116. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.017
摘要:旨在探讨不同植被恢复策略对土壤入渗特征空间变化的影响,通过对贵州石漠化治理试验区自然草灌木混合林、次生林地、退耕自然生草地、芒果地、坚果地及玉米地的土壤容重、土壤孔隙度、土壤有机质和土壤渗透特性的分析。结果表明:不同植被恢复策略下土壤容重、孔隙度和有机质含量存在显著差异,具体表现为自然植被恢复(草—灌木混合林和次生林地)和秸秆还田种植方式均能有效降低土壤容重,增加土壤孔隙度。随着土层深度增加,土壤容重呈增大趋势,土壤孔隙度和有机质含量变化趋势相反;植被恢复方式和土层深度显著改变了土壤的水分渗透特性,自然植被恢复(草—灌木混合林和次生林地)土壤渗透性能高于人工植被恢复(芒果地和坚果地),主要是因为自然植被恢复下土壤扰动小,植物根系和凋落物增加,从而改变土壤物理性质,降低土壤容重,提高土壤孔隙度的综合效益。随着土层深度增加,土壤稳渗速率和累积入渗量减小。通过测定不同植被恢复方式的土壤水文特征,为喀斯特地区植被恢复方式及土壤入渗性能评估提供科学依据。
张若曦 , 秦富仓 , 李龙 , 杨振奇 , 钱秋颖 , 任小同
2020, 34(6):117-124. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.018
摘要:以侵蚀剧烈的砒砂岩区为研究对象,应用地统计学Kriging插值法准确描述水力侵蚀下土壤有机碳空间动态迁移过程来探究侵蚀与碳平衡的关系并为有效治理砒砂岩区坡面水土流失提供科学的参考。结果表明:(1)降雨前后各土层有机碳均随着土层增加而减少,表现为中等变异、空间自相关均为正相关且0—10 cm土层自相关性最大。降雨后0—20 cm土层有机碳含量减少而20—40 cm土层增加,且各土层变异程度均较雨前减弱。(2)降雨前后土壤有机碳分别与高斯模型,球状模型较为拟合,且变程值均随土层增加而增大。降雨前后0—10 cm土层表现均为强烈空间相关性且雨后结构比增大,而10—40 cm均为中等相关性雨后结构比减小。(3)降雨后空间异质性减弱斑块面积变大,总体表现为同一土层坡上侵蚀坡下沉积,而不同土层下0—20 cm土层表现为侵蚀,20—40 cm土层表现为沉积。(4)降雨前后土壤有机碳均与黏粒呈现较显著正相关,其中降雨前0—10 cm土层有机碳与黏粒为极显著正相关,降雨后各土层相关性增强均为极显著正相关。但降雨前后土壤有机碳与粉粒相关性均较小且不显著,与砂粒则基本表现为负相关。
2020, 34(6):125-134,142. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.019
摘要:为了深入探究半干旱地区沙丘土壤水分时空变化特征及其与环境因子关系,以科尔沁沙地为研究区,综合运用原位观测、数值模拟和冗余分析等方法,对沙丘土壤水分的时空变化特征、变异性、水平衡及其与环境因子的定量关系进行研究。结果表明:沙丘土壤水分在垂直剖面呈现出由半流动沙丘"镜像S "形逐渐过渡为阴坡固定沙丘" S"形的趋势,在时间尺度上呈"正态分布"形;半流动、半固定和阴坡固定沙丘土壤水分变异性随深度的增加逐渐减弱,半阳坡固定沙丘呈"S"形分布,最大变异系数为75.45%,均属中等变异;半流动和半固定沙丘水分主要消耗于深层渗漏,分别占总水量的57.35%和54.56%,半阳坡固定和阴坡固定沙丘水分主要消耗于植被蒸腾,分别占总水量的77.15%和54.88%;沙丘土壤水分影响因子具有差异性,容重、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是影响半流动、半固定和半阳坡固定沙丘土壤水分的主要环境因子,而有机质、砂粒含量、粉粒含量和饱和导水率是阴坡固定沙丘土壤水分的主要影响因子。研究表明,半阳坡固定沙丘小叶锦鸡儿易消耗深层土壤水,造成土壤干燥化,草本和半灌木有利于深层土壤水分保持。
2020, 34(6):135-142. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.020
摘要:通过野外径流小区人工降雨试验,研究坡形和聚丙烯酰胺(PAM)对径流量、土壤侵蚀和养分流失的影响。试验设置2个PAM施用量,分别为0,2 mg/L;9种坡形处理,即4个凹形坡,4个凸形坡,1个直形坡。结果表明:(1)与均匀坡面相比,凸形坡的平均土壤流失量、氨氮流失量和磷酸盐流失量分别增加25.12%,24.01%和26.96%,且土壤和养分流失量随着凸形坡面的凸度增加而增加,凹形坡的平均土壤流失量、氨氮流失量和磷酸盐流失量分别减小13.53%,10.85%和19.95%;(2)凹形和凸形坡面的径流量差异很小,且均大于均匀面的径流量;(3)施用PAM后,3种坡形的坡面土壤流失均减少90%以上,养分流失减少28.19%~68.13%,且PAM施用在凸形坡上减少水土养分流失量效果最佳。
韩巍 , 徐晓旭 , 李冬 , 张龙 , 李娜 , 谭博元 , 祝腾霄 , 李嵩 , 依艳丽
2020, 34(6):143-149. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.021
摘要:为了探明耕作方式转变对土壤物理性质的影响,研究设置田间定位试验,监测长期旋耕转变为免耕和深松耕后土壤容重、水分和穿透阻力的变化特征。试验设免耕(no tillage,NT)、深松(subsoiling,SS)、旋耕(rotary tillage,RT)3个处理,在玉米生长季监测土壤含水量、容重和穿透阻力动态,定量并分析土壤穿透阻力对含水量和容重变化的响应。结果表明,玉米生育期NT处理的土壤容重保持相对稳定,RT和SS处理容重逐渐增大;与RT和SS处理相比,NT处理增加0—30 cm的容重、0—45 cm的含水量和0—15 cm的穿透阻力,但在干旱时期降低15—45 cm的穿透阻力,避免了土壤紧实对玉米的胁迫。基于含水量和容重参数,建立了预测土壤穿透阻力的指数模型,其P<0.001,R2为0.77。模型结果表明,当容重>1.4 g/cm3且含水量<0.13 cm3/cm3时,土壤穿透阻力将大于限制作物生长的阈值(2 MPa);在含水量<0.2 cm3/cm3时,土壤穿透阻力对含水量的敏感性显著高于容重,说明该区域干旱(水分)引起的土壤紧实度增加比压实更为重要。免耕有助于该区域保持土壤水分,同时降低容重增加导致的土壤紧实效应,有利于避免土壤紧实胁迫对作物生长的影响。
