不同机械压实条件下黑土性质及入渗特征变化研究

为探究不同机械压实条件对黑土土壤性质入渗特征的影响,以克山县典型黑土为研究对象,设置3种不同型号机械(华夏HX2104-C:154 kW、约翰迪尔554:40 kW、中国海山:19 kW)和不同压实次数(0,1,3,5,7,9次)对秋收后大豆耕地垄沟开展模拟压实,通过测定土壤容重、含水率、孔隙及土壤入渗特征,分析不同机械压实条件对土壤物理性质及土壤入渗特征的影响。结果表明:在0~10 cm土层,大型、中型、小型机械压实后土壤容重分别增加54.17%、56.25%、46.88%;总孔隙度分别减小31.58%、28.07%、29.82%;含水率分别下降19.35%、16.13%、9.68%。首次压实对土壤性质的影响最显著,容重均增加32.29%以上,土壤总孔隙度均减小15.8%以上,只有大型机械使土壤含水率显著减小9.6%。随压实次数增加,各机械压实后10~20 cm土层土壤容重从1.25 g·cm^(-3)增加至1.58 g·cm^(-3),总孔隙度从52.16%减小至38.22%,土壤含水率从27.33%下降至20.67%,其中,大型机械在首次压实使容重及孔隙特征产生显著影响,而中型及小型机械对土壤物理性质的影响主要依靠压实次数的增加对土壤起到压实的累积作用。首次压实,中型及小型机械使2 h累计入渗量分别减少87.16%、50.81%,初渗速率分别减少87.59%、70.93%,中型机械使稳渗速率显著减少92.90%;3次压实,大型机械使2 h累计入渗量、初渗速率分别显著减小73.29%、75.67%,大型及小型机械使稳渗速率分别显著减少74.07%、66.97%;至5次压实后土壤各入渗特征无显著差异。0~20 cm土层土壤容重及土壤孔隙特征均影响机械压实土壤入渗特征,其中,0~10 cm土层土壤容重是影响综合土壤入渗特征的主导因素。

利于苏北沿海滩涂土壤有机碳固定的绿肥粉垄耦合种植模式研究

为探索利于苏北沿海滩涂土壤有机碳固定的绿肥粉垄耦合种植模式,在苏北沿海滩涂设置:裸地+常规深耕(15 cm)(对照)、裸地+粉垄(20 cm)、裸地+粉垄(30 cm)、裸地+粉垄(40 cm)、种植苕子+常规深耕翻压(15 cm)、种植苕子+粉垄翻压(20 cm)、种植苕子+粉垄翻压(30 cm)、种植苕子+粉垄翻压(40 cm) 8种种植模式试验,研究对比8种模式土壤有机碳固定表现以及下季玉米产量。结果表明:粉垄耕作降低了沿海滩涂土壤容重,提高了土壤>2.00 mm、>0.25~2.00 mm粒级土壤团聚体质量百分数,降低了0.05~0.25 mm、<0.05 mm粒级团聚体质量百分数。粉垄耕作可使沿海滩涂土壤物理结构,尤其是大团聚体结构得以有效改善。绿肥粉垄耦合模式下,土壤养分及可溶性有机碳、活性有机碳含量显著提高,土壤碳库指数、碳库活度指数和碳库管理指数显著上升,土壤>2.00 mm、>0.25~2.00 mm粒级土壤团聚体质量百分数提高,0.05~0.25 mm、<0.05 mm粒级团聚体质量百分数降低,且各粒级团聚体中有机碳含量、>2.00 mm、>0.25~2.00 mm团聚体中有机碳贡献率显著提高,玉米产量显著增加,其中,种植苕子+粉垄翻压(30 cm)模式可较大程度地结合绿肥提供有机碳,粉垄耕作改善土壤物理结构的优势,最有利于滩涂土壤有机碳的积累、固定以及玉米产量的增加,从而达到改善沿海滩涂土壤碳封存、提高滩涂土壤耕地质量、实现沿海滩涂地区增产增收的目的。该模式操作简单、见效快,可在苏北沿海滩涂区域推广使用。

