固定道压实对农田土壤物理性状的影响

在大田试验条件下,研究了固定道耕作对土壤物理性状的影响。结果表明：不同区域作物收获后土壤容重总体表现出固定道最大、平作区次之、垄耕区最小的变化趋势,固定道压实显著增加了固定道内0～20 cm土层土壤容重,但避免了机械和灌溉对作物生长区的影响,与播种前相比,固定道耕作作物生长区收获后土壤容重与播种前相比没有明显变化,而平作区土壤容重比播种前显著增加;灌溉后固定道内土壤含水量的减小明显滞后于平作区,表明压实增强了土壤的持水能力,减少了固定道内土壤水分的蒸发;土壤紧实度随土壤深度的增加呈先减小后增大再减小的“S”型曲线变化趋势,机械压实明显增加了土壤紧实度,固定道在不同时段测定的土壤紧实度值均高于相应平作区,尤其在0～20 cm土层,而且随着灌溉后时间的推移,这种趋势越来越明显,而在20 cm土层以下,这种差异相对较小,表明固定道压实对土壤紧实度的短期影响没有到达20 cm以下土层;固定道土壤含水量和土壤紧实度之间存在显著的负相关。固定道耕作技术具有减少作物生长区机械和灌溉干扰的作用,而且机械行走区所形成的土壤隔水层能起到减缓裸露地土壤水分蒸散发的作用。     

典型新建绿地上海辰山植物园土壤水库特征及其影响因子

研究不同植被类型、压实方式和土壤基本理化性质对典型新建绿地上海辰山植物园土壤水库的影响.结果表明:相对自然林地,植物园土壤总库容、滞洪库容、有效库容均较低,但死库容较大,占总库容的60.6%,这导致绿地蓄洪排涝能力减弱.植物园不同植被类型土壤总库容和滞洪库容大小依次为灌木地﹥乔木地﹥草地﹥竹林地﹥裸地,有效库容以灌木和乔木较高,而裸地和竹林地相对较低,裸地和竹林地死库容占总库容的比例最大,分别为65.5%和67.6%.灌木地总库容、滞洪库容和有效库容与裸地差异显著,植被能显著提高土壤的蓄水持水能力,但机械压实和人为践踏显著降低土壤总库容、滞洪库容和有效库容.土壤容重、饱和导水率、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、黏粒和有机质含量显著影响土壤水库,改善土壤理化性质能显著提高城市绿地土壤水库库容.     

典型黑土耕作区土壤结构对季节性冻融的响应

以东北典型黑土耕作区土壤为研究对象,通过对一季冻融交替后土壤团聚体、土壤楔入阻力、容重、孔隙度、饱和度、广义土壤结构指数等指标的测定和分析,对比研究了季节性冻融对黑土耕作土壤结构特征的影响.结果表明:季节性冻融加剧了黑土耕作区土壤风干团聚体的分散,但显著降低了水稳性团聚体的破坏率(P0.05),表现出促进其团聚的作用;季节性冻融后黑土土壤楔入阻力降低了15.45%;容重趋于一致,在1.10～1.11g.cm-3之间;固相比例持续增加,总孔隙度与毛管孔隙度均不同程度降低;土壤饱和度总体增加了13.06%,削弱了土壤潜在贮水能力.季节性冻融改善了耕作区的土壤结构,使之更适于耕作.虽然季节性冻融增强了土壤团聚体的抗蚀性,却削弱了土壤的抗冲性,增加了黑土水蚀发生的风险.     