2020, 34(6):150-158,165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.022
摘要:选择黄河口生态恢复前后的未恢复区(R0)、2007年恢复区(R2007)和2002年恢复区(R2002)的芦苇湿地为研究对象,探讨了生态恢复工程对生长季湿地土壤无机硫形态变化的影响。结果表明,生态恢复工程不同程度地改变了湿地土壤中各形态无机硫含量。相对于R0,R2002和R2007土壤中的水溶性硫(H2O—S)含量分别降低46.7%和44.7%,吸附性硫(Adsorbed—S)和盐酸可溶性硫(HCl—Soluble—S)含量分别增加0.4%,116.0%和50.1%,29.1%,而盐酸挥发性硫(HCl—Volatile—S)含量在R2002下降8.0%,在R2007增加19.7%。不同恢复阶段湿地土壤中各形态无机硫含量在生长季呈不同的变化特征,这一方面与不同湿地植物生长节律以及地上与地下之间的硫养分供给关系密切相关;另一方面则与不同生态补水方式导致的环境因子,尤其是pH、EC和氮养分的变化有关。随着恢复年限的增加,湿地土壤的总无机硫(TIS)含量以及其占全硫(TS)含量的比例均呈降低趋势。湿地土壤的TIS储量整体随恢复年限的增加而降低,而这种降低主要取决于H2O—S、Adsorbed—S和HCl—Soluble—S的贡献,且以H2O—S占优(78%~80%)。研究发现,随着黄河口湿地的逐渐恢复以及每年冬季芦苇收割活动的进行,恢复湿地土壤中的无机硫养分逐渐趋于缺乏状态,长期来看将不利于维持湿地的稳定与健康。
林嘉辉 , 黄梦元 , 张莉婷 , 陈艳 , 施悦忠 , 许永明 , 林金石 , 黄炎和 , 蒋芳市
2020, 34(6):159-165. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.023
摘要:为探究植物根系对崩岗红土层土壤抗剪强度的作用机制,采取室内直剪试验,研究不同含水率条件下芒萁(Dicranopteris dichotoma)根系对红土层抗剪强度的影响。结果表明:(1)不同根重密度土体的抗剪强度总体随含水率增加而下降,含根土体的抗剪强度大于素土。(2)黏聚力随着含水率的增加均呈先增大后减小的趋势,而随根重密度的增加呈增大的趋势,且增量逐渐减小。(3)内摩擦角与土壤含水率之间呈线性负相关,但与根重密度之间无明显关系。(4)含水率对抗剪强度的影响大于根重密度,可用含水率和根重密度模拟根土复合体的抗剪强度(NSE=0.84)。综上,根系的作用可增加崩壁红土层土壤的抗剪强度,但高含水率条件下根系的增强效应降低,可通过减少水分注入以增加崩壁根土复合体的稳定性。
张晶 , 党建友 , 张定一 , 裴雪霞 , 王姣爱 , 程麦凤 , 闫翠萍
2020, 34(6):166-171. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.024
摘要:为探明滴灌、微喷灌和磷钾肥减施对小麦产量、品质及水肥利用效率的影响,通过田间试验,以漫灌常量施肥为对照(CK),设滴灌(W1)和微喷灌(W2)2种节水灌溉方式,生育期均灌水4次,即越冬水+返青水+拔节水+灌浆水(越冬水、拔节水灌水量600 m3/hm2、返青水和灌浆水灌水量300 m3/hm2);W1和W2下设磷钾肥常量(RPK)和磷钾肥减施20%(RPK-20),30%(RPK-30)和40%(RPK-40),施用方式均底肥撒施50%,返青期和拔节期水肥一体化各施25%;以磷钾肥常量全部底施为相对对照(CK相),11个处理,调查分析产量及其构成、品质特性和水肥利用效率等。结果表明,W1和W2减施处理的产量均随磷钾肥减施量增加而减少,其中滴灌在磷钾肥减施20%时显著增产,较CK增产15.49%,增产主要与成穗数和穗粒数增加有关;相同减施处理W2产量低于W1;W1、W2处理的蛋白质含量、沉降值及稳定时间均较CK显著提高,RPK和减施处理的沉降值W1>W2。相同减施处理生育期耗水量W1
白雪强 , 田畅 , 李亚红 , 鞠孟辰 , 王春 , 韦应欣 , 卜崇峰
2020, 34(6):172-177,184. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.025
摘要:人工苔藓结皮作为一种新型的防风固沙潜在途径而备受关注,为进一步优化现有的培育扩繁技术,采用4因素2水平正交试验设计,探讨了菌类(放线菌和巨大芽孢杆菌)、藻类(小球藻和具鞘微鞘藻)、沙蒿胶(有和无)和基质类型(沙土基质和配方基质)对沙地苔藓结皮室内发育扩繁的影响。结果表明:(1)4因素中仅基质类型显著影响了苔藓结皮的盖度和株密度(P<0.05),沙土基质处理的苔藓结皮盖度和株密度均值比配方基质处理分别提高61.04%和17.48株/cm2;(2)藻类、菌类和基质类型显著影响了苔藓的生理特性(P<0.05),而沙蒿胶影响不显著。沙土基质、放线菌和小球藻的添加显著提高了苔藓的过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量,降低了丙二醛(MDA)含量;(3)最适扩繁组合为"沙土基质+放线菌(1 g/kg基质)+小球藻(2 g/m2)",在30天内,上述组合在培养箱条件下(光照设定为6 000 lx,光周期12 h/d,温度20℃,空气湿度75%),可将1 m2野外苔藓种源培育为4 m2盖度达97.14%的苔藓结皮,实现4倍扩繁。研究结果将为今后大规模工厂化高效扩繁苔藓种源提供技术支撑。
2020, 34(6):178-184. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.026
摘要:土壤饱和导水率(Ks)是反映土壤入渗性能与土壤持水能力的重要参数,为探究流域尺度下土壤Ks的空间分布特征及影响因素,更好地掌握土壤水文过程与调节机理,选取晋西北黄土丘陵区朱家川流域横向梯度(上游、中游、下游)不同土地利用方式下的土壤(70个样点)为研究对象,采用定水头法测定土壤Ks,并获取样点地形因子和其他土壤理化性质,通过建立土壤Ks偏最小二乘回归模型(PLSR),分析影响土壤Ks空间分布格局的主要因素。结果表明:(1)除土壤容重和砂粒含量为弱变异外,区域土壤理化性质其余因子均为中等变异;土壤Ks在横向梯度下表现为上游 > 中游 > 下游;(2)不同土地利用方式下土壤Ks差异显著(P<0.05),由高到低顺序为林地 > 农地 > 草地;(3)林地(VIP=1.997)与草地(VIP=1.710)利用方式、土壤容重(VIP=1.548)、土壤有机质(VIP=1.323)、大团聚体(VIP=1.266)、粉粒含量(VIP=1.062)和黏粒含量(VIP=1.049)是土壤Ks变化的主要因素,林地利用方式影响程度最大。土地利用、土壤性质、地形因子均是影响黄土丘陵区土壤Ks空间分布的主要因素,是用来模拟预测土壤Ks空间分布的重要因子。
