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。

云南红壤坡耕地烤烟生长季土壤养分迁移特征

为实现坡耕地土壤保育和可持续利用,探究了云南红壤坡耕地烤烟生长季土壤主要养分迁移特征。结果表明:红壤坡耕地剖面土壤pH、阳离子交换量(CEC)及主要养分含量随土层深度的增加线性降低,土壤容重则线性增加,碱解氮、有效磷和速效钾含量在30 cm土层以下变幅较小;随着烤烟生育期进程,剖面土壤化学性质均有不同程度的提高。红壤坡耕地烟田垄土和冲积土主要养分含量随坡位自上而下呈降低趋势,垄土降幅小于冲积土,且相同坡位土壤团聚体结构的有机质含量以垄土较高。红壤坡耕地不同坡位烟株生长特性表现为下坡位>中坡位>上坡位。总体上,云南红壤坡耕地土壤主要养分在耕作层(30 cm)以下下移潜力较弱,坡位因素会加速上坡位土壤贫瘠化。

间作对马铃薯根系及坡耕地红壤结构稳定性的影响

为了揭示间作对马铃薯根系和坡耕地红壤结构稳定性的影响,田间试验采用随机区组设计,设置马铃薯单作、玉米马铃薯间作2个处理,测定马铃薯各生育阶段的土壤团聚体稳定性指标、根系形态特征及其分泌物含量,分析了不同种植模式下马铃薯的根系形态及其分泌物对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:(1)在同一种植模式下,除根平均直径外的马铃薯根系形态特征指标均随生育期的推移呈先增加后降低的趋势。在马铃薯的开花期和块茎膨大期,间作马铃薯根系总根长、总根表面积和总根体积与单作相比均较高,且在块茎膨大期间作马铃薯根系总根长、总根表面积和总根体积相对于单作分别显著增加了24.41%,24.75%,35.03%(p<0.05)。(2)马铃薯根系分泌物总糖和总有机酸含量随生育期推移的变化趋势与形态指标变化相同,呈先增加后降低趋势。马铃薯块茎膨大期的根系分泌物总糖、总有机酸含量与单作相比分别显著增加了37.85%,34.64%(p<0.05)。(3)在单间作种植模式下,土壤团聚体稳定性指标R0.25,MWD和GMD均随生育期的推移呈增加趋势(p>0.05),D呈显著下降趋势(p<0.05)。除开花期的MWD外间作模式下的R0.25,MWD和GMD均显著高于单作(p<0.05),D呈降低趋势,且间作显著低于单作(p<0.05)。(4)在开花期和块茎膨大期,马铃薯根系总根长、总根表面积、总根体积、分泌物总糖和总有机酸与土壤团聚体稳定性指标R0.25,MWD,GMD均呈正相关,与D呈负相关,其中块茎膨大期大部分指标间的相关性达到显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)水平。在成熟期时,马铃薯根系分泌物与土壤团聚体稳定性指标所呈相关关系与前两个时期相同,而根系形态特征与土壤团聚体稳定性指标所呈相关关系与前两个时期相反。综上,间作条件下马铃薯改善土壤结构稳定性的效果优于单作马铃薯。

