Effects of Subsoiling on Soil Moisture Under No-Tillage for Two Years

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不同机械化整地技术对稻田土壤理化性质和水稻产量的影响

不同机械化整地技术对稻田土壤理化性质和水稻产量的影响

不同机械化整地技术对稻田土壤理化性质和水稻产量的影响作者:***来源:《安徽农业科学》2021年第14期摘要 [目的]了解不同机械化整地技术对稻田土壤理化性状和水稻产量的影响,为机械化技术模式的推广和开发新型农业机械提供参考。

[方法]2017—2019年在安徽省肥东县进行田间试验,比较3种不同机械化整地方式旋耕(处理①)、深松(处理②)、深翻(处理③)对稻田0~10、10~20、20~30 cm土层土壤理化性质和水稻产量的影响。

[结果]与处理①相比,处理②和③在0~20 cm土层可导致土壤含水率降低9.67%~26.79%,土壤容重增加0.08~0.16g/cm3,且差异达到显著水平,土壤透气性有所提高,土壤孔隙度降低3.05%~11.67%;各土层总体表现出有机碳、全氮和碱解氮含量均逐渐降低,0~10 cm土层的有机质、全氮和碱解氮含量均低于处理①;处理②条件下水稻产量2年持续增加,第1、2年分别增产4.91%和9.54%,处理③对水稻产量影响较小,仅在第2年呈现出增长的趋势,但是差异不显著。

[结论]深松可以提高稻田土壤向下的透水性和容重,对土壤有机质和氮素影响较小,可连年增加水稻产量。

深翻虽然也可以改善土壤的理化性质,但是效果较深松处理差,且会降低上层土壤肥力,水稻产量增加不明显。

关键词机械化;整地技术;水稻;土壤;理化性质;产量中图分类号 S 28 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2021)14-0200-03Abstract [Objective] To understand the effects of different mechanized soil preparation technologies on the physical and chemical properties of paddy soil and rice yield, and to provide references for the promotion of mechanized technology models and the development of new agricultural machinery.[Method]Field trials were carried out in Feidong County, Anhui Province from 2017 to 2019. Three different mechanized land preparation methods were compared with rotary tillage (treatment ①), subsoiling (treatment ②) and deep plowing (treatment ③) on rice fields of 0-10,10-20,20-30 cm soil physical and chemical properties and the influence of rice yield.[Result]Compared with treatment ①, treatments ② and ③ in the 0-20 cm soil layer can reduce the soil moisture content by 9.67% to 26.79%,soil bulk density increased by 0.08-0.16 g/cm3, and the difference reached a significant level, soil air permeability was improved, and soil porosity decreased by 3.05%-11.67%,the overall soil layers showed that the contents of organic carbon,total nitrogen and alkali hydrolyzed nitrogen gradually decreased, and the contents of organic matter, total nitrogen and alkali hydrolyzed nitrogen in the 0-10 cm soil layer were all lower than treatment ①;under the condition of treatment ②, the rice yield increased continuously for 2 years,and the yield increased by 4.91% and 9.54% in the first and second years respectively. Treatment ③had little effect on rice yield, and showed an increasing trend only in the second year, but the difference was not significant.[Conclusion]Subsoiling can increase the downward water permeability and bulk density of the paddy soil, and has little effect on soil organic matter and nitrogen, and can increase rice yield year after year.Although deep plowing can also improve the physical and chemical properties of the soil, it is less effective than deep loosening, and will reduce the fertility of the upper soil, and the increase in rice yield is not obvious.Key words Mechanization;Land preparation technology;Rice;Soil;Physical and chemical properties;Yield作者简介周秀梅(1976—),女,安徽合肥人,工程师,从事农业机械监管、农业机械新技术推广等工作。