2020, 34(6):185-191. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.027
摘要:生态政策对于区域的生态健康与可持续发展具有深刻的影响。以石羊河流域为研究对象,借助遥感信息从地表植被动态变化、土地利用、生态系统服务价值3个角度对《石羊河重点治理规划》实施的生态效应进行分析。遥感数据选用了2000—2018年MODIS-NDVI数据及中国多时期土地利用/土地覆被遥感监测数据集(CNLUCC)。通过分析政策实施前后植被覆盖变化趋势、土地利用类型转换、生态系统服务价值变化等信息,获得了政策驱动下石羊河流域生态效应变化趋势。结果表明:2000—2018年间,石羊河流域植被覆盖情况明显改善。2007年《石羊河流域重点治理规划》实施后,流域NDVI明显增加,区域比例从27.41%增加到41.44%,严重退化区域从37.86%下降为12.14%;流域内水域、耕地和城乡工矿居民用地明显增加,林地、草地面积略有下降;19年间流域生态系统服务价值从232.82亿元增加到236.89亿元,其中2015—2018年间的增长趋势最为显著。研究成果对于衡量生态保护政策对石羊河流域生态系统恢复的促进作用提供了参考依据。
白旭阳 , 刘昱坤 , 杨武超 , 付金霞 , 李彦 , 李志
2020, 34(6):192-197,210. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.028
摘要:植被覆盖是旱区生态环境状况的重要表征和直接反馈。气候变化和人类活动干扰加剧的背景下,亟需明确植被覆盖的变化状况和归因,但当前研究缺乏对各驱动因子贡献率的量化。为此,选取新疆玛纳斯河流域为研究区域,基于1982—2015年NDVI和气候数据,在分析植被时空变化格局的基础上,量化了气候变化和人类活动的贡献率。1982—2015年,流域年均NDVI值呈东高西低、北高南低的空间分布格局。34年间NDVI呈显著上升趋势(+0.60%/10 a),但存在年际变异;1995年发生突变,1982—1995年NDVI显著上升(+1.50%/10 a),而1996—2015年显著下降(-0.40%/10 a)。较1982—1995年,1996—2015年的植被变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,其对植被变化的贡献率分别为52%和48%。采取的贡献率量化方法有效地甄别了不同因子对植被变化的影响,量化的结果表明玛纳斯河亟需采取措施进行植被管理以提升其生态环境状况。
伊丽努尔·阿力甫江 , 吉力力·阿不都外力 , 丁之勇 , 孙杰
2020, 34(6):198-210. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.029
摘要:基于伊塞克湖流域近70年来气温、降水和径流量资料,采用Mann—Kendall法、突变检验和小波分析进行研究流域气温、降水和径流量的变化特征及差异性,在此基础上,探讨区域气候变化对径流量的影响。结果表明:(1)1951—2012年伊塞克湖典型小流域气温呈上升的趋势;其中,乔尔蓬-阿塔站(湖盆中部)和克孜尔苏站(东部)气温分别在1975年和1989年后上升趋势增大,秋季增温幅度均对气温升高的贡献较大;2个水文站降水量变化相对复杂,整体呈增加趋势,秋季降水量增加幅度最大。(2)受气温升高和降水量的直接影响,研究区4个典型水文站年径流量变化趋势不一致,乔尔蓬-阿塔、琼—阿克苏和琼—克孜尔苏站径流量呈明显增加趋势,曲线值分别在1987年、1983年和1987年后开始表现为增加趋势;而卡拉科尔站径流量呈明显下降趋势,曲线值在1982年后开始表现为下降趋势。从年内不同季节的径流分配来看,乔尔蓬-阿塔站和琼—克孜尔苏站径流量增加趋势明显,夏季增加幅度最大;而卡拉科尔站夏季径流量减少趋势明显,下降幅度最大。(3)通过皮尔逊相关分析法和主成分分析法分析,在年际尺度上,各水文站径流量与气温、降水量之间呈较显著的相关性,气温的升高与降水量的多少影响径流量产量的多少。(4)从周期性变化分析来看,气温、降水和径流量的周期性变化均比较明显,波动变化基本一致,表明径流量对气温和降水的响应较突出。
2020, 34(6):211-218. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.030
摘要:稳定且良好的水源涵养功能是区域发展的基础,生态系统的水源涵养功能是当下区域生态水文研究的关键领域。秦岭因其重要的生态功能与地理环境特征,掌握其水源涵养功能的变化、水源涵养功能空间格局、影响因素敏感性等信息具有科学和实践指导双重意义。选取陕西秦岭为研究区,基于InVEST产水模块和水源涵养模型,计算秦岭2000—2014年15年间水源涵养量的变化,从坡度、高程、坡向方面分析了水源涵养空间格局,选取降水、蒸散发、季节常数、根系深度、叶面积指数等因素敏感性。结果表明:(1)年均水源涵养量与年均降雨量基本同步波动,2000—2014年15年间秦岭水源涵养总量呈增加趋势,年均增加值为2×109 m3,并且增加的趋势越来越明显。秦岭主要流域年平均水源涵养量为汉江流域 > 丹江流域 > 渭河流域 > 洛河流域 > 嘉陵江流域。(2)秦岭水源涵养功能与高程、坡度、植被覆盖度呈正相关,阴坡水源涵养量大于阳坡,子流域水源涵养功能以中等重要和重要为主,一般重要和极重要较少。(3)影响水源涵养功能关键因子参数敏感性为降雨 > 潜在蒸散发 > 叶面积指数 > 季节常数 > 植被根系深度。
吕宸 , 龚伟 , 车明轩 , 康成芳 , 许蔓菁 , 吴强 , 宫渊波
2020, 34(6):219-225,243. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.031