坡耕地稻田剖面磷的储存格局与流失风险研究

土壤磷储量及空间分布特征直接影响磷素的农业利用效率与生态环境安全,明确不同坡位稻田磷在各发生层及大小粒级团聚体内的储存格局及流失潜能,可为稻田土壤磷高效利用与流失风险管控提供科学依据。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内不同坡位的稻田剖面土壤为研究对象,分析了不同发生层土壤全磷储量(CTPs)、速效磷储量(CBray-P)、磷储存容量储量(CSPSC)及团聚体全磷储量(CTPa)的变化差异,评估了不同坡位稻田剖面磷的流失风险及影响因素。结果表明:不同坡位稻田剖面CTPs、CBray-P及CTPa均随发生层深度的增加先降低后增加,坡下稻田剖面CTPs及CBray-P均显著高于坡上及坡中剖面。各剖面中2—0.25 mm水稳定性团聚体的CTP2‒0.25 mm及贡献率(RC)均显著高于其他粒级(22.8—1120.9 kg·hm^(−2),4.97%—67.8%)。不同坡位稻田水耕表层(Ap1)的CSPSC为−209.5—−650.9 kg·hm^(−2),均存在磷流失风险;且随发生层深度的加深逐渐增加至418.5—1001.0 kg·hm^(−2),不存在磷流失风险;坡上稻田各发生层CSPSC的均值为390.9 kg·hm^(−2),显著高于坡中(145.6 kg·hm^(−2))及坡下(192.6 kg·hm^(−2))稻田各发生层的均值。通径分析表明,土壤有机碳对坡耕地稻田各发生层CSPSC起最直接的负向作用(直接通径系数为−0.903),而土层厚度、pH、游离铁氧化物与非晶质铁氧化物则起显著且直接的正向作用。

基于聚类及PCA分析的红壤坡耕地耕层土壤质量评价指标

为准确评价红壤坡耕地耕层土壤质量特征,该文采用聚类分析法(CA)和主成分分析法(PCA)分别建立了南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量诊断最小数据集(minimum data set,MDS),并利用最小数据集土壤质量指数(soil quality index-CA,SQI-CA和soil quality index-PCA,SQI-PCA)和全量数据集土壤质量指数(soil quality index-total,SQI-T)对坡耕地耕层特征进行分析。结果表明:1)红壤坡耕地耕层土壤质量变化特征差异明显,其中耕层平均厚度(19.93±4.9)cm,接近作物生长适宜水平;土壤有机质、全氮平均含量分别为(17.43±8.71)和(0.97±0.42)g/kg,处于中度贫瘠化水平;土壤有效磷和速效钾含量丰富,平均含量分别为(26.1±22.22)和(155.46±88.35)mg/kg;p H均值为(5.34±0.77),土壤呈弱酸性。2)红壤坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由耕层厚度、土壤容重、土壤贯入阻力、土壤有机质、p H值和有效磷组成。基于不同数据集的耕层土壤质量评价结果差异明显,土壤质量指数变化范围、均值表现为SQI-T>SQI-CA>SQI-PCA,变异系数表现为SQI-T<SQI-CA<SQI-PCA,SQI-CA与SQI-T的Nash有效系数和相关度高于SQI-PCA,而相对偏差系数和平均相对误差则低于SQI-PCA,这表明基于聚类分析最小数据集(MDS-CA)较基于主成分分析最小数据集(MDS-PCA)更适合替代全量数据集(total data set,TDS)对耕层土壤质量进行评价。3)从保水、保土、保肥及增产潜力角度看,红壤坡耕地合理耕层诊断指标适宜性阈值为耕层厚度≥20.39 cm,土壤容重0.92~1.21 g/cm3,土壤贯入阻力≤1.21 kg/cm3,土壤有机质含量≥18.82 g/kg,p H值5.04~5.38,有效磷≥28.83 mg/kg。合理深松是构建合理耕层的有效措施之一。该研究结果可为南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量恢复、农作物生产适宜性调控和坡耕地水土流失阻控提供参考,有利于红壤丘陵区坡耕地资源持续利用。