三江源区高寒草甸退化对土壤水源涵养功能的影响

三江源区是我国重要的水源涵养区,研究草地退化对土壤水源涵养功能的影响,可为三江源区水源涵养功能的科学评估与合理监测提供科学依据。以实地采样与室内测试分析相结合的方法研究了三江源区内不同土壤类型高寒草甸生物量特征、土壤水文物理性质及土壤水源涵养量。结果表明:高寒草甸在重度退化阶段地上生物量、地下生物量、毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水量、最大持水量、土壤水源涵养量显著低于未退化和中度退化阶段(P<0.05)。随着高寒草甸退化程度加剧,土壤容重逐渐增大,且非毛管孔隙度规律不显著。未退化、中度退化、重度退化草甸的土壤水源涵养量范围分别为1884.32—1897.44t/hm2、1360.04—1707.79t/hm2、1082.38—1550.10t/hm2。中度退化草甸土壤水源涵养量比未退化草甸低9.37%—10.35%,重度退化草甸低18.31%—27.82%。草甸退化进程中土壤总孔隙度与毛管孔隙度的降低是影响土壤水源涵养量下降的直接原因,而草甸退化进程中地上生物量与地下生物量的减少则是间接原因。度量三江源区高寒草甸土壤水源涵养功能时应着重考虑毛管孔隙度的蓄水作用。研究表明高寒草甸地上生物量与土壤水源涵养量之间存在显著的正相关关系(P<0.05),该结果能够推动水源涵养功能评估向空间化、精细化发展,为探索利用遥感技术监测三江源区水源涵养功能提供参考依据。     

耕作深度对蔗地土壤物理性状及甘蔗产量的影响

探讨蔗地机械化耕作深度对耕层土壤物理性状及甘蔗产量构成因子的影响,阐明深松作业的针对性土壤区位和障碍因子,可为甘蔗良好耕层的构建和土壤改良策略的制定提供科学依据.本研究设置3种深松作业深度(35、40和45 cm),以不深松为对照,对蔗地土壤物理性状(紧实度、容重、含水率、孔隙度、三相容积率)和甘蔗产量构成因素及蔗茎产量等指标进行研究.结果表明: 耕作作业深度与蔗地土壤结构特性及甘蔗产量的改善提升效应呈显著正相关.深松能够打破犁底层,显著降低土壤紧实度和容重,减小机械作业相应的贯入阻力和抗剪强度,尤其对20～30 cm土层的上述因子具有显著改善效应,对甘蔗高产意义重大.深松显著提高了30 cm以内土层的液相容积率,增大了土壤水分库容,使10～30 cm土层的水分指标显著改善.10～30 cm土层是深松对耕层土壤固相容积率改善效应最显著的区位.耕作深度的增加对甘蔗有效茎数、株高、蔗茎产量及蔗糖含量具有显著的促进效应.鉴于蔗区当前较普遍的机具装备水平,我国适宜蔗区实施机械化深松的作业深度标准应不小于40 cm.     

晋西黄土区退耕还林22年后林地土壤物理性质的变化

退耕还林林地土壤物理性质的变化,是评价退耕还林措施及其生态效益的重要内容之一。选取晋西黄土区退耕22年后形成的3种典型乔木林分,包括自然恢复的辽东栎林、油松刺槐人工混交林和刺槐人工纯林,并以耕地作为对照,通过外业调查和采样分析,从深度和程度两方面研究了退耕还林对土壤容重、土壤总孔隙度和毛管孔隙度等物理性质的影响,结果表明:(1)就土壤容重而言,自然恢复林80 cm以上土层较耕地有显著变化(P0.05),平均降低了28.78%,变化程度最大的在10—20 cm土层;人工林较耕地显著变化发生在60 cm以上土层,混交林和纯林分别降低了10.58%和8.34%,变化程度最大的土层为20—40 cm;(2)3种退耕林地土壤总孔隙度在80 cm以上较耕地发生显著增加(P0.05),增加程度表现为自然恢复林(35.53%)混交林(15.04%)纯林(13.68%),20—40 cm土层变化程度最大;(3)土壤毛管孔隙度自然恢复林、混交林和纯林分别达到耕地的1.36,1.13和1.12倍,自然恢复林和人工林显著变化土层分别为80 cm和60 cm以上,变化程度最大的均为40—60 cm处;(4)土壤有机质和粘粒含量对土壤理化性质影响显著。对于土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度的变化,有机质的增加可解释31%以上,而粘粒含量的解释度则达到44%—51%,均为极显著水平(P0.01)。自然恢复林对于土壤物理性质影响程度和影响土层深度都大于人工林。     