长期不同施氮量下黑土团聚体稳定性及有机碳含量的变化

为测定不同氮肥施用量对黑土团聚体组成及稳定性、有机碳含量及团聚体有机碳分布的影响,阐明黑土有机碳稳定性对不同施氮水平的响应机制,本研究在吉林省梨树县不同施氮水平长期定位试验田进行取样,以施氮水平不同设置5个处理,分别为T1(0)、T2(160 kg·hm^(-2))、T3(240 kg·hm^(-2))、T4(280 kg·hm^(-2))、T5(320 kg·hm^(-2)),分析长期不同施氮量下水稳性团聚体组成、团聚体结构特征、土壤总有机碳含量及团聚体有机碳分布的变化,探究酸化黑土有机碳含量影响特征。结果表明:随氮肥施用水平的升高,土壤碱解氮(AN)和全氮(TN)含量先增后减,T3处理含量最高,AN和TN分别比T1处理高24.90%、10.28%;土壤速效磷(AP)的含量呈下降趋势。随氮肥用量的提高,土壤团聚体呈现大粒径团聚体向小粒径团聚体转变的趋势,>2 mm粒径团聚体下降14.55%。土壤有机碳总量随施氮水平的提高呈先增后减的趋势,施氮量为280 kg·hm^(-2)有机碳含量最高;>2 mm和2~0.25 mm粒径团聚体有机碳含量较高;不同施氮水平下有机碳含量与团聚体稳定性特征的几何平均直径、土壤团聚体破坏率、不稳定团粒指数和土壤化学性质的相关度较高。研究表明:通过13 a连续施入不同水平氮肥,土壤有机碳含量随氮肥施用量的增加呈先增后减的趋势;氮肥施用量增加会显著降低土壤pH,土壤团聚体有机碳主要分布在2~0.25 mm粒径中。

河套灌区盐渍土壤原核生物群落特征及其潜在功能研究

辨明盐渍土原核生物群落特征及潜在功能对盐渍化程度和土地利用类型的响应,对理解盐渍土壤元素循环与植物互馈效应、构建良性循环农田生态系统具有重要意义。以河套灌区不同盐渍化程度的农田和荒地为研究对象,结合土壤基本理化性质分析与原核生物高通量测序方法,探究盐渍化土壤中原核生物的群落组成特征、环境驱动要素及其潜在功能。结果表明,农田土壤盐渍化程度显著低于荒地,其原核生物多样性更高,尤其是富集了大量农田特有的ASV(扩增子序列变体,amplicon sequence variant);原核生物的群落组成在农田和荒地间差异最大,并主要受到土壤电导率(EC)、pH和有机质(SOM)等环境因子的驱动。基于群落组成和功能预测的差异分析结果表明,盐渍化农田中具有较高丰度的氮循环相关微生物以及潜在的植物促生菌,如亚硝化球菌(Nitrososphaeraceae)、亚硝化单胞菌(Nitrososmonadaceae)、诺卡氏菌(Nocardioidaceae)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonadaceae)等;而盐碱荒地富集了以盐杆菌(Halobacterota)为代表的古菌和具有烃类化合物分解功能的原核生物类群。本研究对于明晰北方灌区盐渍土原核生物群落特征与土壤微环境的互馈关系、揭示土壤养分周转对提升土壤-植物-微生物跨域有益协同具有指导意义。

