田间含碎石土壤水分入渗及再分布试验研究

为探明碎石存在于田间土壤中如何改变土壤水分运移通道、影响土壤水分运动,揭示田间含碎石土壤水分运动的复杂过程,采用便携式针头降雨器在铜川崾岘梁修建的临时小区进行模拟降雨实验,测定含碎石浅层土体的入渗和水分再分布过程,采用土壤水分运动通量法计算浅层土体不同深度各截面面积的水量在雨后不同时间段的变化,分析含碎石土壤再分布特征及碎石含量对浅层土体入渗和水分再分布的影响。结果表明:碎石有利于田间浅层土壤入渗和蓄存;室内较田间测定的含碎石土壤入渗率小一个数量级以上;降雨后较短时段,碎石含量相对高的林地小区的浅层土体水分在降雨停止后呈增加趋势,表现了蓄水过程,碎石含量较低的撂荒地则表现了释水过程;降雨后较长时段,多数小区浅层土体(0-30 cm)水量变化呈现了"排水-存储交换-排水"过程,少数小区仅呈现了"排水"过程;雨后16 h左右的土体各截面面积的水量与碎石含量呈现了以直线y=0.4873为轴对称的递增和递减的指数为1/2的幂函数关系,说明碎石对黄土区典型土石区土体水分运动具有促进和阻滞双面影响。本文的研究结果可为含碎石土壤的水分利用及水分循环提供参考。

PAA对不同土壤保水和蒸发性能的影响

采用土柱法研究了不同PAA施入量对3种黄土高原主要土壤类型(黄绵土、黑垆土和塿土)的持水性能、土壤饱和导水率和土壤蒸发量的影响,以进一步阐明PAA的保水和蒸发作用。结果表明,施入PAA提高了土壤的持水性能。在未加入PAA之前黑垆土的持水性能最低,塿土的最高,黄绵土的次之;加入PAA后,黑垆土的持水能力显著增加,几乎为对照的2倍,塿土和黄绵土也都比对照高。土壤的供水能力随PAA用量的增加而增强,不同土壤类型之间表现为:塿土>黑垆土>黄绵土。未加入PAA时,3种土壤饱和导水率大小为:塿土>黑垆土>黄绵土;加入PAA后,3种土壤的饱和导水率都降低,且基本随PAA用量的增加而降低。在一定水分条件下,PAA的施入提高了土壤的抗蒸发性能,随PAA用量的增加,塿土和黑垆土的土壤蒸发量增加,但都低于对照,而黄绵土的土壤蒸发量随PAA用量的增加而降低。其中施PAA54.5 mg/kg的塿土、黑垆土和施PAA225.8 mg/kg的黄绵土与对照相比,土壤蒸发量分别减少了44.0%,44.6%和30.6%。

子午岭辽东栎天然林土壤种子库研究

结合野外调查与室内试验对子午岭辽东栎天然林的种群生长状况,枯落层种子库,不同坡位土壤种子库物种组成、数量特征、生活型及其与地上植被的相似性进行了较为系统的研究。结果表明:(1)试验萌发鉴定出的幼苗共有24种,隶属于16科,其中多年生草本和落叶灌木物种比例最高,分别占种子库物种总数的58.33%和12.5%;(2)整个子午岭天然辽东栎林土壤种子库总密度为12 761.44粒/m2,种子主要分布在枯枝落叶层和0-2.5 cm土层中,其中,辽东栎种子密度为752.5粒/m2,占整个样地土壤种子库总密度的5.89%,表明辽东栎种子萌发能力很差,该林分群落天然更新缓慢。(3)子午岭天然辽东栎林的下坡位物种多样性指数较其它坡位高,但各个样地物种多样性指数均高于对照;(4)天然辽东栎纯林的种群生长状况良好,树龄均为成年树种;(5)方差分析表明:辽东栎的胸径、地径在不同坡位之间均具有显著性差异(P>0.05);(6)相关分析表明:枯枝落叶层厚度,重量与土壤种子库密度之间具无显著相关性(P<0.05)。

黄土沟壑区砂石覆盖果园土壤剖面水分分布

以黄土高原沟壑区砂石覆盖苹果园为研究对象,对600 cm范围内土壤剖面水分含量的时间分异和空间分布状况进行了研究。结果表明:600 cm土层范围内,一周年内可划分为冬季增墒期和夏季失墒期两个阶段;土壤剖面水分空间分布随土壤深度的增加呈现波动性变化且稳定性不同,土壤含水量变化幅度随土层深度增加而变小,据此可将600 cm范围内的土壤剖面划分为速变层、相对稳定层、缓变层和稳定层;土壤水分在不同层次上的分布差异,8月土壤剖面不同层次含水量差异最大,11月次之,5月再次之,1月土壤不同层次含水量差异最小。综合看来,除土壤表层因砂石覆盖水分增加外,土壤剖面含水量随土壤深度的增加而减少且趋于稳定,水分下渗能力减弱;冬季土壤含水量多且分布均匀,夏季土壤水分减少且主要集中在上层,此时土壤不同层次水分含量差异大。

