【目的】紫色土坡耕地具有高生产力和强侵蚀性的特点,是长江上游重要的耕地资源,分析坡耕地障碍耕层类型及其对农作物产量的影响,对坡耕地合理耕层构建参数确定、耕层质量调控和坡耕地持续利用具有重要应用价值。本文基于不同地力等级紫色土坡耕地耕层样本,定量化分析坡耕地耕层质量障碍特征。【方法】采用障碍度模型及聚类分析研究不同地力等级紫色土坡耕地障碍耕层类型及耕层质量变化特征。【结果】(1)不同地力紫色土坡耕地土壤物理属性差异显著,随地力等级降低,地块田面坡度显著变大、有效土层厚度显著变小,当田面坡度由5.1°变为21.7°,农作物产量可下降45%,五级坡耕地心土层缺失现象严重;而土壤肥力属性未表现明显差异,一至四级坡耕地同一地力等级土壤有机质、土壤全氮、阳离子交换量总体表现为耕作层>心土层>底土层,五级坡耕地耕作层与底土层之间各指标差异不显著。(2)一、二级坡耕地各土层土壤质量指数均在0.434-0.528之间,同一地力等级各土层土壤质量指数表现为耕作层>心土层>底土层;土壤物理属性对低产坡耕地土壤质量影响更为显著,五级坡耕地田面坡度指标障碍度为一级坡耕地的80.73倍。(3)紫色土坡耕地障碍耕层可分为3类,即Ⅲ土壤养分限制型、Ⅳ有效土层厚度限制型、Ⅴ田面坡度限制型,土壤物理属性为主要障碍特征时,耕层构型疏松,心土层缺失现象严重,农作物产量较土壤养分限制型坡耕地低25%。【结论】紫色土坡耕地耕层质量偏低,障碍耕层包含土壤养分限制型、有效土层厚度限制型、田面坡度限制型3种类型,土壤物理属性为主要限制因素,田面坡度偏大,有效土层厚度浅薄化严重。

【目的】紫色土坡耕地是西南区农业生产重要的耕地资源,其耕层质量集中表现为侵蚀性退化严重且农作物产量低而不稳,在地块尺度上农作物产量变化较土壤质量退化具有较明显的滞后效应。论文在紫色土不同地力等级坡耕地耕层土壤质量分析基础上,定量分析紫色土坡耕地耕层质量对农作物的适宜性程度。【方法】在不同地力等级耕层质量统计分析及聚类分析基础上,对农作物-耕层适宜性的耦合度程度进行诊断分析。【结果】(1)紫色土坡耕地不同地力等级的耕层厚度为19—21 cm,有效土层厚度在21—43 cm变化,耕层厚度比较稳定但有效土层浅薄现象严重,五级坡耕地不存在心土层;五级坡耕地产量限制因素为田面坡度、有效土层厚度、耕层厚度。(2)紫色土坡耕地3种耕层类型特征明显,其中Ⅰ类耕层土壤显弱酸性(pH 6.4),阳离子交换量(21.0 cmol(+)·L~(-1))最大;Ⅱ类耕层田面坡度最小(11°),有效土层厚度(38 cm)和耕层厚度(22 cm)最厚,土壤速效钾含量(136.5 mg·kg~(-1))最多;Ⅲ类耕层有效土层厚度(28 cm)最薄,土壤显酸性(pH 4.8),阳离子交换量(9.2 cmol(+)·L~(-1))最小;田面坡度,有效土层厚度,土壤酸化,阳离子交换量是影响坡耕地作物产量主导因子。(3)紫色土坡耕地不同地力等级的农作物与耕层适宜性存在协调发展类和失调衰退类两种状态和同步型、滞后型、损益型、共损型4种表现,在同样地力条件下,农作物产量较耕层质量更为敏感,衰退表现更加明显;农作物-耕层耦合关系(C_d)为Ⅰ类耕层(0.4820)和Ⅱ类(0.5207)属于基本协调发展类农作物耕层同步型,农作物生长勉强适宜;Ⅲ类(0.3343)濒临失调衰退类耕层损益型,农作物生长中度不适宜。【结论】紫色土坡耕地耕层厚度比较稳定但有效土层浅薄化现象严重,不同地力等级的农作物与耕层适宜性存在协调发展类和失调衰退类两种状态和同步型、滞后型、损益型、共损型4种表现,紫色土坡耕地改良应减小田面坡度,增加有效土层厚度,调节土壤酸碱度。研究结果可为地块尺度上紫色土坡耕地合理耕层调控及构建提供技术参数。

