坡耕地红壤剖面磷的储存容量及其流失风险研究

基于土壤磷储存容量的变化差异,准确评估与判断坡耕旱地与稻田红壤磷的剖面流失风险。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内位于坡上(T)、坡中(M)及坡下(B)的花生旱地(PU)及稻田(PF)各发生层土壤为对象,分析了各发生层土壤全磷(TP)、有效磷(Olsen-P)、磷饱和率(PSR)、磷吸持指数(phosphorussorptionindex,PSI)及磷储存容量(Soil phosphorus storage capacity,SPSC)随剖面的变化特征及差异,估测了坡耕地红壤磷的剖面流失风险,探讨了土壤pH、Eh及容重(BD)等因子对坡耕地红壤发生层SPSC的影响差异。结果表明,不同坡位花生旱地与稻田红壤表层TP、Olsen-P含量均显著高于底层土壤,且稻田红壤TP与Olsen-P的剖面变异显著高于花生旱地剖面。与耕作层(Ap1)相比,花生旱地底层土壤PSI显著增加了33.1%~146%,且随剖面深度增加而缓慢降低;而稻田红壤PSI则随着剖面深度增加而增大。花生旱地与稻田红壤(PF-M除外)PSR均随着剖面深度的增加而逐渐降低,SPSC变化范围分别为–89.2~298.3 mg·kg^(-1)与^(-1)38.1~101.1mg·kg^(-1)。PU-T与PU-M剖面SPSC均为正值,且随剖面深度增加呈降低趋势;而PU-B(耕作亚层Ap2除外)剖面的SPSC均为负值。PF-T(氧化还原层Br2除外)、PF-M(Ap1除外)及PF-B剖面各发生层的SPSC均为负值,且随剖面深度增加变化显著。基于SPSC理论对坡耕红壤剖面土壤磷储量及其环境流失风险的评估,花生旱地土壤磷沿剖面及坡位的迁移与运移迹象明显,当土壤Olsen-P>27.6mg·kg^(-1)时,花生旱地剖面土壤磷的流失风险将急剧增加,应及时采取管控措施。稻田红壤剖面各发生层均存在不同程度的磷流失风险,需立即停止施磷并及时采取有效措施。

基于DNDC模型的红壤旱坡花生地N_(2)O排放模拟研究

为探究DNDC模型在红壤旱坡地N_(2)O排放模拟的适用性,以赣北红壤旱坡花生地为研究对象,设置常规耕作和轻简化免耕2种处理,连续3年(2019—2021年)采用静态箱-气相色谱法开展N_(2)O排放的田间原位观测试验,研究不同耕作处理下N_(2)O排放特征及DNDC模型模拟效果。结果表明:DNDC模型对不同耕作处理下0~10 cm土壤温度(相关系数r为0.86~0.87)和作物产量(r为0.90)的模拟效果较好。该模型能较好地模拟花生季因施肥和降雨引起的N_(2)O排放波动变化,也能较好地模拟常规耕作下土壤N_(2)O排放峰,但会在一定程度上低估轻简化免耕的N_(2)O排放峰和排放总量,且模型对16 mm以下的降雨响应较小。土壤pH值、施肥量对红壤旱坡花生地N_(2)O排放的影响最大,降雨量、土壤有机碳含量和粘粒含量也是影响N_(2)O排放的重要因子。模型模拟2019年不同施肥量下N_(2)O排放总量与花生产量发现,氮肥施用量不能低于76.54 kg/hm^(2),也不宜超过106.78 kg/hm^(2)。研究结果可为红壤坡耕地作物种植优化、农业温室气体减排等提供理论依据。

