东北黑土区农田侵蚀沟填埋复垦工程技术

沟道侵蚀损毁耕地,阻碍机械行走,对农业生产和农田生态系统造成了严重的损伤。针对东北黑土区现代农业可持续发展的需求,逐渐完善构建了农田侵蚀沟填埋复垦工程技术。工程技术的原理为秸秆填埋沟道,上层覆土,修复受损耕地,恢复垦殖,机械自由行走;在沟底铺设连通的暗管并间隔修筑渗井,复垦后原沟道位的地表径流通过覆土层和渗井垂直下渗入秸秆层,再汇入暗管排出,变地表径流为地下暗管排水,减小或消除地表股流的冲刷,避免再次成沟。工程由沟道整形、暗管铺设、秸秆打捆、秸秆铺设、表层覆土、截流埂修筑、渗井修筑和出口防护8项措施组成,工程适用于耕地中且沟道深度≤2 m的浅沟、小型沟以及支沟修复,已在国家正在实施的东北黑土区侵蚀沟治理专项、黑土地保护、黑土地整治工程中成功复垦侵蚀沟300余条,再造耕地1.33 km^2,达到了设计要求。据测算可在东北黑土区20万条侵蚀沟上应用,可修复沟毁耕地1333 km^2,增产粮食6亿kg/a。

东北黑土区沟道侵蚀现状及其防治对策

沟道侵蚀是土地退化最严重的表现形式,东北黑土区是中国除黄土高原外沟道侵蚀最为严重的区域,沟道侵蚀严重威胁东北区域农业生产和生态环境。该研究基于多年的研究积累,结合国家侵蚀沟治理专项调查和国家重点研发计划项目研究成果以及已有文献,系统总结归纳了东北黑土区沟道侵蚀特征、发展演变趋势及其危害;梳理出现有侵蚀沟治理措施的成功经验及失败教训,凝练提出区域侵蚀沟防治目标及4种主要侵蚀沟治理模式,并给出了适用范围及条件;同时提出了新时代东北黑土区侵蚀沟防治对策建议。该研究为区域现代农业发展和生态文明建设决策以及沟道侵蚀治理工程的实施提供了科技支撑。

我国东北黑土丘陵区小流域土壤有机质空间分布模拟

为探索小流域w（SOM）（SOM为土壤有机质）空间分布模拟的最佳方法,以我国东北黑土丘陵区海沟河小流域为例,借助地统计学和3S技术提取与w（SOM）显著相关的地形及环境因子,对海沟河小流域表层（0～20 cm）w（SOM）分别进行协同克里格插值、回归克里格插值和地理加权回归克里格空间插值模拟,并进行精度验证.结果表明：我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w（SOM）平均值为12.96 g/kg,空间变异程度为中等.海拔、距水系距离均与w（SOM）显著相关,能够用来辅助w（SOM）的空间分布插值;与协同克里格插值结果相比,回归克里格对w（SOM）的插值精度提高了56.09%;地理加权回归克里格插值精度提高了90.87%;对地理加权回归克里格插值所产生的残差进行二次统计分析及合理插值,能够进一步提高插值模拟精度;将人类干扰因素纳入插值模型,是未来提高w（SOM）空间分布模拟精度的关键.研究显示,地理加权回归克里格插值有效提高了w（SOM）空间插值模拟的精度,并且存在改进和提高的空间.

黑土耕作层土壤pH空间变异及自相关分析

以东北黑土耕作区土壤表层(0~20 cm)土壤pH为研究对象,以经典统计学和地统计学为基础,结合"3S"技术及Moran指数进行空间自相关分析,剖析黑土区土壤pH的空间自相关类型及其分布格局。研究结果表明:小流域土壤pH均值为6.72,变异系数为9.91%,其变程为1 000 m,具有较强空间自相关性,空间变异受地形、成土等结构性要素影响较大,在东–西(E–W)方向的空间变异相对剧烈;土壤pH与高程等地形因子显著性相关,地理加权克里格插值显示土壤pH高值出现在研究区中部旱地,低值出现在东部与西部区域,呈现带状分布,与土地利用类型的东西向交替相近。全局自相关分析表明研究区土壤pH存在较强的正自相关特征,且不同方向存在差异;随着距离的增大,土壤pH呈现负自相关特征,分布存在空间孤立。局部空间自相关类型主要为H–H型(高–高关联)和L–L型(低–低关联),空间集聚特征明显,其中H–H型主要分布于研究区中部旱地区域,形成高pH且高度空间自相关的格局,L–L型分布于东部林地区域,形成低pH集聚的格局。

