2022, 36(2):1-12. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.001
摘要:东北黑土区是我国重要的商品粮生产基地,强烈水土流失导致的黑土厚度下降及土壤质量退化,直接威胁国家粮食安全。系统分析黑土区土壤侵蚀研究成果,对阻控黑土退化、维持土地生产力、保障国家粮食安全具有重要意义,论述了黑土区土壤侵蚀环境与侵蚀环境效应、土壤侵蚀过程与机理、土壤侵蚀时空变化和未来研究展望。多营力复合、缓坡长坡是黑土区独特的侵蚀环境,黑土厚度下降与坡耕地土壤质量退化是该区最典型的侵蚀环境效应。细沟间、细沟、浅沟、切沟及冻融侵蚀发育的动力机制与主控因素差异明显,输沙耗能驱动的泥沙输移对土壤分离的反馈效应是侵蚀强度沿坡长呈强弱交替的根本原因,浅沟和切沟主要发育在坡耕地,侵蚀强度受耕作方式等人类活动的显著影响。冻融侵蚀强度显著小于水力侵蚀,但可通过降低土壤抗蚀性能和促进坡面径流及壤中流发育影响水力侵蚀。土壤侵蚀类型与强度在小流域尺度上沿坡面呈明显的垂直分带特征,在区域尺度上呈南北与东西递变的纬度和经度地带性。全球气候变化可能导致黑土区水力侵蚀加强、冻融侵蚀减弱。未来亟需加强黑土厚度及土地生产力对侵蚀响应机理、复合侵蚀动力过程与耦合机制、典型侵蚀类型时空变化与主控因素等方面的研究。
2022, 36(2):13-24. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.002
摘要:水文恢复力是流域或生态系统维持水文稳定性的重要参考指标,深入研究植被结构和水文恢复力之间的关系是未来在全球变化背景下生态水文学的重要方向。但目前水文恢复力对气候变化与人类活动等不同干扰方式的响应机制还缺乏系统的研究,水文恢复力的形成机制及其与植被结构的关系也尚无全面的认识。系统总结了当前水文恢复力的主要概念,从水分利用效率、Budyko框架的水平衡、植被景观结构变化与受到干旱干扰的恢复时间等不同角度总结了5种主要的算法,分析了气候变化、人类活动和植被结构对水文恢复力的响应特点并分析了水文恢复力发挥作用的内在机制。结果表明:(1)Budyko模式和生态系统水分利用效率在水文恢复力的计算中具有重要价值;(2)在能量限制的流域,水文恢复力随着暖干化程度增大而减小;在水分限制的流域,水文恢复力随着暖干化程度增大而增大;(3)森林主导的流域比其他生物群落主导的流域具有更高的水文恢复力;(4)大面积森林采伐或者造林通常会降低流域的水文恢复力;(5)天然林、多样性较高的植被结构有利于维持较高的水文恢复力;(6)干扰条件下植被水分利用效率较高的流域有利于维持较高的水文恢复力;(7)流域植被类型的多样性水平高、景观破碎化程度低、植被结构稳定、土壤储水量大或者有积雪补给的流域其水文恢复力较高。未来需要探索和发展支持流域多种稳定状态下的水文恢复力计算方法。
2022, 36(2):25-32. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.003
摘要:为了解不同草带宽度对紫色土坡耕地水土流失的影响,以铺设四季青草带的紫色土坡面为研究对象,采用放水冲刷模拟试验,以裸坡为对照组,研究不同放水冲刷流量和草带宽度条件下坡面细沟形态变化和减沙减流效应。结果表明:(1)沟深随草带宽度增大呈先减小后增大趋势,而沟宽、沟长和沟宽深比均随草带宽度呈先增加后减小趋势;此外,沟宽、沟深和沟长随流量的增大而增大,而宽深比随流量的变化不明显;(2)当流量较小时(4 L/min),各坡面产流率和产沙率随着草带宽度的增大而减少,100 cm草带宽度的减流效益最高,为48.41%;当流量较大时(8 L/min),75 cm草带宽度的减流减沙效益最高,分别为20.07%和58.11%。(3)有草带的坡面产流产沙率、土壤侵蚀速率与沟宽、沟深呈极显著相关关系,相对于减流效益而言,草带对减沙效益更为显著。综上可知,草带能有效降低径流泥沙量,对紫色土坡耕地的水土流失具有较好的防治效果。
董晓宇 , 秦富仓 , 李龙 , 孙成 , 李艳 , 索凤珍
2022, 36(2):33-41. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.004
摘要:坡面地形起伏状况是影响土壤侵蚀状况的重要因素,深入了解地表粗糙度和产流产沙以及水动力参数之间的关系是研究坡面土壤侵蚀过程的基础。采用野外原位模拟冲刷试验,使用三维激光扫描仪结合ArcGIS提取地形因子参数,研究了裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与侵蚀特征参数的关系。结果表明:(1)冲刷强度的增大使得阻力特征参数逐渐降低,且随着冲刷时间的增加,弗劳德数也呈现降低趋势,其他水力学参数呈增大趋势。冲刷强度<200 L/h时,坡面径流处于层流状态,随着冲刷强度增大,流态呈现出缓流向急流转化的趋势。(2)地表粗糙度随着冲刷流量的增大变化规律不明显。当冲刷强度较小时(<100 L/h),地表粗糙度与产流产沙特征参数的关系较为密切。(3)流速与地表粗糙度呈显著的幂函数关系(R2>0.561),是反映地表粗糙度变化的最优参数。(4)通过Mantel相关分析发现,随着冲刷强度的增大,地表粗糙度的变化规律由产流产沙特征向水动力参数特征转变。研究结果旨在揭示地表粗糙度与土壤侵蚀过程特征参数的关系,为裸露砒砂岩区坡面土壤侵蚀模型的构建提供理论依据。
曲丽莉 , 郭红丽 , 李盟 , 吴芳 , 梁音 , 朱绪超 , 田芷源 , 代梦梦 , 袁久芹
2022, 36(2):42-48,56. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.005
摘要:为探明江苏省沿海平原沙土区河沟边坡土壤侵蚀过程并建立预测模型,在4个坡度和2个雨强条件下,对江苏省沿海平原沙土区典型河沟边坡土壤开展人工模拟溅蚀试验和微区模拟降雨试验,了解河沟边坡土壤溅蚀特征,明确河沟边坡产流产沙过程,并利用传递函数方法分别建立了溅蚀率、产流强度和产沙强度的估算模型。结果表明:(1)河沟边坡土壤溅蚀率随降雨强度及坡度的增大而增加,土壤溅蚀率与降雨强度和坡度之间呈线性关系;(2)河沟边坡的产流过程总体上呈现出先增大后波动稳定的趋势,产流强度随着坡度的增大而减小;产沙过程总体上呈先快速增加后波动减小,最后趋于稳定的趋势,产沙强 度随着坡度的增大而增加;产流强度和产沙强度均随雨强的增大而增大;(3)利用传递函数建立的方程预测溅蚀率,产流强度和产沙强度具有较高的精度,方程的调整R2分别可达0.97,0.91和0.72。研究结果可加深对江苏省平原地区河沟边坡土壤侵蚀规律的认识,并为建立土壤侵蚀预报模型和水土流失治理提供理论依据。
2022, 36(2):49-56. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.006
摘要:基于西南喀斯特坡地近地表岩溶管道的调查统计,建立喀斯特区地表-地下二元空间水土过程试验微区,通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强下(52,133 mm/h)岩溶管道孔径大小(1,2,5 cm)对水土地下漏失过程的影响。结果表明:(1)岩溶管道孔径的增大显著增大了地下径流系数和径流强度,但对初始产流时间的影响并不显著;在中雨强(52 mm/h)条件下,随着孔径的增大,初始产流所需要的时间也相应延长;在大雨强(133 mm/h)条件下则相反。(2)随着孔径的增大,中雨强(52 mm/h)下的地下径流特征曲线呈现先增强后趋于平稳状态;大雨强(133 mm/h)下的径流强度随着孔径的增大呈现持续上升的变化趋势,且2 cm和5 cm孔径的地下总径流强度较1 cm时分别扩大75%和74%。(3)不同岩溶管道的地下产沙量均与其孔径大小呈正比。在中雨强(52 mm/h)条件下,2 cm和5 cm岩溶管道孔径的产沙量分别是1 cm孔径的2.5,14.9倍;大雨强(133 mm/h)条件下,2 cm和5 cm岩溶管道孔径的产沙量分别是1 cm孔径的6.9,10.3倍。(4) 大雨强(133 mm/h)条件下,不同粒径范围的泥沙漏失质量 大小顺序为粒径<2 mm>3~2 mm>5~3 mm>5 mm以上。研究结果有利于深入理解岩溶管道孔径的大小对西南喀斯特区地下漏失的影响,为该地区水土流失防治提供参考。
徐远慧 , 冯璐 , 屈媛媛 , 李凯 , 李梦瑶 , 周楠 , 徐学选
2022, 36(2):57-63. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.007