红壤坡面降雨入渗及产流产沙特征试验研究

采用室内模拟降雨研究了不同降雨强度和坡度对红壤坡面降雨入渗、产流产沙的影响。结果表明:产流时间随降雨强度和坡度的增大而提前。对于入渗率较低的红壤坡面,径流强度主要受坡面承雨强度的影响,径流强度随雨强增大而增大,随坡度增大而减小。坡面入渗率随降雨强度的增大表现为先增大后减小。降雨强度增大能够增加水分入渗,但这种促进作用仅在一定的降雨强度范围内起作用。坡面入渗率随坡度增大表现为先增大后减小,20°左右存在一个坡面入渗率变化的临界坡度。坡面细沟侵蚀发展状况对稳定坡面入渗率有比较大的影响。径流率和入渗率与降雨历时的关系分别可以用幂函数和对数函数描述。在75,100 mm/h降雨强度下,产沙量随坡度的增大而增大,而50 mm/h降雨强度下,产沙量在20°时达到最大值而后出现下降,在20°附近存在一个侵蚀产沙量变化的临界坡度。

定植穴对局部土壤物理性质及苹果生长的影响

为了探索陕北黄土丘陵沟壑区苹果栽植成活率低、树体生长状况差的原因,对3种定植穴土壤物理性状及苹果生长状况进行了监测研究。结果表明定植沟、大定植穴降低了0～100cm土层土壤容重和开挖到雨季的土壤水分,其中开挖到定植是土壤水分散失的主要阶段。定植沟、大定植穴提高了0～100cm土层土壤总孔隙度、非毛管孔隙度和地面塌陷深度,相对提高了雨季期间的土壤水分,提高了枝条失水量和抽条指数,造成苗木成活率降低,树体生长量和产量降低。陕北丘陵沟壑区栽植苹果不宜采用雨季后开挖定植沟、大定植穴,翌年春季定植;春季定植时应以普通定植穴为主,并边挖边栽。

水肥处理对黄瓜土壤养分、酶及微生物多样性的影响

以津优1号黄瓜为试材,设3个土壤相对含水量水平(50%～60%、70%～80%、90%～100%)和2个肥料追施量(600kgN·hm-2和420kgP2O5·hm-2,420kgN.hm-2和294kgP2O5·hm-2)处理,研究了不同水肥供应对日光温室黄瓜土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响.结果表明:土壤中NH4+-N含量随施肥量的增加而提高,随土壤相对含水量的增加而降低;水肥供给的增加有利于提高土壤中速效磷含量和蔗糖酶活性;肥料增加使土壤中蛋白酶活性降低,而水分降低使土壤中脲酶活性提高.土壤中微生物多样性与土壤中养分含量无显著相关性,与土壤脲酶活性呈显著正相关,与蔗糖酶活性呈显著负相关.土壤相对含水量70%～80%、氮肥追施量600kgN·hm-2和420kgP2O5.hm-2处理的土壤养分含量、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性较高,且土壤中微生物多样性和均匀度显著高于其他处理,土壤生产潜力最优.

工程建设弃土弃渣水土流失过程试验研究

弃土弃渣是工程建设产生的最主要地面组成物质之一。采用野外放水冲刷试验方法,对黄河班多水电站工程区弃土弃渣水土流失过程进行了研究。(1)不同供水流量下,产流率随供水过程的动态变化整体呈增长趋势,可用幂函数方程描述,开始产流后的5 min内产流过程的变化幅度较大,随后较为平缓,并趋于基本稳定;(2)不同供水流量下,产沙率随供水历时的增长而减少,可用对数相关方程描述,小流量下变化过程波动较小,大流量下变化幅度较大;(3)不同供水流量下,含沙量随着供水历时的增长而减少,可用对数相关方程描述。各流量下的变化趋势基本一致;(4)次产流深、次产沙模数皆随供水流量的增大而增加,增加趋势基本相同,皆可用对数相关方程描述。平均含沙量随供水流量的增大先增加后减小,临界值为7.17 L/min,可用抛物线相关方程描述;(5)次产沙模数随次产流深的增大而增加,表现为很好的正相关关系,可用对数相关方程来描述。

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验(始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C,DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C,MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系。研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM)。结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM>M>NP>N>CK>F。土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因。各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期>抽穗期>成熟期>返青期>拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期>灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序...