黄土丘陵沟壑区不同降水年型下土壤水分动态.pdf

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应用生态学报2008年6月第19卷第6期Ch i nese Jo urna l of App lied E colo gy,Jun.2008,19(6):1234-1240黄土丘陵沟壑区不同降水年型下土壤水分动态*张北赢1,2徐学选1,3**刘文兆1,3陈天林1,3(1中国科学院/水利部水土保持研究所,陕西杨凌712100;2中国科学院研究生院,北京100039;3西北农林科技大学,陕西杨凌712100)摘要采用定位监测法,对黄土丘陵沟壑区不同降水年型下旱农坡地、刺槐林、沙棘灌丛和白羊草地土壤水分的时空变化规律进行了分析.结果表明,降水年型对研究区不同植被类型土壤水分的季节变化和剖面垂直变化均有一定影响.旱农坡地平水年土壤水分的季节变化平缓;枯水年雨季前土壤水分缓慢减小,雨季后显著增加;丰水年则整体增加,且雨季后增加明显.刺槐林、沙棘灌丛和白羊草地平水年土壤水分的季节变化表现为整体降低;枯水年沙棘灌丛土壤水分先减后增,刺槐林与白羊草地呈/W0型曲线变化,两个最低值均出现在6月和8月;丰水年沙棘灌丛和刺槐林土壤水分的季节变化呈/V0型,白羊草地的波动较大,最低值出现在8月.旱农坡地枯水年的土壤水分活跃层和次活跃层深度较平水年下移,丰水年次活跃层消失;丰水年和枯水年,刺槐林和白羊草地土壤水分活跃层深度均较平水年下移,沙棘灌丛则上移.关键词黄土丘陵沟壑区降水年型土壤水分土地利用文章编号1001-9332(2008)06-1234-07中图分类号S152.7文献标识码AD yna m ic changes of soil m oistur e i n loess h illy and gu lly r egion under effects of differen tyea r ly pr eci p itation pa ttern s.Z HANG Be i2yi n g1,2,XU Xue2xuan1,3,LIU W en2zhao1,3,C H E NT ian2lin1,3(1Institute o f Soil and Wa ter Conserv a tion,ChineseAc ade my o f Sciences&M inistry of Wa2te r Resources,Y ang ling712100,Shaanxi,China;2Gradua te Un iversit y of Ch i n ese Ac ade my of Sci2e nces,Beijing100039,Ch i n a;3N orthwestA&F Unive rsity,Y angling712100,Shaanxi,China).2Ch in.J.A ppl.E col.,2008,19(6):1234-1240.A bstra ct:Based on field deter m i n ations,the dyna m ic changes of soilmoisture in dry far m land,Robi n i a pse udoa c a cia f orestland,H ippo phae shrubland and Bothriochloa isc ha e mu m grassland i n l o2ess h illy and gu lly region under eff ects of d iff erent yearly precipitation patterns were ana l y zed.Theresults sho wed that yearly precipitation pattern had definite eff ects on the seasonal variation and pro2file d istri b uti o n of soilmoist u re.I n nor mal year,soilmoist u re in dry f ar m land had a gentle seasona lvariation;i n dry year,it decreased sl o w ly bef ore ra i n y season but increased mar ked l y af ter rainyseason;while i n rainy year,it had an overa ll i n crease and t h e i n cre mentwas re markab le after rainyseason.The soilmoisture in R.pse ndoa c a cia f orestland,H i p popha e shrubland,and B.ischa e mungrassland decreased as a whole i n nor m al year.In dry year,soil moist u re i n H i p popha e shr ublanddecreased first and i n creased then,while that i n R.psendoacaci a f orestland and B.ischa e mungrassland vari e d i n/W0type,w it h the m i n i m um i n June and Augus.t I n ra i n y year,the seasona lvariation of soil moisture in R.pse ndoa c a cia f orestland and H i p popha e shrub land presen ted/V0type,and that in B.isc ha e mu grassland fl u ctuated mar kedly,w ith the m ini m um i n A ugus.t I n dryf ar m l a nd,the acti v e and sub2acti v e layers of soilmoisture were deeper in dry year than i n nor m a lyear,and the sub2active layer d isappeared in rai n y year.In R.pse ndoa c a cia f orestland and B.isc ha e mu grassland,t h e active layer of soilmoist u re was deeper i n dry and ra i n y years than in nor2mal year;wh ile i n H i p popha e shrubland,th is acti v e layer was shallo wer in dry and ra i n y years t h anin nor mal year.K ey words:loess hill y and gully regi o n;yearly precipitation patter n;soilmoisture;land use.*中国科学院西部行动计划项目(KZCX22XB2205203)、国家自然科学基金项目(40471126)和中国科学院西部之光人才培养计划资助项目.**通讯作者.E2m ai:l xuxuexuan@nusua.f 2007206218收稿,2008203219接受.黄土高原地区水土流失严重,土壤水分是制约其植被建设的主要因子[1].对该区土壤水分的研究一直是黄土高原环境整治和生态建设的主要内容[2-4].自退耕还林(草)工程实施以来,黄土高原土壤水分研究愈加深入,研究范围和方法也愈加广泛,从农田水量平衡[5-9]到人工林草地的利用型/土壤干层0[10-16],从土壤水分动态[17-19]到土壤水分空间异质性[20-24],已经取得了一系列成果.关于降水年型对土壤水分动态影响的研究也有一定成果,李锋瑞等[25]分析了陇东黄土旱塬不同降水年型下作物土壤水分时空分异特征;邱扬等[26]采用DCCA 排序研究了黄土丘陵区小流域土壤水分的时空分异类型及其与环境因子的关系;贾志清[27]研究了晋西北黄土丘陵沟壑区典型灌草植被土壤水分动态规律.但以往的研究多集中在单一土地利用或浅层土壤(100c m以内),对于多种土地利用方式和较深层次土壤水分的报道则较少.本文对黄土丘陵沟壑区的延安燕沟在不同降水年型下土壤水分时空变化规律进行了研究,并分析了该区不同植被类型下土壤水分对降水的响应,旨在明确该区降水对不同土地利用类型土壤水分的塑造作用,并为该区合理利用降水资源进行生态环境建设提供理论依据.1研究地区与研究方法111研究区概况研究区为位于延安市南10km处的黄土高原丘陵沟壑区的延安燕沟流域(36b20c)36b32c N,109b 20c)109b35c E).该区属暖温带半湿润气候向半干旱气候的过渡带,年均气温918e,年均降水量55814mm,6)9月降水量占全年的70%以上,且多以暴雨形式出现,年均蒸发量约1000mm.流域内成土母质为黄土,山地和沟坡地主要为新黄土和次生黄土所覆盖,并成为主耕作土壤,其中黄绵土占90%以上.流域内天然林面积434175hm2,占流域总面积的9121%,均分布于25b以上的陡坡,主要乔灌木树种有山杨(Populus davi d iana)、辽东栎(Querc us wuta is hanic a)、沙棘(H ippo phae rha mnoi d es)、狼牙刺(Sophora da vidii)、黄刺玫(Ros a xanthina)、虎榛子(O stryopsis davi d i a na)等;人工林面积50718hm2,占流域总面积的10176%,树种主要为刺槐(Robinia pse udoa c a cia)、黄杨(Buxus sinica)、旱柳(Sa lix ma t2 sudana)、柠条(Ca ragana korshinskii)等;经济林面积17411hm2,占流域总面积的3169%,主要树种有苹果、杏、梨等;荒坡草地面积1224100h m2,占流域总面积的25194%.112研究方法11211土样采集在流域内选取4个样地,植被类型分别为旱农坡地、沙棘灌丛、白羊草地和刺槐林地(表1).1998)2007年,采用土钻法定位监测土壤含水量,4)10月每月测定一次,其中,4月和10月测深为400c m,5)9月测深为200c m.0~1m土层每隔10c m取样,1m以下土层每隔20c m取样.表1样地基本特征T ab.1G enera l situa tion of differ en t land uses植被类型V egetation type植被盖度V egetationcoverage(%)坡度Sl op egrad ient(b)坡向Sl opeaspect刺槐林R.pse udoa c aci a forestl and6510S沙棘灌丛H i ppopha e shrub l and8025W白羊草草地B.is chae mum grassl and9525S旱农坡地Dry far m l and515NW11212测定方法采用烘干法测定土壤含水量.在每个取样点各设置5个雨量桶测定雨量,取其平均值为该样点的降水量.11213降水年型划分本文采用国内较常用的降水年型划分标准[28]划分降水年型.丰水年:P i>P+0133D枯水年:P i<P-0133D式中:P i为当年降水量(mm);P为多年平均降水量(mm);D为多年降水量的均方差(mm),根据研究区多年降水资料计算得出均方差为150108mm.2002年降水量53815mm,为平水年;2003年降水量63614mm,为丰水年;2005年降水量48115 mm,为枯水年.与不同降水年型多年平均状况相比, 2002、2003和2005年降水的年内分布与其对应降水年型的平均状况较为一致,故本文以这3年为例进行分析.11214土壤水分垂直分层的划分方法对于黄土区土壤水分垂直分布特征的分层,目前还没有一致的方法.韩仕峰[29]研究了黄土区裸地土壤剖面的水分分布特征,按照某层土壤水分在干旱期(30d)内的增减值大小分为四级:土壤含水量的变化<1%时为相对稳定层;在1%~3%,为次活跃层;在3%~ 5%,为活跃层;>5%时为速变层.王孟本等[30]考虑了林草的作用,根据土壤含水量标准差(S D)的大小,将林下土壤水分垂直分布分为活跃层(SD> 115)、次活跃层(SD在1~115)和相对稳定层(SD12356期张北赢等:黄土丘陵沟壑区不同降水年型下土壤水分动态<1).由于本文的4个样地均有植被覆盖,故选择土壤含水量标准差判别法.113 数据处理采用M icrosof t Excel 2003和DPS 软件对文中数据进行回归分析和相关分析.对同一植被下不同深度土壤水分采用LSD 多重比较法检验其差异的显著性.2 结果与分析211 平水年土壤水分特征21111不同植被类型土壤水分的季节动态 从图1可以看出,平水年降水的年内分布主要集中在6月.生长季内,除旱农坡地0~200c m 土层的平均土壤含水量基本稳定外,其余均呈下降趋势,只在9)10月略有缓解,但仍未恢复到雨季前水平.4)8月由于气温回升快,表层土壤蒸发潜力大,加之雨量充沛引起的植被生长旺盛,蒸腾作用较强,消耗了大量土壤水分,导致土壤含水量呈逐渐下降的趋势,该时段为土壤水分消耗时期;一般认为8)10月为土壤水分补给期[31-32],但本研究中2002年雨季明显前移,降雨的补偿作用并没有使土壤水分恢复到4月的水平.由于植被种类、覆盖度的影响,补给期和消耗期的时间界限并不严格一致:刺槐林5)8月的土壤水分持续降低,至8月达到最低值,0~200c m 土层的平均土壤含水量低于8%,这是植被蒸腾和土壤蒸发共同作用的结果,8月以后土壤水分逐渐恢复,10月恢复到10%左右,基本恢复到4月的水平,这是因为植被蒸腾和土壤蒸发作用减小,降水的补偿作用得以突显;沙棘林地4)8月的土壤水分持续降低,土壤水分的损耗仍以植被蒸腾和土壤蒸发为主,9月土壤水分略有恢复,随后又有降低,土壤水分变化以降水的补充为主;白羊草地4)7月的土壤水分基本稳定,7)9月植被生长旺盛,加之气温升高,导致土壤水分迅速下降,至10月降水补充后略有恢复;旱农坡地由于土质疏松,植被覆盖度较低,降水较容易入渗转化为土壤水,而生长季后期由于作物收获,土壤水分的消耗也相对减小,在6月较大降水量的补充下,雨季后土壤水分都保持在较高水平,且波动不大.由此可见,不同植被下土壤水分的变化比较复杂,其不仅受降水量、温度等环境因素的影响,还与植被耗水特性、覆盖度、生长状况等密切相关.21112不同植被类型土壤水分的垂直动态 从表2可以看出,刺槐林、沙棘灌丛土壤水分平均值随土层深度的增加而逐渐减小;白羊草地土壤水分的垂直图1 2002年(平水年)降水量与0~200c m 土层平均土壤含水量的关系F ig .1 R e l a ti onsh i p bet ween prec i p itati on and average soil wa 2te r conten t of 0-200cm soil l ayer i n 2002(nor ma l year).Ñ:降水量Preci p it ati on;Ò:白羊草地B .isc hae mum grass l and ;Ó:沙棘灌丛H i ppo phae s h rub land ;Ô:刺槐林地R .pse udoacacia fores t 2land ;Õ:旱农坡地Dry far m l and.下同The sa m e belo w .