耕作方式对黑土硬度和容重的影响

以吉林省德惠市8年黑土田间定位试验的小区土壤为研究对象,对不同耕作方式下土壤硬度和容重进行研究.结果表明:免耕增加了土壤硬度,主要表现在2.5 ～17.5 cm土层;在玉米连作和玉米-大豆轮作下,苗眼处免耕处理的最大土壤硬度分别为2816和1931 kPa,秋翻处理下分别为2660和2051 kPa,对作物生长均没有限制作用;秋翻处理的土壤硬度曲线随垄形而变化,免耕处理的土壤硬度曲线起伏较小.与秋翻相比,免耕显著增加了5～20 cm土层的土壤容重.5 ～ 30 cm土层的土壤容重在免耕处理下变化幅度较小,在秋翻处理下随土壤深度的增加逐渐增大.土壤容重与土壤硬度之间相关性不显著.     

亚热带不同树种土壤水源涵养功能

亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm和40—50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0—20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20—50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全...     

不同耕作方式对茶园土壤物理性状及茶叶产量的影响

研究了免耕、旋耕和深松3种耕作方式对茶园土壤紧实度、土壤含水率、土壤容重、茶叶产量构成因素及茶叶产量的影响.结果表明: 3种耕作方式对土壤容重和土壤紧实度的影响效果为深松>旋耕>免耕.旋耕和深松能够打破粘盘层,降低深层土壤紧实度.0～30 cm耕层深松土壤容重较免耕下降16.4%,土壤紧实度下降13.4%～27.5%;深松可以显著增加土壤的储水空间,进而增强土壤持水能力,扩大土壤水库容,深松15～30 cm层含水量与免耕相比增加7.7%.不同耕作方式对土壤孔隙度影响不大.旋耕和深松方式下土壤比表面积增加,土壤气体和液体的比例均明显升高.茶叶的光合速率和蒸腾速率的日变化曲线均为“双峰”型,气孔因素是导致“午休”的主要原因.在深松方式下,茶树叶片蒸腾速率降低,芽叶密度增加,百芽干质量和水分利用效率升高,茶叶产量分别比免耕和旋耕增加17.6%和6.8%.深松是皖东地区茶园较为适宜的耕作方式.     

施用牛粪和绿肥对土地整治区玉米产量和土壤理化性质的影响

采用定位试验,研究了施用新鲜牛粪(15000和75000 kg·hm^-2)和绿肥(36000 kg·hm^-2)对玉米产量、土壤呼吸和土壤化学、物理性状的影响.结果表明: 与单施化肥相比,土地整治区施用牛粪的玉米籽粒增产7.2%～29.9%,千粒重增加2.5%～18.2%,活性有机碳和有机质含量分别增加5.3%～34.6%和8.0%～17.6%.施用绿肥的玉米籽粒增产10.8%～15.6%,千粒重增加4.5%～8.4%,活性有机碳含量增加14.1%～48.6%,在第二年土壤有机质含量增加了7.2%.施用牛粪和绿肥的土壤呼吸速率增加了20.0%～69.3%.施用牛粪和绿肥增加了土壤容重,减少了总孔隙度和毛管孔隙度,分别增加了＜0.01 mm和0.05～1 mm粒径团聚体的比例.连续2年在土地整治区施用牛粪和绿肥不仅能够增加玉米籽粒产量,而且已经对土壤物理化学性质的改善表现出积极的作用.     