黄土高原坡地密植枣园土壤质地与肥力状况分析

采用田间取样与实验室分析相结合的方法,研究了黄土高原坡地密植枣园土壤质地与肥力状况。结果表明,坡地枣园土壤肥力低,氮、磷严重缺乏,钾相对丰富,土壤属于砂壤土,通气性强,保肥、保水性差。0~60 cm土壤有机质含量为1.687~5.002 mg/kg;全氮为0.072~0.316 g/kg;硝酸盐为2.325~16.846 g/kg;铵态氮为1.187~2.146 g/kg,速效磷为0.270~2.480 mg/kg,速效钾为51.9~169.1 mg/kg,并且含量均随剖面向下减少。颗粒组成大部分为粉砂粒,含量一般在65.75%~68.98%;随有机质含量升高,0.25~0.05 mm微团聚体数量呈上升趋势,二者为正相关;<0.05 mm微团聚体含量则逐渐下降,二者呈负相关。黄土高原坡地密植枣园土壤肥力总体水平很低。除了速效钾为中等级外,有机质、全氮、碱解氮、速效磷均为很低等级。

原状土通气培养法测定黄土高原土壤供氮能力的研究

评价原状土通气培养法在反映黄土高原土壤供氮能力方面的效果。【方法】以采自于黄土高原差异较大的11个农田耕层土壤为供试土样,以包括和不包括土壤起始NO3--N原状土盆栽黑麦草累积吸氮量为参比,进行室内原状土通气培养法测定土壤供氮能力的研究。【结果】以包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2所淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量密切相关,相关系数分别为0.856和0.862,达1%显著水平;与此相反,通气培养30周所矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、氮素矿化势(N0)及N0+起始矿质氮与5期黑麦草地上部氮素累积量间无显著相关关系,相关系数分别仅为0.410、0.553、0.492和0.419。以不包括土壤起始NO3--N盆栽试验植物吸氮量为参比,通气培养前CaCl2淋洗起始NO3--N和起始矿质氮与五期黑麦草地上部氮素累积量间的相关性尽管有所降低,但相关性仍达5%显著水平,相关系数分别为0.613和0.607;而通气培养30周矿化氮素、土壤起始矿质氮+通气培养30周矿化氮素、N0及N0+起始矿质氮与五期黑麦草地上部吸氮量的相关系数却明显...

盐渍土的增湿剪切变形特性

盐渍土在浸水后由于盐分的溶解,对土体的强度产生较大的影响。在以往的研究中,主要以饱和与非饱和土体的强度比较来说明水对强度的影响,没有研究在部分浸水后土体的变形和强度的变化规律。针对这一点,在参考黄土增湿剪切方法的基础上研究了盐渍土的增湿剪切变形特性,探讨了垂直压力、干密度和剪应力水平对剪切变形量的影响规律。

自然侵蚀量和容许土壤流失量与水土流失治理标准

在总结分析国内有关自然侵蚀量、容许土壤流失量研究成果的基础上,探讨自然侵蚀量与容许土壤流失量的关系,讨论制订水土流失治理标准的思路。认为水土流失治理标准的确定有3个参考值:1)标准值,即一定条件下的容许土壤流失量,是水土流失治理至少要达到的目标,且随着对不同土地利用类型的功能需求与可实施的最佳水土保持措施、以及所在水土流失类型区的侵蚀危害与治理约束条件的不同而不同;2)理想值,即正常自然侵蚀状态下的土壤流失量;3)极端值,即土壤流失量为0,不发生水土流失。水土流失治理应是先控制到现时生态环境与社会经济条件下的容许土壤流失量范围内,逐步达到自然正常侵蚀量或制止水土流失的发生;还应引入环境伦理、环境美学及景观设计等理念,最终实现土地的可持续利用、区域生态系统的健康稳定及人与自然的和谐友好发展。

黄土高原侵蚀区长芒草对坡地土壤水分养分的影响

在黄土高原神木六道沟流域选相邻退耕坡地和裸地,均匀布点采样结合室内分析,采用SPSS处理数据,研究30龄长芒草(Stipa bungeana)对土壤水分、养分的影响。结果表明:在长芒草根系分布区土壤水分下降很快,并且形成干层,其中40~60 cm含水量均低于5.5%,最低达3.2%;同时,长芒草可使土壤养分在表层累积,而降低20~50cm土层处养分含量;全氮、全磷、有机质、硝态氮和铵态氮含量均随土层的加深而降低。