红壤坡耕地耕层土壤质量退化特征及障碍因子诊断

坡耕地耕层质量退化是在土壤侵蚀等自然因素和农业耕作等人为因素综合作用下,在坡面尺度上耕层土壤剖面损毁、土壤养分贫瘠化、农作物-环境调控能力衰退或完全丧失的农业生态过程。该文以红壤小流域坡耕地耕层为研究对象,采用耕层质量退化指数法(cultivated-layer degradation index,CLDI)分析了坡耕地耕层质量退化特征,基于主成分分析法明确了耕层退化的主导因素及关键驱动因子,采用障碍因子诊断模型界定了坡耕地耕层质量主要障碍因素及障碍程度。结果表明:红壤小流域坡耕地耕层质量以中、轻度退化程度为主(样点占比70.4%),重度退化耕层样点占比11.1%,无退化耕层样点占比18.5%;导致坡耕地耕层质量退化的人为驱动因素有单位坡耕地面积农业投入、耕作方式、单位坡耕地面积机械总动力和单位坡耕地面积化肥施用量。随耕层退化程度加剧,耕层土壤pH值呈先大幅减小后趋于平稳的变化趋势,轻度退化耕层土壤pH值降低幅度可达9.8%;与无退化程度相比,不同退化程度下红壤坡耕地耕层厚度呈逐步薄化趋势,重度退化耕层薄化率可达8.9%,这与降雨侵蚀和农户耕作方式不合理因素有关。红壤坡耕地耕层质量主要障碍因素表现为土壤黏粒含量多、pH值小、耕层薄化和土壤抗剪强度小,平均障碍度分别为0.15、0.14、0.13和0.10;土壤黏粒含量、pH值和耕层厚度障碍度随退化程度加剧呈增大趋势,土壤抗剪强度障碍度呈逐渐减小趋势,其他耕层土壤属性参数障碍度无明显变化;适度深松(30~48 cm)与合理施肥是改善耕层质量的有效措施。研究结果可为科学认识红壤坡耕地耕层质量退化特征,明确耕层质量改善途径及合理耕层构建提供参考。

稻草覆盖对红壤旱坡地水力性质及水分状况的影响

为探明红壤旱坡地应用稻草覆盖的雨季和旱季保水作用,在湖北省咸宁市第四纪红色黏土母质发育的红壤8°坡地上开展田间试验,以不覆盖为对照,研究稻草覆盖对红壤的持水性、水分有效性、供水性、导水性、含水量及储水量的影响。结果表明:稻草覆盖改善了土壤的持水性和水分有效性,覆盖当年土壤田间持水量、凋萎系数和有效水容量分别比对照提高6.0%、7.3%和4.4%;稻草覆盖显著减缓了雨季红壤表层饱和导水率的下降幅度,尤其是大雨期间保护地表饱和导水性的作用更明显,102.8 mm的降雨结束之后,稻草覆盖的土壤平均饱和导水率是对照的2.7倍;稻草覆盖对土壤的供水性及非饱和导水性的影响表现为低吸力段增强,高吸力段减弱;土壤储水量在集中降雨阶段的上升幅度和在降雨间歇期的下降幅度都表现为稻草覆盖<对照。总体上,土壤储水量均表现为稻草覆盖>对照;稻草覆盖增加雨季土壤储水量主要通过增加入渗,而增加旱季土壤储水量主要通过减少蒸散发;稻草覆盖增加雨季土壤储水量的作用有限,且保水作用雨季<旱季。因此,稻草覆盖在红壤旱坡地上的雨季和旱季的保水途径、特点及作用大小都不同。

低丘红壤坡耕地的水分状况变化及其调控

红壤坡耕地水分状况随年降水周期、利用类型和坡位高低而变化.0～150 cm土壤贮水量大致分为盈余期、消耗期和恢复期3个阶段.土壤水势变化与贮水量3阶段相对应,总体由大变小再回升,只是土壤剖面从上而下,水势值增大,变幅减小,100 cm土层以下近乎常年稳定;在不同利用方式之间,土壤水势也有较大时空差异,花生地年际变化大,坡位上下差异小;板粟园恰好相反.在4个水势段出现频率中,水势高的水势段出现频率越高,顺序为饱和>湿润>亏缺>干旱;且饱和、湿润段出现频率比例总体上是板栗园>花生地,底土>心土>表土,坡下>坡上、坡中;低水势干旱段主要出现在坡上、土壤上层和伏秋干旱季节,出现频率比例依然是板粟园>花生地,尤其是中、下坡40～85 cm心土层.由此,红壤坡耕地水分状况应因地制宜从工程、生物和农艺3方面予以调控.