为明确不同耕作和覆盖方式两个因素对紫色土坡耕地玉米农田Ｎ＿２Ｏ排放的影响，分别对不同耕作方式和覆盖方式下玉米产量、玉米生育期的径流和氮素损失量和施肥后的Ｎ＿２Ｏ排放速率进行了测定。结果表明，横坡垄作并覆盖秸秆的处理地表径流为１４．４ ｍｍ，在所有处理中最小。平作＋覆盖处理的壤中流损失氮量最低，仅为１６．０ ｋｇ·ｈｍ～（－２），顺坡＋覆盖处理的壤中流氮素流失最大，为３３．１ ｋｇ·ｈｍ～（－２）。顺坡＋覆盖处理对应的Ｎ＿２Ｏ排放量最高，为０．８ ｋｇ·ｈｍ～（－２），平作和平作＋覆盖处理对应的Ｎ＿２Ｏ排放量相对较低，分别为０．５３和０．５６ ｋｇ·ｈｍ～（－２）。耕作方式和覆盖方式都对Ｎ＿２Ｏ．．．

【目的】研究重庆紫色土坡耕地"冬小麦-夏玉米"种植模式在不同施肥制度和耕作模式下由降雨而引发的水土流失特征及氮素流失规律,可为该区农业生产及生态环境保护提供科学依据。【方法】设置4种施肥制度(顺坡耕作对照、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用、顺坡耕作单施化肥、顺坡耕作单施化肥增量)和2种耕作模式(顺坡耕作单施化肥、横坡垄作单施化肥),采用野外径流小区长期(2008—2012年)定位监测,研究施肥与耕作对坡面土壤侵蚀及氮素流失的影响。【结果】不同施肥制度和不同耕作模式间产流量、产沙量、氮素流失量差异均显著,不施肥处理产流量、产沙量及氮素流失量均最大,施肥、横坡垄作均能有效降低坡面产流产沙及氮素流失量。...

【目的】研究暴雨条件下,川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期土壤侵蚀及氮素流失规律,为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨与径流小区相结合的方法,在玉米苗期(5月1日),拔节期(5月26日),抽雄期(6月27日)和成熟期(8月4日)进行模拟降雨,结合川中丘陵紫色土区夏季暴雨多的特点,开展降雨强度为1.5 mm·min(-1),坡度为15°条件下地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。【结果】(1)玉米各生育时期地表径流产流率和产沙率总体表现为随降雨时间延长而呈增加的变化

【目的】土壤抗剪强度和抗冲性是反映土壤综合对抗水力侵蚀性能和评价复合农林业模式生态效益的指标。研究植物篱模式对土壤抗剪强度、抗冲性及其坡面分布的影响,为探讨植物篱模式控制水土流失及农业非点源污染机理研究提供参考。【方法】利用植物篱控制水土流失的长期定位试验,采用原位监测法测定土壤抗剪强度,原状土冲刷法测定土壤抗冲性,剖面挖掘法测定根系参数,简易比重计法、湿筛法、吸管法、环刀法等测定土壤颗粒组成、水稳性团聚体组成、微团聚体组成、容重等主要土壤理化性质,数理统计方法研究紫色土区植物篱模式对坡耕地土壤抗剪强度、抗冲性及其坡面分布的影响。【结果】与横坡农作模式相比,0—10 cm和10—20 cm土层...

【目的】研究紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应。【方法】采用土壤物理性质及土壤力学分析等综合性研究手段,对4种紫色丘陵区坡耕地生物埂措施的蓄水保土效应及其影响因素进行研究。【结果】(1)不同生物埂措施的土壤总孔隙度表现为桑树埂>花椒埂>紫花苜蓿埂>自然生草埂;生物埂土壤初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂>花椒埂>紫花苜蓿埂>自然生草埂。(2)生物埂土壤有效库容与对照自然生草埂相比差异明显(P草埂>对照自然生草埂;在生物埂蓄水过程中,土壤的非毛管孔隙度和总孔隙度越大,土壤入渗性能越好,土壤水库库容越大;生物埂土壤容重越大,则土壤渗透性和通透...

长江上游紫色土区土层薄、降雨集中且频繁,加之人类不合理活动的影响,土壤侵蚀严重,仅次于中国的黄土高原地区,其中,坡耕地是导致长江上游紫色土地区水土流失的最主要因素之一。耕作措施、梯田工程措施以及植物篱措施都能够起到防止坡耕地水土流失的作用,但在不同的坡度范围内,这几种措施的蓄水保土效益也不同。文章在分析坡度对坡耕地、各种水土保持治理措施对土壤侵蚀及效应影响的基础上,根据以上几种治理措施在不同的坡度坡耕地上水土保持效益最大化的原理,提出了不同坡度范围内水土保持措施的合理配置方案。研究认为,在0～5°、5～15°、15～25°3个坡度级别的坡耕地上应分别采用以耕作措施、梯田工程、植物篱为主的措施进...

