生物炭施加垄沟集雨种植对水土流失及紫花苜蓿草产量的影响

为缓解我国黄土高原区干旱胁迫和控制水土流失,本研究采用裂区设计,生物炭施加模式(生物炭施加和无生物炭施加)为主区,耕作模式(打结垄、开敞垄和平作)为副区,研究不同生物炭施加模式和耕作模式对土壤水分、径流、泥沙流失、养分流失、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)干草产量和水分利用效率的影响。试验结果表明,在2019和2020年紫花苜蓿生育期,与平作处理相比,开敞垄和打结垄处理的径流量、泥沙、全氮、全磷、有机质流失量分别减少20.1%~37.7%和60.1%~64.7%,54%~75.5%和77.1%~87.6%,44.4%~65.5%和49.0%~81.8%,36.7%~75.3%和48.6%~87.3%,48.2%~72.9%和58.6%~85.4%,土壤贮水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别增加39.5~52.1和31.2~60.5 mm,26.2%~31.7%和26.5%~35.2%,10.07~14.86和12.14~16.55 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。与无生物炭施加处理相比,生物炭施加处理的径流量、泥沙、全氮、全磷和有机质流失量分别减少48%~69%,94%~125%,12%~24%,28%~46%和35%~48%,土壤贮水量、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率分别增加42.93~26.09 mm,106%~111%和1.96~6.90 kg·hm^(-2)·mm^(-1)。本研究表明,生物炭施加打结垄沟集雨种植是该区域适宜耕作模式。

不同施肥水平对木薯氮磷钾养分积累、分配及其产量的影响

【目的】通过比较不同施肥水平下木薯氮磷钾养分积累、分配和产量的差异,探讨粤北坡岗地优质高产木薯氮磷钾养分的最佳用量。【方法】以木薯品种南美119为材料,采用"3414"方案,在粤北翁源进行大田试验。试验共设14个处理。【结果】施肥处理的氮素主要分配到地上部,不施肥处理的氮素则主要分配到根部;不同施肥处理的磷素均主要分配到地上部;不施肥处理和不施钾处理的钾素主要分配到根部,不施氮处理的钾素在根、冠间分配较均衡。在木薯不同生长阶段,植株氮磷钾含量均呈下降趋势,但施氮、磷、钾化学肥料处理植株氮磷钾含量的下降速度小于不施氮、磷、钾化学肥料的处理。处理N2P2K2的氮、磷、钾含量和积累量在各生育期均为最大,不施肥处理(N0P0K0)的氮、磷、钾含量和积累量在各生育期均为最小(P<0.05)。产量最高的是N2P3K2处理,为22 694.06 kg.hm-2,其次是N2P2K2处理,为21 417.87 kg.hm-2。【结论】木薯产量、氮磷钾养分积累及其在根冠间的分配,对施肥水平高度敏感,适当比例的氮磷钾肥配合施用既可以显著增加木薯植株的氮磷钾含量和积累量,又可以提高产量。在粤北坡岗地木薯生产中,氮素最重要,在氮素得到满足的条件下,磷素较钾素更重要。在本试验条件下,氮磷钾养分最佳用量为358.80 kgN.hm-2、89.10 kg P2O5.hm-2和187.50 kg K2O.hm-2。

影响退耕还林农户返耕决策的因素识别与分析

可持续收入能力是西部贫困地区退耕还林农户返耕决策的关键,而可持续收入能力又可以表征为收入水平、途径和结构,以及决定其实现的各种条件。理论分析与调研结果发现,农户可持续收入能力受制于自身资本积累,当地自然条件和经济条件三方面。其中,人力和物资等资本存量不足限制了农户在可能的收入途径间的选择;自然条件影响农户依靠自然资源所获得的收入;基础设施落后、产业结构单一、就业机会缺乏等经济条件制约了退耕还林后短期内农户形成较稳定的收入途径和结构。本文提出政策调整的方向应该是消除这些限制因素的影响,为退耕还林农户可持续收入能力的提高创造条件,以确保退耕还林的长期生态效果的巩固和实现。

红壤坡耕地不同植物篱配置模式减流减沙效益对比

植物篱作为坡耕地一种有效的水土保持生物措施,已有大量的研究。但对植物篱带内降雨产生的径流泥沙过程细化研究较少,有必要从微区尺度研究篱带范围内多种植物篱的减流减沙效益,并进行植物篱品种以及搭配模式的筛选。在模拟降雨条件下,本试验选取3种单一植物模式(黄花菜,香根草,百喜草),每种植物各设置3种篱带宽(1行,2行,3行),以及4种组合植物模式(1行黄花菜+2行百喜草,1行香根草+2行百喜草,1行香根草+2行黄花菜,1行百喜草+1行香根草)、1组对照,进行产流产沙过程比较,试验结果表明,各植物篱模式均不同程度地改善了土壤理化性质,减少了水土流失量;同类植物中,2行植物篱即可达到较好的水保效果;组合植物篱模式的减流减沙效益优于单一植物篱模式。

