咸水沟灌对棉田土壤水稳性团聚体稳定性的影响

探明咸水沟灌对土壤水稳性团聚体的影响对实现咸水资源安全高效利用具有重要意义。本研究在棉花长期定位咸水沟灌试验(始于2006年)的基础上,分析了不同矿化度(1、2、4、6、8、10 g·L^-1)咸水连续灌溉第10年和第15年棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性的变化特征。结果表明: 沟底0~30 cm土层土壤盐分随灌溉水矿化度的升高而增加,其中6、8、10 g·L^-1灌水处理与1 g·L^-1处理间差异达显著水平;随着土层深度的增加,各处理土壤盐分逐渐增大。咸水沟灌有降低沟底土壤水稳性团聚体稳定性的趋势,当灌溉水矿化度≥6 g·L^-1时,水稳性大团聚体(>0.25 mm)质量分数、团聚体平均重量直径和几何平均直径显著降低,分形维数和平均重量比表面积显著增大;随着土层深度的增加,各处理土壤水稳性团聚体稳定性下降。连续多年咸水沟灌条件下,各处理棉田沟底0~30 cm土层土壤盐分和水稳性团聚体稳定性未随灌水年限的增加而逐年积累与恶化。在本研究灌溉制度下,采用≤4 g·L^-1咸水沟灌对试验区棉田土壤盐分和水稳性团聚体稳定性指标无显著影响。     

东北黑土区片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响

土壤侵蚀方式的差异必然会导致土壤团聚体破碎程度及流失过程的不同。基于室内模拟降雨试验,对比研究了黑土坡耕地片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响。结果表明,在50和100 mm/h降雨强度下,沟蚀试验处理的侵蚀量分别是片蚀试验处理的1.42倍和3.51倍左右。在片蚀试验处理下,当降雨强度由50 mm/h增加至100 mm/h时,侵蚀泥沙中微团聚体（< 0.25 mm）含量由45.7%增加至74.2%;而在沟蚀试验处理下,侵蚀泥沙中以大团聚体（≥0.25 mm）为主,其占团聚体流失量为65.5%。片蚀试验处理下,50 mm/h降雨强度时,侵蚀泥沙中 > 5和2-5 mm粒级的团聚体含量均小于沟蚀处理,而其它粒级的团聚体含量均大于沟蚀处理;在100 mm/h降雨强度下,侵蚀泥沙中团聚体各粒级的含量均小于沟蚀处理。与试验土壤相比,表征团聚体流失的两个特征指标平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）均明显减少;在两种降雨强度下,片蚀试验处理的MWD和GMD均明显小于沟蚀处理。研究还发现MWD和GMD两种团聚体指标均能反映黑土农耕地坡面片蚀和沟蚀方式下的团聚体流失特征,且MWD能够更好的反映出雨强变化时两种侵蚀方式下土壤团聚体的流失特征。     

外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响

以4年生银杏幼苗为材料,进行不同浓度盐胁迫(50、100、200 mmol·L^-1)处理,叶片喷施和土壤浇灌外源褪黑素溶液(0、0.02、0.1、0.5 mmol·L^-1),研究外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响。结果表明：盐胁迫显著抑制银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力,而在盐胁迫下施用适宜浓度(0.02、0.1 mmol·L^-1)的外源褪黑素能够促进植株生长,降低电解质外渗率,减少黄酮和丙二醛含量,促进叶片中过氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高,但高浓度(0.5 mmol·L^-1)外源褪黑素会进一步加剧氧化胁迫和渗透胁迫。0.02和0.1 mmol·L^-1外源褪黑素处理缓解了盐胁迫下银杏幼苗的渗透胁迫和氧化胁迫,且0.02 mmol·L^-1外源褪黑素处理对盐胁迫缓解效果最佳。地径、枝条宽度、枝条长度、电解质外渗率、SOD活性和黄酮含量可作为快速鉴定银杏受盐胁迫程度的关键指标。     

湖南双季稻种植区不同生产力水稻土的物理性质

在湖南省东部、中部和西北部8个水稻主产县采集了24个不同生产力水稻土样品,测定了土壤物理性质和黏土矿物组成参数,包括土壤容重、土粒密度、孔隙度、田间持水量、水稳性团聚体、平均质量直径、标准化质量直径、团聚体破坏率、田间持水量、有机碳、有机胶结物质、无机胶结物质和黏土矿物等指标,以研究湖南省双季稻种植区不同生产力水稻土物理性质的差异.结果表明：高产水稻土（>14000 kg·hm^-2）的容重小于1.2 g·cm^-3,总孔隙度大于50%,通气孔隙度多数大于4%,0.5～5mm水稳性团聚体含量多数在20%以上.高产水稻土与中产水稻土(10000～13500 kg·hm^-2)之间的多数物理性质无显著差异,但与低产水稻土(<10000 kg·hm^-2)的差异显著,说明中产水稻土只要在良好的管理条件下可以转变为高产水稻土;而低产水稻土的物理性质较差,应重视这类水稻土的改良.     