摘要:我国退耕还林(草)工程实施20多年来取得显著成效,为评估退耕还林(草)对土壤性质和入渗性能的改善效果及其内在机理,取黄土丘陵沟壑区农地和退耕年限为5年(C5 a)、15年(C15 a)和25年(C25 a)撂荒草地的0-30 cm土壤测定其水稳性团聚体特征、根系特征和入渗速率等性质,并分析了影响不同撂荒年限草地土壤的入渗性能的因素。结果表明,不同撂荒年限草地有机质含量(SOM)、全氮含量、根系性状均表现为C25 a>C15 a>农地≈C5 a;农地0-30 cm土壤大团聚体的平均重量直径(MWD)为0.78 mm,几何平均直径(GMD)为0.20 mm,分形维数(D)为2.89,土壤初始入渗率(IIR)和稳定入渗率(SIR)测定结果分别为7.80,2.58 mm/min;5年草地0-30 cm土壤大团聚体的平均重量直径(MWD)为2.03 mm,几何平均直径(GMD)为0.62 mm,分形维数(D)为2.73,土壤初始入渗率(IIR)和稳定入渗率(SIR)测定结果分别为6.36,3.21 mm/min;15年草地0-30 cm土壤大团聚体的平均重量直径(MWD)为2.25 mm,几何平均直径(GMD)为0.77 mm,分形维数(D)为2.69,土壤初始入渗率(IIR)和稳定入渗率(SIR)测定结果分别为11.12,4.33 mm/min;25年草地0-30 cm土壤大团聚体的平均重量直径(MWD)为2.44 mm,几何平均直径 (GMD)为0.93 mm,分形维数(D)为2.64,土壤初始入渗率(IIR) 和稳定入渗率(SIR)测定结果分别为13.67,5.93 mm/min;土壤SIR与SOM、容重、>5 mm粒级的团聚体含量呈极显著正相关关系(P<0.01)。退耕还草对土壤的改善作用随着退耕年限延长而不断增强,因此在水土流失严重地区应加以维护退耕还草的现有成果,并加强对退耕还草初期(5 a)草地的人工干预和管理以兑现其后期潜在的生态价值。
2022, 36(2):64-69. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.008
摘要:为探究不同坡度(5°,10°,20°,30°)条件下,不同质地砒砂岩土壤(灰白色、混合色、紫红色)的水分入渗特征及最优入渗模型。通过室内模拟土柱法对土壤的水分入渗特征和拟合结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区不同坡面土壤容重在1.513~1.737 g/cm3,30°坡面下的灰白色砒砂岩土壤入渗能力较强,5°坡面下的紫红色砒砂岩土壤入渗能力较弱。(2) 在砒砂岩土壤一维垂直 入渗过程中,初始入渗率为2.000~8.600 cm/min,入渗时间3.500~5.000 min后达到稳定入渗率(0.160~1.800 cm/min)。入渗率、湿润锋运移速率与时间呈幂函数递减关系。坡度的大小、砒砂岩的质地均影响砒砂岩土壤入渗能力,坡度越小、颜色越深, 入渗率、累计入渗率越低,湿润锋运移越慢;且初始入渗速率、稳定入渗速率、初始湿润锋运移速率、稳定湿润锋运移速率的值均随着坡面坡度的减小、砒砂岩土壤颜色的加深呈现减小趋势。(3)Kostiakov模型、Philip模型对于砒砂岩区土壤水分入渗结果拟合较好,决定系数均在0.900以上。Kostiakov模型 决定系数的平均值0.948拟合效果最优;Philip模型决定系数的平均值0.937拟合效果其次;Horton模型决定系数的平均值0.688拟合效果较差。通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、偏差百分比(PBIAS)、纳什效率系数(NSE)验证Kostiakov模型和Philip模型模拟值与实测值的差异性小、两者吻合程度高。
2022, 36(2):70-77. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.009
摘要:为定量评估放牧对草原土壤入渗的影响,了解和防治放牧造成的水土流失,科学评估草原水文调节功能,采用双环入渗法研究了放牧对典型草原土壤入渗性能的影响,并收集影响土壤入渗的环境特征变量。结果表明:(1)土壤入渗能力均受到放牧活动的干扰,随着放牧强度的增加,土壤初渗速率、稳渗速率减小, 达到稳渗时的历时缩短,而轻度放牧对土壤入渗性能却具有增强作用,LG的初渗速率(5.12 mm/min)、稳渗速率(1.93 mm/min)、2 h累积入渗量(213.42 mm)均较好, 快速入渗至稳渗阶段历时延长。(2)不同放牧强度下,放牧强度与土壤初渗速率、稳渗速率、累积入渗量呈显著负相关关系,相关系数分别为-0.646,-0.770,-0.531。植被盖度、砂粒体积百分数、孔隙度均与土壤入渗速率呈正相关关系,而土壤容重则相反。土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度对土壤入渗速率的影响最为显著。适度放牧(LG,1.5羊/(hm2·月))会改善土壤特征参数及植被生长情况,提高土壤的入渗性能。(3)通过土壤入渗模型分析,Horton模型对土壤入渗速率及土壤累积入渗的拟合效果均表现为最好。研究结果可为放牧条件下典型草原的土壤入渗及水文调节功能的定量评估提供参考。
牟廷森 , 沈海鸥 , 王东丽 , 张月 , 武佳龙 , 黄子炎
2022, 36(2):78-83,91. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.010
摘要:为探究玉米秸秆粉碎还田对黑土坡面土壤侵蚀特征的影响,对不同坡度(3°,5°和7°)下不同玉米秸秆粉碎还田量(0,25%,50%,75%和100%)坡面进行人工模拟降雨试验。结果表明:玉米秸秆粉碎还田措施具有调控径流作用,坡面产流时间延缓,产流率和径流量降低;秸秆还田量越大,产流时间延后越明显,平均径流流速越低;在3°坡面,秸秆粉碎还田25%和100%处理的调控径流效果较好,在5°和7°坡面,秸秆粉碎还田50%和75%处理的调控径流效果较好。同时,玉米秸秆粉碎还田措施能够在一定程度上降低坡面产沙率和土壤侵蚀量,当秸秆粉碎还田量较低(<50%)时,相对平缓坡度(3°和5°)下的产沙率和土壤侵蚀量较低,调控侵蚀效果较好,在3°坡面,秸秆粉碎还田25%处理的调控侵蚀效果可达74.1%;当秸秆粉碎还田量较高(>50%)时,随着坡度的增大,其调控侵蚀效果呈增加趋势,在7°坡面,秸秆粉碎还田100%处理的调控侵蚀效果可达72.1%。因此,在农业生产实践中应结合当地地形坡度,筛选适宜的秸秆还田方式和还田量。
2022, 36(2):84-91. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.011
摘要:利用石羊河流域2000-2016年卫星遥感数据和7个气象站1961-2020年逐日沙尘暴资料,使用一元回归趋势法、线性倾向率、相关系数等方法,分析该流域植被覆盖与沙尘暴频次、持续时间、强度的多尺度变化特征及关系,探讨其对沙尘暴发生发展的影响程度。结果表明:流域植被轻微增大,NDVI以每年0.0009的速度增大,2007年开始恢复,2010年以后恢复比较明显,上中游恢复速度比下游快。沙尘暴频次显著减少,年际倾向率为-2.8 d/10 a,近10年减少最显著,较70年代减少14.5天;中游减少速度较慢,下游减少速度较快;四季减少速度为春季>夏季>冬季>秋季。沙尘暴持续时间显著缩短,年际倾向率为-12.2 m/10 a,近10年持续时间最短,较70年代缩短了60.9 min;中游缩短时间较慢,下游缩短时间较快。沙尘暴强度无明显变化,最小能见度维持在0.496 km左右。沙尘暴频次和持续时间与当年和前1年 全流域NDVI、NDVI>0.3面积、上 中下游NDVI呈显著负相关。沙尘暴强度与当年全流域NDVI、NDVI>0.3面积、上中下游NDVI呈弱负相关,与前1年的NDVI因子呈弱正相关。流域植被覆盖的改善对沙尘暴有明显抑制作用。
2022, 36(2):92-98,105. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.012
摘要:为探究苔藓覆盖对喀斯特山地土壤剥蚀过程影响的机理,通过野外采集原状土样,结合上方来水冲刷剥蚀试验,分析了不同坡度(5°,20°)与不同土壤含水率(饱和含水率、田间含水率)条件下苔藓盖度与土壤分离能力间的定量关系,解析了坡面流水力特征参数对苔藓覆盖的响应规律。结果表明:在5°和20°坡度下,苔藓覆盖下饱和土壤的土壤剥蚀率分别比田间含水率土壤高33.9%和10.8%。与裸土层相比,苔藓覆盖能够在高土壤含水率条件下有效抑制土壤剥蚀率,且在低坡度下效果更显著。田间含水率土壤的剥蚀率随着苔藓盖度的增加呈线性减小趋势(R2>0.995)。此外,苔藓覆盖对5°坡度的坡面流水力特征参数有显著影响,饱和土壤条件下的苔藓覆盖显著改变坡面流流态(P<0.05)。与裸土层相比,苔藓覆盖显著降低坡面流速(20.6%)、雷诺数(0.6%)、弗劳德数(28.6%)和径流功率(0.8%),显著增加径流深(27.8%)、水流切应力(26.9%)和阻力系数(117.0%)。然而20°坡度下苔藓覆盖对坡面流水力特征参数并没有显著影响。总体而言,苔藓覆盖下碳酸盐岩红土的土壤剥蚀率与坡面流水力特性没有显著相关性。研究结果可为探明苔藓覆盖在喀斯特山地的水土保持效应提供试验依据。
2022, 36(2):99-105. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.013