喀斯特退耕地不同植被恢复阶段土壤团聚体稳定性特征

[目的]探究黔中喀斯特地区黄壤和石灰土发育区耕地退耕对土壤结构和稳定性的影响,为喀斯特区水土流失防治和退耕地恢复植被效益评价提供理论依据。[方法]基于干湿筛法,对耕地(YM)和退耕后不同植被恢复阶段草地(CD)、灌丛(GC)、林地(LD)浅层(0—30 cm)土壤团聚体组成和稳定性差异特征进行了研究。[结果]两种土壤类型发育区土壤机械团聚体含量随粒径减小而降低,水稳性团聚体含量随粒径减小先降低后上升,且土壤机械团聚体均以>1 mm为主,黄壤和石灰土占比分别为82.45%,84.01%;水稳性团聚体以>2 mm为主,占比分别为53.53%,54.61%。黄壤团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)随土层深度增加而降低,石灰土则相反;黄壤退耕地的团聚体稳定性相对于石灰土更好;两种土壤MWD,GMD总体上均为YM最低,土壤结构破坏率(PAD)最高,即YM土壤团聚体稳定性最低,不同退耕植被恢复阶段土壤团聚体稳定性相对于YM皆有所提高。黄壤土壤MWD与有机质含量(SOM)、全氮(TN)显著正相关,GMD与SOM显著正相关,PAD则是与粉粒显著正相关(p<0.05);石灰土MWD,GMD与砂粒、全钾(TK)显著正相关(p<0.05),和全磷(TP)极显著负相关,PAD与砂粒、TK极显著负相关,与TP极显著正相关(p<0.01),与黏粒显著正相关(p<0.05)。多因素方差分析结果表明:植被类型、土层深度和土壤类型均对土壤团聚体稳定性有显著(p<0.05)影响。[结论]在两种土壤发育区,退耕后不同植被恢复阶段土壤团聚体稳定性指标均高于耕地,可见退耕还林还草有效提高了土壤团聚体稳定性,增强了土壤抵抗侵蚀的能力,研究结果能为喀斯特区水土保持措施布设和退耕地效益评价提供理论依据。

青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征

[目的]探究青藏高原不同土地利用方式对土壤团聚体分布特征及稳定性的影响,为改善高寒地区土壤质量提供科学依据。[方法]选取青藏高原5种不同土地利用方式(农田、人工林、湿地、灌丛、裸地)为研究对象,采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体粒径分布以及土壤有机碳(SOC)、总碳(TC)、总氮(TN)、pH,并计算大团聚体重量的百分含量(DR>0.25,WR>0.25)、团聚体破坏率(PAD)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等土壤团聚体稳定性指标,研究了高寒地区不同土地利用方式下团聚体组成及其稳定性特征。[结果]相较于机械稳定性团聚体,土壤水稳定性团聚体更易受到土地利用方式的影响,且更能反映西藏地区土壤团聚体结构稳定性;农田耕种增加了具有机械稳定性的土壤大团聚体含量,但不具有水稳定性;人工林和湿地的土壤团聚体具有较高的水稳定性特征。相关性分析表明,土壤团聚体MWD与SOC,TN含量呈显著正相关;土壤团聚体MWD,GMD值与各粒径团聚体含量总体上呈线性相关,且对于机械稳定性团聚体,1 mm是正负相关的临界点,对于水稳定性团聚体,0.25 mm是正负相关的临界点。[结论]高寒地区农业耕种仅能提高土壤团聚体的机械稳定性,湿地和人工林对团聚体稳定性具有促进作用,建议未来在高寒地区进行合理的植被覆盖进而提高土壤质量。

平原沙土区河岸带不同植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

[目的]明晰不同植被类型对土壤团聚体稳定性及团聚体有机碳含量的影响,为平原沙土区河岸带土壤团聚体稳定性和抗蚀能力提升提供基础数据。[方法]以江苏省平原沙土区丰县复新河河岸带15年生杨树纯林、柳树纯林、杨柳混交林3种植被类型及对照为对象,用湿筛法对0—20 cm, 20—40 cm, 40—60 cm^(3)个层次土壤颗粒进行物理分级,测定了>0.25 mm团聚体含量(R0.25)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及有机碳等主要指标,并利用线性回归对各指标相关性进行分析。[结果](1)试验地各土层团聚体以<0.25 mm微团聚体为主,占总团聚体含量的50.33%~80.00%。3种植被类型>2 mm和0.25~2 mm粒径团聚体含量高于对照,各土层中杨树纯林>2 mm大团聚体含量最高。(2)与对照相比,3种植被类型R0.25,MWD和GMD分别提高了41.77%~91.28%,29.89%~79.08%和37.60%~94.32%,其中杨树纯林效果最好。杨树纯林和柳树纯林D显著低于对照(p<0.05)。(3)试验地土壤团聚体有机碳含量范围为1.51~6.48 g/kg。与对照相比,3种植被类型下土壤团聚体有机碳含量提高了31.67%~71.68%,杨树纯林团聚体有机碳含量显著高于柳树纯林和杨柳混交林(p<0.05)。杨树纯林在0—20 cm土层各粒径团聚体有机碳含量最高。(4)线性回归分析表明土壤团聚体稳定性与有机碳显著相关,尤其是与大团聚体有机碳含量显著相关。此外,细根生物量、全氮含量、碳氮比和含水率也是影响团聚体稳定性的重要因素。[结论]平原沙土区河岸带杨树纯林更有利于提高土壤团聚体稳定性,增加土壤抗蚀能力。