摘要:以康定县折多山高寒山地灌丛草甸凋落物为研究对象,采用室外调查及室内测定结合的方法分析了凋落物蓄积量、持水及失水过程,以期探讨不同海拔和坡向凋落物水源涵养功能的差异。结果表明:(1)研究区凋落物的蓄积量在4.02~4.77 t/hm2波动,均表现出随着海拔的升高而逐渐降低,且半阴坡>半阳坡,海拔对凋落物蓄积量呈极显著影响(P<0.01);(2)研究区凋落物最大持水量与蓄积量表现出一致的规律,有效拦蓄量最大为3 800 m半阳坡(5.95 t/hm2),最小为3 800 m半阴坡(2.53 t/hm2);(3)枯落物持水量与浸水时间关系式为:Wt=aln (t)+b;枯落物吸水速率与浸水时间关系式为:V=ktn;失水量与失水时间呈显著对数关系(R2>0.95,P<0.01),失水速率与失水时间呈显著幂函数关系(R2>0.99,P<0.01)。可见,该地区灌丛草甸凋落物的水源涵养功能在不同海拔和坡向间有明显分异特征,控制放牧减轻草甸退化和增加该生态系统的物种多样性能有效提高该区凋落物水源涵养功能。
杨依 , 焦艳婷 , 王延智 , 夏桂敏 , 陈涛涛 , 吴奇 , 迟道才 , 史鸿儒
2020, 34(6):226-234,243. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.032
摘要:农田面源污染已成为引起水体富营养化的主要原因之一。为了减少稻田氮素流失、改善稻田局部水体养分负载过重的问题,采用盆栽试验,通过生物炭吸附富营养水中的养分后再利用于盆栽水稻,设置主区为持续淹水灌溉(IF)与干湿交替灌溉(IA),副区为1个对照(常规施氮,N1C0)与4种不同用量的氮肥与氮负载生物炭处理(N3/4C1、N3/4C2、N1/2C1、N1/2C2),其中N3/4、N1/2表示氮肥施入量为当地传统施氮量(N1)的3/4,1/2倍;C1、C2分别为10 t/hm2和20 t/hm2氮负载生物炭。结果表明:(1)减少氮肥施入配施氮负载生物炭显著提高了常规施氮处理田面水的pH;(2)常规施氮肥处理下,干湿交替灌溉(IA)田面水NH4+—N平均浓度较持续淹水灌溉(IF)高8.0%,但是添加20 t/hm2氮负载生物炭后,干湿交替灌溉田面水NH4+—N平均浓度低于持续淹水灌溉处理;(3)水稻生育后期,氮负载生物炭对NH4+—N具有明显的缓释作用,而在干湿交替灌溉中,减施氮肥配合添加氮负载生物炭处理较N1C0处理降低了田面水NO3-—N浓度;(4)减施氮肥配合添加氮负载生物炭可提高水稻分蘖率,而添加20 t/hm2氮负载生物炭在氮肥施用量较少时,有利于提高水稻的有效分蘖率。综上,氮负载生物炭不仅可以降低富营养水中30.8%含氮量,还能显著降低施肥初期水稻田面水中NH4+—N浓度,降低流失风险,延长NH4+—N的释放时间而减少1/4的施氮量和保证水稻生育末期的氮素需求,从而有利于水稻生长。
2020, 34(6):235-243. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.033
摘要:为明确一定养分条件下枸杞耗水量与产量的关系,于2014年和2015年采用2因素3水平对比试验设计,研究了枸杞耗水量与碱解氮消耗量耦合效应对产量的影响,通过回归的耦合模型对基于树种、树龄、碱解氮消耗量的枸杞灌溉制度进行了优化。结果表明:(1)相同施肥条件时,4年树龄时HW产量最高,为1 335.7 kg/hm2,MW产量次之,为1 174.2 kg/hm2,LW产量最低,为1 066.5 kg/hm2,5年树龄时HW产量为2 463.7 kg/hm2,MW产量最高,为2 556.1 kg/hm2,LW产量最低,为2 394.5 kg/hm2;(2)同一灌水水平条件下2年试验均表现出中施肥水平产量最高,高施肥水平产量次之,低施肥水平产量最低,4年树龄MF产量为2 758.0 kg/hm2,HF产量为2 595.5 kg/hm2,LF产量为2 407.0 kg/hm2,5年树龄MF产量为4 113.9 kg/hm2,HF产量为3 652.3 kg/hm2,LF产量为3 532.1 kg/hm2;(3)耗水量、碱解氮消耗量耦合效应显示,2014年产量随着耗水量的增加而增加,而产量随碱解氮消耗量增加呈"凸"形抛物线趋势变化,2015年产量随耗水量、碱解氮消耗量增加均呈"凸"形抛物线趋势变化。(4)灌溉制度优化发现1年树龄总ETa为166.0~198.8 mm,2年树龄总ETa为194.7~252.5 mm,3年树龄总ETa为196.6~227.2 mm,4年树龄总ETa为173.5~221.6 mm,5年树龄总ETa为179.3~196.6 mm。研究结果可为1~5年树龄"宁杞1号"枸杞获得理想的产量提供灌溉制度优化参考。
成臣 , 吕伟生 , 朱博 , 卢占军 , 王盛亮 , 程慧煌 , 胡启星 , 黎星 , 石庆华 , 曾勇军
2020, 34(6):244-251. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.034
摘要:作物秸秆含有丰富的磷、钾等营养元素,但秸秆还田下晚粳稻最佳磷钾配施目前尚不明确。采用磷钾两因素完全随机试验设计,设磷(P2O5)0,63.75,127.50,191.25 kg/hm2(记P0、P1、P2、P3)和钾(K2O)0,102,204,306 kg/hm2(记K0、K1、K2、K3)各4个水平。在水稻成熟期取样测定产量、品质及精米氮素累积量。结果表明:磷肥和钾肥均显著提高了晚粳稻产量、干物质量和收获指数,且二者具有显著互作效应;磷钾合理配施可协同促进晚粳稻产量,当磷、钾肥用量分别62.45 kg/hm2和206.08 kg/hm2时实现较高产。同时,适宜磷钾配施也显著协同提高精米氮素累积量。磷钾合理配施能够提高稻米出糙率、精米率、整精米率及胶稠度,但增加了垩白粒率、垩白度、直链淀粉及粗蛋白含量。除峰值黏度、热浆黏度及冷胶黏度在钾肥用量上存在显著性差异外,各RVA谱特征值在钾肥、磷肥及二者互作上均无显著性差异;其中增施钾肥峰值黏度、热浆黏度及冷胶黏度均先增后降。南方晚粳稻实际生产中应重视优化磷钾配施比例,在土壤地力中上等及秸秆全量还田条件下,采用P1K2的施肥方案可充分发挥磷钾的协同促进效应,同步实现晚粳稻高产、高效并兼顾优质生产。
李冬初 , 黄晶 , 马常宝 , 薛彦东 , 高菊生 , 王伯仁 , 张杨珠 , 柳开楼 , 韩天富 , 张会民
2020, 34(6):252-258. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.035