不同开垦年限黑土溅蚀与团聚体分选特征

分别以开垦年限为8 a、30 a、50 a的典型黑土耕地和未开垦的天然次生林林地表层土壤为对象,采用人工模拟降雨的方法,对比分析了不同开垦年限土壤的溅蚀规律及溅蚀过程中团聚体分选、分布特征,并通过析因分析研究了开垦对黑土溅蚀的影响机制.结果表明：不同开垦年限黑土耕地土壤的溅蚀量明显高于未开垦次生林林地土壤,且随开垦年限的延长而增加,变化范围为0.95～7.06 g·cm^-1;土壤溅蚀量与溅蚀距离表现出紧密的指数函数关系,而且随着水平空间距离的增加,小粒级水稳性团聚体比例逐渐增加;溅蚀对黑土团聚体产生富集作用与损耗作用的临界粒级为1.0 mm;粒级＞2 mm、＜0.25 mm水稳性团聚体及有机质含量是典型黑土土壤溅蚀量及其变化特征的主要影响因子.     

降雨侵蚀过程中黑土团聚体流失特征

坡面侵蚀过程中土壤团聚体流失可直接反映土壤团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究降雨侵蚀过程中黑土坡面土壤团聚体流失特征。试验处理包括黑土区常见的2个侵蚀性降雨(50、100mm/h降雨强度)和2个坡度(5°和7.5°)以及2种地面处理(裸露休闲和秸秆覆盖)。结果表明:裸露休闲处理下径流含沙量是秸秆覆盖处理的27.5—141.3倍,且不同处理下含沙量最大值均出现在降雨初期。覆盖秸秆与无覆盖试验处理下土壤团聚体流失均以0.25 mm微团聚体为主。秸秆覆盖试验处理下泥沙中0.25 mm微团聚体流失量占团聚体流失总量的34.5%—56.8%,而在裸露休闲处理下其值达到82%以上。秸秆覆盖处理下的各粒级团聚体流失量较裸露休闲试验处理减少了33.3%以上,其中差异最明显的是≥1 mm粒级团聚体与0.25 mm微团聚体,二者分别较裸露休闲处理减少了43.1%—96.4%和99.0%以上。秸秆覆盖处理下的0.25—2 mm粒级团聚体流失比例较裸露休闲处理明显增加。秸秆覆盖试验处理下流失团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别是裸露休闲处理的1.5—2.9和1.7—2.0倍;而秸秆覆盖处理下的平均重量比表面积(MWSSA)和分形维数(D)较裸露休闲处理分别减少了26.2%—32.9%和5.1%—6.7%。     

不同土壤水分条件下CO2浓度对禾谷缢管蚜种群的影响

利用开顶式熏气室研究了不同土壤水分条件下不同CO₂浓度对禾谷缢管蚜种群的影响,以期对未来大气CO₂浓度升高条件下不同降雨地区的小麦蚜虫关系发展趋势做出初步预测.结果表明,随CO₂浓度升高,禾谷缢管蚜种群持续增长,但以CO₂浓度从350μl·L^-1上升到550μl·L^-1时增长最快;禾谷缢管蚜种群大小与土壤水分密切相关,各CO₂浓度下均以60%土壤水分的最大;当CO₂浓度从350μl·L^-1上升到550μl·L^-1时,60%土壤水分下的种群增长最快;当CO₂浓度从550μl·L^-1上升到700μl·L^-1时,60%和40%土壤水分下的种群增长相近,且高于80%土壤水分下的增长.据此可以认为,随大气CO₂浓度升高,禾谷缢管蚜种群会持续增长,从目前至下世纪中叶的时间内可能是蚜虫种群增长最快的阶段,特别在干旱、半干旱地区禾谷缢管蚜种群增长幅度较大、小麦受害较重.     