变化较为复杂,表现为随着土层深度的增加,土壤水分平均值呈凹型曲线变化,在50~70c m 土层出现了一个低值,原因是由于白羊草根系在该处的活动较为强烈;旱农坡地整个土壤剖面的土壤含水量均较高,0~70c m 土层的土壤含水量平均值随着土层加深而逐渐增加,90c m 以下土层的土壤水分平均值呈稳定状态.研究区0~10c m 土层的土壤水分变异程度均较大,原因是由于该层土壤受降水、温度、风力等气象因子影响,其水分变化较为剧烈.与其他植被类型相比,旱农坡地整个土壤剖面的土壤水分标准差相对较小,而其他植被下标准差变化规律不明显.土壤水分变异较大的土层与植被根系分布层有着较一致的趋势.平水年,研究区除旱农坡地10c m 与50~200c m 土层土壤水分存在显著差异外,其他植被条件下各层土壤水分均无显著性差异.研究区旱农坡地的土壤水分分层与林、灌、草地明显不同,其土壤水分活跃层(0~60c m )明显比其他植被类型浅,100c m 以下均为土壤水分相对稳定层.由于旱农坡地植被覆盖较低,其土壤水分的变化主要受外界环境条件的影响,由此说明由气象条件引起的土面蒸发对0~60c m 土层土壤水分产生显著影响,而对100c m 以下土层的影响甚微.其余植被类型的土壤水分活跃层均至少达到120c m,有的甚至深入到200c m,这是因为植物的根系延伸比作物深,其蒸腾耗水引起根际土壤水分波动,导致较深层土壤水分的季节变化明显.活跃层与稳定层的划分界线与植被根系的延伸深度较为一致.1236 应 用 生 态 学 报 19卷表2 2002(平水年)不同植被类型土壤含水量的垂直动态Ta b .2 Ver tica l dynam ics of s o ilm oistur e a t differ en t depth s under d iffer ent l and u ses in 2002(norm a l year )(m ean ?SD,%)土层深度S oil dept h (c m)刺槐林R.pse udoaca c iaf orestla nd沙棘灌丛H i p po pha e shrubla nd白羊草草地B.isc ha e mu m grass l a nd 旱农坡地D ry f ar m l and 1010173?3163a 13148?3162a 11129?3152a 13138?3141c 3010143?1199a 12159?3113a 12169?2154a 14187?2163bc 509182?2117a 11153?3163a 11124?2166a 16110?3102ab 709154?2131a 11139?3172a 11195?3142a 18196?1137ab 909184?2125a 11148?3119a 12122?3108a 15150?0187ab 1209148?2112a 11147?2148a 12182?2138a 15139?0155abc 1609157?1117a 11174?2102a 13120?2125a 15191?0187ab 2009163?1141a 11118?1134a12196?2139a15199?1145ab*同列不同字母表示差异达显著水平(P <0105)D if ferent l etters i n t he sa mecol u mn meant si gnifi cant at 0105l eve.l 下同The sa m e bel o w .212 枯水年土壤水分特征21211不同植被类型土壤水分的季节动态 研究区2005年(枯水年)降水集中在7)9月,土壤水分的季节动态也受此影响.不同植被类型土壤水分的季节动态基本一致,均呈凹型曲线,即土壤含水量先减小后增大.从图2可以看出,农地、沙棘灌丛4)7月土壤水分缓慢减小,7)10月土壤水分持续增加.刺槐林与白羊草地土壤水分变化呈/W 0型曲线,与降水的季节变化基本一致,但7月降水量最多时土壤水分并没有达到最大,原因是此时外界环境条件引起的土壤蒸发增强,且植被生理活动引起的蒸腾耗水增强,导致降水的补给作用小于土壤水分的消耗,故土壤含水量较低;9月较大的降水量使土壤水分得到了充分补充,超过了雨季前的水平;10月降水的减少导致土壤水分含量降低.整体来看,枯水年的降水量虽然较往年少,但其对土壤水分的补充作用较为明显,除白羊草地外,其他地类雨季后的土壤水图2 2005年(枯水年)降水量与0~200cm 土层平均土壤含水量的关系F i g .2 R elati onship be t w een precipitatio n and average soil wa 2terco ntent of 0-200c m soil layer i n 2005(dry year).分均明显高于雨季前.白羊草地可能是由于植被茂盛、覆盖度高,故降雨的补充作用不太明显.21212不同植被类型土壤水分的垂直动态 刺槐林、沙棘灌丛和白羊草地土壤含水量的平均值都随着土层深度的增加逐渐减小(表3).旱农坡地土壤水分平均值的垂直变化趋势较林、灌、草地明显,0~100c m 土层土壤水分呈/V 0型变化,在50c m 左右深时达到水分最低值,随后逐渐增加,在100c m 深处达最高值,100c m 以下土层的土壤水分又逐渐减小.旱农坡地与林、灌、草地土壤水分垂直变化的最明显差异在于其下层土壤水分高于上层.刺槐林和旱农坡地整个土壤剖面土壤含水量的标准差具有相似趋势,均是0~10c m 土层最大,由于受外界环境条件影响显著,该层土壤水分变化剧烈;随着土层的加深,其标准差逐渐减小,而刺槐林在70c m 土层又出现一个高值,这是由于刺槐根系活动引起的水分波动较大所致.沙棘灌丛和白羊草地0~50c m 土层土壤水分的标准差均较高,最高值出现在30c m 土层处;50c m 以下土层土壤水分标准差则随着土层深度的增加而逐渐减小.枯水年,研究区仅刺槐林10~50c m 与160c m 、沙棘灌丛和白羊草地10c m 与70~200c m 、旱农坡地30~50c m 与120c m 土壤含水量存在显著差异(P <0105).除沙棘灌丛外,其余各植被类型枯水年的土壤水分活跃层都明显比平水年深,这是由于枯水年降水不足且年内分布不均所致(表3).旱季降水量偏少,土壤蒸发和植被蒸腾耗水从深层消耗土壤水分;雨季降水量多,降水对土壤水分的补偿作用明显,导致土壤水分的波动很大.与平水年相比,枯水年旱农坡地土壤水分活跃层的下移最明显(下移至表3 2005年(枯水年)不同植被类型土壤含水量垂直动态T ab .3 V er tica l dynam ics of soil m oistur e a t d iffer en t dep th s under d iffer en t land uses in 2005(d ry yea r)(m ean ?SD ,%)土层深度Soi l dept h (c m )刺槐林R.pse udoa c a ci af orestl and 沙棘灌丛H i ppo pha e shrubl and 白羊草草地B 1i sc ha e mum grassl and旱农坡地Dry f a r mla nd1013195?5188a13121?5104a12142?5184a 15128?4163ab3013136?3181ab 10192?5164abc 10117?5166ab 13186?3183b 5014120?4133a 10128?4153abc 9136?4113ab 13169?2188b 7012148?5136ab 8195?3125bc 9194?3130b 14134?2152ab 9012130?2128ab 9115?2161bc 7159?2196b 15132?2117ab 12011174?2125ab 8158?1128c 7105?2133b 17135?2164a 1609163?2161b 8147?0186c 7163?2180b 16158?1127ab 20010150?1164ab9108?0199bc7193?2158b 15153?1107ab12376期 张北赢等:黄土丘陵沟壑区不同降水年型下土壤水分动态140c m),是因为农地土质疏松,表层土壤蒸发强烈,久旱后的降水入渗强烈,对土壤水分的补偿作用明显,故深层土壤水分变化剧烈;沙棘灌丛土壤水分活跃层略微上移(上移至120c m ),可能是由于其灌丛高度和密度均较高,对降水的补偿和土壤水分的蒸发消耗都有一定的阻滞作用.213 丰水年土壤水分特征21311不同植被类型土壤水分的季节动态 从图3可以看出,研究区丰水年各月降水量明显高于其他年份,但年内分布不均,集中在8)10月,导致土壤水分变化在10月显著提高,这是降水对土壤水分补偿滞后效应的明显表现.这种滞后作用的原因可能是虽然8月降水量较高,但该月气温高、土壤蒸发和植被蒸腾作用均较强,削弱了降水对土壤水分的补偿作用;而10月气温降低,植被生理活动基本停止,土壤水分消耗明显减少,降水对土壤水分的补偿作用才得以体现,故土壤含水量显著提高.旱农坡地土壤水分明显高于其他植被类型,雨季前土壤水分缓慢升高,雨季后显著提高.沙棘林地和刺槐林土壤水分季节变化均呈/V 0型曲线,7月的土壤含水量最低,雨季末期达最高值.与沙棘和刺槐林地不同,白羊草地雨季前土壤水分逐渐升高,最低值出现在8月,这可能与植被生理特性有关,说明不同植被对土壤水分有不同的塑造作用.21312不同植被类型土壤水分的垂直动态 从表4可以看出,刺槐林和白羊草地土壤含水量平均值均随着土层深度的增加而逐渐减少;沙棘灌丛则呈凹形曲线变化,70c m 土层的土壤水分最低,原因是由于该层根系耗水较多且降水补充较少;与沙棘灌丛相反,旱农坡地土壤水分变化趋势呈凸形,30~70c m 土层的土壤含水量较高,因为该层土质疏松,降图3 2003年(丰水年)降水量与0~200cm 土层平均土壤含水量的关系F i g .3 R elati onship be t w een precipitatio n and average soil wa 2ter co ntent of 0-200c m soil layer i n 2003(ra i ny year).表4 2003年(丰水年)不同植被类型土壤含水量垂直动态T ab .4 V er tica l dynam ics of soil m oistur e a t d iffer en t dep th s under d iffer en t l a nd uses in 2003(ra i ny yea r )(m ea n ?SD ,%)土层深度Soi l dept h (c m )刺槐林R.pse udoa c a ci af orestl and 沙棘灌丛H i ppo pha e shrubl and 白羊草草地B 1i sc ha e mum grassl and 旱农坡地Dry f a r mla nd 1011156?5102a 10183?3196a 13184?4110a 14174?2127a 3011184?5101a 9165?2177ab 13113?5185a 15157?1114a 5010199?4149a 8113?1131b11178?5192a15136?2107a 7010171?4160a 7188?0159ab 11161?6150a 15143?1120a 9010163?4130a 8105?0154ab 11122?6142a 15139?0168a 1209188?4114a 8129?0172ab 10178?6121a 14173?0145a 1609126?3109a 8141?0192ab 10171?4187a 14121?0158a 2008164?2162a8158?0163ab8168?3106a14177?1133a水补充较好,且蒸发损失较小.随着土层深度的增加,刺槐林、沙棘灌丛和旱农坡地的变异系数均减小,只是刺槐林的波动较大,70c m 深处出现一个较大值,但总体趋势还是减小.白羊草地变异系数的变化趋势与其他3种植被明显不同,表层的变异系数较小,随土层深度的增加而逐渐增大,至160c m 以下土层又减小,原因是由于白羊草地覆盖度好,降水补偿和土壤蒸发作用相对受阻,故表层土壤水分变化相对较缓,而白羊草根系在30~160c m 土层的活动剧烈,导致土壤水分波动较大.丰水年,仅沙棘灌丛10c m 与50c m 土壤含水量存在显著差异(P <0105).与平水年相比,研究区刺槐林、白羊草地和旱农坡地丰水年土壤水分活跃层均向深层延伸,但延伸幅度不同,刺槐林和白羊草地均延伸至200c m 土层,而旱农坡地的延伸幅度较小(表4).旱农坡地土壤水分次活跃层消失,其原因是雨季中降水增多,但同时气温也处于最高,加之作物根系的影响,土壤水分变化强烈,0~70c m 形成活跃层,而70c m 以下土层的土质较上层紧实,土壤水分运移的阻力也较大,气温引起的土壤蒸发对该层影响较小,降雨的补偿也相对较缓,所以该层土壤水分变化相对稳定,形成相对稳定层.与其他3种地类不同,沙棘灌丛丰水年的土壤水分活跃层较平水年和枯水年均明显上移,丰水年充足的浅层土壤水分使根系吸收下层土壤水分的作用降低.3 结 论从土壤水分季节动态来看,研究区旱农坡地土壤水分高于林、灌、草地,且这4种地类土壤水分的变化差异较大.由于平水年特殊的降水年内分布特征,土壤水分变化趋势平缓;枯水年土壤水分前期迅1238 应 用 生 态 学 报 19卷速减小,雨季后则显著增加,降水的补偿作用明显;丰水年土壤水分整体呈增加趋势.平水年,由于年内的降水分布前移,刺槐林、沙棘灌丛和白羊草地土壤水分整体趋势为逐月降低;枯水年,沙棘灌丛土壤水分先减后增,雨季前土壤水分的降低制约了植被正常生长,因此后期降水增加时,蒸腾耗水量降低,土壤水分则出现缓慢增加,而刺槐林与白羊草地土壤水分呈/W0型曲线变化;丰水年,沙棘灌丛和刺槐林土壤水分的季节变化呈/V0型曲线,7月为最低点,白羊草地土壤水分的季节变化波动较大,土壤水分在7月出现一个高值,8月降至最低,后经降水补偿又得到明显恢复.降水年型对土壤水分垂直分层的影响较为显著.旱农坡地枯水年土壤水分活跃层和次活跃层较平水年均向下移动,丰水年土壤水分次活跃层消失;与平水年相比,枯水年和丰水年刺槐林和白羊草地土壤水分活跃层均下移至200c m深处,而沙棘灌丛则表现为上移,但其丰水年上移的幅度更大,达到40c m深处,导致其次活跃层也相对上移.不同降水年型下,旱农坡地各层土壤水分标准差的变化趋势基本一致,大小顺序为丰水年<平水年<枯水年;丰水年刺槐林整个剖面土壤水分的变幅均高于其他年型;丰水年沙棘灌丛除30c m深处外,土壤水分的变幅均低于其他年型;枯水年白羊草地土壤含水量的变幅高于平水年,其丰水年50~ 200c m土层土壤水分的变幅均高于其他年型.平水年,仅旱农坡地10c m与50~200c m土层土壤水分存在显著差异;枯水年,刺槐林10~50c m 与160c m、沙棘灌丛和白羊草地10c m与70~200 c m、旱农坡地30~50c m与120c m土壤含水量存在显著差异;丰水年,仅沙棘灌丛10c m与50c m土壤含水量存在显著差异.参考文献[1]L iY2S(李玉山).The prope rties of water cyc l e in soiland their effect on water cycle for land i n loess regi on.Acta E colo gica Sinica(生态学报),1983,3(2):91-101(i n Ch i nese)[2]M u X2M(穆兴民),Chen J2W(陈霁伟).E ffects ofmeasures of soil and wate r co nserva tio n on soil 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土壤学中英文对照名词