东北黑土区的侵蚀沟治理措施与模式

[目的]面向东北黑土区侵蚀沟治理专项国家重大工程的科技需求,总结凝练出东北黑土区侵蚀沟治理措施与模式,为东北黑土区侵蚀沟治理提供技术支撑。[方法]采用天地一体化现场调查的方法,对不同时期已开展治理的侵蚀沟详查,获得侵蚀沟形态特征参数、影像资料及空间信息;调查侵蚀沟治理模式与措施种类以及实施后的水保效果。[结果]东北黑土区侵蚀沟治理主要有柳跌水和浆砌石跌水等沟头防护、柳编水道和石笼谷坊等沟底稳固、乔灌混交沟岸防护3大类措施组成;总结已有治沟措施的不足并提出了完善方案;治理模式可归为工程为主植物为辅,植物为主工程为辅,植物和填埋复垦4大类别。[结论]目前东北黑土区侵蚀沟治理已构建了成熟的治理模式与多样化的治理措施,实施情况总体良好,但仍存在治理模式选择与措施组装的不合理现象,应注意施工质量管控和加强后期管护。

寒地黑土农区紫花苜蓿生产与品质对施肥和刈割频次的响应及效益分析

【背景】东北寒地黑土区气候寒冷生长期较短,以往在退化草地或低产田种植紫花苜蓿,为保证安全越冬,一般每年只能刈割三茬;在“粮改饲”背景下,寒地黑土农区耕地土质相对较肥沃,田间管理较规范。【目的】通过探究东北寒地黑土农区在合理施肥条件下紫花苜蓿年刈割4茬的可行性,为寒地黑土农区苜蓿种植提供技术支持。【方法】以种植第二年“东农1号”紫花苜蓿(Medicago sativa L.‘Dongnong No.1’)为试验材料,在苜蓿春季返青前一次性土壤施肥525 kg·hm^-2基础上,再于每次刈割前15 d喷施自主研制的寒地黑土农区紫花苜蓿专用叶面肥,进行年刈割4茬和3茬的比较试验,以不施任何肥为对照,观测施肥条件下紫花苜蓿年刈割4茬比传统年刈割3茬在产草量、营养品质及越冬率的变化,并进行经济效益分析,探讨在东北寒地黑土农区合理施肥条件下苜蓿年刈割4茬的可行性。【结果】施肥可以有效提高苜蓿产草量和质量,在施肥(土壤底肥+叶面肥)条件下,苜蓿年刈割4茬和3茬的总干草产量分别为13544.44 kg·hm^-2、11935.26 kg·hm^-2,比对照(不施肥)分别提高了11.45%、10.77%,平均粗蛋白质含量分别达22.11%、21.68%,比对照分别提高了8.17%、7.59%。施肥(土壤肥+叶面肥)条件下,苜蓿年刈割4茬比年刈割3茬的干草产量提高13.48%,平均粗蛋白质含量提高2%,并对越冬率影响不大,仅降低2个百分点,从96.70%降低为94.84%。苜蓿施肥并年刈割4茬的产值和产投比分别达24380.01元/hm^2和2.05,比不施肥年刈割3茬纯增收4851.68元/hm^2,经济效益明显。【结论】在东北寒地黑土农区种植紫花苜蓿,在合理施肥条件下年刈割4茬,不但可以获得较高的产草量、牧草质量和经济效益,而且不影响安全越冬。

顶管法隧道穿越技术在浙江软土地区的应用

顶管法隧道穿越作为非开挖穿越方式的一种,现已广泛应用于油气管道的河流穿越中。顶管法隧道穿越技术应用中,竖井形式的确定、穿越层位及顶管机的选择是决定工程能否成功的关键因素。南昌—上海支干线穿越浙江软土地区的顶管法隧道设计中,对竖井形式进行了优化,尤其是成功地应用了大刃脚形式,同时根据现场情况合理地选择了穿越层位以及不同型式的顶管机,保证了工程的顺利竣工。

浅议软土区沉井施工中应注意的问题

针对软土层对沉井施工的特殊影响,阐述了在软土地区施工沉井应注意的一些技术问题。

黑土丘陵区小流域土壤有机质空间变异及分布格局

土壤有机质的空间变异和分布格局是土壤科学领域研究的热点.在经典统计学和地统计学的基础上,结合＂3S＂技术,对黑土丘陵区海沟河小流域土壤表层（0^20 cm）中有机质的空间变异、分布特征及影响因子进行深入探讨.结果表明,海沟河小流域土壤有机质含量在黑土区处于较低水平,变异程度为中等变异,且存在空间自相关性;土壤有机质的空间变异受人类活动、耕作措施等随机因素影响很小,受结构性要素影响较大,空间上各向异性显著;土壤有机质含量从东向西逐步减小,以高程为协变量的协同克里格插值能够提高空间插值精度.土壤有机质空间分布受地形地貌等自然因素以及受其制约的土地利用的影响较大,受交通道路、居民点等要素的影响较小;采样点周边环境会增加有机质的空间变异和分布的不确定性.以流域为单元,进行SOM的空间变异、分布及影响因子研究具有重要意义和科学价值.