梵净山不同海拔土壤团聚体稳定性及影响因素

[目的]阐明土壤团聚体稳定性的海拔分布模式及其影响机制对评估山地自然生态系统生态功能稳定性至关重要。[方法]在梵净山900~2100 m海拔梯度下采集不同土层深度的土壤样品,借助干湿筛法和冗余分析(RDA)方法探讨了土壤环境因子与土壤团聚体稳定性的关系。[结果]在0—60 cm土层,土壤团聚体主要以>0.25 mm水稳性大团聚体为主,平均含量为86.78%;在0—20 cm土层各海拔梯度差异显著,且中海拔1 500~1 800 m处显著高于1 800~2 100 m(p<0.05)。土壤团聚体MWD,GMD和D与海拔存在显著相关性,随海拔的升高土壤团聚体MWD和GMD均呈先升高后降低的单峰分布模式,在中海拔1 500~1 800 m处达到峰值;且在0—10 cm和10—20 cm土层,1 500~1 800 m的MWD和GMD分别为5.03,3.64和4.79,3.52,显著高于900~1 200 m和1 800~2 100 m(p<0.05)。冗余分析显示,土壤团聚体稳定性沿海拔梯度变化主要受土壤SOC和pH值的影响,解释度分别为76.3%和1.3%,是影响土壤团聚体稳定性的主要环境因子。[结论]梵净山山地森林生态系统土壤团聚体稳定性沿海拔梯度具有明显差异,土壤化学性质是影响团聚体稳定性的重要因素。

黑龙滩水库消落带植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响

[目的]为阐明水库消落带不同植被恢复模式对土壤水稳性团聚体组成及其稳定性的影响。[方法]以川中丘陵区黑龙滩水库消落带人工恢复与自然恢复植被下的土壤为研究对象,利用湿筛法测定分析土壤水稳性团聚体组成特征及其稳定性指标。[结果]消落带土壤>0.25 mm水稳性大团聚体含量与未淹水对照相比降低4.21%,其中,自然恢复植被下土壤水稳性大团聚体含量较对照下降12.27%,人工恢复植被下大团聚体含量较对照增加3.84%;不同植被恢复模式下土壤水稳性团聚体组成差异显著(p<0.05),人工恢复植被下土壤大团聚体含量(69.48%)显著高于自然恢复模式(43.20%);消落带土壤水稳性团聚体稳定性随水位高程增加而升高,团聚体稳定性指标>0.25 mm水稳性团聚体含量(R_(0.25))、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)人工恢复模式下均大于自然恢复模式,团聚体分形维数(D)、土壤可蚀性因子(K)与团聚体破坏率(PAD)人工恢复模式小于自然恢复模式,表明人工恢复模式下土壤水稳性团聚体稳定性、土壤抗蚀性高于自然恢复模式。[结论]黑龙滩水库消落带在淹水后土壤团聚体稳定性下降,但人工恢复模式能有效改善土壤团粒结构,研究结果可为黑龙滩水库消落带土壤结构稳定性评价及植被恢复提供科学依据。