土壤学中英文对照名词

土壤学中英文对照名词土壤soil 陆地表面由矿物质、有机物质、水、空气和生物组成,具有肥力,能生长植物的未固结层。

土壤学soil science 研究土壤的形成、分类、分布、制图和土壤的物理、化学、生物学特性、肥力特征以及土壤利用、改良和管理的科学.发生土壤学pedology 侧重研究土壤的发生、演化、特性、分类、分布和利用潜力的土壤学。

耕作土壤学edaphology 侧重研究土壤的组成、性质及其与植物生长的关系,通过耕作管理提高土壤肥力和生产能力的土壤学。

土壤地理[学] soil geography 研究土壤的空间分布和组合及其地理环境相互关系的学科。

土壤物理[学]soil physics 研究土壤中物理现象或过程的学科.土壤化学soil chemistry 研究土壤中各种化学行为和过程的学科。

土壤生物化学soil biochemistry 阐明土壤有机碳和氮素等物质的转化、消长规律及其功能的学科。

土壤矿物学soil mineralogy 研究土壤中原生矿物和次生矿物的类型、性质、成因、转化和分布的学科。

01.011 土壤分析化学soil analytical chemistry 研究用化学方法和原理测定土壤成分和性质的技术学科. 01.012 土壤生物学soil biology 研究土壤中生物的种类、分布、功能及其与土壤和环境间相互关系的学科。

01。

013 土壤微生物学soil microbiology 研究土壤中微生物种类、功能和活性以及与土壤和环境间相互关系的学科.01。

014 土壤生态学soil ecology 研究土壤环境与生物间相互关系,以及生态系统内部结构、功能、平衡与演变规律的学科.01。

015 土壤微形态[学]soil micromor—phology 研究土壤显微形态特征的学科.01.016 土壤资源soil resources 土壤类型的数量与质量。

01.017 土壤区划soil regionalization 按土壤群体的地带性和地域性差异进行分区划片,提出开发利用途径. 01。

砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征

砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征

中国水土保持科学Science o£ Soil and Water Conservation第19卷第1期2021年2月Vol. 19 No. 1Feb.2021砒砂岩区典型坡面土壤水分空间分布特征辛军伟尚振坤1,王俊鹏1,朱世雷1,甄 庆23,张兴昌心,马炳召2」(1•西北农林科技大学资源环境学院,712100,陕西杨凌;2.西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,712100,陕西杨凌;3.中国科学院水利部水土保持研究所,712100,陕西杨凌)摘要:土壤水分是水文循环的重要组成部分,是干旱半干旱地区植被重建和生态环境修复的重要影响因素。

探明坡面土壤水分的空间分布特征,对于植被重建具有指导意义。

采用经典统计学和地统计学相结合的方式,分析坡面土壤水分的分布规律、变异特征和空间结构。

结果表明:1)坡面0~ 200 cm 土壤平均含水量介于9. 93% ~13. 88%之间,随土层深度的增加而增大,各层土壤水分均为中等程度变异,变异系数随深度的增加呈现减小趋势。

2)坡面不同深度土壤水分的差异与坡位有关。

浅层土壤水分坡中和坡下高于坡上,而在60 cm 以下正好相反,土壤水分坡上高于坡下。

3)高斯模型和球状模型能拟合大部分土层的空间结构,除60-80 cm 土层以外,其他土层土壤含水量均为强空间依赖性。

4)最小变程为15.60 m,可以为后续样点布设提供参考依据。

该研究结果有助于了 解砒砂岩地区土壤水分分布特征,对该地区土壤水资源评价和植被重建具有重要意义。

0 ~40 cm 土层坡中和坡下的土壤含水量比坡上高,坡下和坡中更有利于植被的恢复。

关键词:土壤水分;植被重建;空间变异;深剖面;砒砂岩区中图分类号:S152.7文献标志码:A 文章编号:2096-2673(2021)01 -0052-08DOI : 10.16843/j. sswc. 2021.01.007Spatial distribution characteristics of soil moisture on a typical slopein the feldspathic sandstone area of Inner MongoliaXIN Junwei 1, SHANG Zhenkun 1 ,WANG Junpeng 1 ,ZHU Shilei 1 ,ZHEN Qing 2-3,ZHANG Xingchang 1,2,3, MA Bingzhao 2,3(1. College of Natural Resources and Environment , Northwest A&F University , 712100, Yangling, Shaanxi , China ;2. State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Agriculture on the Loess Plateau , Institute of Soil and Water Conservation ,Northwest A&F University , 712100, Yangling, Shaanxi , China ; 3. Institute of Soil and Water Conservation ,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources , 712100, Yangling , Shaanxi, China )Abstract : [ Background ] Soil moisture is an important part of hydrological cycle , and significantlyinfluences vegetation recovery and ecological environment restoration in arid and semiarid area. Understanding the spatial distribution characteristics of soil moisture on the slope is crucial for vegetationrestoration in the feldspathic sandstone area, which is widely distributed in the border of Shanxi ,Shaanxi , and Inner Mongolia in the north of the Loess Plateau. [ Methods ] A case study was conducted to reveal the spatial distribution characteristics of soil moisture , and 0 - 600 cm deep layer soil moisturesamples were obtained by soil drill sampling. Soil samples were collected at 10 cm intervals in the surface0-20 cm layer , and 20 cm intervals under 20 cm layer , and totally 862 samples were obtained . Classical收稿日期:2020-01-16修回日期:2020-02-13项目名称:国家重点研发计划“鄂尔多斯高原砒砂岩区生态综合治理技术” (2017YFC0504504)第一作者简介:辛军伟(1994—),男,硕士研究生。