花椒的化感作用对凋落物分解的影响及机理研究

花椒（Zanthoxylum bungeanum）是川西干旱河谷地区重要的经济作物，化感作用是花椒连作障碍的重要原因之一。花椒凋落物分解是影响花椒林地土壤肥力及花椒产量的重要因素，因此系统研究花椒化感作用是否对花椒凋落物的分解产生影响可以为解决花椒连作障碍导致的产量下降等问题提供科学的理论依据。本文通过室内模拟实验研究了花椒凋落物的四个分解动态以及分解后凋落物浸提液对花椒林地土壤性质的影响；通过野外盆栽实验研究了花椒凋落物浸提液对花椒幼苗的生长、花椒凋落物的质量及土壤性质的影响。最终从生理生化角度揭示了花椒的化感作用对凋落物分解的影响机理，为深入解决花椒连作障碍问题、对花椒凋落物采取有效的人工措施提供了科学的理论依据。主要的研究结果如下： 1. 室内分解实验证明，花椒凋落物在分解的60 d 内分解速率呈现由大到小的变化趋势，并且凋落物分解呈现明显的毒性动态。凋落物在分解的10 d、30 d 时，分解速率较大，30 d 以后分解速率显著降低。凋落物分解的10 d 左右酚酸释放量最大，此时凋落物的毒性最大，凋落物分解到10 d 以后，酚酸释放量逐渐减少，凋落物的毒性也逐渐减小。 2. 四个分解动态的花椒凋落物浸提液对土壤化学性质产生了显著的影响。花椒凋落物在分解的60 d 内，其浸提液使土壤pH值均显著的增加。分解0 d 的凋落物浸提液显著的降低了土壤铵态氮的含量，抑制了纤维素分解菌的生长；分解60 d 的凋落物浸提液显著的降低了土壤酚酸含量，增加了土壤有效磷的含量；分解30 d 和60 d 的凋落物浸提液均显著的促进了好气性纤维素分解菌的生长。这说明花椒凋落物在分解过程中呈现出明显的毒性动态：凋落物分解的初期毒性作用较大，随着分解的继续进行特别是在分解的30 d 以后，其毒性作用慢慢降低。 3. 花椒凋落物浸提液对花椒幼苗表现出明显的化感作用。不同浓度的浸提液对花椒幼苗地上及地下生物量、叶面积均产生了显著的抑制作用，并且随着浸提液浓度的升高抑制作用加强。凋落物浸提液对叶片厚度的影响较小，只有Y1对叶片厚度的生长抑制作用显著。 4. 花椒的化感作用改变了凋落物的质量，并对凋落物分解产生了显著的影响。对花椒幼苗用不同浓度的凋落物浸提液进行处理，Y1使凋落物有机碳含量、木质素含量、C/N、木质素/氮显著降低，纤维素含量显著升高；Y3使凋落物有机碳含量、木质素含量、C/N、木质素/氮显著升高。花椒凋落物质量的改变显著的影响了凋落物的分解，凋落物的分解速率大小依次为：Y1（10.15 a-1）> Y2（8.71 a-1）> CK（6.41 a-1）> Y3（5.08 a-1）。 5. 花椒的化感作用改变了土壤性质，并对凋落物分解产生了显著的影响。对花椒幼苗用不同浓度的凋落物浸提液处理的同时，也改变了土壤性质。不同浓度的凋落物浸提液显著的升高了土壤pH值、有机碳含量。各种浓度的凋落物浸提液对土壤多酚氧化酶的活性均起到了显著的促进作用。凋落物浸提液Y1对土壤纤维素分解酶的活性、细菌和真菌的生长也具有显著的促进作用。土壤性质的改变显著的影响了凋落物的分解，凋落物的分解速率大小依次为：Y1（10.30 a-1）>Y2（9.60 a-1）>CK（6.41 a-1）>Y3（6.29 a-1）。 6. 不论是凋落物质量发生改变还是土壤性质发生改变，在凋落物分解的整个过程中，C元素始终处于单调净释放的状态，并且C释放量与分解速率成显著的正相关，即凋落物分解越快，凋落物C释放量越大。凋落物分解过程中，均出现了酚酸大量释放的情况，并与凋落物分解速率成显著正相关。凋落物分解后的木质素含量、木质素/氮均增加，并且随着浸提液浓度的升高，凋落物木质素含量、木质素/氮升高。 Zanthoxylum bungeanum is an important economic crop in dry valley of the Minjiang river (Sichuan, Southwest China), but allelopathy is one of the important reasons for its continuous cropping. Zanthoxylum bungeanum litter decomposition affects Zanthoxylum bungeanum soil fertility and its output. So systemically investigate if allelopathy affects litter decomposition could provide the scientific methods to solve the problem of output fall caused by the continuous cropping. In this paper, the releasing dynamics of phenolic acid during Zanthoxylum bungeanum litter decomposition (0, 10, 30 and 60 days) and the effects of its aqueous extract on soil chemical properties were investigated via the laboratory study. Effects of Zanthoxylum bungeanum litter aqueous extract on the growth of young Zanthoxylum bungeanum seedlings, litter qualities and the soil qualities were investigated via the field study. Finally, we open out the action manner of Zanthoxylum bungeanum allelopathic effect on the litter decomposition, and provide the theoretical basis to solve the Zanthoxylum bungeanum continuous cropping. The main results showed that: 1. The laboratory litter decomposition experiment showed a trend of decomposition rate from large to small and an occurrence of phytotoxicity with clear dynamic patterns during Zanthoxylum bungeanum litter decomposition. The litter decomposition rate was larger at the tenth and 30th day during 60-day litter decomposition and gradually decreased after 30 days of litter decompostion. The releasing quantity of the litter phenolic acid was the highest at the tenth day, and here, the litter toxicity was the biggest. The releasing quantity of the litter phenolic acid gradually decreased after 10 days of litter decomposition, so the phytotoxicity of litter was gradually decreased with the litter decomposition. 