摘要:对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析,为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个,统计分析全国及7大区域(东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW)耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明,全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著(p<0.05),MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为(6.90±1.20),(1.30±0.15) g/cm3。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地,旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系(R2=0.09,RMSE=0.17,n=759),以及土壤pH对土壤有机质含量响应(R2=0.16,RMSE=1.24,n=886)。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低,呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系,可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。
段赫 , 刘目兴 , 张海林 , 刘秀芸 , 张君 , 易军
2020, 34(6):259-264,274. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.036
摘要:为揭示水耕年限对小麦生产的影响,在江汉平原选取了3种水耕年限(2年、18年、>100年)稻—麦轮作农田,采集了小麦各生育期的土壤样品与成熟期的小麦植株样品,测定了土壤水分、硝态氮含量、铵态氮含量和小麦产量等指标,分析了土壤剖面水—氮动态分布与积累特征,及其对小麦产量的影响程度与机制。结果表明:(1)随水耕年限延长,土壤水分和氮素含量显著增加。水耕2年、18年和100年农田的0—100 cm深度剖面平均体积含水量分别为0.36,0.39,0.42 cm3/cm3。硝态氮和铵态氮在0—20 cm土层富集,水耕2年、18年和100年农田0—20 cm土层硝态氮含量分别为12.26,12.74,14.88 mg/kg,铵态氮含量分别为6.01,8.33,11.69 mg/kg。(2)小麦产量随着水耕年限的增加而降低,水耕2年、18年和100年农田小麦产量分别为4 068,3 080,2 469 kg/hm2,主要表现为降低小麦的有效穗数和单株穗粒数。(3)长年耕作稻田形成的犁底层造成耕作层土壤水分滞留,进而导致小麦产量降低,而氮素含量差异未显著影响小麦产量,需要通过改善农田排水状况以降低长水耕年限农田的小麦渍害风险。
2020, 34(6):265-274. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.037
摘要:为揭示自然降雨条件下岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失规律,分析坡面径流和侵蚀泥沙中各形态磷素的迁移流失过程,并着重探讨降雨条件、土地利用方式因素对磷素流失的影响。在重庆市中梁山龙凤槽谷区设置耕地、林地和果园地3个标准径流小区(20 m×5 m),对坡面径流及泥沙中的磷素流失开展为期1年的监测。结果表明:(1)坡面土壤磷素流失强烈依赖于坡面产流产沙过程,槽谷区土壤磷素流失以径流流失为主,泥沙流失为辅;(2)总体来看,不同土地利用方式总磷(TP)流失总负荷表现为耕地 > 果园地 > 林地,耕地TP流失总负荷为0.17 kg/hm2,约是果园地的1.76倍和林地的4.68倍;(3)径流中磷素浓度变化受降雨强度控制,雨季初期径流中磷素流失形态以水溶性总磷(TDP)为主,其余降雨事件则以颗粒态磷(PP)为主,ρ(PP)/ρ(TP)的比例为63.92%~96.97%;(4)泥沙中磷素浓度变化受降雨强度影响较小,泥沙磷素存在富集现象,且全磷富集比(ERSTP)与雨强无明显相关关系。
王亚玲 , 王赫 , 彭正萍 , 刘赞 , 庞建军 , 杨扬 , 付鑫 , 门明新
2020, 34(6):275-280. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.038
摘要:针对设施菜地施肥量大、肥料利用率低、果实品质变差、土壤环境劣质等问题,采用田间试验法,研究了无机肥配施不同土壤调理措施对设施黄瓜产量、品质、养分利用及土壤改良的影响,为实现蔬菜安全生产和保护土壤环境质量提供科学依据。结果表明:与农民习惯施肥相比,推荐无机肥配施生物菌肥、中微量养分、沸石处理的氮磷钾无机肥用量均减少40%左右,黄瓜产量却提高6.3%~8.7%,纯收入增加18 663~19 958元/hm2,其中推荐无机肥配施生物菌肥的整株植物氮、钾积累量分别增加13.3%和22.7%,土壤细菌、放线菌数量和细菌/真菌比值分别增加3.2,1.7,7.7倍;推荐无机肥配施沸石的整株磷积累量增加31.7%,表层土壤NH4+—N提升31.6%;配施生物菌肥和中微量养分处理的VC、可溶性蛋白和可溶性糖含量分别增加14.0%~18.6%,22.2%~34.6%,7.8%~10.0%,硝酸盐降低15.8%~21.7%。与推荐施肥比较,3种土壤调理措施氮磷钾肥生产效率提高6.2%~8.5%,氮磷钾肥农学效率增加26.1%~35.9%。说明3种土壤调理剂均促进黄瓜养分吸收,增加产量,改善其果实品质,降低土壤氮素残留,增加土壤有益微生物数量,其中以推荐无机肥配施生物菌肥既稳产提质,生物和土壤环境效益又较佳,值得在生产中推荐应用。
张春楠 , 张瑞芳 , 王鑫鑫 , 张弛 , 李建军 , 王红
2020, 34(6):281-287,293. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.039