季节性冻融期不同秸秆还田方式下黑土温度特征

[目的]为探究不同秸秆还田方式对季节性冻融期黑土温度的影响。[方法]通过田间温度监测,以大豆田为研究对象,设置秸秆覆盖还田(FG)和秸秆翻混还田(FH)2种还田方式,还田量分别为秸秆总量的30%(59670 kg/hm^(2)),60%(119340 kg/hm^(2)),90%(179010 kg/hm^(2)),并设置裸地为对照(CK)共7种处理。各处理自地表向下沿土壤垂直剖面分别设置5,10,20,30 cm 4个土层深度,分析冻融期不同秸秆还田方式及还田量下土壤温度变化特征。[结果](1)秸秆还田使土壤进入不同冻融阶段的时间滞后于裸地,且有效提高土壤最低温度和降低最高温度的变化范围,其中最大提温、降温率均发生在FG90处理,分别为3.0~6.1,1.5~5.2℃。(2)秸秆还田减弱土壤的温度变异性和与气温的相关性,最大变异系数和相关系数发生在裸地5 cm土层,分别为6.54,0.82;最小发生在FG90处理30 cm土层,分别为0.82,0.26。土壤温度变异性大小关系为CK>FG30>FH30>FH60>FG60>FH90>FG90,土壤温度与气温相关性大小关系为CK>FH30>FG30>FH60>FH90>FG60>FG90。(3)裸地冻结和解冻速率最大且冻融周期最短,冻结速率为0.19℃/h,解冻速率为0.60℃/h,最小冻结速率发生在FH90处理,为0.04℃/h,最小解冻速率发生在FG90处理,为0.05℃/h。(4)随土层深度的增加,土壤始冻阶段、始融阶段逐渐增加,但冻结时长逐渐减小,FG90处理延缓冻融效果最明显,始冻阶段、始融阶段分别为8,10天。[结论]研究结果定量描述冻融期不同秸秆还田措施下黑土温度特征,明确不同秸秆还田措施之间对土壤温度影响的差异,对于黑土区秸秆资源合理利用及保护性耕作具有重要指导意义。

长期秸秆还田配施有机肥对土壤有机碳组分和孔隙结构的影响

为探明长期施用有机肥和秸秆还田对土壤孔隙结构的影响,以及土壤有机碳与土壤孔隙结构之间的关系。该研究基于山西省运城市水头试验基地开展的16 a田间定位试验,设置单施化肥(F)、有机肥+化肥(MF)、秸秆还田+化肥(SF)以及有机肥+秸秆还田+化肥(MSF)4个处理,分别对土壤孔隙结构、有机碳和其物理组分、土壤有机碳分子结构进行定量分析。结果表明:与F处理相比,其余有机物料处理均提高了土壤总孔隙度和>0.50 mm孔径的孔隙度(P<0.05),以MSF处理最高。MF和MSF处理的0.20~0.50 mm孔径的孔隙度显著高于F处理(P<0.05);对于0.06~0.20 mm孔径的孔隙度,各处理间无显著差异(P>0.05);并且与F处理相比,MSF处理显著提高了土壤孔隙的连通性和复杂程度(P<0.05)。与F处理相比,有机肥和秸秆还田处理提高了土壤总有机碳、游离态颗粒态有机碳、闭蓄态颗粒有机碳以及矿物质结合态有机碳的含量,并有利于多糖和脂类有机碳的累积,其中均以MSF处理最高。相关分析表明,土壤总孔隙度、>0.50 mm孔径的孔隙度、孔隙的连通性和复杂程度与土壤总有机碳和各有机碳组分含量以及多糖和脂肪类有机碳呈显著的正相关关系(P<0.05)。可见,秸秆还田配施有机肥提高了土壤有机碳含量,有利于脂肪和多糖类有机碳的累积,能够促进土壤孔隙形成,改善孔隙结构。