耕作措施对缓坡耕地土壤养分分布及肥料利用率的影响

为研究不同耕作措施对坡耕地土壤养分坡面分布特征及作物产量与肥料利用率的影响,该研究在2017—2018年期间,以宁南山区10°缓坡耕地为研究对象,开展传统平作(CK)、垄沟种植(NH)、垄沟+秸秆覆盖(SM)和垄沟+地膜覆盖(PM)4种不同耕作措施对坡耕地耕层养分、作物产量的影响及其坡位效应分析研究,探讨不同耕作措施下作物肥料利用率。结果表明,相较于CK,NH、SM和PM 3种耕作措施显著提高耕层土壤有机质和土壤速效氮含量,分别提高了18.50%和14.47%、18.22%和17.64%、21.75%和18.71%,3种耕作措施之间差异并不显著。CK处理下耕层土壤有机质含量和速效氮随着坡位自上而下的变化而增加,表现出流失风险,而PM、SM和NH 3种措施表现出能够削弱坡位效应的作用,由高到低顺序为坡中、坡下、坡上。相对于CK,其他3种耕作措施下坡耕地土壤有效磷、速效钾有所降低,其中PM措施下土壤有效磷显著低于其他耕作处理。NH、SM和PM显著增加作物产量,玉米和马铃薯产量比CK分别增加27.03%和2.89%、12.85%和8.50%、204.56%和2.52%,且具有显著的坡位效应。2个覆盖措施SM和PM显著提高作物肥料利用率,种植玉米N、P利用率分别提高7.92%和16.83%、217.03%和241.59%,种植马铃薯分别提高89.43%和44.62%、97.31%和49.66%。由此可知,以垄沟、覆盖为核心的保护性耕作措施能够有效阻断养分损失途径,阻控土壤养分的坡面运移,提高肥料利用率和作物产量。

丹江口库区坡耕地柑橘园套种绿肥对氮磷径流流失的影响

采用野外天然降雨条件下的径流小区试验,研究了丹江口库区坡地果园套种三叶草(Trifolium repens)、黑麦草(Lolium perenne L.)、苕子(Vicia villosa Roth)绿肥作物对氮磷径流流失的影响。结果表明:果园套种绿肥作物三叶草、黑麦草、苕子径流水量流失分别减少24.7%,31.6%和13.9%,泥沙流失分别减少36.4%,29.6%和15.7%,土壤保水能力和固土能力加强。地表径流是果园氮磷养分流失的主要途径,种植绿肥作物三叶草、黑麦草、苕子能使总氮流失分别减少30.5%,20.6%和23.9%,总磷流失分别减少52.8%,33.3%和42.3%。对不同处理地表径流水体氮素形态特征分析表明,可溶性氮素占总氮的比例较高,可溶性氮素中以硝态氮为主,铵态氮所占比重较低。坡地果园套种绿肥可使氮磷流失量明显降低,有助于水体环境的保护,同时还可改善果实品质。试验结果对库区面源污染的控制,重点水源地的水质保护提供了借鉴。

紫色丘陵区坡耕地生物埂的土壤结构稳定性与抗蚀性分析

以紫色丘陵区坡耕地4种典型生物埂为研究对象,系统分析各种生物埂的土壤结构及其稳定性特点,并评价4种生物埂的土壤抗蚀性特征。研究表明:(1)生物埂能有效地改善土壤理化性质、提高土壤孔隙结构,以花椒埂和桑树埂的土壤理化性质改良效果最好,其次为紫花苜蓿埂;生物埂的土壤含水量和孔隙度与自然生草埂相比呈极显著增加(P<0.01)。(2)4种不同生物埂的土壤团聚体分布均匀,以>0.25mm大团聚体和水稳性团聚体含量最高;与对照相比,各种生物埂>0.25mm的水稳定性团聚体含量均呈显著性增加(P<0.05),增量大小依次为花椒埂(69.29%)>桑树埂(59.97%)>紫花苜蓿埂(47.92%)>自然生草埂(41.32%);生物埂的风干土团聚体分形维数在2.32～2.53之间,水稳性团聚体分形维数显著增加,以紫花苜蓿埂增加最小(0.33)。(3)与自然生草埂相比,各种生物埂的土壤结构稳定,抵抗降雨侵蚀能力高,抗蚀性能以乔木埂大于草埂,花椒埂抗蚀能力最高,其次为桑树埂。