摘要:通过大田试验及室内分析,研究2种硝化抑制剂(3,4—二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)和双氰胺(DCD))和微生物菌剂等肥料增效剂单独及两两组合施用对沙地壤土甜瓜生长、产量及氮素利用的影响,旨在解决设施甜瓜生产中的氮素利用问题,为设施甜瓜增产及氮素管理措施提供科学依据。结果表明:添加硝化抑制剂和微生物菌剂的处理均能够促进甜瓜生长。甜瓜生长的各个时期,增效剂的施用调节了土壤氮素供应状态,减弱了设施菜地根际土壤pH下降幅度;其中硝化抑制剂和微生物菌剂与化肥配施处理(C+DMPP+J)对甜瓜生长和土壤氮素利用促进效果最显著,与常规施肥C处理相比,甜瓜产量增加21.7%,甜瓜生育期内株高和茎粗最多提高13.6%(定植后40天)和8.9%(定植后65天);铵态氮最多提高96.9%(定植后90天;20—40 cm),降低土壤中硝态氮含量;显著提高甜瓜氮肥偏生产力(21.6%)、氮肥农学效率(60.7%)以及氮肥生理利用率(40.3%),在所有处理中效果最佳。硝化抑制剂和微生物菌剂与化肥配施对土壤氮素转化表现出明显的抑制效果,使甜瓜生育期内维持较高的NH4+—N含量,延长了土壤氮素供应时间。可见,硝化抑制剂和微生物菌剂与化肥配施可以延长氮素释放周期,对于减少氮素流失、提高作物产量具有重要意义。
2020, 34(6):288-293. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.040
摘要:为了探索腐殖酸对土壤水盐运移特征及入渗参数的影响,进行了5种施量(0,1,3,5,7 g/kg)的一维垂直入渗试验。结果表明,入渗时间相同,累积入渗量和湿润锋均随腐殖酸施量的增加而减小;相同入渗深度随腐殖酸施量的增加所需的入渗时间、累积入渗量、剖面平均含水量均不断增加。入渗完成时相较于CK,施量为7 g/kg时累积入渗量、含水量分别增加8.0%,10.0%;施加腐殖酸可促进土壤剖面盐分向土壤深层运移并有效降低土壤pH,相较于CK施量为7 g/kg时0—20 cm土层平均脱盐率增加10.2%;Philip模型和代数模型能较好地描述施加腐殖酸条件下水分入渗特征。吸渗率S随腐殖酸施加量的增加而呈线性减小,综合形状系数α则随着腐殖酸施量的增加而线性增加。另外,均方根误差、平均绝对误差分别为0.005~0.018,0.004~0.014 cm3/cm3,表明代数模型可以较好地描述含水量的分布。该研究结果可为应用改良剂改良滨海盐碱地的提供一定参考。
2020, 34(6):294-300. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.041
摘要:为探究生物质炭对茶园土壤有机碳含量及其稳定性的影响,将茶渣在500℃下制成生物质炭,针对雅安名山区3种典型茶园土壤(紫色土、水稻土和黄壤)进行112天的室内培养试验,包括CK,0.5%,1%,2%和4% 5种炭土比,共计15个处理,在培养的第1,2,7,30,60,112天取样测定。结果表明:茶渣生物质炭输入能显著增加紫色土、水稻土和黄壤总有机碳(TOC)含量和稳定性,且随添加比例的增加而增加,培养结束时3种土壤TOC的增幅范围依次为15.97%~96.64%,13.01%~72.36%和15.29%~321.43%,其中对黄壤TOC含量的提升作用最大;生物质炭加入后3种茶园土壤的微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)和易氧化有机碳(ROC)含量也得到显著提升,到培养结束时3种土壤MBC含量变化最大的是紫色土,增幅范围为12.97%~40.35%,WSOC和ROC含量变化最大的均为黄壤,增幅范围分别为12.50%~50.00%和5.66%~54.72%;茶渣生物质炭显著提升了3种土壤有机碳的氧化稳定性,且随添加比例的增加而增强,紫色土、水稻土和黄壤的氧化稳定系数提升范围分别为28.07%~146.66%,44.79%~225.66%和447.18%~1 941.19%。
于文竹 , 魏霞 , 赵恒策 , 贺燕 , 何晓波 , 吴晓东
2020, 34(6):301-308,317. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.042
摘要:为探讨青藏高原高寒草原草甸的土壤团聚体稳定性及有机碳等养分因子的变化分布,在青海省三江源区高寒地带选取样点分层采集土壤样品,进行室内测定并分析2种植被下土壤团聚体和养分因子的变化特征。结果表明:研究区土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量(WSA)、平均质量直径(MWD)与几何平均直径(GMD)均为草甸>草原,而分形维数(D)与结构体破坏率(PAD)为草原>草甸,即青藏高原高寒草甸土壤团聚体稳定性大于高寒草原。高寒草甸土壤稳定性及养分含量随土层深度增加显著降低(P<0.05),草原土壤稳定性和养分含量随土层深度无显著变化趋势。高寒草原土壤稳定性与各养分含量随海拔升高而降低,高寒草甸土壤团聚体稳定性与养分随海拔升高先降低后增加。高寒草甸土壤团聚度与养分含量呈极显著相关(P<0.01),高寒草原土壤团聚度与养分无显著相关;>4,4~2,2~1 mm粒级团聚体是影响研究区土壤养分含量的主导粒径,其稳定性程度主要受大团聚体作用。研究结果对于青藏高原土壤质量评价、生态环境保护具有重要科学意义。
2020, 34(6):309-317. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.043
摘要:基于生物有效性的土壤磷(biologically-based P,BBP)分级方法从植物根际介导的磷吸收机制的4个方面,即根截获、有机酸螯合、酶水解和质子分泌产生的酸化来对土壤磷进行分级,能够更便捷地评价土壤磷的有效性状况。以我国亚热带典型双季稻田为研究对象,田间试验设置秸秆未还田且间歇淹水(S0W1)、秸秆还田且间歇淹水(S1W1)、秸秆未还田且长期淹水(S0W2)和秸秆还田且长期淹水(S1W2)4个处理,采用BBP法测定4种生物有效性磷,即氯化钙溶液浸提的磷(CaCl2—P)、酶溶液浸提的磷(Enzyme—P)、柠檬酸溶液浸提的磷(Citrate—P)和盐酸溶液浸提的磷(HCl—P),测定了水稻磷含量并计算磷吸收量,旨在探讨秸秆还田和水分管理对稻田土壤生物有效性磷组分和水稻磷吸收的影响。结果表明:早稻季,秸秆还田处理较相应秸秆未还田处理显著增加土壤CaCl2—P、Enzyme—P和Citrate—P,长期淹水较间歇灌溉增加CaCl2—P和Citrate—P;晚稻季,秸秆还田处理较相应秸秆未还田处理显著增加Enzyme—P和Citrate—P,长期淹水较间歇灌溉增加CaCl2—P。秸秆还田配合间歇灌溉及秸秆未还田配合长期淹水在早晚稻季均较对应处理(S0W1)降低HCl—P。土壤有效磷与Enzyme—P和Citrate—P呈显著正相关,表明稻田有效磷主要来源于Enzyme—P和Citrate—P。秸杆还田处理较相应的秸秆未还田处理相比较显著降低早稻籽粒磷总吸收量,尤其长期淹水条件下,早稻磷总吸收量最低;而晚稻季秸秆还田处理水稻籽粒和秸秆磷吸收量高于秸秆未还田处理,且水分管理影响不显著。生物有效性磷含量(除HCl—P外)与水稻磷含量呈显著正相关,与早稻磷总吸收量呈负相关,而与晚稻磷总吸收量呈正相关。稻田土壤Citrate—P含量仅次于HCl—P,表明土壤Citrate—P对水稻磷吸收起主要贡献。综合来看,双季稻田秸秆还田有利于提高土壤磷素有效性和水稻磷素利用率。