冻融条件下藻结皮覆盖对土壤结构的影响

[目的]为研究生物结皮覆盖和冻融作用对土壤结构的影响。[方法]以黄土高原北部风沙土为研究对象,采用室内模拟冻融的方法,利用田口方法分析不同冻融次数、冻融前土壤初始含水量和生物结皮(藻结皮)盖度对土壤结构特征的影响。[结果](1)通过正交试验获取的土壤结构指数(I GSS)为75.57~96.57,信噪比(S/N)为37.55~39.70 dB,通过田口方法确定的最佳因子组合为15次冻融循环、15%初始含水量、80%藻结皮覆盖度,其预测结果为I GSS=98.09,S/N=39.89 dB。(2)I GSS与冻融次数、初始含水量、藻结皮盖度均呈正相关关系,各因子对土壤结构指数的主效应表现为初始含水量>冻融次数>藻结皮覆盖度;各因子对土壤结构指数变化的贡献率为初始含水量(52.17%)>冻融次数(31.95%)>藻结皮覆盖度(2.12%)。(3)土壤结构指数的变化来自于冻融过程中土壤水分的散失和孔隙扩张,藻结皮覆盖可以减缓冻融过程中水分的散失,从而减缓I GSS变化。[结论]研究使用正交试验对冻融条件下藻结皮覆盖对土壤结构的影响进行探讨,研究结果可为复杂条件下的土壤冻融过程研究提供一定的理论参考。

不同耕作方式对广西蔗田土壤生物性和非生物性孔隙结构的影响

【目的】探究传统旋耕与粉垄耕作方式对广西蔗田土壤生物性和非生物性孔隙结构的影响,以期为该地区甘蔗生产中合理选择耕作方式提供理论依据。【方法】以蔗田土壤为研究对象,设粉垄耕作20 cm(F20)和传统旋耕20cm(X20)2种处理,于甘蔗伸长期采集土壤样品,测定0~40 cm深度土层的土壤颗粒分布、容重及有机质含量;利用X射线CT扫描技术并结合ImageJ 1.53c及MATLAB 2019a等软件分离获取土壤生物性和非生物性孔隙的二维和三维特征参数,并对2种处理下孔隙结构进行三维重构可视化。【结果】与X20处理相比,F20处理0~40 cm土层的黏粒含量平均值显著降低32.16%(P<0.05,下同),而粉粒含量平均值显著提高12.82%。F20处理0~10 mm孔径范围的二维生物性孔隙数量高于X20处理,二者非生物性二维孔隙数量差异不明显;F20处理的生物性孔隙圆度较X20处理显著提高10.58%。在孔隙三维参数中,F20处理的生物性孔隙连通度较X20处理显著提高67.55%,其余参数均小于X20处理;F20处理非生物性孔隙的孔隙度、弯曲度、连通度和比表面积均低于X20处理,但均无显著差异(P>0.05)。在三维重构图中,X20处理生物性孔隙多分布在0~10 cm土壤表层区域,F20处理的生物性孔隙则在10~30 cm土层中形成了更多向下延伸的连续管状结构;X20处理的非生物性孔隙分布较疏松,F20处理的作物根系主要生长区周围存在较多非生物性孔隙。【结论】粉垄耕作形成的生物性孔隙结构优于传统旋耕,特别是在形成上下连通的生物性孔隙和更密集的非生物孔隙分布方面具有一定优势,可更好地促进水肥运移通道的形成。在广西甘蔗种植过程中,可采用粉垄耕作以有效改善土壤孔隙结构。

干热河谷冲沟系统土壤团聚体对优先路径的影响

[目的]为探究金沙江干热河谷冲沟系统土壤团聚体结构对优先路径形成的影响,深化对冲沟系统土壤水分和溶质运移的认识。[方法]选取金沙江干热河谷活跃和稳定冲沟不同部位(集水区、沟头、沟床和沟底)为研究对象,基于染色示踪和形态学图像解析技术,提取土壤水平剖面优先路径。采用RDA、灰色关联和耦合协调度等分析方法探究土壤团聚体结构与优先路径的关系。[结果](1)稳定冲沟土壤团聚体稳定性高于活跃冲沟。除个别土层外,活跃冲沟>0.25 mm机械稳定性团聚体(DR 0.25)、水稳定性团聚体(WR 0.25)、平均质量直径(MWD)含量均显著小于稳定冲沟(p<0.05),团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(E LT)则呈相反趋势。冲沟系统由集水区向沟底延伸,土壤大团聚体占比减少,团聚体稳定性下降。(2)活跃冲沟优先路径数量和连通性优于稳定冲沟,冲沟系统由集水区向沟底延伸优先路径连通性变差。各部位以>10 mm优先路径为主要通道。活跃冲沟Simpson指数较稳定冲沟增加3.12%,不同径级的优先路径丰富度高于稳定冲沟。(3)优先路径的形成和分布受土壤团聚体稳定性的影响,MWD和WR 0.25与优先路径数量达到极强关联且影响最为显著(p<0.01)。(4)冲沟系统由集水区向沟底延伸,土壤团聚体结构与优先路径的耦合协调性降低,整体上表现为沟头>集水区>沟底>沟床。[结论]土壤团聚体结构是优先路径形成的重要驱动因素之一,优先路径的分布对干热河谷冲沟系统发育具有重要影响。