摘要:为了量化植物根系吸水对非饱和土边坡稳定性的影响及为植被护坡的植物种类选择提供参考,采用COMSOL Multiphysics建立二维边坡,模拟不同根系形态、根长及降雨条件下的根系吸水引起的非饱和土边坡孔隙水压力的分布变化,并采用极限平衡理论对边坡稳定系数进行定量计算。结果表明:指数形根系吸水产生的吸力最大,比裸坡增大4.2倍,抛物线形根系吸水产生的吸力最小,但仍比裸坡增大2.7倍;根系越长吸水影响深度越大;根系越短,产生的吸力越大,且吸力在边坡表面的变化越显著;短期降雨后,含根系边坡吸力比裸坡高12~20 kPa;指数形根系对非饱和土边坡稳定性提高贡献最大,比裸坡提高1.54倍,抛物线形最小,但仍比裸坡稳定性提高1.36倍。根系吸水对非饱和土边坡的稳定性提高有积极作用,在采用植被护坡的方式时,应优先考虑指数形根系的植被。
2022, 36(2):106-113. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.014
摘要:退耕还林(草)工程的深入实施有效遏制了黄土高原水土流失,但以浅层滑坡和崩塌为主的重力侵蚀在黄土高原广泛分布,且已成为小流域侵蚀泥沙主要来源之一。为探究黄土丘陵沟壑区浅层滑坡和崩塌的形态特征和发育临界地形,在陕西省安塞区纸坊沟小流域调查了53处浅层滑坡和40处崩塌,记录其植被特征,同时进行无人机摄影测量。结果表明:浅层滑坡的规模通常大于崩塌,且形态变化范围更大;浅层滑坡长度、宽度、周长和面积与沟壑密度呈显著负相关(P<0.01),与距离沟道远近呈显著正相关(P<0.01),崩塌的形态特征与沟壑密度和距离沟道远近的相关性较弱;浅层滑坡和崩塌均较为集中地分布在坡度和地形湿度指数适中(30°~55°和0.50~2.00)、径流流路比降和径流流路长度较小(60.0%~120.0%和0~15.00 m)的区域,而在坡度和径流流路比降较大(>55°和>120.0%)、地形湿度指数和径流流路长度较小(<0.50和<15.00 m)的区域,崩塌较为发育;反之,在坡度和径流流路比降较小(<30°和<120.0%)、地 形湿度指数和径流流路长度较大(>2.00和>15.00 m)的区域,浅层滑坡较为发育;灌木坡面浅层滑坡和崩塌主要发生的坡向范围是0~180°,草本坡面浅层滑坡主要发生的坡向范围是0~90°和270°~360°。研究结果对于理解浅层滑坡和崩塌的发生过程和临界地形条件、估算小流域产沙量和控制侵蚀具有重要意义。
王佳妮 , 张晓明 , 丁树文 , 王云琦 , 段晓阳 , 杨清杰
2022, 36(2):114-121. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.015
摘要:为提高崩岗土体稳定性,抑制崩壁崩塌。试验共设计6次干湿循环,利用工业相机对脱湿过程中崩岗4层土进行定时定点拍照并结合数字图像处理技术,研究干湿效应下崩岗土体的裂隙演化及收缩变形规律。结果表明:(1)脱湿过程中土体形态变化顺序为轴向收缩、径向收缩和裂隙发育;(2)表面裂隙率与 液限、塑性指数、黏粒含量呈显著正相关关系,4层土中表面裂隙率最大值为过渡层18.78%,最小值为砂土层5.41%,崩岗土体剖面上两者为相邻土层,较大差异性会严重破坏崩岗的稳定性;(3)随干湿循环的进行,径向收缩不再发生,轴向收缩、表面裂隙率、裂隙平均宽度逐渐减小,裂隙总长度、裂隙总条数、裂隙交点个数、被分割的土块个数先增加后减小,各参数均在第3次干湿循环后趋于稳定,4层土中过渡层受干湿循环影响最大,砂土层最小。研究结果可为在降雨-蒸发反复交替过程中崩岗发生机理研究提供科学依据。
王赫 , 朱秀端 , 林敬兰 , 朱能飞 , 林根根 , 蒋芳市 , 黄炎和 , 林金石
2022, 36(2):122-129,137. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.016
摘要:河流水沙变化直接反映流域的生态环境状况和土壤侵蚀程度。为探讨南方典型水土流失治理区水沙变化特征及其驱动机制,以汀江流域长汀段1982年1月至2014年12月径流、输沙数据为研究对象,采用CEEMDAN法、Mann-Kendall检验法、Pettitt检验法及构建水沙关系模型分析水沙的变化特征,通过双累积曲线法定量研究降雨和人为活动对水沙变化的贡献率。结果表明:(1)汀江流域长汀段降雨和径流呈不显著减小趋势,输沙率显著下降(p<0.01)。径流与输沙的周期性及变化趋势不同步。(2)汀江流域长汀段输沙状况在2000年发生突变(p<0.01),突变后径流含沙量降低,水沙关系曲线的来沙系数显著减小。(3)自2000年后,长汀段径流和输沙总量均减小,其中人为活动对径流变化的贡献率为68%~81%,对输沙变化的贡献率为90%~98%,人为活动中以封禁治理、生态林草等为主的水土保持措施是输沙量减少的最重要原因。
2022, 36(2):130-137. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.017
摘要:土壤水热因子是影响作物生长发育的重要因子,尤其是在黄土高原自然植被恢复过程中。通过对黄土高原不同自然植被恢复阶段的土壤水分和温度的长期监测,研究植被恢复过程中土壤温度和水分的动态变化及其相关性。结果表明:8-10月草地群落的土壤温度显著高于其他群落,11月辽东栎林群落的土壤温度显著高于其他群落,随着植被恢复,土壤温度变化的范围和峰值均有不同程度的减小,土壤水分有所减少,但并不影响土壤水分随时间变化的总体趋势,不同植被恢复阶段土壤温度和水分呈显著负相关,植被恢复过程中土壤水分有一定的时间稳定性。研究结果可为黄土高原自然植被恢复的有效管理和可持续发展提供科学参考。
代梦梦 , 梁音 , 田芷源 , 郭红丽 , 杨逸辉 , 李盟 , 郭伟 , 贺燕子
2022, 36(2):138-145. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.018
摘要:河岸边坡是平原区水土流失的主要策源地,土地利用方式是影响边坡水土流失的重要外在因素,对河岸边坡利用类型的调查研究可为区域范围内边坡水土流失治理提供基础数据。基于42条河段的无人机航拍影像和野外实地调查数据,统计了江苏省4类河道不同利用方式下的河岸边坡面积,并分析了沙土区、非沙土区,以及不同水土保持区划的边坡利用特征。结果表明:(1)研究区内河岸边坡利用类型主要包括草地、林地、耕地、裸地、护坡工程用地和其他用地6类,面积占比分别为38.15%,34.45%,19.66%,6.10%,0.93%和0.70%,耕地和裸地面积占比合计达25.76%,表明河岸边坡受人为干扰强烈,存在严重的水土流失风险;(2)沙土区河岸边坡的林地、耕地和裸地面积占比分别比非沙土区高出11.77%,5.62%和4.43%,草地和护坡工程用地面积占比则分别低于非沙土区21.00%和0.63%,表明沙土区河岸边坡发生水土流失的潜在风险更大;(3)在相同河流长度范围内,北方土石山区的河岸边坡面积大于南方红壤区,其中草地和裸地面积占比分别比南方红壤区高出16.64%和8.00%,林地和耕地面积占比分别低于南方红壤区15.17%和10.08%。河岸边坡水土流失治理应根据各区环境特点,采取适宜的治理方式。研究结果可为区域河岸边坡治理方案的设计提供理论依据。
周苍宁 , 王清震 , 唐恺 , 叶志鑫 , 冯家伟 , 梁心蓝
2022, 36(2):146-152. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.019
摘要:为了揭示不同微地形汇流网络的特征,通过野外人工降雨模拟试验,结合近景摄影测量技术,在相同降雨历时下,提取并分析了60,90,120 mm/h雨强下,连续凹陷、间隔凹陷、连续凸起、间隔凸起、凹凸相连、凹凸相间以及对照组7种微地形措施的汇流网络。结果表明:(1)7种微地形的汇流密度随集水面积阈值的增大而逐渐减小,间隔凹陷和凹凸相连的最佳阈值为450 m2,对照组、连续凹陷和间隔凸起的最佳阈值为550 m2,连续凸起和凹凸相间的最佳阈值为650 m2;(2)对照组、连续凹陷和间隔凹陷的汇流形态为树枝状,间隔凸起和凹凸相间的汇流形态为既有树枝状也有平行状的混合状,连续凸起和凹凸相连的汇流形态为平行状;在微地形中凹陷起着汇集径流、减少低级径流数量的作用,而凸起则是起着改变径流流向、降低径流汇合几率的作用;(3)7种微地形的汇流密度和径流频度表现为树枝状>混合状>平行状,随着降雨强度的增大各措施的汇流密度无显著变化,但径流频度则随着降雨强度的增大总体呈现增大的趋势。
2022, 36(2):153-160. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.020