稻草易地还土对丘陵红壤有机质和主要物理性质的影响

选取新垦坡地和熟化旱地2种典型土地利用类型,研究了稻草易地还土对丘陵红壤有机质含量和主要物理性质的影响,并探讨了土壤有机质、田间持水量、容重、孔隙度间的相关性.结果表明稻草易地还土可提高丘陵红壤有机质含量,改良土壤物理性质,增强土壤蓄水性能.与不施肥或化肥处理相比,稻草易地还土提高了耕层(0～20 cm)土壤有机质含量5.8%～28.9%和＞0.25 mm水稳性大团聚体含量;降低了亚表层(10～15 cm)土壤容重,降低幅度为4.5%～7.5%,提高了亚表层土壤的田间持水量和孔隙度,提高幅度分别为6.8%～16.2%和4.8%～7.7%(P＜0.05).相关分析表明,土壤有机质含量(0～20 cm)与亚表层土壤容重(r=-0.799)、孔隙度(r=0.803)、田间持水量(r=0.844)呈极显著相关(P＜0.01);表层、亚表层土壤田间持水量与土壤容重(r=-0.638)、孔隙度(r=0.664)呈显著相关(P＜0.05).     

农田向农林复合系统转变过程中土壤物理性质的变化

以渭北黄土区农林实践中被广泛采用的核桃-小麦间作复合模式为研究对象,以两物种的单作系统为对照,研究单作农田向农林复合系统转变对土壤物理性质的影响,为农林复合系统经营管理和模型的建立提供理论依据.结果表明: 核桃-小麦间作对土壤物理性质的改善作用主要发生在0～40 cm土层.核桃-小麦间作可以避免表层(0～20 cm)土壤容重升高,同时在20～40 cm土层对单作农田形成的犁底层也有显著的改善作用.核桃-小麦间作对各土层田间持水量均表现出持续的改善作用,除在20～40 cm土层略低于核桃单作外,其他从第5年开始均高于两单作系统.核桃-小麦间作对各土层土壤孔隙度均存在持续的改善作用,在0～20 和20～40 cm土层与两单作系统相比存在显著差异,同时也能提高毛管空隙度的比例.农田向农林复合系统转变过程中对土壤容重、田间持水量、土壤孔隙度均有持续的改善作用,且对浅层土壤的改善作用强于深层土壤.     

Depth‐dependent soil organic carbon dynamics of croplands across the Chengdu Plain of China from the 1980s to the 2010s

Agricultural soils have tremendous potential to sequester soil organic carbon (SOC) and mitigate global climate change. However, agricultural land use has a profound impact on SOC dynamics, and few studies have explored how agricultural land use combined with soil conditions affect SOC changes throughout the soil profile. Based on a paired soil resampling campaign in the 1980s and 2010s, this study investigated the SOC changes of the soil profile caused by agricultural land use and the correlations with parent material and topography across the Chengdu Plain of China. The results showed that the SOC content increased by 3.78 g C/kg in the topsoil (0–20 cm), but decreased in the 20–40 cm and 40–60 cm soil layers by 0.90 and 1.26 g C/kg respectively. SOC increases in topsoil were observed for all types of agricultural land. Afforestation on former agricultural land also caused SOC decreases in the 20–60 cm soil layers, while SOC decreases only occurred in the 40–60 cm soil layer for agricultural land using a traditional crop rotation (i.e. traditional rice–wheat/rapeseed rotation) and with rice–vegetable rotations converted from the traditional rotations. For each agricultural land use, SOC decreases in deep soils only occurred in high relief areas and in soils formed from Q4 (Quaternary Holocene) grey‐brown alluvium and Q4 grey alluvium that had a relatively low soil bulk density and clay content. The results indicated that SOC change caused by agricultural land use was depth dependent and that the effects of agricultural land use on soil profile SOC dynamics varied with soil characteristics and topography. Subsoil SOC decreases were more likely to occur in high relief areas and in soils with low soil bulk density and low clay content.     