不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响

不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响

第37卷第5期2023年10月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .5O c t .,2023收稿日期:2023-04-24资助项目:国家重点研发计划项目(2021Y F D 1901101-01);山西省科技重大专项计划 揭榜挂帅 项目(202101140601026);山西省基础研究计划项目(202103021224162);山西省回国留学人员资助项目(2022-110);山西省水利科学技术研究与推广项目(2023GM 38) 第一作者:李娜娜(1981 ),女,山西平遥人,博士,副研究员,主要从事玉米高产优质工程和旱作栽培与耕作研究㊂E -m a i l :l i n a n a 2002@163.c o m 通信作者:粱改梅(1979 ),女,山西定襄人,博士,研究员,主要从事玉米高产优质工程和旱作栽培与耕作研究㊂E -m a i l :l ga i m e i @s x a u .e d u .c n 不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响李娜娜1,李志强1,2,黄学芳1,郝科栋3,梁改梅1(1.山西农业大学山西有机旱作农业研究院,有机旱作农业山西省重点实验室,太原030031;2.山西农业大学农学院,太原030031;3.山西大丰种业有限公司,太原030031)摘要:为探讨保护性耕作和秸秆还田有机结合对春玉米休闲期蓄水保墒效果㊁生育期土壤水分时空变化㊁贮水量季节变化㊁产量及水分利用效率的影响,设置不同耕作方式(免耕㊁深松㊁翻耕)结合秸秆还田(100%秸秆还田㊁秸秆不还田)6个处理组合,2016 2018年在山西晋中连续2年进行定位试验研究㊂结果表明:(1)春玉米冬闲期不同耕作处理下土壤贮水量差异显著,且随着时间推移贮水量都有降低趋势,免耕和深松处理分别较翻耕土壤贮水量平均增加10.4,9.3mm ㊂在玉米的整个生育时期,免耕和深松处理土壤贮水量分别比翻耕提高4.8%,1.2%㊂(2)平均2年土壤含水量大小顺序为免耕>深松>翻耕,各处理平均土壤含水量分别为23.0%,21.8%,21.5%㊂丰水年不同耕作方式土壤含水量垂直变化在各生育时期差异较大,干旱年其变化的差异较小㊂(3)免耕与100%秸秆还田组合下玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和WU E (水分利用效率)分别为12679.9k g /h m 2和25.8k g/(h m 2㊃mm ),翻耕与100%秸秆还田处理组合最低㊂无论是否秸秆还田,免耕和深松处理在春玉米冬闲期土壤蓄水保墒效果㊁生育期土壤水分状况㊁产量与水分利用效率均优于翻耕处理;在秸秆还田下免耕和深松耕作方式对玉米田水分的集蓄保用有良好的效果,以免耕秸秆还田效果最佳,可在晋中地区春玉米生产中推广应用㊂关键词:耕作方式;秸秆还田;玉米;土壤含水量;水分利用效率中图分类号:S 152.7;S 513 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)05-0312-08D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.05.038E f f e c t s o f S t r a wR e t u r n i n g o nS p a t i o -t e m po r a lD i s t r i b u t i o no fW a t e r a n d M a i z eY i e l dU n d e rD i f f e r e n t T i l l a g eM e t h o d s i nJ i n z h o n gL IN a n a 1,L I Z h i q i a n g 1,2,HU A N G X u e f a n g 1,H A O K e d o n g 3,L I A N G G a i m e i 1(1.S h a n x i I n s t i t u t e o f O r g a n i cD r y l a n dF a r m i n g ,S h a n x iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,S h a n x iK e y L a b o r a t o r y o f S u s t a i n a b l eD r y l a n dA g r i c u l t u r e ,T a i y u a n 030031;2.S c h o o l o fA g r o n o m y ,S h a n x iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ,T a i y u a n 030031;3.D a F e n g S e e dI n d u s t r y C o .,L t d .,T a i yu a n 030031)A b s t r a c t :I no r d e r t o e x p l o r e t h e e f f e c t s o f c o m b i n a t i o no f c o n s e r v a t i o n t i l l a g e a n ds t r a wr e t u r n i n g onw a t e r s t o r a g e d u r i n g f a l l o w p e r i o d ,t e m p o r a l a n d s p a t i a l v a r i a t i o no f s o i lm o i s t u r ed u r i n ggr o w t h p e r i o d ,s e a s o n a l v a r i a t i o no fw a t e rs t o r a g e ,y i e l da n d WU Eo f m a i z e ,t h el o c a t e de x p e r i m e n tw a sc o n d u c t e db y s e t t i n g 6t r e a t m e n t so fd i f f e r e n tt i l l a g e m e t h o d s (n o -t i l l a g e ,s u b -s o i l i n g a n dd e e pp l o w i n g )co m b i n e d w i t hs t r a w r e t u r n i n g (100%s t r a wr e t u r n i n g ,n o s t r a wr e t u r n i n g )i n J i n z h o n g o f S h a n x i f r o m2016t o 2018.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t :(1)T h e d i f f e r e n c e i n s o i lw a t e r s t o r a g eu n d e r d i f f e r e n t t i l l a g e t r e a t m e n t sd u r i n g s p r i n g m a i z e w i n t e r f a l l o w p e r i o dw a s s i g n i f i c a n t ,a n dw a t e r s t o r a g e h a d a d e c r e a s i n g t r e n d a l o n g w i t h t i m e d e l a y .T h e s o i l w a t e r s t o r a g eo fn o -t i l l a g ea n ds u b -s o i l i n g t r e a t m e n t si n c r e a s e db y 10.4mm a n d9.3mm ,r e s p e c t i v e l y,c o m p a r e dw i t h d e e p p l o w i n g .D u r i n g t h ew h o l e g r o w t h s t a g e o fm a i z e ,t h e s o i l w a t e r s t o r a g e o f n o -t i l l a g e a n d s u b -s o i l i n g w a s 4.8%a n d 1.2%h i g h e r t h a n t h a t o f d e e p p l o w i n g .(2)T h e o r d e r o f a v e r a ge s o i l w a t e r c o n t e n tf o r t w o y e a r sw a s n o -t i l l ag e>s u b -s o i l i n g >d e e pp l o w i n g ,th e a v e r a ge s o i lw a t e r c o n t e n t of e a c h t r e a t m e n t Copyright ©博看网. All Rights Reserved.w a s 23.0%,21.8%a n d21.5%,r e s p e c t i v e l y.T h ev e r t i c a lv a r i a t i o no fs o i lw a t e rc o n t e n tu n d e rd i f f e r e n t t i l l a g em e t h o d s v a r i e d g r e a t l y d u r i n g d i f f e r e n t g r o w t h p e r i o d s i nw e t y e a r ,a n dw h i l e t h e v a r i a t i o n i nd r o u gh t y e a rw a s s m a l l .