溶解性有机质和纳米氧化锌共存对人工湿地处理性能及堵塞的影响

溶解性有机质(DOM)的存在会影响纳米氧化锌颗粒(ZnO NPs)在水中的稳定性。本文通过构建垂直潜流人工湿地，以腐殖酸(HA)作为DOM的代表物质，研究了1 mg·L^-1 ZnO NPs和不同浓度HA(1、5、10、20和30 mg·L^-1)共存下对人工湿地处理性能、堵塞程度以及微生物群落变化的影响。结果表明：低浓度(≤1 mg·L^-1)HA溶液会促进ZnO NPs的团聚，而中高浓度(1～25 mg·L^-1)HA溶液则产生相反的作用。ZnO NPs和HA共存会降低人工湿地的净化效果，尤其是1 mg·L^-1 HA时，COD、氨氮和总氮的去除率分别下降了18.07%、19.94%和26.37%。连续投加1 mg·L^-1 HA浓度和1 mg·L^-1 ZnO NPs 60天后，人工湿地堵塞最严重，渗透系数下降67.5%。HA和ZnO NPs共存会影响微生物分泌胞外聚合物(EPS),当HA浓度为1 mg·L^-1时，EPS...     

镉在黑土和棕壤中吸附行为比较研究

比较研究了重金属镉在黑土和棕壤中的吸附热力学和动力学行为.结果表明,在实验设定的浓度范围内,黑土和棕壤对Cd²⁺吸附量随溶液中Cd²⁺浓度的增加而增加.黑土对Cd²⁺的吸附固定能力明显强于棕壤.在平衡液浓度为20 mg·kg^-1时,黑土对Cd²⁺的吸附量为1 485.2 mg·kg^-1、棕壤为700.6 mg·kg^-1.两种土壤对Cd²⁺的吸附等温线与Langmuir、Freundlich和Henry方程均有较好的拟合性,而Temkin方程不适合用来描述Cd²⁺在两种土壤中的等温吸附.根据Langmuir的拟合结果,Cd²⁺在黑土和棕壤中的最大吸附量分别可达5 939.3和2 790 mg·kg^-1.黑土较高的吸附能力与其高的有机质含量和粘粒含量有关.黑土和棕壤中Cd²⁺的吸附是一个快速反应过程,2 min内能达到平衡吸附量的90%,15～30 min左右达到吸附平衡.一级动力学方程是拟合Cd²⁺在黑土和棕壤中吸附动力学过程的最优方程,其次为Elovich方程和双常数方程.随着初始浓度的增加,Cd²⁺在土壤中的吸附速率也不断增大.随着吸附量的增大和反应时间的延长,吸附速率不断下降.在较低的初始浓度下,Cd²⁺在黑土中的下降趋势要快于棕壤.     

南方山区典型小流域桉树人工林种植对水土流失的影响

南方山区人工林的不合理开发导致严重的水土流失。典型人工林小流域土壤侵蚀时空变化研究对于人工林种植和山区生态环境可持续发展具有重要意义。本研究利用地理信息系统结合修正通用土壤流失方程，分析了粤西山区大顶山小流域土壤侵蚀的时空变化及关键驱动机制。结果表明：大顶山小流域侵蚀模数为1948.1 t·km^-2·a^-1,属于轻度侵蚀，但空间变异十分剧烈，变异系数为5.12,最大值可达191127 t·km^-2·a^-1。微度侵蚀(<500 t·km^-2·a^-1)面积占流域总面积的80.6%,中度及以上侵蚀(>2500 t·km^-2·a^-1)主要分布在植被覆盖度小于30%的桉树人工林幼林区，贡献了流域总侵蚀量的75.7%。2014—2019年间，大顶山小流域平均侵蚀年际变化不大，但土壤侵蚀空间分布变化较大，植被覆盖度、坡度和降雨是关键影响因素。桉树人工林种植导致自然植被破坏是引发造林区土壤侵蚀的首要原因。幼林区土壤侵...     