摘要:降水是荒漠草原生态系统重要的水分来源,也是不同时空尺度上各种生物过程的重要驱动因子。为了解荒漠草原土壤水分对降水的响应,以3种典型土地利用方式(天然草地、灌木地和沙地)为研究对象,研究荒漠草原降水事件对不同土地利用类型土壤水分的影响。结果表明:研究期内降水量以<5 mm的小降水事件为主,发生次数占总事件的72%;从降水强度来看,<10 mm/h的降水事件居多,达到86%。0~250 cm的平均土壤含水量以沙地最高,灌木林和天然草地的平均土壤含水量几乎相等,但天然草地平均土壤含水量的波动较大。3种土地利用类型下,表层(<10 cm)土壤含水量波动较大,深层(>80 cm)土壤含水量则相对稳定。与草地和灌木地相比,沙地湿润锋响应最快,入渗深度最大。在102.6 mm的降水量条件下,天然草地累计入渗量最大(7.36 mm),其次为沙地(3.47 mm),灌木林地入渗量最低(2.64 mm)。因此,从最大蓄存和有效利用降水资源的角度来看,荒漠草原生态恢复过程中构建草地是该区域可以选择的土地利用方式。
2022, 36(2):161-165,172. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.021
摘要:探究不同微地形特征对溅蚀的影响,为黄土高原水土保持耕作方式提供科学布设依据。选取杨凌塿土为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验,降雨强度分别为20,40,60,80,100,120 mm/h,降雨历时10 min,研究不同耕作措施(平整地、点种、条播)下造成的微地形单元对溅蚀的影响特征。结果表明:(1)不同坡度条件下(0,6°,10°,13°,20°,26°)耕作微地形单元内的溅蚀总量随着降雨强度的增加呈线性增加(R2 ≥ 0.95)。(2)微地形单元内的向下坡溅蚀量随着坡度和降雨强度的变化呈二元一次函数关系(R2 ≥ 0.90)。(3)耕作微地形单元内微坡向影响溅蚀发生的方向和分布情况。研究结果为揭示溅蚀发生的原因和完善溅蚀机理提供了参考。
李皓 , 甄怡铭 , 张子旋 , 王艳群 , 付帅 , 刘晓明 , 甄文超 , 门明新 , 彭正萍
2022, 36(2):166-172. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.022
摘要:探究氮肥减量配施有机物质的情况下对氮素利用状况及土壤肥力和小麦产量的影响,为我国华北平原区小麦生产中提高氮肥利用效率、实现节肥增效提供理论基础。通过田间试验,设置5个处理:不施氮肥(CK)、农民习惯施氮肥(FN)、减氮20% (80% FN)、减氮20%+生物有机肥(80% FN+OM)、减氮20%+生物炭(80% FN+BC),研究小麦生长关键期土壤容重、有机质、NO3--N和土壤微生物多样性的变化,测定小麦产量并计算氮素利用效率。结果表明,土壤容重受施入有机物质影响显著,成熟期0-20,20-40 cm的80% FN+OM、80% FN+BC的土壤容重较80% FN分别下降 3.83%~4.58%和2.96%~5.07%。成熟期0-40 cm的土壤有机质均以80% FN+OM最高,较其他施氮肥处理提高2.13%~18.81%。土壤NO3--N受施氮肥影响显著,挑旗期80% FN+OM和80% FN+BC处理的0-40 cm土壤NO3--N较高;灌浆期80% FN+BC处理的0-80 cm土层NO3--N均较高;而成熟期FN处理的土壤NO3--N残留较高。配施有机物质能提高土壤微生物多样性,增加细菌OUT数量,平衡各菌门间的相对丰度,使土壤微生态环境更加稳定。80% FN+OM的小麦产量和氮肥农学效率分别较其他施氮处理提高1.09%~7.34%和2.78%~41.49%。因此,减氮合理配施生物有机肥和生物炭能够改善土壤理化性质、提高土壤微生物多样性,增加小麦产量,且生物有机肥效果优于生物炭,说明科学施用氮肥搭配有机物质可以促进土壤的可持续利用。
2022, 36(2):173-180. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.023
摘要:以复合人造土壤为研究对象,研究滴头流量、坡度因子对植被混凝土水分运移过程的影响效应,揭示壤中滴灌条件下植被混凝土湿润锋运移动态变化及含水率时空分布特征,探讨植被混凝土与天然土壤在水分运移方面的异同,为高陡边坡生态恢复下壤中滴灌系统的灌溉布局与灌溉制度提供理论参考。结果表明:滴头流量、坡度对垂直向上方向的水分运移影响最大,对水平方向的影响较小。灌水前期,土壤基质吸力的影响远大于重力,水分在垂直方向上的运移距离与水平方向相近;灌水中期,垂直向上与水平方向的渗透速率随坡度增大而变缓;灌水后期,垂直向下的渗透速率逐渐趋于由重力为主要诱使因素的稳定速率;相同灌水量下,流量越小,湿润锋运移距离越远;水分再分布时段,受重力梯度和基质势的综合影响,垂直向下的运移距离最远,水平方向次之,垂直向上最近;含水率等值线呈椭圆形分布,且垂直向下的含水率均大于垂直向上和水平方向的含水率。采用幂函数与二次函数均可拟合植被混凝土湿润锋运移距离与入渗时间的关系,其中幂函数拟合程度更佳(R2>0.95),但R2略小于一般天然土壤,拟合结果扩大了土壤水动力学理论在复合土壤的适用范围。
陈淑红 , 刘宇 , 刘招 , 曹林顺 , 余玉聪 , 杨舟
2022, 36(2):181-188,196. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.024
摘要:基于泾河流域内外14个国家气象站1971-2019年逐日气象资料,使用降水和潜在蒸散数据得到不同时间尺度标准化降水蒸散指标(SPEI),并结合反距离权重插值(IDW)、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,分析了泾河流域干旱时空演变特征。结果表明:近50年来泾河流域总体较干旱,但年际及春夏干旱趋势有所减轻,干旱事件易发生的季节次序为秋季>春季>夏季>冬季;年干旱在2011年发生突变,春、秋、冬干旱分别在1994年、2010年、1996年发生显著突变(P<0.05);跨越夏秋季的持续性干旱事件发生次数最多,其中秋季持续性干旱事件发生概率最大。研究结果对泾河流域抗旱预警工作以及社会经济发展具有重要意义。
兰道云 , 毕华兴 , 赵丹阳 , 王宁 , 云慧雅 , 王珊珊 , 崔艳红
2022, 36(2):189-196. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.025
摘要:研究晋西黄土区不同密度油松林保育土壤功能变化规律及差异性,评价其保育土壤功能,以加强林分管理和生态恢复建设。以山西吉县蔡家川流域4种不同密度(925,1 325,1 750,2 250株/hm2)油松人工林为研究对象,对其土壤容重、孔隙度等物理性质、有机质等化学性质以及坡面径流泥沙量进行测定和分析,确定了12项评价指标,采用熵权法(EWM)对各密度油松林地的保育土壤功能进行综合评价。结果表明:(1)4种林分密度的油松人工林,土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、全氮、全磷、氨氮、硝氮和 速效磷均存在显著差异(P<0.05);(2)林分密度变化会不同程度地改变油松林土壤物理性质、土壤养分和径流泥沙量等12项指标,其中土壤容重、径流量、泥沙量均随林分密度增大呈现先下降后上升的趋势;土壤有机质、全氮、全磷、硝氮、速效磷,随林分密度增大呈先增加后减少的趋势;(3)不同密度油松林地的土壤物理结构、土壤肥力和产流产沙均随密度变化呈现一定的变化规律,随着林分密度增大,土壤结构改良状况和土壤肥力呈现先上升后 下降的趋势;径流泥沙量表现为先减小后增大地趋势;(4)对不同密度油松人工林保育土壤功能评价表明,4种密度油松林中,随着油松林林分密度的增加,保育土壤功能呈现先增强后减弱的趋势。密度为1 750株/hm2的油松林地保育土壤功能相对较好。从保育土壤角度出发,建议将1 750株/hm2作为晋西黄土区油松人工林经营密度,该密度油松林能较好保持水土,改善林地土壤质量。
2022, 36(2):197-208,218. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.026
摘要:为了解退耕还林草工程实施20年来黄土高原生态脆弱区生态环境的变化及其主要驱动力,选取榆林市作为黄土高原生态环境脆弱区的代表,基于像元二分模型估算榆林市2001-2020年的植被覆盖度,利用一元线性回归法分析其20年来植被覆盖度的时空变化特征,并结合偏相关分析和地理探测器法筛选退耕还林草不同时期影响榆林市植被覆盖度年际变化和空间分异的主导因素。结果表明:(1)2001-2020年榆林市植被覆盖度随时间序列呈显著增加趋势(S=0.011,p<0.01)。建设期(2001-2010年)榆林市整体植被覆盖度显著增加(S=0.013,p<0.01),而巩固期(2011-2020年)增加趋势不显著(S=0.005,p>0.05)。(2)2001-2020年榆林市植被覆盖度空间分布呈由东向西递减的格局,榆林市各县(区)植被覆盖度总体呈现增长趋势,其中榆林市东部地区增长趋势较为显著。建设期榆林市植被覆盖度呈增加趋势的面积占比(82.1%)多于巩固期(58.0%)。(3)2001-2020年影响植被覆盖度年际变化的主导因素为累积退耕还林草面积和降雨量,累积退耕还林草面积和降雨量分别是建设期和巩固期的首要影响因素。(4)2001-2020年影响榆林市植被覆盖度空间分异的主导因素为土壤质地、降雨量和土地利用方式。在建设期和巩固期土壤质地的空间差异都与植被覆盖度空间分异密切相关。植被分布的空间异质性和主要影响因素之间的交互作用可为生态恢复措施的精准实施提供科学依据。