盐分对水分蒸发和土壤裂隙发育的影响

揭示盐碱土壤干燥开裂机理可为干旱半干旱盐碱地区基于裂缝网络的精量灌溉制度的制定提供理论基础。通过设置5种土壤含盐量(0、0.3%、0.6%、1%、2%,分别记作CK、T3、T6、T10、T20)处理,开展恒温土壤蒸发试验,探究含盐量对土壤蒸发过程的影响,并结合数字图像处理技术对蒸发过程中土壤干缩裂缝网络几何形态特征进行定量分析。结果表明:(1)不同处理蒸发过程具有相似性,即蒸发过程均包含一个线性阶段和一个非线性阶段,但各处理蒸发阶段占总蒸发阶段的比重不同,T20处理最早进入减速率阶段,说明盐分导致土壤渗透性减弱。(2)累积蒸发量随土壤含盐量的增加而降低,即CK>T3>T6>T10>T20,表明盐分可以抑制土壤蒸发。(3)随着土壤含盐量的增加,开裂含水量不断降低,土壤裂隙面积和长度逐渐减小随后趋于稳定。水分蒸发和表面开裂之间的相互作用表现为水分流失过程中游离Na+对土壤颗粒的化学影响和沉淀Na 2SO 4晶体对土壤孔隙的物理影响。(4)相关分析表明,累积蒸发量与土壤开裂水平呈正相关关系,含水量与土壤开裂水平呈负相关关系,且累积蒸发量与裂缝参数的相关程度整体高于土壤含水量与裂缝参数的相关程度。

农田土壤压实过程及模型研究进展

农田土壤受到农业机械田间作业的影响发生压实板结,造成土壤孔隙率降低,容重和紧实度增大,限制水分入渗和根系生长,影响作物产量。随着我国农业机械化水平不断提高,土壤压实对农业可持续发展的影响引起了广泛的关注。本文通过文献调研,总结了土壤压实过程的国内外研究进展,对土壤压缩行为、压缩曲线与预固结压力的计算方法进行了梳理,综述了土壤压实机理和压实模型的发展历程和未来动向,可为推进农田土壤压实研究提供参考。

降雨条件下土壤胶结状况与团聚体分布特征研究

[目的]分析雨滴击溅对表层土壤胶结剂含量以及团聚体分布特征的影响,揭示降雨条件下土壤胶结状况与团聚体变化的关系。[方法]通过室内模拟降雨试验,采用理化分析与同步辐射计算机扫描(SR-μCT)技术,对泥沙中团聚体胶结剂含量、表土团聚体空间分布进行了研究。[结果](1)泥沙中各胶结剂含量排序为碳酸钙>有机碳>游离氧化铁>游离氧化铝>六碳糖,相同薄层径流下,泥沙中胶结剂的含量随雨滴直径的增加不断增加;相同雨滴直径下,胶结剂的含量随薄层径流的增加呈先增加后减小的波动式变化。雨滴击溅和径流冲刷共同作用对<0.053 mm粒径下六碳糖、游离氧化铁、游离氧化铝以及0.25~2 mm粒径下六碳糖、游离氧化铁、碳酸钙和有机碳含量影响显著(p<0.05)。(2)相同薄层径流下,表土团聚体总数量(A)、微团聚体(≤0.25 mm)数量、比表面积(SSA)随雨滴直径的增加而增加,大团聚体体积百分比(V mac)、大团聚体(>0.25 mm)数量、几何平均直径(GMD)随雨滴直径的增加而减小;相同雨滴直径下,随着薄层径流增加,SSA不断减小,GMD不断增加。(3)泥沙中5种胶结剂与表土团聚体结构参数呈显著相关关系(p<0.05),泥沙胶结剂含量越高,A和SSA越大,GMD和V mac越小。[结论]雨滴击溅薄层径流增加了表土团聚体胶结剂迁移损失,增大泥沙中胶结剂的含量。降雨侵蚀下表土团聚体胶结剂含量降低,是导致土壤团聚体结构破坏,稳定性降低的主要原因。