间作模式下作物根系与坡耕地红壤抗蚀性的关系

通过径流小区试验,结合土壤理化性质分析和根系指标测定,研究了玉米单作、大豆单作以及玉米/大豆间作模式下,不同作物根系特性与坡耕地红壤抗蚀性的关系。结果表明,玉米/大豆间作模式在改善土壤理化性质、提高红壤质地和结构方面优于玉米或大豆单作,玉米/大豆间作模式在0—10,10—20,20—30cm土层的含根量、根系表面积、根系体积、根尖数和根长较玉米单作或大豆单作均有提高,其中0—10cm土层范围内差异显著;玉米/大豆间作模式较玉米单作模式在根量、根系表面积、根系体积和根长分别提高了80.95%,50.93%,90.30%和77.99%,较大豆单作模式分别提高了58.70%,73.36%,123.05%和149.27%;在20—30cm土层范围内,间作模式根长较玉米单作模式提高了150.48%,较大豆单作模式提高了206.94%;不同种植模式下,土壤抗蚀性指数在10—20cm土层差异不显著,在0—10cm和20—30cm土层之间差异显著;不同深度土层范围内,间作模式土粒抵抗分散能力均最强;在间作模式下,同期土壤流失量较单作减少,土壤流失量与作物根系量、根系表面积、总根长、根系体积和根尖数呈显著负相关。玉米大豆间作可以通过改善根系特征,提高土壤有机质含量,进而提高土抗蚀性。

红壤坡耕地耕层土壤质量特征及障碍因素研究

为探究红壤坡耕地耕层质量特征及其障碍因素,通过野外调查、资料查阅及室内土壤理化性质分析等综合性研究手段,对江西红壤坡耕地耕层土壤质量统计特征、演变特征及主要障碍因素进行分析。结果表明:(1)红壤坡耕地田面坡度主要分布在2~16°之间,耕层平均厚度13.40 cm,有效土层厚度平均88.30 cm,土壤容重平均为1.17 g/cm^3;耕层土壤有机质平均含量19.37 g/kg,土壤pH值平均5.36。(2)红壤坡耕地耕层质量近20年有明显提高,田面坡度从6°降至4°,耕层厚度从13.68 cm增至16.42 cm;耕层土壤有机质含量24.63 g/kg,提高33.93%,全氮、有效磷和速效钾含量分别增加10.53%、230.98%、44.18%。(3)红壤坡耕地低产耕层土壤质量的主要障碍因素是土壤养分贫瘠化、粘重化和酸化;花生和木薯低产耕层的土壤容重和粘粒含量均大于高产耕层,而土壤孔隙度、田间持水量、有机质含量及pH值均小于高产耕层,表明高产坡耕地耕层土壤质量优于低产坡耕地。研究结果可为江西红壤坡耕地耕层质量改善和合理耕层构建提供科学参考。

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6-9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%~75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(RNVF^2 =0.5977,ROVF^2 =0.4151,ROHF^2 =0.3782,ROHFR^2 =0.3355),其相关性大小顺序为顺坡处理>横坡处理,不施肥处理>施肥处理,覆膜处理>揭膜处理(P<0.01)。大雨(25~49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)^(182.28±33.75)mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)^(7.85±1.92)kg/hm^2,总磷流失量为(0.91±0.26)^(1.09±0.27)kg/hm^2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%~52.13%,33.16%~53.88%(P<0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P<0.01)。径流量与氮养分(NH 4^+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO 3^--N、NH 4^+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。