2022, 36(2):209-218. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.027
摘要:基于1961-2020年渠江流域13个气象站点降水数据,运用累积距平、Mann-Kendall检验、小波分析和Kriging插值等方法研究分析了流域降水量及暴雨事件的时空分布特征。结果表明:渠江流域60年年均降水量1 126.17 mm,年降水量整体呈缓慢上升趋势,降水倾向率为6.9 mm/10 a。年降水量波动剧烈,存在27年、15年的周期性变化。年均降水量呈现由西部向东北部递增的趋势,降水量高值区位于流域东北部万源地区,低值区位于西部巴中地区。年降水量倾向率呈现由西北部向东南部递增的趋势,东部及南部降水倾向率为10~15 mm/10 a。渠江流域降水呈季节性变化,春季、秋季降水量呈下降趋势,夏季、冬季降水量呈上升趋势。5年滑动平均数据表明,夏季降水倾向率为16.9 mm/10 a,秋季降水倾向率为-7.7 mm/10 a。季节降水量波动明显,突变点较多,春、夏、秋季突变点主要集中于1961-1980年和2010-2020年间,冬季突变点集中于1985-2005年间。渠江流域春、夏、秋、冬四季降水倾向率最高值分别位于流域南部、东北部、东南部和西部。渠江流域汛期暴雨年均日数为4.28日,暴雨日数整体呈上升趋势,60年内暴雨日数以0.21 d/10 a的速率增加。汛期暴雨日数年际波动明显,1965年、1983年、1984年呈显著增加趋势。汛期暴雨日数存在14年、21年的周期性变化。渠江流域多年平均暴雨日数呈现由西南部向东北部递增的趋势,流域南部达川地区的上升趋势最快,较流域整体上升趋势高0.15 d/10 a。
贾振江 , 赵广兴 , 李王成 , 安文举 , 刘巧玲 , 李阳阳 , 徐天渊
2022, 36(2):219-227. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.028
摘要:为寻求一种能够有效估算宁夏中部干旱带压砂地土壤蒸发量的方法,通过微型蒸渗仪大田试验,研究了0(S1),20%(S2),40%(S3),60%(S4),80%(S5),100%(S6)6种砂土混合比条件下土水蒸发比与表层土壤含水量的关系,并构建了压砂地土壤蒸发量估算模型。结果表明:土水蒸发比随表层土壤含水量呈分阶段变化,即S2~S6为2个阶段,S1为3个阶段,且S1第2,3阶段与其余处理相比存在一定滞后性,表层土壤含水量临界值可用砂土混合比表示为θsi=0.0030si2-0.1705si+14.7340;S1~S6土壤蒸发量在第1,2阶段分别可用Es=E0(aiθi+bi),Es=E0(aiθi2+biθi+ci)进行表示(其中,S1第2,3阶段均为Es=E0(aiθi2+biθi+ci)),且整体精度达85%以上;在此基础上进一步综合水面蒸发量、表层土壤含水量及砂土混合比分两阶段构建了二次抛物面模型及多项式模型,模型整体可靠性较高,可为当地水资源管理提供参考。
2022, 36(2):228-237,246. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.029
摘要:黄土高原地区是我国水土流失和环境问题严重的地区之一,人工植被恢复可以有效改善土壤性质,提高土壤质量,明确长期人工植被恢复后土壤水分和养分性质的响应差异,有利于进一步有效改善生态环境。选取晋西黄土区自然恢复的次生林地、人工刺槐林地、人工油松林地3种典型植被恢复类型为研究对象,通过测定土壤物理性质以及有机碳、氮磷钾元素含量等土壤养分,对比分析长期不同人工林恢复条件下的差异。结果表明:(1)次生林地、刺槐林地和油松林地在0-20 cm浅层土壤的容重分别1.15,1.04,1.06 g/cm3,次生林地的容重最大,土壤容重随着土层深度的增加而增大;(2)次生林地在浅层的土壤水分状况优于刺槐林地和油松林地,土壤水分消耗期(生长季开始前)过渡到积累期(生长期开始)时,次生林土壤水分动态变化更剧烈;(3)次生林地土壤碳储量较高,油松林地土壤氮、磷储量较高。3种林地土壤养分垂直变化差异显著,且均具有明显的表聚性,有机碳、全氮、全磷、速效氮和速效钾含量均随着土层深度的增加而减少,而速效磷含量随着土层深度的变化表现为先增大再减小。以水养条件为依据,建议在植被恢复过程中多以保育次生林为主来达到较好的水碳储量等生态效益,有利于优化晋西黄土区的林分管理,促进植被恢复和生态建设。
焦秋燕 , 黄林嘉 , 张娟娟 , 张旭 , 黄宁 , 郭珍 , 曹扬
2022, 36(2):238-246. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.030
摘要:为了探讨混交林与纯林养分状况和固碳能力的差异,以黄土丘陵沟壑区刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林以及刺槐+油松(Robinia pseudoacacia+Pinus tabuliformis)混交林、刺槐+山杨(Robinia pseudoacacia+Populus davidiana)混交林为对象,通过野外调查和室内分析相结合的方式,研究混交林与纯林生态系统的生态化学计量特征与碳储量。结果表明:(1)刺槐+油松混交林显著增加刺槐枝和根的C含量和叶、干的P含量及枝的C:P与N:P,并显著增加油松叶、枝和根的N含量和枝、干、根的N:P,但显著降低油松各器官的C:N,而刺槐+山杨混交林仅显著增加刺槐枝的P含量。(2)刺槐+油松混交林的土壤C含量显著高于刺槐纯林,土壤P含量显著低于油松纯林;刺槐+山杨混交林与刺槐纯林土壤P含量差异不显著。(3)总体纯林中乔木叶片与凋落物的C含量显著相关,C:N、C:P在乔叶-凋落物-土壤中均显著相关;但在总体混交林中仅有凋落物与土壤中的P含量与C:P显著相关。(4)刺槐+山杨混交林乔木层碳储量显著高于刺槐纯林,刺槐+油松混交林林下植被层与土壤层碳储量显著高于刺槐纯林。研究结果为深入了解黄土高原养分循环机制奠定基础,同时也为黄土高原人工林的经营管理提供理论依据。
宋凯悦 , 尹云锋 , 马亚培 , 石思雨 , 周杨 , 马红亮 , 高人
2022, 36(2):247-254. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.031
摘要:通过18个月的盆栽试验,以杉木幼苗为研究对象,研究不同水平氮(N)沉降背景下(N0(0)、低N(40 kg/(hm2·a))和高N(80 kg/(hm2·a))生物炭(BC)施用(B0(0)、B1(12 t/hm2)和B2(36 t/hm2))对土壤 有机碳(SOC)组分的影响。结果表明:与对照相比,单独施用BC以及N沉降下施用BC均显著增加SOC、难降解性有机碳组分(RPC)和可溶性有机碳 (DOC)含量(P<0.05), 提升幅度分别为40.1%~99.2%, 104.0%~267.8%和75.3%~194.7%;酸水解活性有机碳组分(LPC)在SOC中的比例显著降低28.8%~53.3%,RPC/SOC比例显著提高45.7%~84.6%,且均在单施高量BC时效果最为明显。单施BC和单独N沉降对土壤LPC含量的影响并不显著,N沉降下施用高量BC时则显著降低(P<0.05)。单独高N沉降显著降低土壤微生物生物量碳(MBC)含量及MBC/SOC比例,对DOC含量及其比例的影响并不显著,N沉降与高量BC处理使土壤DOC/SOC比例显著增加(P<0.05)。相关分析发现,土壤pH、速效磷(AP)和速效钾(AK)与SOC、RPC以及DOC呈极显著正相关,与LPC呈极显著负相关(P<0.01)。短期内N沉降与BC交互作用对RPC组分的影响最大,有利于提高SOC组分的稳定,增加土壤C库。
温林生 , 彭云 , 邓文平 , 肖廷琦 , 黄家辉 , 邹芹 , 刘晓君 , 刘苑秋
2022, 36(2):255-260. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.032