等高植物篱笆条件下红壤坡耕地水土流失的发生特征

研究了红壤坡耕地植物篱笆条件下的水土流失特征、土壤入渗特性及径流量、侵蚀量、侵蚀雨量、降雨量、入渗量的发生特征.结果表明,与大豆单作相比,黄花菜(HemerocalliscitrirnaBaroni)和百喜草(Paspalum.notatumFlugge)植物篱笆的径流量和侵蚀量分别减少10.14～11.56倍和135.34～165.84倍;植物篱笆处理和大豆单作处理的径流量、侵蚀量与可产生侵蚀的降雨量之间呈极显著正相关,建立了相应的降雨产流、降雨产沙、径流侵蚀回归模型,同时建立了降雨入渗、入渗产流、入渗侵蚀的回归模型.植物篱笆水土保持的本质原因是植物篱笆地下部根系显著改善了耕层土壤的物理性状;显著增强了土壤的入渗能力,植物篱笆带能在较长的时间内维持较高的土壤入渗量和较大的稳定入渗速率.

不同农作方式红壤坡耕地土壤氮素流失特征

采用径流小区法研究了 6种不同农作方式土壤N素的流失特征 .结果表明 ,同顺坡农作方式相比 ,其它农作方式均有明显控制土壤N素流失的作用 ,水平草带、水平沟、等高耕种、休闲、等高土埂等农作方式分别减少土壤N素流失量 4 3 .4 6 %、4 6 .5 5 %、71 .36 %、77.0 5 %和 87.92 % ,等高耕种、等高土埂、休闲等农作方式控制土壤N素流失优于水平沟和水平草带农作方式 .坡耕地土壤N素的流失途径主要为径流流失 ,约占土壤N素流失量 81 .9%～ 93 .4 % ,径流流失的N素中又以水溶态N素为主 ,约占径流流失N素的 78%～ 87.6 % .坡耕地土壤N素流失主要集中在 5～ 8月份 ,占全年流失量的 85 %～ 1 0 0 %

红壤坡耕地综合治理与开发关键技术研究

坡耕地是在山区落后的生产力背景下,人口与资源矛盾冲突中出现的产物,是重要的农业生产资源。但是,不合理的开垦利用甚至超强度的掠夺式经营,已使坡耕地成为南方红黄壤地区水土流失的主要来源。以湖南的坡耕地为研究对象,在系统地分析了坡耕地治理与开发的主要障碍因素的基础上,根据近10年的攻关研究成果与治理实践经验,阐明了坡耕地治理与开发应采取的原则和选择的模式,并就治理与开发过程中如何防止水土流失、抗御季节性干旱、提高土壤肥力、加快农业产业化进程、建立健全投资机制与激励机制等技术途径和措施进行了较为系统的研究。

不同农作方式下红壤坡耕地土壤磷素流失特征

研究了6种农作方式红壤坡耕地土壤P素流失特征.结果表明,红壤坡耕地土壤P素的坡面流失主要通过径流和推移质2种方式.顺坡农作处理径流流失P素的比例占土壤全P流失量的55.26％,通过推移质流失的P素和径流流失的P素基本相当,其它处理土壤P素的流失主要以径流方式流失,流失量占土壤全P流失量的67.59％～88.11％.在流失的土壤P素中,泥砂结合态占多数,其比例为57.79％～77,59％,其中有效P的流失基本上通过径流方式.与传统的顺坡耕作的坡耕地利用方式相比,其它5种不同农作措施均有控制和防治土壤P素流失的作用,能减少P流失总量40.73％～84.70％.水平土埂、等高农作措施、休闲措施效果优于水平草带、水平沟农作措施.土壤P素流失时间主要集中在5～8月,占全年土壤P素流失量的89.15％～100％.