基于模拟降雨试验的喀斯特坡耕地土壤侵蚀特征

探索喀斯特坡耕地土壤侵蚀过程及机理对该区水土流失及石漠化治理具有重要的现实和指导意义.本文采用人工模拟降雨的试验方法,探索喀斯特坡耕地土壤侵蚀过程及特征.结果表明: 降雨强度较小时(30、50 mm·h^-1),水土流失以地下孔(裂)隙流失为主,当降雨强度较大时(80 mm·h^-1),土壤侵蚀以地表流失为主;地表径流模数和输沙率均随坡度的增加而增大,随孔(裂)隙度的增加而减小.地下径流模数在0.37～0.52 L·m^-2·min^-1,地下输沙率在0.81～1.93 g·min^-1,二者均随坡度的增加而减小,随降雨强度的增加呈先增大后减小的变化趋势.     

黄土高塬沟壑区草地沟头立壁土壤抗冲性特征

黄土高原植被恢复使沟头立璧土壤侵蚀过程发生显著变化.为明确黄土高塬沟壑区草地沟头立壁土壤抗冲性特征及其影响因素,以裸地为对照,利用室内原状土槽冲刷试验研究了草地沟头立壁O～1m不同土层(0～10、10～20、20 ～ 40、40～ 60、60 ～ 80、80～ 100 cm)土壤理化性质和抗冲性特征.结果 表明:草地和...     

模拟降雨条件下生物结皮坡面产流产沙对雨强的响应

生物结皮是黄土丘陵区退耕地广泛存在的地被物.本研究通过人工模拟降雨试验分析了雨强对生物结皮坡面产流产沙的影响.结果表明: 生物结皮坡面产流产沙随降雨历时的延长先增加、10~18 min趋于平稳.相对于裸土坡面,生物结皮显著延长了坡面初始产流时间,抑制了坡面产流产沙,可降低21%~78%的坡面径流量和77%~95%的产沙量.雨强主要通过影响生物结皮坡面径流而影响其产沙.随着雨强的增加,生物结皮坡面产流产沙与雨强的相关性出现了由不显著相关向显著相关的转折,雨强＞1.5 mm·min^-1时,生物结皮坡面的减流减沙作用随着雨强的增加而降低.本研究结果为降雨条件下生物结皮坡面产流产沙过程的模型模拟奠定了基础.     

东北黑土区农田生物结皮的特征及其对表层土壤崩解的影响

于作物生长季对东北黑土区典型农田中生物结皮的发育特征(类型、物种、厚度、覆盖度、生物量)进行分析,并使用数显推拉力计测定比较了无结皮土壤与不同生物量(以叶绿素含量表征,分别为5～15、15～25、25～35、35～50 mg·g^-1)生物结皮层中土壤的崩解差异。结果表明: 1)东北黑土区农田中发育有藻和藓两类生物结皮,其中,毛枝藻和细叶真藓最为多见;藻结皮的厚度和生物量显著小于藓结皮,并总体上呈现由藻结皮逐渐向藓结皮演替的趋势。2)农田生物结皮的覆盖度、厚度和生物量与耕作扰动的频率和强度呈负相关,传统耕作农田中其平均覆盖度、厚度和叶绿素含量仅为27.8%、1.52 mm和6.49 mg·g^-1,但在免耕地中可增加至83.5%、2.74 mm和34.16 mg·g^-1。3)生物结皮显著削弱了土壤崩解作用,与无结皮土壤相比,4种生物量下生物结皮的土壤崩解速率分别显著降低了43.1%、50.1%、55.5%和59.8%,土壤最大崩解率分别显著降低了11.4%、17.7%、33.2%和36.6%。4)土壤崩解速率和最大崩解率均与生物结皮的厚度和生物量呈显著负相关,即生物结皮对土壤崩解的影响主要缘于其在发育过程中自身特性的改善及其覆盖后对表层土壤物理性质的改变。综上,随着保护性耕作技术推广后耕作扰动的减少,生物结皮在东北黑土区农田中有较高的发育潜力,它们发育后能削弱表层土壤崩解、提高土壤抗冲性,对农田土壤侵蚀防治具有积极意义。     