滇西南宿根甘蔗地土壤大孔隙特征

【目的】准确掌握宿根甘蔗土壤孔隙的变化特征,为甘蔗种植中的土壤管理、土壤水文预测预报等提供依据。【方法】采用空间代替时间法结合土壤水分穿透曲线法测定了不同坡度、不同宿根年限、不同土层的甘蔗地土壤大孔隙。【结果】宿根甘蔗地40 cm深土壤大孔隙半径分布在0.3~3.6 mm,随着孔径的增大,土层深度的增加,大孔隙数量显著减少;随着坡度和年限的增加,小于0.6 mm的大孔隙数量减少得更显著;土壤大孔隙平均半径最大为种植后第4年,且年限间差异主要出现在坡地上;坡地大孔隙面积比和平均体积呈现出随着宿根年限增加其值减小的趋势。【结论】甘蔗地宿根管理下,深层及小孔径大孔隙数量减少是主要趋势,应加强深施肥或原位松土管理。

粪肥施用对土壤团聚体的影响——Meta分析

粪肥施用为土壤输入大量有机质与养分,能影响土壤团聚体的形成和稳定性,大部分研究主要认为粪肥施用促进土壤大粒径团聚体的形成(marcoaggregate,≥0.25 mm),但进一步细分是对大团聚体(large marcoaggregate,>2 mm)还是小团聚体(small marcoaggregate,2~0.25 mm)的影响更大,研究存在较大差异。本文使用Meta分析收集了36篇相关文献,共267个团聚体数据,发现施用粪肥能显著增加土壤大团聚体和小团聚体含量,分别增加了95%和17%,同时减少了土壤微团聚体(microaggregates,0.25~0.053 mm)和土壤粉黏颗粒(silt-plus and clay-size particles,<0.053 mm)含量,分别减少了14%和20%。本文还从土壤因素、粪肥因素、气候因素3个角度的解释变量来分析粪肥施用对土壤团聚体影响不同的原因,结果发现土壤类型、土壤pH、粪肥种类和年均气温、年均降水量是造成不同研究结果差异的主要原因。

球囊霉素在土壤团聚体中的分布特征及影响因素的Meta分析

为充分认识球囊霉素在维持土壤有机碳平衡和土壤团聚体稳定性中的重要作用,建立改善土壤结构和提升土壤质量的管理策略,通过收集整理近些年来已发表的19篇文献中的332组数据,定量分析球囊霉素在不同粒径土壤团聚体中的分布特征,系统解析其影响因素,并比较了不同土地利用方式下球囊霉素在土壤团聚体中的分配差异。结果表明:无论总球囊霉素还是易提取球囊霉素,在大团聚体(>2000μm)和小团聚体(2000~250μm)中的质量百分比(分别约占30%)均显著高于微团聚体(250~53μm)和黏粉粒级微团聚体(<53μm)(分别约占15%)。易提取球囊霉素占总球囊霉素的比例在粉黏粒级微团聚体(<53μm)中更低,约为20%,其他粒径均在30%以上。球囊霉素中碳占土壤有机碳的比例在各团聚体中无显著差异,不同粒径团聚体中易提取球囊霉素约占有机碳的2%左右,而总球囊霉素约占有机碳的8%左右。大于250μm团聚体中球囊霉素随温度和降水的增加而增加,而随着pH的升高而降低。在小于250μm团聚体中未发现显著相关性,但发现球囊霉素随土壤有机碳增加而增加,呈显著正相关。通过比较不同利用方式的土壤,本研究还发现林地土壤各粒径团聚体中的球囊霉素均不低于耕地和草地土壤,说明林地土壤较其他类型土壤更有利于球囊霉素的积累。