植物篱对红壤坡耕地的水土保持效应及其机理研究

在浙江诸暨红壤丘陵山区的野外径流小区条件下,设计5种不同植物篱种植模式,结合自然降雨、人工模拟暴雨试验、稀土元素(REE)示踪、土壤抗蚀性评价等方法,研究植物篱的减流减沙效应和控制机理。结果显示,与裸坡相比,自然降雨下麦冬双行植物篱处理地表径流量降低39.4%,土壤流失量降低65.8%,效果最佳。降雨前土壤含水量能显著影响径流和土壤流失的发生特征。土壤容重和孔隙度可作为衡量植物篱控制水土流失效应的最佳指标。根据17个抗蚀性指标建立植物篱条件下红壤抗蚀性的综合评价指标体系,评价结果表明土壤综合抗蚀性由高到低依次为麦冬双行、黄花菜+麦冬双行、黄花菜双行、麦冬单行、黄花菜单行和裸坡。不同坡位植物篱对土壤抗蚀性的影响存在差异,侵蚀泥沙主要来源集中在中下坡位。

红壤坡耕地间种垄作玉米//花生的产量表现及其种间竞争力的评定

以花生单作和玉米单作为对照,设置玉米//花生平作、垄面花生//垄沟玉米和垄面玉米/垄沟花生3个间作处理,研究了不同间作处理对作物生物产量和经济产量的影响,分析了不同间作模式下作物的种间竞争力和经济效益。结果表明:不同间作处理中花生的生物产量与经济产量总体上低于花生单作处理的,而玉米则相反;不同间作处理的土地当量比以及花生相对于玉米的种间竞争力均以垄面花生//垄沟玉米处理为最大;在不同间作处理中,以垄面花生//垄沟玉米的经济效益和产投比最高,分别为1843.69元/hm^2和1.07。

红壤丘岗坡耕地复式保护性耕作效应试验

针对亚热带红壤丘岗坡耕地季节性干旱、水土流失严重等问题,2010~2014年在湖南省衡南县炮公村,通过坡面径流小区试验,对红壤坡耕地复式保护性耕作的效应进行了研究,结果表明:与常规耕作比较,耕层有机质提高了10.2 g/kg,由轻度缺乏级上升为丰富级;土壤含水量提高了3.7个百分点;减少泥沙流失量96.7%,年侵蚀量为2.15 t/(hm^2·a),接近红壤坡耕地允许侵蚀量值1.8 t/(hm^2·a);玉米增产835.5 kg/hm^2,油菜增产432.0 kg/hm^2,增加产值4499.4元/hm^2,投入产出比由1.57上升为2.59,投入回报率提高了65%。

红壤坡耕地耕层质量特征与障碍类型划分

为有效防止坡耕地耕层质量退化,以红壤小流域典型种植制度坡耕地耕层为研究对象,采用耕层质量指数法(Cultivated-layer quality index,CLQI)分析了坡耕地耕层质量变化特征,基于聚类和主成分分析法划分了耕层障碍类型,并定量辨识了耕层质量环境影响因子作用特点。结果表明:红壤小流域坡耕地耕层土壤属性参数变化特征差异明显(P<0.05),其中耕层平均厚度为(18.88±3.17)cm,接近作物生长适宜厚度;土壤饱和导水率为(3.39±2.6)mm/min,耕层土壤入渗及持水性能略低;平均pH值为5.06±0.64,土壤呈弱酸性;土壤全量养分贫瘠,速效养分含量丰富。小流域坡耕地耕层质量总体处于合理水平,但存在明显退化趋势,以合理耕层(Ⅲ级)为主(占72.2%),较不合理耕层(Ⅳ级)占22.2%,中度合理耕层(Ⅱ级)占5.6%;不同坡位耕层质量指数由大至小依次为坡下(0.482)、坡上(0.454)、坡中(0.444)。红壤坡耕地耕层类型可划分为粘重板结型障碍耕层、养分贫瘠型障碍耕层、水分限制型障碍耕层、土壤酸化型障碍耕层、薄化型障碍耕层和无障碍耕层6类;粘粒含量、土壤有机质含量、土壤饱和导水率、pH值和耕层厚度可作为耕层障碍类型诊断及调控指标。红壤坡耕地耕层质量关键性环境影响因子为有效土层厚度、单位面积坡耕地化肥施用量、坡向和耕作方式,施有机肥、深松耕作和秸秆覆盖具有明显调控效应。研究结果可为红壤坡耕地耕层土壤有效恢复、调控途径拟定及坡耕地合理耕层构建技术选择提供理论指导。