(3)T h e c o m b i n a t i o no f n o -t i l l a g e a n d 100%s t r a wr e t u r n i n g h a d t h e h i g h e s t yi e l d a n d WU E o fm a i z e ,t h e 2-y e a r a v e r a g e y i e l da n d WU E w a s 12679.9k g /h m 2a n d25.8k g /(h m 2㊃mm ),r e s p e c t i v e l y .T h e c o m b i n a t i o no f d e e pp l o w i n g a n d100%s t r a wr e t u r n i n g h a dt h e l o w e s t y i e l da n d WU E .R e g a r d l e s so f w h e t h e r s t r a w w a s r e t u r n e d t o t h e f i e l do rn o t ,n o t i l l a g e a n ds u b -s o i l i n g w e r eb e t t e r t h a nd e e pp l o w i n g on s o i lw a t e r c o n s e r v a t i o ni n w i n t e r f a l l o w p e r i o d ,s o i lm o i s t u r es t a t u s i n g r o w t h p e r i o d ,y i e l da n d WU Eo f s p r i n g m a i z e .N o -t i l l a g e a n d s u b -s o i l i n g t i l l a g e u n d e r s t r a wr e t u r n i n g ha d g o o d e f f e c t o nw a t e r c o l l e c t i o n a n d c o n s e r v a t i o n i nm a i z e f i e l d .T h e c o mb i n a t i o no fn o -t i l l a g ea n d100%s t r a wr e t u r n i n g h a dt h eb e s t e f f ec t ,i t c o u l db e p r o m o t ed a n d a p p l ie d i n s p r i n g m a i z e p r o d u c t i o n i n J i n z h o n g a r e a .K e yw o r d s :t i l l a g em e t h o d s ;s t r a wr e t u r n i n g ;m a i z e ;s o i lw a t e r c o n t e n t ;w a t e r u s e e f f i c i e n c y (WU E ) 晋中盆地地处黄土高原东部边缘,属暖温带半干旱大陆性季风气候㊂年降水量400~500mm ,70%降水主要集中在7 9月,但有效降水较少,同时年蒸发量又是年平均降水量3倍,再加上传统耕作㊁管理等水分利用效率低的问题,严重限制该区春玉米生长及产量的提高㊂土壤耕作及秸秆还田措施作为重要的农艺措施,对土壤蓄水能力及产量都有重要影响㊂有研究[1-4]表明,免耕和深松等保护性耕作措施,与秸秆还田结合,能减少地表裸露,抑制土壤蒸发,增加降水就地入渗,改善土壤环境,从而提高作物产量和水分利用效率㊂秸秆还田不仅能改善土壤表层水分状况,提高作物水分利用效率,而且能促进作物生长发育,最终提高产量[5-6]㊂李丹等[7]研究认为,免耕或深松结合秸秆覆盖措施能改善马铃薯生育期土壤水分状况,调控作物耗水,有利于马铃薯产量和水分利用效率的提高;张冬梅等[8]研究发现,秋深耕结合秸秆还田苗期土壤含水量㊁产量㊁水分利用效率分别增加1.9%,12.2%,5.4%㊂前人[9-11]研究多侧重于单一的土壤耕作方式㊁秸秆还田方式对土壤水分保蓄和作物产量的影响,且试验持续时间较短㊂针对保护性耕作和秸秆还田的有机结合,探讨不同耕作方式对玉米休闲期蓄水㊁生育期土壤水分时空变化㊁贮水量季节变化㊁产量及水分利用效率的影响鲜有报道㊂本研究在秋作物收获后,通过设置不同耕作方式(免耕㊁深松㊁翻耕)结合秸秆还田的连续2年定位试验,分析不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响,以期筛选适合区域的春玉米水分高效利用的土壤耕作秸秆还田模式,为晋中春玉米水分高效利用提供理论及技术支撑㊂1 材料与方法1.1 试验区概况本试验设置于山西省晋中市榆次区山西农业大学东阳试验示范基地(37ʎ32'44.28ᵡN ,112ʎ37'26.78ᵡE ),属典型的温带半干旱大陆性季风气候,海拔750~850m ,年平均气温8~12ħ,年平均无霜期158天,年平均降水量388.0mm ,年平均蒸发量1996mm ,冬季昼夜温差大,ȡ10ħ活动积温约3600ħ,属中晚熟玉米区㊂试验地土壤为黏壤土,0 40c m 耕层土壤有机质㊁全氮㊁全磷㊁全钾含量分别为10.80,1.18,0.92,20.93g /k g ,有效磷㊁有效钾含量分别为4.8,141.8m g /k g ,p H8.0㊂1.2 试验设计供试玉米品种为 大丰30 ,试验采用二因素裂区随机区组设计,主区为土壤耕作方式(T ),设置免耕(T 1)㊁深松(T 2)㊁翻耕(T 3)3个处理(表1)㊂副区为100%秸秆还田(S 1)和秸秆不还田(S 2)㊂共6个处理,重复3次㊂小区面积为5mˑ30m ㊂表1 试验设计处理处理方式免耕+100%秸秆还田(T 1S 1)前茬玉米收获后,不采取任何土壤耕作措施,秸秆粉碎留茬10~15c m 土层覆盖地面免耕+秸秆不还田(T 1S 2)耕作处理同(T 1S 1),将秸秆全部移出小区深松+100%秸秆还田(T 2S 1)前茬玉米收获后,粉碎秸秆覆盖地面,每间隔60c m 进行深松,深度30~35c m ,后进行旋耕镇压深松+秸秆不还田(T 2S 2)耕作处理同(T 2S 1),将秸秆全部移出小区翻耕+100%秸秆还田(T 3S 1)前茬玉米收获后,粉碎秸秆覆盖地面,经翻耕20~25c m 入土,后进行旋耕镇压翻耕+秸秆不还田(T 3S 2)耕作处理同(T 3S 1),将秸秆全部移出小区 各试验处理均施用晨雨调控肥(N P 2O 5 K 2O 为23 12 5),施用量为1200k g /h m 2,行距60c m ,株距25c m ㊂种植密度63000株/h m 2,采用免耕施肥播种机(2B M Z F -4)播种㊁施肥㊂玉米分别于2017年4313第5期 李娜娜等:不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响Copyright ©博看网. All Rights Reserved.月27日播种,10月2日收获;2018年5月7日播种,10月8日收获,2年均在同一块地试验㊂1.3 测定指标与方法1.3.1 土壤水分 在春玉米冬闲期和播种前期采用土钻烘干法[12]测定0 200c m 土壤含水量,每隔20c m 为1层进行取土㊂每小区中部各埋设1根中子管,深度200c m ㊂分别于苗期㊁拔节期㊁大喇叭口期㊁抽雄期㊁灌浆期和收获期,用C P N -503型中子仪(20 200c m )和6050X 1T r a s e 系统(0 20c m )测定土壤含水量,中子仪每隔20c m 为1层测定土壤水分㊂土壤含水量(%)=湿土重-烘干土重烘干土重ˑ100%(1)土壤贮水量计算公式为:H =V ˑh ˑ10(2)式中:H 为土壤贮水量(mm );V 为土壤体积含水量(%);h 为土层厚度(mm )㊂冬闲期失墒率(%)=W 1-W 2W 1ˑ100%(3)式中:W 1为玉米冬闲期初期0 200c m 土壤贮水量(m m );W 2为冬闲期末期0 200c m 土壤贮水量(m m )㊂E T a =W e +P -W b (4)式中:E T a 为生育期耗水量(mm );W e 和W b 分别为播前和收获时的土壤贮水量(mm );P 为作物生育期降水量(mm )㊂WU E =Y aE T a(5)式中:W U E 为水分利用率[k g/(m m ㊃h m 2)];Y a 为玉米产量(k g/h m 2);E T a 为玉米生育期耗水量(m m )㊂1.3.2 产量 收获时每小区单打单收实际测产㊂1.4 数据处理数据处理采用E x c e l 2007软件,制图采用O r i -gi n2021软件,统计分析和方差分析采用D P S 数据处理系统㊂2 结果与分析2.1 玉米全年降水分析从表2可知,试验区多年平均降水量为424.9mm ㊂冬闲期降水较少,冬季降水的多少直接影响春玉米播种时底墒[13];玉米生长前期有效降水较少,而生长后期降水相对充足,正是玉米生长需水关键期㊂2017年降水量为532.6mm ,为多年平均125%,属降水偏丰年;2016年10月至2017年4月,玉米冬闲期降水为108.8mm ,较多年平均降水增加31.3mm ;2017年5 9月降水为343.4mm ,与多年平均降水持平㊂2018年降雨量为331.6mm ,较多年平均降低93.3mm ,属干旱年;2017年10月至2018年4月,玉米冬闲期降水为189.2mm ,降水颇多,春玉米播种时的底墒充足;但2018年5 9月降水为288.2mm ,较多年平均降水减少59.2mm ,使玉米灌浆期受到严重干旱影响㊂可见,该区季节降水分布不均且年际间降水变率较大,极大地限制农业生产㊂表2 榆次东阳试验区2016-2018年逐月降水量单位:mm年份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月总和201604.026.019.068.4171.860.617.848.03.610.0429.220172.46.85.033.014.670.8137.6115.05.4141.60.20.2532.620182.206.423.855.028.6127.636.240.83.67.00.4331.6多年平均2.24.69.919.324.053.8102.5107.859.329.66.15.8424.92.2 不同耕作方式玉米冬闲期土壤蓄水保墒效果试验在2016 2017年和2017 2018年春玉米冬闲期,分别于10月初㊁11月初和4月初测定100%秸秆还田下免耕㊁深松和翻耕处理0 200c m 土层土壤含水量,不同耕作方式玉米冬闲期土壤贮水量变化见图1㊂春玉米冬闲期不同耕作方式下土壤贮水量有显著差异,且随着时间推移贮水量都有降低趋势,由于2017年10月份降雨达到141.6mm ,使11月初贮水量略有增加,3种耕作方式贮水量平均增加7.1mm ㊂2016 2017年冬闲期末较冬闲期初,免耕㊁深松和翻耕3种耕作方式0 200mm 土层土壤贮水量分别减少30.5,32.2,31.0mm ,土壤失墒率分别为7.3%,8.0%,7.8%㊂2017 2018年3种耕作方式0 200m m 土层土壤贮水量分别减少33.7,23.7,53.6mm ,土壤失墒率分别为8.2%,5.9%,13.5%㊂2016 2017年春玉米冬闲期,不同耕作方式的土壤贮水量免耕>深松>翻耕,免耕处理土壤贮水量最高为402m m ,免耕和深松处理较翻耕处理分别高12.1,5.1m m ㊂2017 2018年3种耕作方式的土壤贮水量与2017 2018年结果一致,免耕和深松处理较翻耕处理分别高8.7,13.4m m ㊂2个试验年度春玉米冬闲期,免耕和深松处理较翻耕土壤贮水量分别增加10.4,9.3m m ㊂2.3 不同耕作方式春玉米田土壤贮水量季节变化2017 2018年秸秆还田处理下,免耕㊁深松和翻耕方式春玉米各生育期的土壤贮水量变化见图2㊂春玉米0 200c m 土层土壤贮水量随着季节的变化有明显变化规律,且各处理间存在显著差异,与生育期和当年降水分配状况存在密切相关性㊂413水土保持学报 第37卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.