西南喀斯特地区土壤水分变异性研究

中国西南喀斯特地区的石漠化问题严重地制约了当地经济的发展,揭示土壤水分变异性规律对该区域生态系统适应性修复具有重要的意义。笔者以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段的土壤水分变异性进行了研究,结果表明:(1)随着石漠化程度的加深,土壤水分含量逐渐减少;(2)土壤水分含量随时间变化明显,在夏季达到峰值,然后呈下降趋势,至冬季达到最低值,随后又逐渐增加,同时随着石漠化程度的加深,其土壤含水量的变化幅度呈减少趋势;(3)未石漠化土壤的蓄水、水分释供能力及土壤有效水含量明显高于石漠化土壤;(4)土壤含水量与容重、孔隙度、颗粒组成及土壤有机质等土壤性质关系密切。通过封山育林等措施提高土壤有机质、水分含量,对于防治喀斯特地区石漠化和进行水土保持具有重要意义。

关中平原黄土中第1层古土壤发育时的土壤水分研究

根据关中平原西安地区和宝鸡地区调查和实验分析资料,研究了该区黄土中第1层红褐色古土壤发育时的土壤有效水含量、重力水分布、水循环和水分平衡等问题。结果表明,该层古土壤CaCO_3与元素Sr迁移深度达到了4.2m,位于古土壤黏化层底界之下的风化黄土层发育厚度为2.2m,淋滤裂隙发育深度为3.9m,Fe_2O_3含量较高的红色铁质黏土胶膜迁移到了土壤黏化层底界之下约1m深处的黄土中,迁移到了4.2m深处的CaCO_3结核中方解石结晶良好。这些指标显示,在西安和宝鸡地区该层古土壤发育的最温湿阶段,土壤重力水带分布深度至少达到了4.2m,当时该区4.2m深度范围内土层水分充足,在植被生长季节和每年绝大部分时间里土层平均含水量一般为22%左右,在蒸发与植被吸收、树冠截留以及地表径流损失之后剩余的可利用有效水含量为14%左右,当时土壤水分充足,没有土壤干层发育,能够满足茂盛森林植被发育的需要。西安和宝鸡附近S_1古土壤发育时的最湿润时期土壤重力水带分布深度比现今大2m左右,土壤水是酸性的。在关中平原S_1古土壤发育时,土壤水分的收入量大于支出量,土壤水分为正平衡,土壤水循环正常,每年雨季一般有较多的水分通过土壤入渗补给地下水,这也是当时土层含水量高的原因。关中平原与洛川等地2003丰水年的重力水分布深度与含水量证实了S1古土壤发育时的土壤水研究结果是可靠的。多项指标显示,在S_1古土壤发育的最温湿阶段,夏季风气团能够频繁越过秦岭山脉到达关中平原地区,秦岭南北均为亚热带气候,这表明当时秦岭失去了温带与亚热带气候分界线的作用。S_1古土壤发育过程经历了5万余年的漫长时间,在最温湿阶段之外的其它阶段,发育森林草原等植被是可能的。本项研究确定的土壤古水分水指标对国内外的研究有重要应用价值。

毛乌素沙地土壤的持水特性研究

研究了位于毛乌素沙地南缘的盐池沙地土壤的持水特性,采用张力计和压力膜法测定了土壤的水分特征曲线,并用y=ax-b(y为土壤容积含水量,x为土壤吸力)模型进行了拟合,效果较好。进一步研究了土壤的供水性和各类有效水含量。结果表明,持水性、供水性和有效水含量由表层到下层是逐渐降低的。