雨强和坡度对红壤坡耕地地表径流及壤中流的影响

地表径流和壤中流是坡面重要水文过程,雨强和坡度是影响坡面地表径流和壤中流产流主要因素。为研究降雨强度和地表坡度对坡耕地地表径流和壤中流的影响,该文采用人工模拟降雨试验法,在长3.0 m、宽1.5 m、深0.5 m土槽,设计4个不同坡度(5°、10°、15°、20°)和3个不同雨强(30、60、90 mm/h)对红壤坡耕地地表径流及壤中流产流过程进行模拟试验。结果表明:1)壤中流开始产流时间滞后于地表径流,降雨强度从30到90 mm/h,地表径流、壤中流产流开始时间均随雨强增大而减小,壤中流比地表产流开始滞后时间随着雨强增大先增大后趋于稳定;2)地表径流强度随雨强增大而增大,壤中流初始径流强度随雨强增大而增大,不同雨强下壤中流径流峰值相近;3)地表径流和壤中流产流过程曲线有明显差异,地表径流产流过程线先增大后趋于稳定,壤中流产流过程线呈抛物线型即先增大后减小;4)从5°到20°,地表产流开始时间随坡度增大而减小,壤中流产流开始时间随坡度增大先减小后增大;5)从5°到20°,地表径流强度先增大后减小,10°为转折坡度,壤中流产流峰值随坡度增大而减小,并且随着坡度增大达到壤中流峰值时间不断减小。

红壤低丘坡耕地垄作草垱区田的种植效应试验

为了使"垄作区田"这一农耕措施在多雨地区不降低水土保持作用,在湖南省衡南县油子岭低山丘陵区,选取横坡种植、垄作区田、垄作草垱区田共3个不同的水土保持耕作措施为试验处理,以传统顺坡垄作为对照,通过坡面径流小区试验,对湘中红壤坡耕地垄作草垱区田种植效应进行了研究。在相同降雨条件下,各小区径流量、侵蚀量、养分流失量均是顺坡耕种(CK)>横坡耕作(CT)>垄作区田(RA)>垄作草垱区田(PF),而作物产量则相反,产量从高到低依秩为PF>RA>CT>CK;产流、产沙达最大值的时间是暴雨后10Min、5Min,和前人研究结果均是10Min有区别。因此,垄作草垱区田是红壤坡耕地防治水土流失、培肥地力的有效措施,应用前景广阔,应积极的加以推广。

玉米大豆间作对作物根系及土壤团聚体稳定性的影响

【目的】揭示红壤坡耕地不同种植模式下玉米、大豆根系形态及根系分泌物对土壤水稳性团聚体稳定性的影响。【方法】采用田间小区试验,设置玉米单作、大豆单作和玉米大豆间作3种种植模式,测定玉米和大豆不同生育期根系形态参数、根系分泌物分泌量和土壤团聚体稳定性,分析不同种植模式下,作物根系形态和根系分泌物对土壤团聚体稳定性的影响。【结果】在玉米抽雄期,与单作相比,间作玉米的根干质量、总根长、总根表面积、根系分泌总糖和总有机酸含量显著增加(P<0.05),增幅分别为15.17%、58.49%、45.67%、34.30%和15.67%;>0.25 mm团聚体百分含量(R0.25)、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著提高了2.64%、3.37%和6.06%(P<0.05),土壤分形维数(D)显著降低了0.82%(P<0.05)。在大豆结荚期,与单作相比,间作大豆的根干质量、总根长、总根表面积、总根体积、根系分泌总糖和总有机酸含量显著增加(P<0.05),增幅分别为17.25%、63.91%、54.32%、42.77%、37.21%和28.16%;R0.25、MWD和GMD分别显著提高了1.54%、2.99%和6.78%(P<0.05),D显著降低了0.73%(P<0.05)。作物根系根干质量、总根长、总根表面积、总根体积、根系分泌总糖含量、根系分泌总有机酸含量与R0.25、MWD、GMD呈极显著正相关关系(P<0.01),与D呈极显著负相关关系(P<0.01)。【结论】玉米大豆间作能够改善作物的根系形态和提高作物根系分泌物分泌量,进而提高土壤团聚体稳定性,对红壤坡耕地具有肥力提升和减少水土流失的有益效应。