2020, 34(6):318-324. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.044
摘要:以陇西县600份土壤全氮含量数据为基础,应用地统计学研究陇西县土壤氮素的空间分布特征并计算了该区域的氮储量,采用相关性分析、主成分分析等方法探讨了影响全氮空间分布的影响因素。结果表明,陇西县土壤全氮含量为(0.734±0.306) g/kg,变异系数属于中等程度变异;氮密度平均值为0.091 kg/m2,氮储量为7.6×106 kg,其中0—10,10—30,30—50 cm土层氮储量分别占到0—50 cm土层氮储量的35.97%,7.06%,56.97%。陇西县土壤全氮含量及氮储量空间分布相似,主要呈斑块状分布,高值区主要集中在研究区南部的首阳镇、和平乡,低值区主要集中在研究区东部的权家湾乡;从垂直分布来看,土壤全氮含量随着土层深度的增加而减小。土壤表层10 cm的全氮含量与纬度、高程、坡向、坡度、降雨、地温、气温呈极显著或显著相关,但随着土层深度的增加,土壤全氮含量与环境因子相关性逐渐减弱;主成分分析表明,经度、纬度、降雨、地温、气温、相对湿度、蒸发量是影响土壤全氮含量的重要环境因子;通过聚类分析可以把陇西县土壤分成5类,除第Ⅳ类土壤全氮含量极显著高于其他4类土壤外,其余4类土壤全氮含量均无极显著差异,土壤全氮含量属于第五类标准的土壤占到了全部样地的70.35%。
张然 , 史雷 , 马龙 , 王楷 , 翟丙年 , 李紫燕 , 王朝辉
2020, 34(6):325-330,336. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.045
摘要:通过研究有机无机肥配施对西北旱地冬小麦产量和土壤物理性质的影响,在保证冬小麦高产稳产基础上兼顾土壤物理性质,明确西北旱地麦田配施定量有机肥的最佳施氮量,为农业可持续发展提供参考。以冬小麦为供试作物,在西北旱区麦田连续5年进行了田间定位试验,采用裂区设计,主处理为施氮量分别为0,75,150,225,300 kg/hm2的5个氮水平,副处理为是否配施有机肥(30 t/hm2)。于2019年6月收获小麦后取0—10,10—20,20—40 cm土层的样品,测定其土壤容重、饱和导水率以及水稳定性团聚体等相关指标。结果表明,有机无机肥配施较单施化肥能使冬小麦产量显著增加,5年内平均提高13%,且效果最好为N150+M处理。配施有机肥后,供试土壤容重降低,在0—10,10—20,20—40 cm土层施加有机肥较不施有机肥容重分别降低4%,2%和4%。在0—10 cm土层有机无机肥配施较单施化肥降低了各处理的土壤饱和导水率,但未达到显著差异。与N0处理相比,N0+M处理下>2 mm的水稳性团聚体含量在0—10,10—20,20—40 cm土层中分别增加224%,105%,3%。无论是否配施有机肥,0—40 cm土层中土壤团聚体的MWD和GMD值均无明显变化,但整体看来,施氮量为150 kg/hm2对供试土壤水稳性团聚体的MWD和GMD值更为有利,对水稳性团聚体的稳定有一定的促进作用。综上可知,当施氮量为150 kg/hm2时,与施用量为30 t/hm2的有机肥配施有利于西北旱地冬小麦增产及土壤结构的稳定。
陈晨 , 红梅 , 张月鲜 , 温馨 , 裴志福 , 赵卉鑫 , 李二珍
2020, 34(6):331-336. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.046
摘要:通过研究不同有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳含量变化的影响,寻找合理高效的增碳方式,降低碱化土壤有机碳损失。以内蒙古河套灌区轻度、中度盐碱土为对象进行田间试验,设置生物炭(BC)添加、羊粪(GM)添加,对照(CK)3个处理,对比和分析不同有机物料添加后土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤理化性质的变化。结果表明:(1)与CK相比,轻度碱化土壤BC、GM处理土壤DOC含量分别增加3.28%,20.66%,SOC含量增加5.40%,10.30%,中度碱化土壤BC和GM处理下可溶性碳增加41.32%,74.10%,土壤SOC含量增加60.24%,79.16%;(2)轻度碱化土壤BC和GM处理土壤DOC含量与SOC含量呈负相关,中度碱化土壤BC和GM处理下呈正相关;(3)盐碱土壤SOC、DOC含量主要与土壤pH、电导率的变化有关;BC处理较GM处理相比土壤电导率低约1.93%~29.15%,而GM处理土壤pH、碱化度比BC处理低0.31%~1.53%,7.10%~24.63%。总体来看,有机物料添加后均能使土壤中SOC、DOC含量提高,不同程度地降低土壤碱化程度,且羊粪添加较生物炭略好,因此羊粪添加对河套灌区碱化土壤碳含量的提高比生物炭添加更有效,土壤改良效果更好,土壤理化性质改善更明显。
2020, 34(6):337-344. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.047
摘要:为了提高盐渍土氮素肥力和小麦产量,达到改良培肥、增产增效的目的,2017—2019年在滨海盐渍土区进行田间试验,研究盐渍土氮肥与有机肥的运筹模式。田间试验按裂区设计,在同一施氮(N)量225 kg/hm2条件下,分设3个速缓效氮肥掺混比例:100%:0(F1),50%:50%(F2),30%:70%(F3);3个有机肥用量:6 t/hm2(O1),12 t/hm2(O2),15 t/hm2(O3),不施氮肥和有机肥处理为空白对照(CK)。结果表明,与其他速缓效氮肥掺混比例和有机肥用量相比,F3O3处理能有效降低盐渍土耕层水溶性盐含量0.7%~9.5%;土体剖面20—100 cm各土层硝、铵态氮含量与耕层相比分别降低1.3%~42.3%,3.8%~44.3%,有效减少了氮素淋出耕层;小麦返青期至成熟期耕层土壤速效硝、铵态氮含量分别显著提高16.6%~59.8%,21.5%~60.4%;两季小麦分别增产5.9%~47.0%,8.3%~46.6%,并提高了氮肥利用效率和经济效益。因此,小麦播前撒施速缓效比例30%:70%掺混氮肥225 kg/hm2配施有机肥15 t/hm2(F3O3)并翻耕与耕层混匀能够有效降低滨海盐渍土耕层盐分,减少氮素淋失,提升耕层土壤的供氮能力,并达到增产增效,是滨海盐渍土改良培肥最优的氮肥与有机肥运筹模式。