注:图中不同小写字母表示不同处理间差异显著(p <0.05)㊂下同㊂图1 不同耕作方式春玉米田冬闲期0-200c m 土层贮水量2017年,不同耕作方式0 200c m 土层土壤贮水量随着时间推移呈 降 增 降 变化规律㊂玉米苗期免耕处理土壤贮水量显著高于深松和翻耕处理;苗期到大喇叭口期,随着气温升高,蒸发蒸腾加强,玉米迅速生长,根系对土壤水分的需求逐渐加强,并且这一阶段降雨量不多,导致0 200c m 土层土壤贮水量下降;大喇叭口期到灌浆期,由于雨季大量降水,0 200c m 土层土壤贮水量迅速增加,免耕和深松处理的土壤贮水量显著高于翻耕处理,但免耕和深松处理差异不显著;玉米灌浆后期大量耗水,且降雨量仅有2m m ,使各处理的土壤贮水量下降㊂在整个生育期内,各处理土壤贮水量高低顺序为免耕>深松>翻耕,免耕和深松处理平均土壤贮水量比翻耕处理分别提高19.6,11.1mm ㊂2018年,不同耕作方式0 200c m 土层土壤贮水量季节变化与本年度生育期降水变化趋势一致㊂与2017年不同在于玉米整个生育期,免耕处理的土壤贮水量都显著高于深松和翻耕处理㊂免耕处理平均土壤贮水量比深松和翻耕处理分别提高21.9,21.3mm ,且深松和翻耕处理土壤贮水量差异不显著㊂2年数据表明,从玉米整个生育阶段来看,秸秆还田下不同耕作方式0 200c m 平均土壤贮水量高低顺序为免耕>深松>翻耕,免耕和深松处理土壤贮水量比翻耕处理分别提高4.8%,1.2%,免耕和深松方式能提高玉米全生育期土壤贮水量㊂无秸秆还田处理下不同耕作方式0 200c m 土层平均土壤贮水量与秸秆还田处理一致㊂图2 不同耕作方式春玉米生育期0-200c m 土层贮水量2.4 秸秆还田下不同耕作方式的玉米生育期土壤水分空间变化动态秸秆还田下不同耕作方式玉米主要生育时期0 200c m 土层土壤含水量见图3㊂A 1~A 5㊁B 1~B 5分别为2017年和2018年春玉米苗期㊁拔节期㊁大喇叭口期㊁吐丝期和收获期0 200c m 土层土壤含水量垂直动态变化规律,春玉米农田土壤含水量垂直变化与耕作方式㊁玉米生育期及当年降水量分布密切相关㊂免耕㊁深松㊁翻耕处理0 200c m 土层土壤含水量随土层加深呈先增加后降低再升高 变化趋势,拐点均出现在60,120c m 土层;玉米各生育时期100 200c m 土层土壤含水量均高于0 100c m 土层,且收获期土壤含水量均低于苗期㊂不同耕作方式2年平均土壤含水量大小顺序依次为免耕>深松>翻耕;由于年际间降水量的差异,春玉米0 200c m 土层土壤含水量大小略有不同,2017年免耕㊁深松㊁翻耕处理平均土壤含水量分别为21.6%,21.3%,20.7%,2018年免耕㊁深松㊁翻耕处理平均土壤含水量分别为24.3%,22.3%,22.3%㊂513第5期 李娜娜等:不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响Copyright ©博看网. All Rights Reserved.613水土保持学报第37卷注:a1~a5分别为2017年春玉米苗期㊁拔节期㊁大喇叭口期㊁吐丝期和收获期0 200c m土层土壤含水量垂直变化;b1~b5分别为2018年春玉米苗期㊁拔节期㊁大喇叭口期㊁吐丝期和收获期0 200c m土层土壤含水量的垂直变化㊂图3不同耕作方式春玉米农田0-200c m土壤含水量的垂直变化Copyright©博看网. All Rights Reserved.2017年春玉米不同耕作方式下不同土层土壤含水量垂直变化在各生育期表现不同㊂苗期到大喇叭口期免耕处理0 60c m 土层土壤含水量最高,较深松和翻耕处理分别显著提高12.0%,10.3%;吐丝期深松处理0 60c m 土层土壤含水量最高,但处理间差异不显著;收获期翻耕处理0 60c m 土层土壤含水量最高,较深松处理显著提高10.8%,与免耕处理差异不显著㊂苗期㊁拔节期㊁收获期深松处理60200c m 土层土壤含水量最高,较翻耕处理显著提高9.6%,与免耕处理差异不显著;大喇叭口期免耕处理土壤含水量最高;吐丝期翻耕处理60 200c m 土层土壤含水量最高,较免耕和深松处理分别显著提高13.8%,11.3%㊂苗期㊁大喇叭口期㊁收获期免耕处理0 200c m 土层土壤含水量最高,拔节期深松处理最高,吐丝期翻耕处理最高㊂与2017年相比,2018年不同耕作方式不同土层土壤含水量垂直变化在各生育期表现的差异较小㊂苗期到大喇叭口期免耕处理0 60c m 土层土壤含水量最高,较深松和翻耕处理分别显著提高5.8%,17.8%;吐丝期到收获期深松处理土壤含水量最高,较翻耕处理显著提高14.9%,与免耕处理无显著差异㊂春玉米在整个生育期,免耕处理0 200c m 土层土壤含水量均最高㊂2.5 不同耕作方式与秸秆还田对春玉米产量和水分利用效率的影响不同耕作方式与秸秆还田组合对春玉米产量和水分利用效率存在显著差异(表3)㊂不同秸秆还田处理下,免耕处理的玉米产量和WU E 均为最高,深松次之,翻耕最低㊂2017年免耕㊁深松和翻耕处理在2种秸秆还田处理下玉米平均产量分别为11102.7,9889.1,8573.2k g /h m 2,免耕和深松处理较翻耕处理分别增产29.5%,15.3%㊂免耕㊁深松和翻耕处理在2种秸秆还田处理下平均W U E 分别为29.0,25.3,23.3k g /(h m 2㊃mm ),免耕和深松处理较翻耕处理WU E 分别提高24.4%,8.3%㊂2018年免耕㊁深松和翻耕处理在2种秸秆还田处理下玉米平均产量分别为13574.2,13598.5,12960.5k g /h m 2,免耕和深松处理较翻耕处理分别增产4.7%,4.9%㊂增产幅度小,可能与当年降水量少有关㊂免耕㊁深松和翻耕处理在2种秸秆还田处理下平均WU E 分别为22.1,21.8,21.5[k g /(h m 2㊃mm )],免耕和深松处理较翻耕处理WU E 均提高1.4%㊂表3 不同耕作方式和秸秆还田处理下春玉米农田产量和水分利用效率年份处理播前贮水量/mm 收获期贮水量/mm 生育期降水量/mm 生育期耗水量/mm 产量/(k g ㊃h m -2)水分利用效率/(k g ㊃h m -2㊃mm -1)T 1S 1462.3411.7339.8390.511407.4a29.2a T 1S 2448.2413.1339.8374.910798.0a b 28.8a2017T 2S 1465.4398.7339.8406.59691.6b c 23.8b c T 2S 2473.1434.7339.8378.210086.7b 26.7b T 3S 1418.0398.6339.8359.27820.8c21.8cT 3S 2436.9401.6339.8375.09325.6b c 24.9b c T 1S 1609.1463.0476.5622.513952.4a b 22.4a T 1S 2566.9436.7476.5606.713196.0b c 21.7a b 2018T 2S 1563.8435.6476.5604.814204.7a23.5a T 2S 2589.3418.4476.5647.412992.4b c 20.1b T 3S 1561.7406.7476.5631.513141.4b c 20.8b T 3S 2549.2448.6476.5577.112779.6c22.1a注:同列不同小写字母表示相同年度不同处理间差异显著(p <0.05)㊂ 在不同耕作方式下,2种秸秆还田处理玉米产量和水分利用效率差异均不显著㊂2017年100%秸秆还田和秸秆不还田处理的玉米产量分别为9639.9,10070.0k g /h m 2,W U E 分别为24.9,26.8k g /(h m 2㊃m m )㊂2018年100%秸秆还田和秸秆不还田处理的玉米产量分别为13766.2,12989.3k g/h m 2,WU E 分别为22.2,21.3k g /(h m 2㊃mm )㊂2年的试验结果显示,6种耕作和秸秆还田处理组合中,均以免耕与100%秸秆还田处理组合下玉米产量和水分利用效率最高,2年平均产量和WU E 分别为12679.9k g /h m 2和25.8k g/(h m 2㊃mm );其次是免耕与秸秆不还田处理组合,2年平均产量和WU E 分别为11997.0k g /h m 2和25.3k g/(h m 2㊃mm );再次是深松与100%秸秆还田处理组合,2年平均产量和WU E 分别为11948.1k g/h m 2和23.7k g/(h m 2㊃mm );最低是翻耕与100%秸秆还田处理组合,2年平均产量和WU E 分别为10481.1k g/h m 2和11052.6k g/(h m 2㊃mm )㊂3 讨论实施保护性耕作可使春玉米农田在冬闲期吸纳和保蓄更多的降水,促进作物的生长发育,且耕作方713第5期 李娜娜等:不同耕作方式下秸秆还田对晋中玉米田水分时空分布及产量的影响Copyright ©博看网. All Rights Reserved.式和覆盖措施与土壤水分的蓄水保墒效果显著相关[14-15]㊂有研究[16-17]发现,免耕㊁深松和翻耕方式的蓄保能力有差异,免耕和深松方式能增加降水入渗,减少翻耕时土壤水分流失,从而有效地保持土壤水分[18-19]㊂与本研究结论一致,春玉米冬闲期实施免耕和深松耕作方式能够显著提高土壤贮水量,更好地起到蓄水保墒效果㊂已有研究[20]发现,土壤水分随着秸秆还田量增加而增强,且在秸秆还田下免耕对增强土壤水分特性效果更为明显㊂本研究发现,秸秆还田能够提高春玉米休闲期土壤蓄水保墒能力,但与其不同的是100%秸秆还田和秸秆不还田2种方式下,土壤蓄水效果差异不显著,可能是由于试验区冬闲期风沙大,且玉米秸秆留茬高度不够,导致无秸秆还田的试验小区也刮进去许多秸秆所导致㊂有研究[21]发现,在不同降水年型保护性耕作可改善作物在主要生育期的土壤水分,在干旱年和平水年连续免耕和免耕㊁深松处理土壤蓄水效率较高㊂不同耕作方式在不同降水年型及各生育时期蓄水效果表现不一致,孙敏等[22]发现,枯水年和平水年以翻耕效果较好,丰水年深松效果较好;李丹等[7]发现,深松覆盖秸秆措施在欠水年及平水年马铃薯生长前中期效果最佳,免耕覆盖秸秆措施在欠水年及平水年马铃薯生长中后期效果较好㊂本研究恰逢丰水年和干旱年,春玉米在不同的降水年型下整个生育时期0 200c m土层土壤贮水量均表现为免耕>深松>翻耕㊂免耕和深松处理在丰水年玉米生长中期贮水量差异不显著;免耕处理在欠水年玉米整个生育时期贮水量最高,而深松和翻耕处理差异不显著㊂有研究[23]发现,降水年型是引起作物农田土壤时空分异的主要原因,在干旱年土壤用水深度及强度明显大于丰水年,土壤水分的垂直动态还因作物生长发育阶段不同而异,且同一生育阶段土壤水分垂直动态又因降水年型不同而异㊂本研究发现,春玉米农田土壤含水量的垂直变化与耕作方式㊁玉米生育期以及当年降水量分布密切相关㊂玉米各生育时期100 200c m土层土壤含水量均高于0 100c m土层;且收获期土壤含水量均低于苗期㊂丰水年不同耕作方式土壤含水量垂直变化在各生育时期差异较大,干旱年其变化差异较小㊂王小彬等[24]和彭文英[25]研究发现,少免耕可有效增加玉米产量和提高水分利用效率,只有长期实施免耕和秸秆覆盖处理,才能达到免耕的蓄水保墒效果㊂尚金霞等[26]研究发现,春玉米冬闲期实施免耕和深松均可提高0 200c m土层土壤贮水量和水分利用效率,与本试验研究结果一致㊂尚金霞等[26]试验以深松处理产量最高,与其不同的是本研究以免耕和100%秸秆还田组合的玉米产量和水分利用效率均最高,可能与试验地力㊁试验年限和降水量高低差异有关,且免耕和深松处理在丰水年较翻耕处理的增产增效潜力较明显㊂干旱年尽管免耕和深松处理与翻耕处理相比,产量和水分利用效率均有所提高,但幅度不大㊂4结论(1)2016 2018年2个试验年度,春玉米冬闲期不同耕作方式下土壤贮水量差异显著,且随着时间推移贮水量都有降低趋势,免耕和深松处理分别较翻耕处理土壤贮水量平均增加10.4,9.3m m㊂在玉米的整个生育阶段,秸秆还田下不同耕作方式0 200c m土层平均土壤贮水量高低顺序为免耕>深松>翻耕,免耕和深松处理土壤贮水量分别比翻耕处理提高4.8%和1.2%,免耕和深松方式能提高玉米全生育期土壤贮水量㊂免耕㊁深松㊁翻耕处理的0 200c m土层土壤含水量随土层加深呈 先增加后降低再升高 变化趋势,2年平均土壤含水量大小顺序依次为免耕>深松>翻耕,各处理平均土壤含水量分别为23.0%,21.8%和21.5%㊂(2)不同耕作方式和秸秆还田6个组合中,春玉米产量与W U E结果一致㊂免耕与100%秸秆还田组合玉米产量和W U E最高,2年平均产量和W U E分别为12679.9k g/h m2和25.8k g/(h m2㊃mm),其次是免耕与秸秆不还田组合,再次是深松与100%秸秆还田组合,翻耕与100%秸秆还田组合最低㊂综上所述,无论是否秸秆还田,免耕和深松处理在春玉米冬闲期土壤蓄水保墒效果㊁生育期土壤水分状况㊁产量与水分利用效率均优于翻耕处理;在秸秆还田下免耕和深松耕作方式对玉米田水分的集蓄保用有良好的效果,以免耕秸秆还田效果最佳㊂参考文献:[1]臧英,高焕文,周建忠.保护性耕作对农田土壤风蚀影响的试验研究[J].农业工程学报,2003,19(2):56-60. 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间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述

