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】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】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】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...

【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...

【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】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]探明坡耕地等高反坡阶措施下作物水分利用效率对土壤水分变化的响应,为云南坡耕地作物种植提供科学依据。[方法]以玉米为供试材料,在2019-2020年进行大田试验,设置等高反坡阶措施(2个不同坡度布设等高反坡阶的坡耕地样地)与原状坡耕地无处理(1个未扰动的对照样地)两种处理方式,通过野外定位监测方法,分别在玉米播种前及拔节期、抽雄期、吐丝期、灌浆期和成熟期,使用时域反射仪(TDR-300)在坡上、坡中、坡下3个坡位随机选点测定0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm土层的土壤体积含水率,并分析作物群体光合势(LAD)、叶片瞬时水分利用效率(LWUE)的相关响应。[结果]等高反坡阶措施下玉米群体光合势(LAD)高于对照样地,其中以坡中促进效果最为显著,平均增幅为19.3%,且在生长后期保持相对较高的LAD并持续较长时间;等高反坡阶样地玉米蒸腾速率(T_r)与对照样地无显著差异,但净光合速率(P_n)、叶片瞬时水分利用效率(LWUE)均高于原状坡耕地样地;等高反坡阶样地土壤水分表现为坡中>坡下>坡上,布设该措施后土壤水分增高,平均增幅为24.4%,同时提高了土壤水分有效性以及中效水和易效水的占比(90%);LWUE与P_n、LAD呈极显著正相关(P<0.01),与土壤体积含水率呈显著正相关(P<0.05)。通径分析表明,P_n和土壤体积含水率对玉米LWUE起主导作用,等高反坡阶措施可以提高P_n和土壤水分,进而获得较高的LWUE。[结论]布设等高反坡阶措施可以提高坡耕地土壤水分,使玉米叶片维持较高的光合作用并保持最佳的生理状态,可以提高作物叶片瞬时水分利用效率并促进玉米生长发育,进而为玉米干物质生产奠定生理基础。

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...

【目的】为摸清氮肥与作物产量之间的关系,明确冬小麦/夏玉米轮作体系氮肥投入阈值范围,从污染源头控制氮肥的迁移、流失,提高氮肥吸收利用效率和减少环境污染提供理论依据。【方法】采用大田小区试验,设置不施肥对照、优化减氮25%、优化施肥、优化增氮125%、优化增氮150%、优化增氮200%等6个处理,研究黄壤坡耕地土壤中硝态氮、铵态氮及可溶性氮累积、迁移规律及作物产量的影响。【结果】施氮均能提高土壤硝态氮、铵态氮和可溶性氮的含量及其累积量;各处理硝态氮、铵态氮的垂直迁移趋势不同,且土壤硝态氮、铵态氮主要集中在0～40 cm土层,分别占总硝态氮含量的37.3%～55.1%、29.3%～45.1%,2种作物可溶性氮的垂直迁移趋势基本一致;与优化施肥相比,优化增氮处理对硝态氮、铵态氮向土壤深层迁移趋势影响作用明显,但对土壤可溶性氮向土壤深层迁移趋势影响不明显;施肥各处理的硝态氮、铵态氮和可溶性氮含量及小麦和玉米产量较不施肥处理均有显著增加。【结论】合理施用氮肥可降低土壤硝态氮、铵态氮和可溶性氮及提高作物产量。优化减氮(OPT-N)措施较其他施肥处理的经济效益和环境效益有显著提高,是值得推荐的施氮措施。

【目的】在滇中典型红壤坡耕地区域设置长期定位试验,考察旱作免耕有机肥培肥对土壤质量和作物产量的影响。【方法】以免耕未施有机肥处理(NA)为对照,设置免耕有机肥培肥(NE)长期定位试验,研究2015-2018年连续4年免耕有机肥培肥处理后对土壤质量及玉米产量的影响。【结果】NE处理在0～20、20～40 cm 2个土层深度的田间持水量分别提高10.26%～9.46%,土壤含水量分别提高6.32%、9.11%;在0～20、20～40、40～60 cm 3个土层土壤pH分别提高10.80%、7.19%和3.54%,有机质分别提高18.47%、23.02%和30.86%,土壤全氮分别提高11.28%、17.86%和16.22%,土壤碱解氮分别提高7.33%、16.21%和7.36%;提高了Proteobacteria、Acidobacteria和Gemmatimonadetes等3个门类的细菌种群丰度,分别提高23.65%、39.72%和42.08%,而降低了Chloroflexi和Actinobacteria的种群丰度,分别减少53.03%和49.15%;玉米秸秆生物量提高10.86%,玉米产量提高20.09%。【结论】免耕有机肥培肥在一定程度上可以提高土壤质量和作物产量,是实现红壤坡耕地合理耕层构建的有效措施。

为揭示西南紫色土区有机碳库对秸秆还田和施用生物炭的响应,采用田间试验的方法,研究了油菜(Brassica napus)-玉米(Zea mays)轮作制度下,对照(CK)、秸秆还田(CS)、施用生物炭(BC)、秸秆+生物炭1∶1混施还田(CS+BC)、秸秆+速腐剂还田(CS+D)5种处理的紫色土各形态有机碳含量及碳库管理指数(CPMI)。结果表明,与CK相比,秸秆还田和施用生物炭各处理均能提高土壤有机碳、微生物生物量碳、颗粒有机碳、矿物结合态有机碳、活性有机碳含量及碳库管理指数,其中CS+D处理的微生物生物