摘要:森林的水土保持效益包含水源涵养能力和土壤的侵蚀敏感性,为探讨基于坡面尺度林分因子对水土流失的影响,进一步揭示森林植被的水土保持效益机制,采用环刀法、EPIC模型等分别计算黄山松林、杉木林的水源涵养能力和土壤侵蚀因子。结果表明:(1)黄山松林的土壤容重在垂直剖面无明显差异,变化范围为0.66~1.10 g/cm3;杉木林的容重(0.92~1.21 g/cm3)则呈现中下层(40-80 cm)大于中上层(0-40 cm)。黄山松林上层(0-20 cm)土壤的最大持水量极显著大于杉木林。土壤的毛管持水量、总孔隙度、毛管孔隙仅在10-20 cm土壤层表现为黄山松林大于杉木林。(2)土壤饱和贮水量变化范围分别为51.92~59.07 mm(黄山松),48.44~54.78 mm(杉木),10-20 cm层的黄山松土壤层显著大于杉木(59.07 mm>48.87 mm,P<0.05);土壤的最大吸持贮水量呈现一致的规律。(3)仅在10-20 cm土层,黄山松的黏粒含量、粉粒含量(0.44%,15.43%)显著高于杉木林(0.19%,9.6%),其余土层的土壤粒径分布无显著差异。(4)土壤的敏感性则呈现0-80 cm的土层深度内2种林分并无显著的差别(P>0.05)。基于上述的水源涵养能力指标发现黄山松林的土壤更具有优势,而在土壤侵蚀敏感性上二者无明显的差异;在适合的立地,栽植黄山松能更好发挥水土保持效益。
2022, 36(2):261-267. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.033
摘要:以祁连山中段排露沟小流域青海云杉为研究对象,2018年5-10月应用带状树木径向生长记录仪对4株青海云杉径向生长过程进行测定,并同步测定气象因子和土壤温度、湿度,分析单株青海云杉径向生长的季节变化特征及其树木个体之间的差异,确定青海云杉在不同生长阶段的限制因子。结果表明:(1)4株青海云杉6月8日左右开始生长,7月28日左右结束生长,生长期约51天。(2)青海云杉径向生长季节变化特征在个体之间存在差异,胸径较小的树木(DBH=10.0 cm和11.0 cm),生长启动晚,结束早,生长期短,年累积生长量少,而胸径较大的树木(DBH=18.3 cm和21.0 cm)正好相反,生长期长,年累积生长量多。(3)青海云杉径向生长具有明显的季节变化模式,分为3个阶段,分别为启动生长阶段(5-6月初)、快速生长阶段(6月初至7月末)和结束生长阶段(8-10月),平均生长速率分别为0.35,12.99,0.54 μm/d。(4)青海云杉在不同的生长阶段限制因子不同,其中,启动生长阶段,降雨和土壤温度是限制生长的主要因子;快速生长阶段,降雨和土壤体积含水量是主要因子。因此,从整个生长季来看,土壤温度和水分是影响青海云杉年内径向生长的主要因子。
王艺乔 , 郑春莲 , 李科江 , 党红凯 , 曹彩云 , 马俊永 , 吴雨晴 , 张俊鹏
2022, 36(2):268-274. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.034
摘要:为探索施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤水稳性团聚体的调控效应,在麦玉两熟制农田咸水灌溉(1,2,4,6 g/L)配施有机肥(OF)和未施有机肥(NOF)长期定位试验的基础上,研究了2018-2019年不同处理对农田耕层0-20 cm土壤盐度(EC1:5)、土壤有机质(SOM)含量和水稳性团聚体稳定性的影响。结果表明:咸水灌溉有增加耕层土壤盐度,降低SOM含量和水稳性团聚体稳定性的趋势,随灌溉水矿化度的升高,SOM含量、>0.25 mm水稳性大团聚体质量分数(WR0.25)、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)逐渐减小,土壤EC1:5和分形维数(Dm)逐渐增大,其中4,6 g/L与1 g/L灌水处理间的差异达显著水平。增施有机肥可降低咸水灌溉农田0-20 cm土壤EC1:5,当灌溉水矿化度 ≥ 2 g/L时,OF处理的耕层土壤EC1:5较NOF处理降低4.64%~48.29%;施用有机肥显著提高农田SOM含量、WR0.25、MWD和GMD,各灌水处理的提高幅度分别为80.75%~127.32%,10.36%~90.44%,12.90%~129.11%和11.88%~81.57%。在该研究条件下, ≥ 4 g/L咸水灌溉会显著增加土壤盐度,降低有机质含量,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用;施用有机肥能促进耕层土壤盐分淋洗,降低盐分对土壤环境的负面影响,有助于实现咸水资源安全高效利用。
2022, 36(2):275-282,291. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.035
摘要:为明晰重庆笋溪河流域河岸带水体、土壤和植物的氮磷特征及其影响因素,采用描述性统计、聚类分析、相关分析和冗余分析的方法,探讨三峡库尾小流域河岸带水体、土壤和植物的氮、磷含量特征、空间分布和各圈层氮磷的相关性及水体氮磷的影响因素。结果表明:(1)河岸带受河流区段影响,从上游到下游,水体氮磷与土壤全氮的含量先减小后增大,下游存在明显的农业氮输入,而土壤硝态氮、全磷和有效磷与植物氮磷的含量逐渐增加;(2)河岸带水体总氮与植物不同营养器官的氮含量均呈显著正相关(P<0.01),水体总磷与土壤全磷和有效磷均呈显著正相关(P<0.001),且土壤全磷、有效磷均与海拔呈显著负相关(P<0.001);(3)河岸带水体氮磷受土壤氮磷、植物氮磷和地形的影响,其中土壤氮磷为主导因子,且土壤20-40 cm有效磷、0-20 cm有效磷、20-40 cm全磷、0-20 cm全磷和0-20 cm硝态氮的置换检验均达到显著水平(P<0.05),变异解释率依次为25.11%,21.71%,11.14%,8.13%和3.05%。河流区段对河岸带水体、土壤和植物中的氮磷含量有影响,从上游到下游,氮磷含量逐渐积聚,而差异性减小;河岸带水体、土壤和植物中的氮、磷彼此间存在一定的相关性,同时受海拔、坡度和坡向的影响。耕地是造成流域下游农业面源污染的主要原因,需加强中下游河岸带植物防护和堤岸土壤保持的能力及优化河岸带的土地利用结构,为三峡库区小流域农业面源污染控制提供依据。
闫代红 , 吉春阳 , 何云华 , 马亚培 , 马红亮 , 高人 , 尹云锋
2022, 36(2):283-291. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.036
摘要:利用田间试验,探讨生物炭与强还原处理(RSD)对退化设施蔬菜土壤可溶性有机质(DOM)的影响。处理为对照(CK)、生物炭修复(BC)、淹水(SF)、淹水覆膜(SFF)、强还原修复(RSD)、RSD与生物炭联合修复(RSD+BC),对比研究不同处理对0-20,20-40 cm土壤DOM含量及光谱特征的影响。结果表明:0-20 cm土层中,相比CK,其他处理土壤pH均显著增加,BC、SF、SFF和RSD处理的NO3--N含量 分别降低31.9%,59.4%,40.0%和22.3%(P<0.05)。RSD处理可溶性有机氮(DON)含量显著提高;RSD和RSD+BC处理的可溶性有机碳(DOC)含量分别显著提高188.2%和201.4%(P<0.05),DOC/DON比值增加,但使DOM芳香化程度和腐殖化程度降低,结构变得简单。土壤DOM组分以类富里酸 和类腐殖酸物质为主,且RSD+BC处理的荧光强度达到最大。对于20-40 cm土层,各处理的荧光强度和DOC含量均显著降低,但相比CK,RSD和RSD+BC处理的DOC含量仍显著增加(P<0.05),而BC和RSD+BC处理使得DON含量降低。综上,RSD+BC联合修复短期内可以减缓土壤酸化,提升土壤DOC含量,但降低土壤DOM芳香化和腐殖化程度。研究结果可为退化设施蔬菜地土壤修复和环境风险评价提供科学参考。
徐文静 , 张宇亭 , 魏勇 , 张建伟 , 胡琪娟 , 刘瑞 , 张学良 , 石孝均
2022, 36(2):292-299. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.037
摘要:为了探明西南地区长期不同施肥处理对稻麦轮作紫色土有机碳组分和碳循环相关水解酶活性的影响,依托重庆北碚29年稻麦轮作紫色土长期定位试验,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、有机无机配施(NPKM)、秸秆还田配施含氯化肥[(NPK)ClS]和秸秆还田配施无机肥(NPKS)5个处理,测定土壤各组分有机碳含量及与土壤碳循环相关的水解酶活性并分析两者间的相关性。结果表明:长期施肥(NPK、NPKM和NPKS)显著提高土壤总有机碳和不同组分有机碳含量,各施肥处理土壤总有机碳含量较CK提升11.6%~40.2%,其中以NPKS处理的提升效果最佳;cPOC、i_POC和M_s+c与总有机碳含量呈显著正相关,其中粗颗粒有机碳(cPOC)组分对土壤碳库变化反应最敏感,土壤总有机碳每提升1个单位有0.4个单位的碳保存于cPOC中。在化学保护、物理保护和未受保护三大有机碳库中,化学保护有机碳库是紫色土有机碳的主要固存组分,平均占66.1%;土壤有机碳在不同碳库的分配受施肥影响,NPKM和NPKS处理土壤未受保护有机碳和物理保护有机碳的分配比例较CK处理显著升高,增幅为10.1%~24.1%。施肥显著提高土壤碳循环水解酶活性,与CK相比,NPKM和NPKS处理的土壤α-葡萄糖苷酶(AG)、β-葡萄糖苷酶(BG)和β-木糖苷酶(BDX)活性提高14.5%~89.1%,提升效果最佳;水解酶(AG、BG和BDX)活性与土壤未受保护有机碳呈显著正相关。综上,有机无机配施是提升土壤有机碳含量和土壤碳循环相关水解酶活性的最佳培肥措施。