降雨条件下两种土壤类型工程堆积体坡面水沙关系与侵蚀动力特征

随着生产建设活动的日益频繁,其产生的工程堆积体逐渐成为人为水土流失的主要来源。本研究选取风沙土和红土堆积体,通过室内模拟降雨试验,研究了不同雨强(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^-1)和砾石含量(0、10%、20%、30%)条件下,两种土质工程堆积体坡面侵蚀过程中水沙关系和侵蚀水动力特征的变化。结果表明: 风沙土堆积体产沙率随时间呈波动式增大趋势;红土堆积体在1.0 mm·min^-1雨强时先增大后逐渐稳定,其他雨强则迅速下降后呈波动变化的趋势,且雨强越大、砾石含量越小,波动越剧烈。风沙土堆积体在0和10%砾石含量时存在坡面细沟侵蚀,细沟侵蚀阶段的产沙率是片蚀阶段的6.74～57.40倍;红土堆积体坡面侵蚀过程可划分为松散颗粒侵蚀阶段和土石侵蚀阶段,松散颗粒侵蚀阶段产沙率是土石侵蚀阶段的1.05～3.49倍。两类堆积体产沙率均随雨强增大而增大,1.0和1.5 mm·min^-1雨强时产沙率随砾石含量增大而波动变化,雨强＞1.5 mm·min^-1时则随砾石含量增大而减小,相同条件下,风沙土堆积体产沙率是红土的1.45～4.14倍。风沙土堆积体侵蚀过程中水沙关系由水大沙少向水大沙多转变,而红土堆积体则呈相反变化: 水大沙多时期,风沙土堆积体产沙增速是红土堆积体的1.94～37.60倍;水大沙少时期,红土堆积体产沙减速是风沙土的1.40～21.30倍。总体上,径流功率在描述两类堆积体侵蚀动力过程方面优于径流剪切力,临界径流功率均随砾石含量增大而增大,其中,风沙土堆积体在细沟侵蚀阶段的临界径流功率(0.02～0.04 W·m^-2)是片蚀阶段的2倍,且两阶段临界径流功率均低于红土堆积体。本研究结果可为工程堆积体侵蚀预测模型的建立提供科学参考。     

种植碱蓬和秸秆覆盖对沿海滩涂极重度盐土盐分动态与脱盐效果的影响

为探明沿海滩涂极重度盐土盐分动态规律及其影响因子,并探讨盐生植被和秸秆覆盖下土壤的脱盐及控盐效果,2014年5月—2015年5月,在江苏沿海滩涂极重度盐土中进行田间试验,设置4种处理:对照(裸地,CK)、种植碱蓬(PS)、15 t·hm^-2秸秆覆盖(SM-A)和30t·hm^-2秸秆覆盖(SM-2A),监测气候因子和土壤盐分的动态变化.结果表明:(1)滩涂裸地表层土壤盐分具有显著的季节性变化特征,表现为在6—8月盐分降低至最低值(8.69g·kg^-1),9—12月呈现积盐作用,最大值为26.66 g·kg^-1;表层土壤盐分变化比亚表层更剧烈,而且亚表层盐分变化相对于表层具有一定的滞后性;(2)相关分析表明,滩涂裸地表层盐分变化与采样前15 d的累积降雨量及蒸降比具有显著的线性关系;多因子及互作逐步分析表明,降雨量增加可以显著促进脱盐作用,大气温度升高可加剧盐分积累,降雨量和大气温度的互作效应增加会对盐分累积产生正效应;(3)PS处理没有显著改变土壤盐分的季节性变化规律,但降低了表层土壤盐分;(4)SM-A和SM-2A条件下,土壤脱盐率与覆盖处理天数回归拟合符合Logistic曲线,且经过雨季覆盖处理90~100 d后表层土壤脱盐率均可达到95.0%以上,覆盖处理120 d后亚表层土壤脱盐率均可达到92.0%以上,之后表层和亚表层土壤盐分分别在0.60和1.00 g·kg^-1以下波动.综合考虑脱盐效果和经济投入,在梅雨季节前(4—5月)采用15 t·hm^-2秸秆覆盖,可能是未来滩涂极重度盐土进行快速脱盐和改良的重要措施.     

红壤表土团聚体粒径对坡面侵蚀过程的影响

以湖北省咸宁市的3种典型红壤为研究对象,利用试验土槽,采用室内人工模拟降雨方法,研究土壤团聚体粒经对坡面径流和侵蚀的影响以及泥沙特性。结果表明,在前期含水量、坡度一致的条件下,随着团聚体粒径的增大其稳定性减小,坡面初始产流时间缩短;侵蚀量也随着团聚体粒径的增大而减小,供试3种土壤中〈2mm团聚体侵蚀量最大,依次为3.40、2.55、3.33gm^-2min^-1。侵蚀泥沙平均重量直径随着坡面表土团聚体初始粒径的增大而减小。研究结果有助于深入了解坡面侵蚀机理,为泥沙输移模型开发提供必要的土壤参数。