耕作深度对红壤坡耕地土壤水稳性团聚体特征的影响

为探讨耕作深度对第四纪红黏土土壤水稳性团聚体特征的影响,本研究依托2015年设置的红壤坡耕地合理耕作深度定位试验,试验设置免耕(NT)、翻耕10 cm(P10)、翻耕20 cm(P20)和翻耕30 cm(P30)共4种试验处理,利用湿筛法测定了土壤2~8 mm,0.25~2 mm,0.25~0.053 mm和<0.053 mm粒径的团聚体的百分含量,并计算了>0.25 mm水稳性团聚体的百分含量(R0.25)、平均质量直径(MWD)、平均几何直径(GWD)和分形维数(D)。结果表明:4种试验处理下土壤团聚体含量均以0.25~2 mm粒径最高,其次是0.053~0.25 mm粒径。与NT相比,2~8 mm粒径的土壤团聚体含量在P10,P20和P30处理下均显著下降(p<0.05),微团聚体(<0.25 mm)含量在P10和P30处理下在整体上呈上升趋势,而微团聚体(<0.25 mm)含量在P20处理下变化较小。土壤团聚体的R0.25,MWD,GMD值在NT和P20处理下整体上高于P10和P30处理,且土壤团聚体的D值在NT和P20处理下低于P10和P30处理,表明NT和P20处理的土壤性团聚体稳定性比P10和P30处理更好。此外,耕作扰动下(P10,P20,P30)花生产量与0.25~2 mm粒径的土壤团聚体含量呈极显著正相关(p<0.01),与土壤团聚体的R0.25和GMD值呈显著正相关(p<0.05),表明红壤坡耕地0.25~2 mm粒径的土壤水稳性团聚体含量能为土壤肥力的表征提供物理性诊断指标,而土壤团聚体的R0.25和GMD值一定程度上能反映土壤肥力的水平。

不同冬耕模式对红壤坡耕地土壤理化性质、花生产量及经济效益的影响

为评价不同冬耕模式在红壤坡耕地的适宜性,研究了连年冬耕(CK)、隔年冬耕(T1)及不冬耕(T2)等3种冬耕模式对土壤理化性质、花生产量及经济效益的影响。结果表明:(1)与CK相比,T2处理或T1处理冬耕间隔期显著增加了花生播种旋耕前0~20 cm土层土壤容重(P<0.05),并显著降低了0~20 cm土层土壤水分含量(P<0.05);(2)与CK相比,T1处理对0~20 cm土层土壤养分的影响较小,仅显著降低了10~20 cm土层土壤速效钾含量(P<0.05),而T2处理则显著降低了10~20 cm土层土壤有机质、碱解氮和速效钾含量(P<0.05);(3)不同冬耕模式通过影响花生播种旋耕前0~20 cm土层土壤容重和水分含量可影响花生出苗率和产量,不同冬耕模式通过增加或降低10~20 cm土层速效钾含量也会造成花生增产或减产;(4)不同冬耕模式3年(2018~2020年)经济效益以CK最高,T1处理降低6.90%,T2处理经济效益降幅较大为43.5%。从维持红壤坡耕地土壤质量和经济效益角度考虑,连年冬耕是红壤坡耕地优良的冬耕模式,部分红壤坡耕地可适当进行冬季轮耕。