盖浩 , 刘平奇 , 张梦璇 , 陈柏旭 , 王迎春 , 王立刚
2022, 36(2):300-304,311. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.038
摘要:东北黑土坡耕地受土壤侵蚀和习惯顺坡耕作措施的影响,水土流失严重,土壤有机碳含量呈逐年下降趋势。针对东北黑土坡耕地不同垄作措施水土流失及土壤有机碳变化特征不明确的问题,采用田间定位试验的方法,探究了顺坡垄作和横坡垄作对坡耕地水土流失及土壤有机碳变化的影响。结果表明:(1)横坡垄作相对于顺坡垄作能显著减少径流总量97.1%,减少泥沙总量93.1%,表现出较强的拦截地表径流和泥沙的作用。(2)横坡垄作对比顺坡垄作可减少99.9%的SOC及99.3%的DOC流出耕地,坡肩和坡背是拦截迁移土壤有机碳的主要坡位,其中98.8%的SOC和94.4%的DOC被拦截在坡肩和坡背位置。(3)经过3年的改垄耕种,横坡垄作相对于顺坡垄作显著提高了玉米产量,且主要体现在坡肩和坡背位置(分别显著提高21.2%,19.4%(p<0.05))。因此,横坡垄作对比农民习惯的顺坡垄作具有明显的保水固土、减少有机碳流失和增加产量的多赢效果,可以作为东北黑土坡耕地土壤保护性耕作的推荐措施。
2022, 36(2):305-311. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.039
摘要:为探究沙柳沙障腐烂过程土壤微生物生物量及酶活性的变化规律,以铺设10年的沙柳沙障为研究对象,采用野外原位取样和室内指标测定法,结合RDA多元数据排序分析,揭示影响土壤微生物生物量及酶活性的主要环境因子。结果表明:(1)随铺设年限的增加,土壤中的C:N与C:P呈上升趋势,10年后的C:N是1年的16.14倍,而N:P呈下降趋势,10年后下降83.96%;(2)随腐烂程度的加剧,土壤MBC、MBN与MBP均呈先上升后下降趋势,7年均达到最大值,分别为1年的2.67,2.18,1.43倍;(3)土壤碱性磷酸酶活性随铺设年限增加呈先上升后下降趋势,6年时最大且表现出显著性差异(P<0.05),但脲酶与蔗糖酶活性均为1年时显著大于其他各组(P<0.05);(4)RDA分析结果表明,土壤理化因子对土壤微生物生物量及酶活性影响的大小顺序为速效钾>含水率>碳氮比>碱解氮>酸碱度>速效磷>氮磷比>碳磷比,即速效钾与含水率为主要驱动因子。研究结果对进一步探讨荒漠生态系统土壤 碳、氮、磷养分循环提供了重要的理论依据。
李洋 , 石柯 , 朱长伟 , 姜桂英 , 罗澜 , 孟威威 , 申凤敏 , 刘芳 , 魏芳芳 , 刘世亮
2022, 36(2):312-321. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.040
摘要:通过大田试验,研究黄淮平原潮土区不同轮作方式对不同土层土壤速效养分和小麦产量构成因素及产量的影响。采用随机区组设置连续的小麦-玉米(WM-WM-WM)、1周期小麦-玉米+1周期小麦-大豆(WM-WS-WM)、1周期小麦-玉米+1周期小麦-夏花生(WM-WP-WM)、连续的小麦-夏花生(WP-WP-WP)和连续的小麦-大豆(WS-WS-WS)5个处理。结果表明,2017-2019年各处理土壤碱解氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量在0-30 cm土层逐渐降低。随着栽培期限的增长,0-20 cm土层,WM-WP-WM和WP-WP-WP处理的土壤碱解氮(AN)含量最高。土壤硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)含量以WP-WP-WP和WS-WS-WS处理最优,而WP-WP-WP处理NO3--N和NH4+-N含量最高,分别为43.98,17.58 mg/kg。WP-WP-WP处理有效磷(AP)含量和速效钾(AK)含量显著高于其他处理,分别为24.49,172.80 mg/kg。轮作模式和土层深度对NO3--N、NH4+-N、AN、AP和AK有明显交互效应。WP-WP-WP处理小麦籽粒蛋白质在年际间变化明显,最高达到17.83%。小麦成熟期生物量和产量均以WP-WP-WP和WS-WS-WS处理最高。小麦氮收获指数与收获指数呈正相关关系。WP-WP-WP处理提高小麦的穗粒数(34.2个/穗),WS-WS-WS处理提高小麦亩穗数(26.7万穗/hm2)。总体来说,3年周期内,WP-WP-WP处理可以显著提高土壤碱解氮、硝态氮、铵态氮、有效磷以及地上部生物量和籽粒蛋白质含量。WS-WS-WS处理显著提高土壤铵态氮含量;WS-WS-WS和WP-WP-WP处理的小麦产量最高。因此,小麦-花生和小麦-大豆轮作模式均明显增加土壤有效氮含量,同时增加或维持小麦产量,推荐为该地区适宜的轮作模式。
汪爱霞 , 马彦麟 , 齐广平 , 康燕霞 , 银敏华 , 汪精海 , 贾琼 , 唐仲霞 , 姜渊博
2022, 36(2):322-330. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.041
摘要:针对西北干旱草原区天然草地退化、水土流失严重以及人工草地生产力低下等问题,研究种植模式和水氮调控对牧草产量、品质和水氮利用效率的影响,以期获得高产高效的草地管理模式。以3年生紫花苜蓿和无芒雀麦(2018年播种)为试验材料,分析种植模式(无芒雀麦与苜蓿混播D1,无芒雀麦单播D2)、施氮(纯氮)量(N1:60 kg/hm2;N2:120 kg/hm2)和灌水量(以灌水下限占田间持水量θf的百分比计,轻度亏水 65%θf、中度亏水 55%θf、重度亏水 45%θf分别记为W1、W2、W3,灌水上限均为85%θf)3个因素对牧草产量、品质和水氮利用效率的影响。结果表明:(1)增加灌水量和施氮量有利于牧草株高和茎粗的生长,与W3N1处理相比,W1N2处理混播苜蓿、混播无芒雀麦和单播无芒雀麦三茬平均株高分别增加27.41%,20.26%和26.55%,茎粗分别增加11.32%,4.11%和20.98%;混播对无芒雀麦株高有促进作用,对茎粗有抑制作用。(2)灌水量和施氮量的增加有利于提高牧草产量和品质,W1N2处理牧草年产量和粗蛋白(CP)含量最高,与W3N1处理相比,W1N2处理下混播牧草年产量、CP含量分别增加42.16%,27.00%,单播牧草年产量、CP含量分别增加38.59%,37.26%,混播牧草ADF和NDF分别降低19.56%和33.86%,单播牧草ADF和NDF分别降低21.29%和25.53%。(3)随着灌水量的增加,IWUE和WUE减小,PFPN增大;增加施氮量,混播模式IWUE、WUE和PFPN均减小,单播模式IWUE和PFPN减少,WUE增大。(4)基于主成分分析得出,混播模式轻度亏水(灌水下限65%θf)高氮量(120 kg/hm2)处理综合得分最高,为适宜的水氮管理模式。研究结果可为西北干旱半干旱草原区牧草的种植管理提供理论依据。
陈照明 , 王强 , 刘晓霞 , 林海忠 , 何杰 , 俞巧钢 , 马军伟
2022, 36(2):331-336. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.042
摘要:为探究施用水稻秸秆生物炭对水稻产量、氮肥利用率、氮肥残留及损失的影响,采用盆栽试验结合15N示踪技术,分析了施用水稻秸秆生物炭对水稻生物量、氮素积累量、肥料氮去向以及氨氧化微生物的影响。研究共设置5个处理:不施氮肥(N0)、单施化肥(CF)、施化肥配施0.5%生物炭(BC1)、施化肥配施1%生物炭(BC2)和施化肥配施2%生物炭(BC3)。结果表明:与CF处理相比,BC2和BC3处理均显著提高水稻产量,增产率分别为19.3%和22.0%。施用生物炭显著增加水稻氮素积累量和表观利用率。施用生物炭的水稻籽粒肥料氮积累和总肥料氮积累量较CF处理分别提高18.6%~23.4%和18.5%~26.5%。然而,施用生物炭处理与CF处理之间的籽粒土壤氮吸收量没有显著差异。BC1、BC2和BC3处理的氮肥利用率分别为30.4%,28.5%和29.3%,均显著高于CF处理(24.1%)。施用生物炭有利于肥料氮在土壤中的 残留,从而减少损失。因此,施用生物炭的肥料氮损失率(25.7%~27.5%)显著低于单施化肥处理(38.4%)。与CF处理相比,高量施用生物炭(BC3)显著降低氨氧化细菌的amoA基因拷贝数,但施用生物炭对氨氧化古菌丰度没有显著影响。综上表明,施用水稻秸秆生物炭是提高水稻产量和氮肥利用率,同时还是有效减少氮素损失的一种有效措施。
2022, 36(2):337-343. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.043