不同农作措施下红壤坡耕地土壤钾素流失特征的研究

研究了 6种农作措施下红壤坡耕地土壤钾素的流失特征 .结果表明 ,红壤坡耕地土壤钾素的地表流失主要是以推移质形式和径流形式流失的 ;在泥砂流失量较小的等高农作、等高土埂处理的坡耕地 ,土壤钾素主要以径流形式流失 ;休闲处理的坡耕地通过径流流失的钾素和推移质流失的钾素基本相当 ,而在泥砂流失量较大的顺坡农作处、水平草带、水平沟处理的坡耕地土壤钾素主要以推移质形式流失 .在径流流失的钾素中 ,又以泥砂结合态为主 .除顺坡农作处理以外 ,其它农作措施均有控制土壤钾素流失的作用 ,等高农作、休闲、等高土埂等农作措施优于水平草带和水平沟农作措施 .2 0 0 0年红壤坡耕地土壤钾素的流失时间主要集中在 5～

不同农作措施红壤坡耕地水土流失特征的研究

研究了 6种不同农作措施下红壤坡耕地水土流失特征 ,结果表明 :同顺坡农作措施相比 ,其它农作措施均具有明显减轻水土流失的作用 ,休闲处理能减少径流流失 4 2 .8% ,减少泥沙流失量 85 .0 2 % ;等高土埂处理能减少径流流失 70 .2 0 % ,减少泥沙流失量 95 .0 4 % ;水平草带能减少径流流失 3 2 .3 3 % ,减少泥沙流失量 4 5 .88% ;水平沟处理能减少径流流失 4 5 .6% ,减少泥沙流失量 63 % ;等高农作能减少径流流失 5 6.3 3 % ,减少泥沙流失量 87.70 %。等高土埂、等高农作、休闲处理减轻水土流失的作用优于水平草带和水平沟处理 ;泥沙流失除等高土埂和等高农作以外 ,其它处理均是推移质流失量大于悬移质流失量 ;径流流失和泥沙流失主要集中在 5～ 8月份 ,约占全年流失总量的 80 %以上。影响径流和泥沙流失的主要因素为降雨量、降雨侵蚀力、植被覆盖度等因素。

降水特征与农作处理对坡耕地水土流失的动态研究

通过在云南红壤坡耕地上建造径流小区,研究了自然降雨情况下6种不同农作处理的水土流失特征。结果表明:横坡垄作能有效减缓强降雨对坡耕地的侵蚀,减少径流流失,但不能有效防治长降雨的持续冲刷;顺坡垄作对强降雨和长降雨的侵蚀都不能有效减少水土流失。烤烟的不同生长时期对水土流失的影响因素不同。烤烟生长前期,垄作方式是影响水土流失的主要因素;在烤烟生长进入成熟期后,各处理间的泥沙流失量差异都不显著,各处理的地表植被覆盖率都达到最大化,地表植被覆盖率成为影响水土流失的主要因素。

宁南山区苜蓿地土壤水分和养分变异规律研究

以宁南半干旱黄土丘陵区3年生、7年生、11年生、19年生,以及7年生上坡、中坡、下坡苜蓿地为研究对象,分析了苜蓿地0—5m土壤干层及土壤养分的消长规律。研究结果表明:(1)坡位与种植年限均对土壤水分产生影响,上坡苜蓿地0—5m土壤平均含水量为6.34%,显著小于中坡和下坡;不同旱作年限苜蓿地0—5m土壤含水量排序为:3年生>7年生>19年生>11年生;土壤干燥化指数SDI排序为:上坡>中坡>下坡;3年生>7年生>19年生>11年生,土壤干燥化程度随着土层深度的增加而减弱。待苜蓿老化后土壤水分可以得到恢复,土壤干燥化程度降低,但这一过程需要较长的时间。(2)在土壤旱化过程中,随着坡位的下降,苜蓿地0—100cm层土壤平均有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾含量增加;随着土层深度的增加,土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷下降。随着苜蓿旱作时间的延长,土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、全磷、速效磷含量呈下降的趋势;待苜蓿老化严重时,土壤有机质、全氮开始逐渐积累,但仍然处于低水平状态。