生物炭对和田风沙土水力特性的影响

为探究生物炭的施入量对和田风沙土水力特性的影响,设置了5个生物炭施用量处理,质量比(生物炭质量/干土质量)分别为0%(CK)、4%(T1)、8%(T2)、12%(T3)、16%(T4),利用离心机法获取土壤水分与吸力关系,定水头法获得饱和土壤导水率,通过VG-M组合模型拟合土壤水分特征曲线,探究生物炭对风沙土持水性、土壤水分有效性、释水性和导水规律的影响。结果表明:生物炭显著影响了风沙土的持水特性,改变了其孔隙分布规律,对VG模型参数θs、θr、α、n均有不同程度的影响。随着生物炭的增加,田间持水量(体积含水量)由19.42%增加到30.64%,全有效水含量由18.15%增加到25.63%,萎蔫系数由1.27%增加到5.01%,饱和导水率平均降低80.93%,各处理的比水容量在PF=1.8~3.8(土壤水吸力对数值)阶段为T3>T4>T2>T1>CK,在相同的土壤含水量下各处理的非饱和导水率表现为CK>T1>T2>T3>T4,毛管孔隙比例与生物炭用量呈二次函数趋势变化。生物炭能够改善风沙土的孔隙结构,增大其有效水分含量,减小其入渗速率。从土壤水力特性角度出发,利用生物炭改良和田风沙土生物炭适宜的施入量为12%。

红壤旱地稻草覆盖对夏玉米抗旱性的影响

为了探明不同稻草覆盖量对红壤夏玉米地抗旱性的影响,2006—2012年,以不覆盖为对照(CK),在中国科学院桃源农业生态试验站设置3个水平稻草覆盖量:5 000 kg·hm 2(T1)、10 000 kg·hm 2(T2)和15 000 kg·hm 2(T3),调查各处理的土壤水分、夏玉米生长和光合性能,以及玉米产量与干旱程度的相关性。结果表明,稻草覆盖提高表层土壤(0～20 cm)总有效水含量,T1、T2、T3与CK相比分别提高6.8%、19.3%(P>0.05)和28.4%(P<0.05)。光合速率灌浆期T1、T2、T3比CK分别提高24.1%、40.3%、53.8%,成熟期分别提高20.0%、40.3%、37.9%。研究发现,生育期旬干旱发生比率为18.2%,覆盖处理与对照之间产量无显著差异;发生比率为18.2%～63.6%时,玉米产量差异显著(P<0.05);发生比率为18.2%～36.4%时,T1产量最大,而在54.5%时,T3产量最大;2011年发生比率为63.6%,超出了稻草覆盖抗旱范围。综合考虑稻草利用效率和平均抗旱能力,本研究建议在红壤丘陵区旱地5 000 kg·hm 2的稻麦覆盖量较适宜。

Available Silicon Contents of Paddy Soils and the Effect of Silicon Fertilization on Rice in Sichuan Province

Based on the results of field trials and soil and plant measurements, the available silicon contents ofpaddy soils, their relations with the SiO_2 content of rice plant, the relationships between rice yield on theone hand and the SiO_2 content and SiO_2/N ratio of rice plant on the other, the effects of silicon on riceyield and resistance to diseases and pests and the effective conditions and causes for increasing rice yield inSichuan Basin are expounded in the present paper. The study results show that about one half of the paddysoils developed from yellow soil, purple soil, alluvial soil, etc. in Sichuan Province were insufficient in siliconsupply. Critical values for silicon fertilization were 98 mg kg￣(-1) available Si in the paddy soils and < 112.8gkg￣(-1) SiO_2 in the rice plants. A SiO_2 content of rice plant over 121.6g kg￣(-1) and a SiO_2/N ratio maintainedat about 12 were required for gaining a rice yield of 7500 kg ha￣(-1). The yield increase by silicon fertilizationwas due to the improvement of silicon nutrition in rice plants and the balance of SiO_2/N ratio, and the reasonfor enhanced resistance to diseases and pests was concerned with the inhibition of luxury N absorption andthe raising of plant SiO_2/N ratio. Silicon fertilization tended to balance the uptake of N, P and K by riceplant .

陇东地区主要土类土壤质地及其与水分常数相关性研究

对陇东地区主要农业土壤质地及水分常数的研究表明:各主要土壤类型的质地均属壤土类,但其中的砂粒、粉粒、细粘粒含量差异明显;各类土壤中小于0.005 mm土壤颗粒的含量与土壤吸湿水含量、最大吸湿量、凋萎系数之间具有明显的直线相关性,回归系数均达极显著水平,而与土壤有效水含量无明显相关性。据此提出陇东主要农业土壤的质地改良和水分管理对策。