摘要:以青岛市大沽河流域砂壤、河潮土、砂姜土3种农田土壤为研究对象,开展室内土柱试验,研究土壤pH、温度、含水率等理化性质与生物炭和氮肥配施对土壤有效磷(Olsen-P)和全磷(TP)淋失的影响,以期为提高农田土壤磷素有效性、减少全磷淋失提供参考依据。结果表明:3种土壤的pH在偏中性或弱碱性时磷素有效性最高,pH偏酸性时,土壤全磷淋失量较大;3种土壤不同土层中的Olsen-P含量随含水率的增加表现为不同的变化规律;3种土壤的磷素有效性均随温度的升高逐渐增大,全磷淋失量随温度的升高逐渐降低;生物炭和氮肥配施(T1~T7)处理下均能够有效提高土壤磷素有效性,作用效果依次为生物炭和氮肥联合施加>单加生物炭>单加氮肥,当氮肥和生物炭比例为2:1时,土壤磷素有效性最高。生物炭与氮肥联合施加对土壤全磷淋失的抑制效果优于单独施加生物炭,氮肥对全磷淋失的抑制效果不明显。
李媛 , 郝鲜俊 , 高文俊 , 杨杰 , 孟会生 , 张杰 , 孙大生
2022, 36(2):344-351. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.044
摘要:为探究定位培肥矿区复垦土壤过程中不同有机肥对土壤磷素累积状况及环境流失风险的差异。以山西省孝义市采煤塌陷复垦土壤为研究对象,研究不同有机肥(鸡粪、猪粪、牛粪)和化肥在4个施磷水平下(0,25,50,100 kg/hm2)培肥4年后对矿区复垦土壤全磷、Olsen-P、Mehlich3-P、CaCl2-P以及磷饱和度(DPS)的影响及其之间的变化关系。结果表明:(1)施用有机肥增加土壤中磷素含量,且施磷量越大,对磷素含量的影响越明显,特别是土壤全磷、Olsen-P和Mehlic3-P,并使CaCl2-P呈增加的趋势;与不施磷处理和化肥相比,施用有机肥提高了土壤磷饱和度(DPS);总体来看,不同施肥处理对土壤磷素含量的影响均表现为鸡粪 ≥ 猪粪>牛粪>化肥。(2)各施肥处理土壤Olsen-P与Mehlich3-P、Olsen-P与CaCl2-P、Mehlich3-P与CaCl2-P之间存在显著的线性相关性。(3)与猪粪、牛粪和化肥处理相比,鸡粪处理对矿区复垦土壤磷素流失风险影响最大,当磷饱和度(DPS) ≥ 39.31%、Olsen-P ≥ 26.24 mg/kg、Mehlich3-P ≥ 49.06 mg/kg时,土壤CaCl2-P含量迅速增加。因此,可将上述指标作为矿区复垦土壤磷素流失的临界值,超过此值,土壤磷素流失风险加大,需要警惕对地表、地下水体的污染。
2022, 36(2):352-360. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.045
摘要:流溪河水库流域是亚热带典型的山地河源区,研究此流域的碳氮营养盐浓度时空变化特征及其影响因素对揭示亚热带流域生物地球化学循环与保障水资源供给具有重要意义。基于地形、气象、土地利用、土壤和实地采样获得的水质数据,采用相关分析及Elastic Net回归分析法,探讨了流溪河水库流域溪流碳氮营养盐浓度的时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)从时间上看,枯水期各采样点溪流碳氮营养盐浓度总体变化不大,但空间差异明显,其中NO3-与NH4+浓度具有强相关性。(2)流域坡度大小是引起不同溪流碳氮营养盐浓度存在差异的重要因子,且三级以上坡度对碳氮营养盐浓度变化产生显著的正面影响。(3)流域平均相对湿度也显著影响溪流碳氮营养盐的浓度。流域相对湿度越大,溪流的溶解有机碳浓度相对较高,但氮营养物浓度相对较低;同DOC相比,NO3-和NH4+对气象条件变化敏感度较低。(4)土地利用如建成区面积占比等人类活动显著影响碳氮营养盐的浓度,表现为建成区面积占比与DOC浓度呈负相关关系。此外,森林覆盖度增大会提高溪流DOC和NO3-的浓度,但对NH4+浓度的影响不显著。(5)土壤类型也影响流域碳氮营养盐的浓度,简育低活性强酸土对NO3-浓度产生正面影响,人为堆积土对NH4+浓度产生正面影响。研究结果可为流域水资源保护和了解碳氮营养物浓度的变化及影响因素提供有益信息。
徐颖 , 谭婷 , 任劲松 , 李玉 , 向彪 , 朱永乐 , 汤家喜
2022, 36(2):361-367. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.046
摘要:生态缓冲带可有效截留阻控非点源污染物向水体中迁移。选取紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、高羊茅(Festuca elata Keng ex E. Alexeev)、草木樨(Melilotus officinalis (Linn.))、早熟禾(Poa annua L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)5种草本植物构建模拟生态缓冲带,通过人工模拟径流试验,探讨不同植被类型、污染物入流浓度、生态缓冲带坡度以及施加生物炭种类条件下,生态缓冲带对径流中氟离子阻控效果的影响。结果表明:早熟禾生态缓冲带对径流中氟化物的阻控效果最好,当流量为0.5 L/min,入流浓度 为4 mg/L,坡度为5°时,其对氟化物浓度的阻控效率为13.1%,质量阻控效率为92.6%;当流量为0.5 L/min,入流浓度为8 mg/L,坡度为5°时,其浓度阻控效率为20.6%,质量阻控效率为96.4%;坡度越小,生态缓冲带对氟化物阻控效果越好;当流量为0.5 L/min,入流浓度为4 mg/L,坡度为5°时,添加玉 米秸秆生物炭后的生态缓冲带径流阻控效率均有提高,其中草木樨缓冲带最为明显,其地表径流的阻控效率提高23.8%。
李鹏 , 陈璇 , 杨章旗 , 颜培栋 , 陈虎 , 零天旺 , 陆绍浩
2022, 36(2):368-377. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.047
摘要:为研究不同密度马尾松人工林枯落物输入对土壤理化性质和林分生长影响,选择适宜的人工林经营措施提供参考。以2 500,3 300,4 500,6 000株/hm2(分别记为M1、M2、M3和M4)4种造林密度的马尾松人工林为研究对象,利用结构方程探究不同密度马尾松林枯落物输入对土壤性质的影响。结果表明:林分密度对枯落物和土壤理化性质均具有显著影响,其中枯落物总蓄积量和持水量表现为M2密度最大,显著高于其他密度;同时M2密度中枯落物碳、氮、磷、钾养分储量最大,以有机碳为主,占总储量的96.98%。随土层深度的增加,土壤理化性质差异性减少,枯落物层对土壤表层理化性质影响较大,土壤持水性、孔隙度、pH、全磷、碱解氮和速效磷均在M2中最大,有机质和全氮呈现M4>M2>M3>M1,渗透性、全钾和速效钾在M1中最大。枯落物蓄积量和养分储量与土壤粉粒、持水性、孔隙度、有机质、全磷和碱解氮呈显著正相关。结构方程显示,枯落物总蓄积量对土壤理化性质均具有显著正相关,而持水性对土壤化学性质具有显著负相关;土壤化学性质对林分蓄积量具有显著正相关,而枯落物养分储量对林分蓄积量具有显著负相关。综上,M2密度下马尾松林枯落物总蓄积量和养分储量较多,能够起到减少地表径流,增加土壤持水性和孔隙度,并减少速效养分流失,促进根系伸展和延伸,是比较科学的马尾松营林措施。
乔若楠 , 程煜 , 闫思慧 , 罗敏 , 张通港 , 王春 , 张体彬 , 冯浩
2022, 36(2):378-384. DOI: 10.13870/j.cnki.stbcxb.2022.02.048
摘要:为探究不同微咸水水质对土壤盐分和作物生长的影响,在日光温室条件下,以生菜为供试对象开展盆栽试验,以CaSO4的饱和溶液为对照(CK),向去离子水中添加氯化盐形成不同阳离子组成的微咸水处理(Na+,TNa;Na+/K+比为1:1,TNa-K;K+,TK),各处理添加盐分总摩尔量相同,研究灌溉水中不同阳离子组成对土壤盐分、阳离子含量以及生菜光合特性、离子吸收和生长的影响。结果表明:(1)微咸水灌溉下生菜生长季末(播后80天)各处理0-20 cm土壤饱和提取液电导率(ECe)较播种前和播种后50天显著升高,其中,CK处理显著低于其他处理(P<0.05)。土壤pH在不同处理和不同土层深度上差异均不显著(P>0.05)。生长季末土壤盐分阳离子大多积累在表层,与盐分分布一致。(2)与CK相比,单盐离子胁迫(TNa和TK处理)显著降低生菜净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合特性(P<0.05),从而降低产量,TNa处理最低;而TNa-K处理光合特性虽显著低于CK处理,但高于TNa和TK处理,说明TNa-K处理的盐分离子组成缓解了单个盐分离子对生菜生长的危害,且生菜产量较TNa和TK处理有所升高,但差异不显著(P>0.05)。(3)与CK相比,TNa和TK分别显著提高生菜叶片中Na+和K+含量;而TNa-K处理叶片Cl-含量虽然高于CK,但显著低于TNa和TK处理(P<0.05)。微咸水中Na+、K+阳离子比为1:1的盐分组成维持了生菜植株的离子平衡,缓解了单个一价阳离子对生菜生长的盐胁效应,而对于单个离子来说,Na+对生菜的毒害作用明显大于K+。研究结果为微咸水灌溉管理提供科学依据。