2. The Zanthoxylum bungeanum litter aqueous extract after four decomposition stages had significantly effect on the soil chemical qualities. The pH value in soil was significantly increased in litter aqueous extract of four decomposition stages. The NH+4-N concentration was significantly decreased in soil amended with litter aqueous extract of 10-day decomposition which inhibited the growth of Aerobic cellulose-decomposer. The growth of soil Aerobic cellulose-decomposer was promoted by the litter aqueous extract of 30-day decomposition. Available phosphorus concentration was significantly increased and phenolic acid content was significantly decreased in soil amended with litter aqueous extract of 60-day decomposition which promoted the growth of Aerobic cellulose-decomposer. The study results showed an occurrence of phytotoxicity with clear dynamic patterns during Zanthoxylum bungeanum litter decomposition. The phytotoxicity of litter was the largest at the initial stage, but the phytotoxicity gradually decreased with the litter decomposition, especially after 30 days of decomposition. 3. The field study indicated that the Zanthoxylum bungeanum litter aqueous extract had significant allelopathic effects on the growth of young seedlings.Different concentration aqueous extract had signinficant inhibiting effects on biomass and leaf area of young seedlings. The inhibiting effect on the biomass strengthened with the litter aqueous extract concentration augment. Litter aqueous extracts had less effect on the leaf thickness, and only Y1 had significant inhibiting effect on the leaf thickness. 4. The Zanthoxylum bungeanum allelopathy had significant effect on the litter qualities and the litter decomposition. Treating the young Zanthoxylum bungeanum seedlings with different concentration of litter aqueous extracts, the leaf litter organic C, lignin, C/N and lignin/N all decreased and the cellulose content increased under Y1 treatment. The leaf litter organic C, lignin, C/N and lignin/N all increased under Y3 treatment. So the litter decomposition was significant affectded by the litter qualities, and the litter decomposition rate was Y1(10.15 a-1)> Y2(8.71 a-1) > CK(6.41 a-1) > Y3(5.08 a-1). 5. The Zanthoxylum bungeanum allelopathy had significant effect on the soil qualities and the litter decomposition. Treating the young Zanthoxylum bungeanum seedlings with different concentration of litter aqueous extracts, also changed the soil qualities. Different concentration of litter aqueous extracts had significant effects on the soil pH and organic C content. Every concentration of litter aqueous extracts accelerated the soil Polyphenol Oxidase activity and Y1 accelerated the soil Cellulase activity, the number of soil bacteria and fungi. So the litter decomposition was significant affected by the soil qualities, and the litter decomposition rate was Y1(10.30 a-1) > Y2 (9.60 a-1) >CK(6.41 a-1)>Y3(6.29 a-1)。 6. Whether the litter or soil qualities changed, the litter C element at the state of release at all times during the litter decomposition, and the release quantity increased with the decomposition rate augment. Litter released plentiful total penolics content during decomposition, and the release quantity had the positive correlation with the litter decomposition rate. The litter lignin content and the lignin/N all increased with the litter aqueous extracts concentration augment after litter decomposition.