2020, 34(6):345-351,360. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.048
摘要:以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm2 5个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明:(1)不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量,土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势,对盐碱土起到了改良的效果。(2) Illumina MiSeq测序结果表明,还田量为7.5 t/hm2时,Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照;还田量为12.0 t/hm2时,子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照,相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切,表明生物炭通过调节土壤的理化特性,从而影响真菌的相对丰度。(3)生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著,对土壤真菌群落结构产生一定的影响,其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析(RDA)研究影响群落结构变化的环境因子表明,全钾含量对群落结构影响最大。
朱奕豪 , 刘晓丽 , 陈为峰 , 宋希亮 , 林雪婷 , 牛旭昌 , 刘萍
2020, 34(6):352-360. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.049
摘要:选取黄河三角洲废弃盐田复垦1,2,3,4,7,8,9年7个复垦年限及农田(非复垦形成)0—100 cm土层土壤为研究对象,通过测定复垦土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量,分析不同复垦年限及农田土壤养分时空变异格局及化学计量学特征,并同步测定土壤理化性状、酶活性,计算土壤C、N、P储量。结果表明:废弃盐田复垦1,2,3,4,7,8,9年0—100 cm土层土壤SOC、TN含量远低于全国平均水平;复垦1,2年0—100 cm土层土壤TP含量低于全国平均水平,复垦3,4,7,8,9年土壤TP含量持平或略高于全国平均含量。随复垦年限的增加,土壤SOC、TN含量及N/P先降低后升高,C/N先升高后降低,C/P在复垦7年后持续升高,0—20 cm土层C、N、P储量不断增加,而TP含量则表现为波动变化的特征。随土层深度增加,土壤TP含量及除复垦1年外的土壤TN含量先升高后降低,C/N持续增加,N/P持续降低,而不同复垦年限土壤SOC含量、C/P仅在0—40 cm土层具有明显的垂直变化规律。不同复垦年限0—20,20—40 cm土层土壤SOC、TN、TP与土壤容重呈显著负相关,与脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶呈极显著或显著正相关,土壤C储量与C/N、C/P呈极显著正相关。相关性分析还表明,土壤SOC、TN含量是调控复垦土壤生态化学计量比的主要因素。
2020, 34(6):361-368. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.050
摘要:通过向低(LSOM)、中(MSOM)、高(HSOM)及去除(RSOM)有机质土壤中添加玉米秸秆进行室内培养试验,研究秸秆添加量对不同有机质含量土壤酸度及缓冲性能的影响。结果表明,在15℃恒温培养150天后,土壤pH、交换性盐基离子、CEC和盐基饱和度的含量均随着秸秆添加量的增加而上升,交换性H+、交换性Al3+含量均随着秸秆添加量的增加而降低;其中,秸秆添加量为10~15 g/kg时,LSOM处理中土壤pH增幅、交换性Al3+及交换性H+含量减幅最大;秸秆添加量为15~20 g/kg时,在MSOM和HSOM处理中土壤pH增幅及土壤交换性Al3+、交换性H+含量减幅最大;且HSOM处理添加秸秆后对降低土壤酸度效果最好。土壤中添加秸秆后可明显提高土壤酸碱缓冲能力,且土壤对加碱侧表现出的缓冲区间比酸侧明显;土壤的缓冲容量随秸秆添加量增加而升高,且HSOM处理对酸碱缓冲能力 > MSOM处理 > LSOM处理 > RSOM处理。
2020, 34(6):369-376. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2020.06.051
摘要:通过土柱模拟试验,开展了不同水质淋洗下磷石膏及其与酸性材料组合施用后对宁夏碱化盐土土壤水盐运移的影响研究。以黄河水、低矿化度农田退水和高矿化度农田退水作为淋洗水源,腐植酸、糠醛渣和硫酸铝作为酸性材料。结果表明:(1)不同水质淋洗下,垂直湿润锋推进深度、累积入渗水量与入渗时间的平方根均呈线性关系,黄河水淋洗下,改良剂组合措施表现最优,而在高矿化度农田退水淋洗下,单施磷石膏措施最优。(2)黄河水和低矿化度农田退水淋洗下,施用改良剂降低了0—50 cm土层土壤电导率,黄河水淋洗下"磷石膏+硫酸铝"处理最低;高矿化度农田退水淋洗下为"磷石膏+腐植酸"和"磷石膏+硫酸铝"处理表现较优;(3)随着淋洗水矿化度的增加,土壤pH降低深度增加,施用改良剂降低了0—30 cm土层的土壤pH,黄河水淋洗下,"磷石膏+硫酸铝"处理表现最优;低矿化度农田退水淋洗下表现为"磷石膏+糠醛渣+硫酸铝"处理最低;高矿化度农田退水淋洗下表现为"磷石膏+糠醛渣"处理最低。(4)黄河水淋洗下,施用改良剂提高了不同深度土壤含水率,不同水质淋洗下,施用改良剂提高了0—70 cm土层深度土壤含水率,而各改良剂之间土壤含水率相差不大。综上所述,针对宁夏碱化盐土的改良,建议黄河水和高矿化度农田退水淋洗下,采用"磷石膏+硫酸铝"组合措施进行土壤改良;低矿化度农田退水淋洗下,采用"磷石膏+糠醛渣+硫酸铝"组合措施进行土壤改良。