横厢耕作措施对红壤坡耕地水土流失影响的试验研究

该文在对湖北省通城县水土保持试验站，所布设的１２个野外试验观测小区，进行多年天然降雨观测的基础上，借助模拟降雨试验方法对红壤坡耕地不同耕作措施对水土流失的影响进行了试验研究。结果表明：１．横厢耕作措施是一种很好的水土保持措施，纵厢耕作措施比横厢耕作的水土流失量明显增力；２．在横厢耕作农地上实施轮作种植能改良土壤理化性质，保肥增产，但对水土流失并没有十分显著的影响；３．横厢耕作措施是一种在陡坡耕地上也能得到较好效益的水上保持措施。

不同土地利用方式对红壤坡地水土流失的影响

以红壤坡地长期定位试验(1998-2011年)为研究对象,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种土地利用方式对坡地径流量和泥沙流失量的影响,以及不同坡地径流量和泥沙流失量的变化趋势。结果表明:观测年限内5种土地利用方式的产流量大小顺序为农作区>油茶林区>湿地松区>草地区>自然林区,年均产流量分别为287.4,124.7,85.7,51.2,21.3m3/hm2。泥沙流失量大小顺序为农作区>湿地松区>油茶林区>草地区>自然林区,年均产沙量分别为117.7,16.7,15.3,6.9,5.4kg/hm2。5种红壤坡地利用方式年际径流量都呈现下降趋势,农作区下降幅度最大(年均33.8m3/hm2),自然林、草地利用方式下降幅度平缓。农作区的泥沙流失量与径流量的规律并不一致,年际间波动较大,自然林、草地、油茶林和湿地松4种方式在试验后期(2001-2011年)年泥沙流失量较小,稳定保持在0～50kg/hm2。从水土保持角度出发,红壤坡地采用油茶林和湿地松利用方式,短期内(5年)水土流失就可降低到较稳定阶段;采用自然植被恢复或者草地利用方式,1～2年内水土流失量就降低到较低水平;农作区径流量虽然随着试验年限的延长呈现显著降低趋势,但是泥沙的流失风险较大(年际波动较大),不适宜在坡地耕作。

土地利用方式对红壤坡地地表径流氮素流失的影响

为探明长期（1995年开始）不同土地利用方式对红壤坡地径流氮素流失的影响,通过2011年10月-2012年9月连续12个月23次径流水质动态分析,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种坡地利用类型下径流水中氮素迁移特性及其泥沙和植物残体氮的年流失总量。结果表明：（1）径流水中氮素流失量随土地利用方式的不同表现出明显差异,径流水中氮素流失负荷为85.1-655.5g/hm2,大小顺序为农作〉油茶林〉湿地松〉草地〉自然林。（2）径流中氮素以无机态氮（DIN）为主,其中硝态氮是DIN的主要形态,占全氮的31.5%-54.8%,是铵态氮（NH＋4-N）的1.8-5.8倍,可溶性有机氮（DON）含量较低,仅占径流TN的10.1%-17.1%,远小于颗粒态氮（PN）所占全氮比值（21.4%-37.2%）。（3）泥沙和植物残体氮素年流失量分别为37.0-154.2g/hm2和28.1-249.6g/hm2,占各利用方式下氮流失总量的17.0%-77.1%,其中自然恢复林地所占比例最高（77.1%）,而其他利用方式泥沙和植物残体氮素年流失量（17.0%-30.3%）远低于通过径流水流失的氮量（69.7%-83.0%）。总体来看,径流量是导致土地利用方式间氮迁移通量产生差异的主要驱动因素。

土壤侵蚀对土壤肥力及土地生物生产力的影响

通过对红壤坡地不同土地利用方式土壤肥力及土地生物生产力的空间分异研究，揭示了土壤侵蚀对土壤肥力和土地生产力的负面影响．即侵蚀导致Ｎ、Ｐ、Ｋ等土壤速效养分含量减少及其在坡面上部的相对贫乏和下部的相对富集；土壤有机质含量降低；土壤机械组成中砂、粉、粘粒比率发生变化，表现为土壤沙化，土地生物生产力下降．