稻麦秸秆集中沟埋还田对麦田土壤物理性状的影响

通过5.5a的大田定位试验,将上季秸秆全量沟埋还田,设置秸秆沟埋还田深度为20、40 cm以及免耕秸秆不还田(对照)3个处理。研究秸秆沟埋还田对麦田土壤水势、温度的影响以及长期秸秆沟埋还田方式下,沟埋还田20 cm处理各埋草沟土壤容重、总孔隙度的变化。结果表明:秸秆沟埋还田具有降低土壤容重,增加土壤总孔隙度的作用,随着还田时间的增加,这种作用逐渐降低。当降雨量较大(26.6 mm)时,沟埋还田各处理水势值在短时间内上升的较快,而对照则相对较慢;当降雨量较小(10 mm)时,沟埋还田40 cm处理水势值上升速度大于沟埋还田20 cm,对照处理最慢;降雨过后的12d内,沟埋还田各处理水势值下降速度较对照更快;连续40d各处理土壤水势日均值大小为对照沟埋还田40 cm沟埋还田20 cm。土壤0—15 cm温度日较差大小为沟埋还田20 cm对照沟埋还田40 cm,土壤20 cm处日较差对照最大;沟埋还田20 cm处理0—15 cm以及沟埋还田40 cm处理0—20 cm土壤日均温高于对照,沟埋还田20 cm处理20 cm处土壤日均温与对照较为接近。在沿江稻麦轮作地区,秸秆集中沟埋还田具有较好的改善土壤物理性质的作用。     

东北黑土结皮发育过程

基于模拟降雨试验,从微结构、容重、抗剪强度角度分析了降雨过程中东北黑土结皮的发育过程特征,并探讨了黑土结皮的发育对土壤入渗的影响.结果表明：随着降雨的进行,东北黑土的表层结构逐渐致密,容重、抗剪强度不断增加,入渗能力下降;120 min降雨历时内,黑土发育了厚约3～4 mm的稳定结皮层,结皮发生层孔隙度下降6.45%、容重增加14.13%;消除雨滴打击后（盖网处理）,结皮发育强度减弱,120 min降雨历时内,结皮发生层孔隙度下降3.27%、容重增加7.11%,均小于无盖网处理,但累积入渗量较后者高41.1%.东北黑土结构稳定,雨滴打击是其结皮发育的主导因子,降雨过程中未发现明显的颗粒淋移现象.     

三峡库区苔藓生物结皮对土壤水分入渗的影响

在三峡库区王家桥小流域选取以苔藓为优势种的生物结皮样地,以附近无结皮发育的裸地为对照,设计5个盖度水平(1%～20%、20%～40%、40%～60%、60%～80%和80%～100%),采用环刀法测定土壤入渗过程,研究生物结皮盖度对入渗过程的影响。结果表明: 与裸地相比,生物结皮发育可显著提高表层土壤粘结力、孔隙度、黏粒含量、水稳性团聚体和有机碳含量,显著降低土壤容重和砂粒含量。生物结皮促进了土壤水分入渗,初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率和累积入渗量可达裸地的2.0倍及以上,土壤入渗性能随结皮盖度的增大呈先增加后减小的变化规律,在40%～60%盖度下最大。通径分析显示,土壤初始入渗率主要受结皮盖度、土壤容重和有机碳含量的影响,稳定入渗率主要受结皮盖度和土壤容重的影响。Horton模型对三峡库区生物结皮覆盖土壤的水分入渗过程拟合效果最佳。     

The effect of soil strength on the growth of pigeonpea radicles and seedlings

The effect of soil strength on the growth of pigeonpea radicles and seedlings was investigated in cores of three clay soils prepared at different water contents and bulk densities in the laboratory.Radicle elongation directly into soil cores was reduced from 50–70 mm d^-1 at strengths less than 0.5 MPa to 0 mm d^-1 at 3.5–3.7 MPa. The response to soil strength was affected by the water content of the soil, presumably as a result of reduced oxygen availability in wetter soil. This effect was apparent in soils wet to air-filled porosities less than 0.15 m³ m^-3.Radicles were more sensitive to high soil strength (>1.5 MPa) than were seedling roots which encountered the same conditions at 60 mm in the profile. Radicle growth ceased at 3.5 MPa which reduced seedling root growth by only 60%.Despite a 60% reduction in root length in the high strength zone, seedling roots compensated in zones of loose soil above and below the compacted layer, and total root length and shoot growth were unaffected. There was no evidence of a root signal response which results in reduced shoot growth in some species in response to high soil strength.The proliferation of roots in surface layers and the delayed penetration of the root system to depth in compacted soil are likely to expose seedlings to a greater risk of water-deficit in the field, particularly under dryland conditions where plants rely on stored subsoil water for growth.     

