典型黑土区地形与垄作特征对切沟发育的影响

【目的】明确黑土区坡耕地切沟分级特征,明晰地形条件与耕作垄向对切沟发育的影响,揭示自然条件与人类耕作扰动下切沟侵蚀发育机理,为切沟侵蚀精准防控与黑土地保护利用提供关键科学支撑。【方法】文章以典型黑土区坡耕地为研究区,基于2018年高分一号遥感影像数据和地形数据,采用目视解译结合野外详查的方法,获取研究区切沟长度、坡度、垄向角、垄作坡长、垄作坡度等指标,结合地貌学水系分级原理划分切沟等级,并分析人为垄作因素与自然因素对切沟发育的影响。【结果】(1)研究区发育的234条切沟可分为4个等级,其中1级切沟数量最多,沟长随着切沟等级提升而呈增加趋势;(2)斜垄耕作占比最多、横垄(80~100°)次之,1级沟主要分布在横垄耕作(38%),0~300 m垄长(81%)和0~2°垄作坡度范围内(48%);(3)切沟数量随着海拔的增加出现先增加后减小的趋势,在海拔210~220 m切沟最多,随着海拔的增加,垄作坡长和垄向角呈增大趋势,而垄作坡度呈现减小趋势;(4)切沟数量在坡度2~4°最多,随着切沟坡度的增加,垄向坡长和垄向角度减小,垄作坡度增大。【结论】分析黑土区切沟分级特征、空间分布及其影响因素,探究地形条件与垄作因素对切沟发育的影响,为切沟精准防控和黑土地保护与可持续利用提供了重要依据。

黑土区不同耕作措施对土壤水分和玉米产量的影响

【目的】研究东北黑土区不同保护性耕作措施对土壤养分、玉米产量及水分利用的影响,为该区旱作农田耕作技术应用提供理论支持。【方法】于2019年在黑龙江省齐齐哈尔进行田间试验,设置4个耕作措施处理:1)秋季清理玉米秸秆并旋耕整地玉米连作(传统耕作);2)玉米饲草间作,饲草盛期刈割覆盖,秋天深翻还田(粮草间作);3)玉米单作,秸秆覆盖还田免耕(覆盖免耕);4)休耕3年后旋耕整地,次年播种玉米并传统方法整地(休耕再耕作)。3年后(2022年)于播种前取样,分析0—20 cm土层土壤养分含量和0—100 cm土层土壤容重。在玉米出苗前、苗期、抽雄期和成熟期,每20 cm为1层,分析0—100 cm土层土壤水分含量,调查玉米产量和水分利用效率。【结果】与传统耕作比,粮草间作、覆盖免耕和休耕再耕作3个耕作处理0—20 cm土壤容重显著降低,以休耕再耕作容重最低;苗前0—20 cm土层土壤储水量分别显著增加了6.36%、13.17%和23.09%,粮草间作与休耕再耕作20—100 cm土层土壤储水量显著低于传统耕作。粮草间作、覆盖免耕和休耕再耕作3个耕作处理玉米田间耗水量较传统耕作分别减少14.18%、9.26%和10.96%,水分利用效率分别提高48.51%、26.22%和42.46%,土壤有机碳含量分别增加2.24%、11.52%和15.68%。与传统耕作方式相比,粮草间作、覆盖免耕和休耕再耕作对玉米穗行数无显著影响,但显著提高玉米行粒数,因此产量分别提高27.46%、14.54%和26.87%。【结论】保护性耕作可有效提高土壤有机碳含量,增加土壤水分,减少玉米田间耗水量,显著提高玉米产量14%~28%和水分利用效率26%~49%。因此,在东北黑土区旱作农田推广保护性耕作是一种增产、节水的有效途径。