三峡库区紫色土坡耕地分布广，水土流失严重。对５个小区降雨连续２ａ的观测和泥沙养分分析，证明免耕植橙、石坎梯地、纵横向沟等是保持水土较好的耕作利用方式。在此基础上，增加植被覆盖度、加强夏作的表土保护，能显著地控制紫色土坡耕地的水土流失。

通过人工降雨模拟试验,研究紫色土坡地泥沙全氮、全磷与泥沙三者流失的耦合特征及其受降雨和地形的影响。结果表明,泥沙全氮流失量随坡度及雨强的增加而减小,而全磷的流失量受雨强及坡度的影响均较小;相关性分析表明泥沙流失量愈大,全氮流失量愈小,而全磷愈大。全氮与泥沙流失随降雨时间而呈峰值特征,而全磷随时间变化较小。泥沙养分流失量的累积过程与泥沙累积过程一致,随泥沙累积量的增加而增加,且全氮流失累积量明显低于全磷流失累积量;坡地泥沙流失养分的富集比具差异性,即泥沙流失量愈大,氮富集比越低,磷富集比越高。分析坡地泥沙流失养分的富集比,可知全磷与泥沙的耦合稳定性较全氮高,更易呈现影响下游水质的滞后效应。

利用人工模拟降雨实验，比较了长江中上游地区两种代表性土壤(红壤和紫色土)的产流产沙特征，从而为统筹配置水土保持措施，控制长江流域水土流失提供本底数据支撑。人工模拟实验降雨历时为60 min,设置小中大三组雨强(0.8、1.1、1.4 mm/min)和四组坡度(10°、15°、20°、25°)。结果表明：(1)两种土壤的初损历时都随雨强的增大而减小，红壤的初损历时小于紫色土；(2)在相同雨强和坡度情况下，红壤的径流深大于紫色土，且红壤先达到稳定状态；(3)小雨强时红壤的侵蚀速率大于紫色土，但中大雨强时情况与之相反。该结果主要是由于两种土壤机械组成差异所造成的。由于红壤黏粒含量较高，在雨强较小时，雨水在红壤坡面入渗少产流量大，因此红壤坡面遭受更强的细沟间侵蚀，致使红壤的侵蚀速率更大。当雨强增大后，红壤与紫色土坡面均出现较大产流，但由于紫色土粉粒含量较高，致使紫色土坡面出现细沟侵蚀，从而进一步加剧了紫色土坡面的侵蚀，导致紫色土坡面侵蚀速率反超红壤坡面。

为有效控制紫色丘陵区坡耕地养分流失,采用氮肥水平随机区组试设计验,利用模拟径流小区的方法,研究氮肥用量对坡耕地雨季土壤氮素流失及玉米产量的影响。结果表明,随着氮肥用量增加地表径流和壤中流的总氮流失浓度均呈增加趋势,以优化施氮量的200%的总氮素流失浓度最高,分别比对照总氮流失浓度高150%和1141%,其中,施肥对地表径流总氮流失浓度的影响仅表现在径流首次;氮肥用量与土壤氮素表观平衡呈线性关系(R2=0.986),与玉米产量(R2=0.817)呈及生产1 kg玉米氮素流失量(R2=0.916)均呈二次曲线关系,氮肥用量为186.73 kg/hm2是兼顾环境因素的氮素投入阈值,氮肥用量为393....

【目的】研究10°坡耕地上玉米的防蚀作用,为评价农作物的水土保持功能提供参考。【方法】采用人工模拟降雨的方法,以裸地为对照,分析了10°坡耕地上不同生育期(幼苗期、拔节初期、拔节中期、抽雄前期和抽雄后期)玉米完整植株及其根系对坡面产流产沙量和过程的影响。【结果】在幼苗期、拔节初期、拔节中期、抽雄前期和抽雄后期,整株玉米和仅保留根系玉米的径流模数和侵蚀模数均呈逐渐降低的趋势;在玉米的同一生育阶段,径流模数和侵蚀模数均表现为裸地最高,只保留根系玉米次之,整株玉米最小。在产流产沙过程中,与裸地相比,整株玉米和只保留根系玉米均可有效地延迟产流产沙时刻、峰值出现的时刻以及平和产流和产沙过程,但只保留根系...

通过野外实地调查结合室内分析,研究了陕北黄土高原坡耕地土壤养分分布特征。结果表明:坡耕地土壤有机碳、速效磷、速效钾含量均值分别为13.33g·kg-1,4.69mg·kg-1和76.01mg·kg-1。在0～40cm范围土层内,土壤有机碳、速效磷、速效钾含量均表现为表层含量最高,随着剖面深度的增加,养分含量越来越小。坡耕地中的有机质与速效钾含量中等,速效磷的含量总体偏低。