玛纳斯河流域扇缘带不同植被类型下土壤物理性质

对生长在玛纳斯河流域扇缘带上的柽柳、盐穗木、白刺、猪毛菜4种植被类型下的土壤物理性质进行了研究.结果表明:在水平方向上,1m剖面内柽柳土壤pH值、全盐含量、土壤容重最小,分别为8.75、0.97g/kg和1.42g/cm3;土壤有机质、含水率、总孔隙度、毛管孔隙度均最大,分别为9.04 g/kg、16.67％、45.57％和36.18％,表明柽柳能够显著降低土壤盐分,改善土壤结构.沿垂直剖面,4种植被类型在表层0-20 cm土壤盐分均达到最高,出现盐分“表聚”现象而形成“盐霜”;随着土层深度增加,含水率和土壤容重均呈显著性升高,土壤有机质、田间持水量、总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均呈显著性降低(P＜0.05).相关性分析显示,土壤有机质是引起其他土壤物理性质变化的主要原因.相比空裸地,4种植被覆盖类型1 m剖面内土壤有机质、总孔隙度和毛管孔隙度均呈显著性提高,土壤容重显著性降低,有机质分别提高了162.94％、82.94％、85.59％和27.94％,总孔隙度分别提高了44.90％、20.83％、36.06％和15.80％,毛管孔隙度分别提高了58.27％、30.71％、43.48％和25.72％,土壤容重分别降低了18.86％、10.86％、17.14％和7.43％,表明干旱荒漠区盐碱土上生长的不同盐生植物能够显著改善土壤质量.     

不同火烈度对四川泸山林场云南松林土壤有机碳组分的影响

林火通过改变土壤理化性质显著影响土壤固碳能力及土壤有机碳各组分含量。阐明不同火烈度对云南松林土壤有机碳的影响,对于云南松林火后生态系统恢复及土壤碳库管理具有重要意义。以火烧2年后四川泸山林场云南松林0-5、5-10、10-15、15-20cm层土壤为研究对象,根据不同火烈度（未过火、低烈度、中烈度、高烈度）设置3块20m×30m样地,共12块样地,野外采集土壤样品,室内测定土壤全氮、容重等理化性质和土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）、土壤活性有机碳（易氧化有机碳,Readily oxidizable carbon,ROC;颗粒有机碳,Particulate organic carbon,POC;微生物生物量碳,Microbial biomass carbon,MBC;水溶性有机碳,Water-soluble organic carbon,WSOC）,采用方差分析研究不同火烈度下土壤有机碳各组分含量的差异性和变化趋势,并采用相关性分析和冗余分析从土壤理化性质角度探究林火对土壤有机碳的影响机制。研究结果表明：（1）不同火烈度显著影响土壤理化性质,其中土壤全氮、有效磷、阳离子交换量、毛管孔隙度、总孔隙度随火烈度增大而增加,而土壤pH、速效钾、碱解氮、容重随火烈度增大而减少。（2） SOC随火烈度增大而减少,其中5-10cm土层降幅最大为44.79%;4种土壤活性有机碳随火烈度增大而减小,其中0-5cm土层下降幅度最明显,各组分降幅大小依次为ROC （36.31%-61.31%） > POC （30.05%-53.61%） > MBC （20.60%-48.19%） > WSOC （13.47%-29.29%）,不同组分对林火的不同响应显著影响了土壤ROC、POC、WSOC的占比。（3）土壤有机碳及其活性组分与阳离子交换量、毛管孔隙度、总孔隙度、有效磷、碱解氮呈显著正相关（P<0.05）,与容重呈极显著负相关（P<0.01）。火烧后土壤有机碳的变化主要与阳离子交换量、容重、全氮、含水率有关,且阳离子交换量影响最大（解释率为61.7%）。