红壤坡地不同土地利用方式土壤侵蚀的时空分布规律研究

应用定位土芯Eu(Europium)示踪新方法 ,研究红壤坡地不同土地利用方式下土壤侵蚀的时空分布规律 .结果表明 ,新方法对以片蚀和细沟侵蚀为主的红壤坡地是适用的 ;土壤侵蚀的时间分布与降雨量的年时间分布相一致 ,过程性暴雨期表现为全年土壤侵蚀的高峰期 ;在复合坡面 ,随坡面的陡、缓、凹 ,土壤侵蚀表现强、弱、沉积 ;相同坡度和坡长条件下 ,幼龄板栗园的土壤侵蚀速率 >雷竹园 >稀疏马尾松林地 >茶园 .

稻草覆盖和聚丙烯酰胺对坡地红壤水蚀的阻控作用

通过室内土槽模拟和田间径流小区观测,研究不同条件下稻草覆盖、聚丙烯酰胺(PAM)表施及其组合措施对坡地红壤水蚀的影响。稻草覆盖、PAM表施明显提高了土壤入渗率,降低了产流率,推迟了稳定入渗、初始产流和稳定产流时间的到来,从而增加降雨入渗,减少产流,并明显提高了旱季0-45cm深度的土壤含水量。3种措施之间的入渗量和产流量差异与雨强正相关,与初始含水量负相关;稻草覆盖减沙的效果在大雨强、中高初始含水量更明显,而PAM表施在小雨强、中低初始含水量更好;组合措施增加入渗、减流、减沙的效果好于单一措施。结果表明,稻草覆盖和PAM表施对坡地红壤水蚀具有较好的阻控作用。

中子活化分析技术在野外红壤侵蚀研究中的应用

叙述了利用中子活化分析技术结合稳定稀土元素铕（Ｅｕ）定位土芯示踪法，在野外进行红壤侵蚀的研究，介绍了该方法的示踪原子选择、示踪用量估算、示踪实施、中子活化分析及侵蚀结果计算等要点，以及在红壤坡地雷竹园的部分应用结果。结果表明该法适用于红壤坡地的片蚀和细沟侵蚀研究。

红壤坡地不同利用方式土壤侵蚀模型研究

利用土壤侵蚀定位土芯Ｅｕ示踪新方法所获得的大量侵蚀及其因子实测数据，建立了红壤坡地不同土地利用方式下土壤侵蚀空间分异和坡面侵蚀预测模型。模型的可操作性强，所需因子数据用常规方法即可获得。

耕作深度对红壤坡耕地花生根系生长及活力的影响

依托2015年设置的红壤坡耕地耕作深度试验,选取免耕(NT)和梯度耕作深度处理(P10:翻耕10 cm; P20:翻耕20 cm; P30:翻耕30 cm),研究了耕作深度对花生根长及根系活力的影响。结果表明:(1)耕作处理在促进根系生长方面明显优于NT处理,尤其以P20、P30处理的效果更佳,但根系增长潜力以NT处理最大;(2)与NT处理相比,P10、P20处理有利于提高花生各生育期的根系活力,缓解花生根系衰老效果以P20处理最佳;(3)不同耕作深度通过影响花生根系生长及其关键生育期根系活力,进而影响花生产量的形成。

红壤坡地土壤侵蚀定位土芯Eu示踪法研究

根据创立的土壤侵蚀定位土芯Ｅｕ示踪新方法，研究了红壤坡地不同土地利用方式下土壤侵蚀的垂直分布规律，介绍了新方法的产生背景和示踪原子选择、示踪用量估算、示踪实施、中子活化及侵蚀结果计算等技术要点，以及在红壤坡地雷竹园的部分应用结果。结果表明，新方法对以片蚀和细沟侵蚀为主的红壤坡地是适用的；在复合坡面，随坡面的陡、缓，土壤侵蚀表现强、弱或沉积，反映了坡地土壤侵蚀的垂直分布规律。