应用匹配倍差法评估退耕还林政策对农户收入的影响

通过理论和实证研究,比较几类政策评估计量经济模型的回归效果。采用匹配法、倍差法和匹配倍差法3种模型对退耕还林政策对农户收入影响进行案例研究。结果表明,匹配倍差模型显著修正了估计偏差,提高了评估精确性。该模型对国内其他经济政策效果评估方法的改进亦有借鉴意义。

黔中地区坡耕地水土流失及坡面防护技术研究

3年的定位试验探索了贵州中部地区 2 0°坡耕地不同植被条件下的水、土流失量与养分流失状况 。

红壤坡地雨水地表径流及其侵蚀

模拟我国红壤坡地主要利用方式构建的垫面为主导因子,采用径流场实测方法,以4年(1998—2001年)实地观测试验结果为基本依据,探讨了不同雨水年份地表径流特征、径流量和系统侵蚀量;重点解析不同垫面对雨水地表径流及其过程系统侵蚀的影响。结果表明,降雨(时间分布及其强度)是影响地表径流特征的主导因素;年降雨量与地表径流量和系统侵蚀量呈正相关。不同垫面地表径流产量有显著性差异,产径流量的排列顺序为:农作区>茶园区>湿地松>甜柿园>柑橘园>退化区>恢复区。雨水径流过程的系统侵蚀有相似的表现。本文在假定雨水年份的基础上,应用不同雨水年份出现的概率指标,还推算出我国南方红壤坡地目前利用状况下雨水产地表径流过程的年均水土流失量及其养分(全C、N、P、K)损失量以及最大开发利用时可能带来的水土流失与养分损失。提出了“利用坡地集雨优势,构建与单元生态系统水循环平衡相适应的坡地农林复合生态系统,通过水平衡生态建设来维系生态系统的水分平衡”观点。

金沙江干热河谷坡面降雨产流特征的分析

为干旱区植被恢复技术研究及坡面治理提供依据,运用坡面径流泥沙小区定位观测方法,对元谋县典型干热河谷地段坡面小区降雨产流特征进行了研究,根据降雨的三个重要特征降雨量、持续时间和时段最大雨强,通过SPSSK均值聚类分析法对降雨进行了分类。结果表明,研究区年内降水量分配不均,试验期间雨季6月、9月降水过分集中,易形成持续大雨,导致产生大的地表径流并冲刷地表,造成水土流失。研究区存在降雨强度大、持续时间短的A型雨、降雨强度小持续时间长的C型雨以及居于二者之间的B型雨;降雨量和降雨强度,尤其最大30min雨强是影响坡面产流能力的关键因素;不同雨型下坡面产流能力大小为A型雨>B型雨>C型雨,而产流尺度效应则为C型雨>B型雨>A型雨。

陡坡地退耕还林模式

坡地资源是我国土地资源的重要组成部分 ,其利用和保护对环境的稳定有着重要的影响。退耕还林在防止坡地水土流失 ,改善山区生态环境具有重要作用。国内外退耕还林模式有农林复合模式、等高植物篱笆技术、植物地梗及坡改梯等模式。其中 ,坡改梯和农林复合模式是目前国内普遍采用的方法 ,而等高植物篱笆技术与其他几种模式相比较是一种投资少 ,且保土、保肥、保水能力较为突出的新颖的防止坡地水土流失的技术 。

旱坡地“作物-植物篱”系统能流特征研究

通过连续2年的定位试验,对坡度为8-20°的旱坡地“作物-植物篱”系统能流特征如能结构、能效率进行了研究,结果表明:①“作物-植物篱”系统产出能和输入能的数量和结构的变化主要受到植物篱子系统类型的影响。与大面积旱坡地传统农作物生产系统如“小麦/花生(或玉米)/甘薯”比较:由于果树、草本等植物篱的冠层及根系在形态和空间分布上与作物的异质性,形成了对光、热、水、土、肥等资源的连续、多层次的利用,因此能有效提高系统的光能利用率、人工输入能效率,耕地单位面积总产出能也会增加,坡度越大,相对增幅亦越大;由于能极显著减少无机能施入量,这有利于降低化肥农药使用量,减少对环境的污染和破坏。②“作物-果树类植物篱”系统输入能总量和有机能输入量大幅度增加,因此有利于优化输入能结构,促进坡地生态系统良性循环和集约高效农业发展。③“作物-草本植物篱”系统人工辅助能的输入量大幅度下降,由于它所需投入能少,有机能耗和无机能耗均低,人工输入能效率很高而生物产量也较高,并且它们提高了与其间作的其他作物的能量产投比,因此提升了整个系统能量产投比率;由于保水固土的生态功能显著,使它能在四川广大山地、丘陵区退耕还林还草工程中发挥重要作用。