黑土耕作区土壤含水量空间自相关及农业生产分区

论文以东北黑土耕作区土壤表层(0~20 cm)含水量为研究对象,基于3S技术和Moran指数进行空间自相关分析,掌握黑土区土壤表层含水量的空间自相关类型及其分布格局,划定农业生产中的优先区域,为农业生产中土壤含水量的分区管理、农业设施合理配置提供理论依据。结果表明:海沟河小流域土壤含水量空间差异大,变异程度为中等变异,受人类活动等随机因素的影响较大;全局空间自相关系数为0.417 7,表现出较强的正自相关特征,且不同方向存在较大差异;局部空间自相关系数为0.374 4,局部空间自相关类型主要为H-H型(高-高关联)和L-L型(低-低关联),空间集聚特征明显,H-H型主要分布于研究区西北部地势平坦的地区,形成高含水量且高度空间自相关的格局,耕作优势突出,为农业生产中的优先区域,L-L型分布于东部山地与平原的过渡带,形成低含水量集聚的格局,为农业生产中的一般区域。基于土壤含水量空间自相关分布特征,进行农业生产区域的划定及分区管理具有重要的实践价值。

典型黑土区春玉米茎流特征及其环境影响因素

明确典型黑土区春玉米茎流变化规律,探究影响春玉米茎流速率的主控因素,对深入了解该区域春玉米蒸腾耗水特性以及调控田间水分管理具有重要参考价值。本研究采用包裹式茎流计和TDR探针对典型黑土区春玉米灌浆期至成熟期茎流速率及耕层土壤水热状况进行连续监测,并结合试验区自动气象站同步采集数据,分析不同时间尺度下茎流速率与环境因子的相关关系。结果表明:典型黑土区春玉米茎流速率具有明显的昼高夜低变化特征,白天瞬时茎流速率峰值最高可达139.9 g·h^(-1),夜间仍有微弱茎流。与晴天相比,阴天、雨天条件下春玉米茎流启动、结束时间以及峰值均受到显著抑制。小时尺度下,太阳辐射、饱和水汽压差、相对湿度、空气温度和风速均与茎流速率呈极显著相关;日尺度下,仅太阳辐射、饱和水汽压差和相对湿度与茎流速率呈极显著相关,相关系数绝对值在0.7以上。由于观测期内土壤含水量较高,本研究中耕层水热状况与茎流速率相关性不高(绝对值均小于0.1)。无水分胁迫条件下,无论小时尺度还是日尺度,太阳辐射、饱和水汽压差以及相对湿度始终是该区域影响春玉米茎流速率的3个主要因素。

东北黑土区土壤动物对玉米秸秆不同还田方式的响应

秸秆还田是保护东北农田生态系统黑土资源重要的农业管理手段,在应对黑土退化问题上发挥了重要作用。土壤动物是评价农田生态系统质量和土壤环境优劣的重要指标。为深入分析不同秸秆还田方式对东北黑土区农田中土壤动物群落的影响以及对于土壤环境的改良状况,本文综述秸秆直接还田与秸秆间接还田方式下的土壤动物群落组成、多样性以及动态分布特征,总结概括不同还田方式下土壤动物群落特征差异的影响因素。基于目前秸秆还田与土壤动物相关研究过程中存在的问题进行展望,为秸秆还田模式下东北地区的黑土资源保护与农业生态可持续发展提供参考。

典型黑土区侵蚀-沉积对土壤微生物数量空间分布的影响

研究土壤微生物群落对土壤侵蚀-沉积的响应可为农业生态系统功能提升提供重要指导。选择黑龙江省典型薄层黑土区宾县宾州河流域为研究区,分析土壤微生物数量的空间分布特征,并结合;Cs示踪方法估算土壤侵蚀模数,进一步分析坡面和流域尺度土壤侵蚀-沉积对土壤微生物数量的影响。结果表明:季节变化对土壤微生物数量的影响非常明显,夏季土壤微生物数量显著高于秋季;其中,土壤细菌数量对季节变化反应最敏感,其在夏季坡面不同部位和流域不同位置较秋季分别增加1.4~2.6倍和1.4~2.2倍。土壤侵蚀强度的空间分布对土壤微生物群落空间分布有重要影响。土壤细菌数量在坡下部沉积区和流域下游轻度侵蚀区所占比例最高,分别为84.4%和85.4%。除土壤真菌数量外,土壤微生物数量、细菌和放线菌数量均与土壤侵蚀模数有显著负向线性关系,相关系数分别为-0.595、-0.554和-0.291。坡面和流域尺度土壤侵蚀-沉积使土壤理化性质产生空间差异,进而对土壤微生物群落数量的空间分布产生影响。