退耕还林项目增收效果评估——基于六省区3329个农户的调查

运用倾向得分匹配法,分两个阶段实证研究了退耕还林项目对退耕农户增收的影响作用。结果表明:在项目实施五年后,退耕还林工程显著的促进了参与户的收入增长,增收效应为969.55元。但是,实施七年后,项目的增收效果有所下降,即到了2006年,退耕还林工程对农户增收的净效应为771.61元。退耕还林的增收效应呈现出一种倒"U"型变化趋势。

四川紫色土丘陵区不同耕作制的产流过程初步分析

通过径流小区的观测试验 ,对川中丘陵区旱坡地 3种典型的耕作制在 4次降雨过程中的产流过程作了分析。结果表明 :产流过程遵循二次函数 ;3种典型的耕作制的产流量大小分别为聚土免耕 <平板种植 <顺坡种植 ;聚土免耕减少径流达 2 0 %以上 ,最大达 4 0 % ,其产流过程明显滞后。因此 ,在旱坡地上推广聚土免耕耕作制对川中丘陵区的水土保持及拦蓄调洪是非常有效的措施。

陕北黄土丘陵区坡耕地土壤肥力退化原因及防治对策

针对黄土丘陵区坡耕地土壤肥力退化问题，从水土流失、物质输入及肥料结构等方面，研究其肥力退化原因，并提出相应的对策，为陕北黄土丘陵沟壑区坡地生产力的提高提供科学依据。

黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响

为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm^2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm^2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。

湘北红壤坡地雨水过程的水土流失及其影响

模拟主要利用方式构建的垫面为主导因子,采用径流场实测方法,通过4a(1998～2001年)实地观测试验,剖析不同下垫面对雨水地表径流及其过程的影响。研究表明:降雨(时间分布及其强度)是影响地表径流特征的主导因素;年降雨量与地表径流量和系统水土流失量呈正相关。不同垫面地表径流产量有显著性差异;雨水径流过程的土壤和养分流失有相似的表现。在假定雨水年份的基础上,应用不同雨水年份出现概率指标,推算出:湘北红壤坡地现今利用状况下,雨水产地表径流过程的年均水土流失量及其养分(有机质、N、P、K)损失量;和可最大开发利用时,可能带来的水土流失与养分损失。提出"利用坡地集雨利用优势,构建与单元生态系统水循环平衡相适应的坡地农林复合生态系统,通过水平衡生态建设来维系生态系统的水分平衡"观点。

内蒙古南部晚二叠世同生变形构造与陆缘裂陷

内蒙南部林西县至正镶白旗林西—正镶白旗地区晚二叠世地层中,发现类型繁多的同生变形构造。除前人报道的滑卷层理、滑塌褶皱、滑塌砾岩和浊积砂砾岩以外,还有本文首次发现的大量球状体,包括滚动纺锤体、叠加滑卷球核、砾核滚动球、砂质滚动球和泥质滚动球。形态结构、成分组成和地层分布研究表明,这些构造形体均属重力成因和形成在陆棚—斜坡上。不同类型的构造形体可以组成来源演变序列,显示重力作用的加强,如滑卷层理通过"叠加滑卷"变成滑卷叠加球核,再通过"滚动粘结"变成滚动球体。它们形成和保存都受特定环境因素控制,因此各自具有特殊指相意义。大量同生变形构造出现,反映沿华北板块北缘出现陆棚、斜坡和深水海槽环境,证明晚二叠世兴—蒙海槽再次裂开,并形成"林西—九台裂陷带"。

三峡库区农业面源污染控制技术体系研究

三峡库区生态环境敏感且脆弱,是我国长江流域和西部地区生态环境建设的重点地区。近年来该区面源污染尤其是农业面源污染问题日益突出,并引起人们的高度重视。如何根据库区生态环境特点和农业面源污染发生特征,提出既能有效控制污染发生,又能使经济投入最小化的控制技术体系,具有十分重要的现实意义。为此,结合国内外农业面源污染控制的已有研究成果,根据库区农户生活生产方式以及地形地貌、土地利用、种植作物等条件,以"水、土、热、气、肥"5要素的综合控制为主线,在农村生活区—农业生产区—消落带生态屏障区3个空间层次构建了库区农业面源污染控制系统,并提出了三峡库区农村居民点—旱坡地—水田—消落带多重拦截与消纳农业面源污染技术体系。该体系已在三峡库区典型区域农业面源污染控制的实践案例中进行了验证,实践证明,其所涉及的诸多关于农业面源污染控制思想和技术体系对其它类似流域的农业面源污染控制具有积极的借鉴意义。