间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述

间作对土壤水热㊃温室气体排放及作物的影响综述杨沛文,柴红敏,刘小梦,李昱儒,张又天,张镇企,陈可莹,李陆生∗㊀(华北水利水电大学,河南郑州450046)摘要㊀为了因地制宜地选择种植模式,充分利用水土资源㊁保护粮食安全㊁减少农田温室气体排放和促进我国绿色农业可持续发展,归纳了国内外关于间作系统的耗水量㊁土壤蒸发㊁土壤温度㊁温室气体排放㊁间作种间关系的影响因素及其对作物的影响㊂结果表明,间作模式的耗水量主要受环境因素与作物类型的影响,并且可以通过整合单作常用的水分调节措施减少耗水量,提高水分利用效率;间作具有双向调节土壤温度的功能;合理的间作模式可以改变田间小气候和土壤中微生物的生存环境,从而降低CO 2㊁N 2O 的排放,增加CH 4的吸收量;间作可以使水㊁肥在时空尺度上得到充分吸收,达到增加产量㊁改善品质的目的㊂关键词㊀间作;土壤水热;温室气体;种间关系;生长发育中图分类号㊀S 344.2㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀文章编号㊀0517-6611(2023)13-0008-06doi :10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.002㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(OSID):Review on the Effects of Intercropping on Soil Moisture and Heat ,Greenhouse Gas Emissions and CropsYANG Pei-wen ,CHAI Hong-min ,LIU Xiao-meng et al㊀(North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou,Henan 450046)Abstract ㊀The aims of this study are to select planting mode according to local conditions,make full use of water and soil resources,protect food security,reduce greenhouse gas emissions from farmland and promote sustainable development of green agriculture in China.The effects of intercropping on water consumption,soil evaporation,soil temperature,greenhouse gas emissions,factors affecting interspecific relationship of intercropping system and their effects on crops were reviewed both at home and abroad.The results show that the water consumption of inter-cropping mode is mainly affected by environmental factors and crop types.Water consumption can be reduced and water use efficiency can be improved by referring to common water regulation measures in monoculture.Intercropping has the function of bidirectional regulation of soil temperature ,and can change the field microclimate and the living environment of microorganisms in the soil,thus reducing the emission of CO 2,N 2O and CH 4.Intercropping can make water and fertilizer be fully absorbed in space-time scale to increase yield and improve quality.Key words ㊀Intercropping;Soil moisture and temperature;Greenhouse gas;Interspecific relationship;Growth and development作者简介㊀杨沛文(1998 ),男,河南新乡人,硕士研究生,研究方向:农业水资源高效利用㊂∗通信作者,讲师,博士,从事水土资源高效利用研究㊂收稿日期㊀2022-12-23㊀㊀当前,水资源短缺情况加剧㊁耕地面积日益缩减,使我国粮食安全问题面临严峻挑战,并且随着人口的增长以及对饲料㊁纤维和生物燃料的需求增加,预计到2050年粮食需求量会翻一番[1],供需关系不平衡使粮食安全问题更突出㊂温室效应也是当今重大的环境问题,会造成粮食减产和极端天气频繁等自然灾害,农业系统的温室气体排放在近十年增加了10.1%[2],并占全球温室气体总量的14.0%[3]㊂因此,面临资源与环境的多重挑战,需要选择一种高产高效且生态友好的农业发展方式来挖掘农业生产潜力,保障粮食安全,带动我国农业的绿色可持续发展㊂间作是提高农田生产能力㊁降低农业生产环境成本㊁推动我国绿色农业可持续发展的重要手段㊂其最早可追溯到西汉时期,在‘祀胜之书“中出现了有关瓜豆间作的记载㊂20世纪60年代,间作在我国得到了广泛推广,有粮饲间作㊁农林间作㊁林果间作㊁粮菜间作等多种类型,尤其玉米和豆科植物间作最为普遍[4]㊂间作的主要优势包括可以充分吸收利用土壤中的多余水分与养分[5],可以通过影响温室气体排放的关键因子来减少土壤温室气体的排放[6],可以充分利用光能㊁时间和空间资源来提高生产力[7]㊂所以发展间作对提高农业生产的经济效益㊁社会效益㊁环境效益㊁节约土地资源和保障粮食生产等具有重大现实意义㊂虽然国内外学者对间作条件下的土壤㊁作物与生态环境影响等方面做了较多研究,但缺乏系统的归纳应用于指导实践㊂因此,该研究综述间作系统的土壤水热㊁土壤温室气体排放以及作物生长发育特点,旨在为农业生产过程中选择合适的耕作方式,充分利用水土资源㊁降低温室气体排放㊁增加作物产量和改善作物品质,为我国绿色农业可持续发展提供参考㊂1㊀间作系统的土壤水热状况1.1㊀间作系统的耗水量㊀间作系统的耗水量主要受环境条件和作物类型的影响[8]㊂间作条带之间由于水分竞争,会存在大量水分运移[9],为了满足间作系统的高产,就需要足够的水分支撑,所以在水资源充足地区发展间作具有巨大潜力㊂了解间作系统耗水规律,将供水与作物耗水规律相结合可以有效降低间作群体耗水量,从而使水资源短缺地区的间作得以发展㊂当前对间作耗水量的研究主要集中在空间布局㊁灌溉制度㊁施肥制度㊁耕作方式和覆盖措施等方面[10]㊂减少耗水量的基础是合理的作物搭配与适当的灌溉施肥㊂从空间布局上看,徐鹏等[11]指出,间作耗水量随着棉花行数的增加和株距的减少显著增大,因为间作棉花可以充分利用土壤贮水,间作系统的耗水量比单作加权平均高9.5%㊂Wang 等[12]认为在小麦/玉米间作系统中,耗水量随着玉米种植密度的增加而减少,并指出玉米根长密度的增加,地下相互作用的增强,使得土壤蒸发降低,减少了无效耗水量;从灌溉制度上看,牛伊宁等[13]研究指出,玉米/豌豆间作系统降低10%灌水水平并没有对耗水量产生显著影响,适当降低灌水水平可以在不影响产量的情况下减少无效耗水量;从施肥制度上看,李倩倩等[14]通过小麦/玉米间作试验发现,氮肥的使用会显著增加作物的耗水量,李含婷等[15]指出减氮㊀㊀㊀安徽农业科学,J.Anhui Agric.Sci.2023,51(13):8-1325.0%施肥可以减少玉米/绿肥间作系统的整体耗水,这些研究表明可以通过施肥调节间作耗水量㊂也有研究认为间作系统的耗水量受氮肥影响不显著[16]㊂通过优化耕作方法和覆盖也可以减少耗水量㊂例如,在小麦/玉米间作中,小麦留茬收割并压倒覆盖与不留茬相比,耗水量减少了0.8%~6.3%[17]㊂垄作交替灌溉可使高㊁低灌溉水平的耗水量分别比传统灌溉降低5.3%㊁3.0%[18]㊂研究表明,通过整合单作中常用的水分调节措施,可以有效减少间作的耗水量㊂1.2㊀间作系统的土壤蒸发㊀土壤蒸发作为无效耗水量在农田总耗水中所占的比重较大㊂间作模式对土壤蒸发的影响较为复杂,其可以通过种间竞争和互补对土壤蒸发和土壤水分消耗的空间梯度产生影响㊂间作系统的土壤蒸发与单作相比,受到配对作物㊁种植空间与时间等多种因素的影响,明确影响间作土壤蒸发的关键因子,对减少无效耗水有重要的指导作用㊂柴强等[19]研究表明,间套作生育期较长,对于整个生育期土壤的总蒸发量大于单作,但是间作系统的日平均土壤蒸发量较低㊂刘浩等[20]指出,棵间土壤蒸发主要受表层土壤含水率和叶面积指数的影响,在返青前小麦/玉米间作和单作土壤蒸发差距不大,而返青后间作的土壤蒸发显著高于单作,因为单作小麦冠层覆盖率高,而间作的预留行裸漏导致无效的水分消耗㊂高阳等[21]通过玉米/大豆间作试验指出玉米条带对地面的覆盖度小于大豆,玉米ʒ大豆2ʒ3带型的土壤蒸发量大于1ʒ3带型㊂多年来,研究者提出了各种减少间作无效农田用水量的策略,通过优化灌溉水平㊁施肥方式㊁覆盖和耕作措施来减少土壤蒸发㊂交替灌溉可通过减少地表土壤含水率来减少土壤水分蒸发[18],氮肥后移有利于间作玉米在豌豆收获后的生长发育,增加地表覆盖度可使间作系统的土壤蒸发减少15%~30%[16],免耕和铺设地膜增加了土壤与大气之间水热交换的物理阻隔,阻断了交换途径从而降低土壤蒸发[22]㊂1.3㊀间作系统的土壤温度㊀土壤温度是植物生长的关键因素,也是评估间作功能的重要参数㊂适宜的土壤温度有助于土壤和大气之间的气体交换,增强土壤中的微生物和根系的活性,并且可以降低温室气体的排放[23]㊂土壤温度的变化不仅取决于大气温度的波动,还受到种植制度的影响㊂间作系统复杂的边界条件会影响其土壤温度的变化㊂间作可以抑制土壤温度的升高,在一些炎热的月份,间作叶面积指数较大的作物可以有效缓解高温胁迫对作物造成的损害㊂Ai等[24]进行了3年枣/棉间作试验,结果表明,与单作枣树相比,间作使枣树与棉花6月以后的土壤温度均下降㊂Nyawade等[25]研究认为,间作增加了地表覆盖率和土壤水分含量,提高了植物拦截辐射的能力,并显著降低了0~ 30cm土层的土壤温度㊂紫云英/油菜间作[26]和核桃/小麦间作[27]等也得到了间作在高温时段可以降低土壤温度的结论㊂间作也可以抑制土壤温度的降低,起到保温作用㊂Olasantan[28]研究得出,在间作系统中,低位作物阻碍了夜间土壤温度向高水平作物的消散㊂王来等[27]研究得出,核桃与小麦间作模式推迟了11月份土壤温度的下降,并指出是由于落叶覆盖地面起到了保温的作用,这种情况对冬小麦的生长有利㊂间作具有双向动态调节土壤温度的功能,因此间作的土壤温度稳定性显著高于单作㊂采取不同的间作模式,可以通过改变作物的冠层结构与生长情况使作物根系处于适宜的温度,促进作物生长㊂2㊀间作对温室气体排放的影响2.1㊀间作对CO2排放的影响㊀部分研究表明,间作可以降低CO2排放㊂从排放量上看,章莹等[29]指出,减量施氮处理下,甘蔗ʒ大豆1ʒ2间作CO2排放量较甘蔗单作显著降低35.58%㊂Wu等[30]通过小麦/板蓝根间作试验发现,间作处理的小麦生育期总CO2排放通量与小麦单作相比降低了29.3%㊂Qin等[31]通过3年的小麦/玉米间作和豌豆/玉米间作试验表明,2种间作模式的平均碳排放量分别比玉米单作降低32.0%和38.0%㊂从排放速率上看,曹永庆等[32]同时对3块试验田进行山稻/油茶间作试验发现,间作山稻使土壤呼吸速率比单作油茶分别降低54.6%㊁20.5%和13.8%,土壤呼吸受到抑制的关键原因是土壤含水率的下降㊂赵财等[33]测算对比了河西绿洲灌区不同种植模式下的土壤呼吸速率,指出不同间作模式下的土壤呼吸速率均小于单作玉米,其中小麦/玉米间作系统的土壤呼吸速率比玉米单作和小麦单作分别降低20.9%和26.3%㊂也有研究表明,间作并不会降低CO2的排放㊂常规施氮处理下甘蔗ʒ大豆1ʒ1间作模式与1ʒ2间作模式CO2排放总量较甘蔗单作CO2排放量均显著增加[29]㊂简忠领等[34]研究不同行距条件下玉米与白三叶草间作,认为土壤呼吸速率主要受行距的影响,受间作影响不显著㊂孟平等[35]对石榴/玉米间作试验发现,间作系统整个生育期的土壤呼吸速率平均值为3.0μmol/(m2㊃s),高于绿豆单作系统的平均值2.8μmol/(m2㊃s)㊂玉米/豇豆间作试验[36]和玉米/蚕豆间作试验[37]也得到了间作使CO2排放量增加的结论㊂综上,间作对土壤CO2的调控作用受作物种类㊁种植间距㊁施肥方式和试验时长的差异影响较大㊂对于间作是否具有减少CO2排放效果还存在争议㊂由于农业系统的稳定需要较长的时间,对农田CO2排放监控超过10年才能得出准确结论㊂2.2㊀间作对N2O排放的影响㊀农田土壤N2O排放量约占大气N2O排放总量的70.0%~90.0%[38]㊂氮肥的使用为土壤提供了充足的氮源,使N2O的排放量显著增加[39]㊂间作系统中,豆科植物的固氮作用可以为植物提供氮元素,所以研究者多研究包含豆科植物的间作系统对N2O排放的影响㊂间作豆科植物可以降低N2O的排放㊂Huang等[40]通过2年的间作试验得出,玉米与豆类间作可以有效降低N2O的排放量,其中玉米与大豆间作的减排幅度最大,2010与2011951卷13期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨沛文等㊀间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述年玉米/大豆间作的N2O排放量与玉米单作相比分别减少了25.5%与48.8%,并指出是由于间作使土壤含水量降低进而抑制了土壤N2O的排放㊂陈津赛等[41]研究发现,间作系统提高了土壤中的氮素吸收量,降低了土壤中微生物可利用的无机氮的含量,玉米/大豆间作的N2O排放量分别比单作玉米和单作大豆降低了36.7%和49.0%㊂但也有研究表明,间作并不会降低N2O的排放㊂Vachon[42]研究表明,玉米ʒ大豆1ʒ2和2ʒ3间作与单作系统土壤N2O累积排放量差异不显著㊂刘辉娟[43]指出,在整个生育期玉米/大豆间作的N2O排放量始终高于玉米单作,并且随着施氮量的增加,N2O排放量随之增大㊂甘蔗/大豆间作[29]和玉米/蚕豆间作试验[37]也得到了间作使N2O排放速率加快的结论,对比分析后发现,产生此结果的原因可能与取样方式方法㊁施肥方式㊁土壤性质㊁种植品种㊁种植比例以及不同地区气候不同有关㊂由此可见,N2O减排的主要原因是间作引起环境因子发生变化或者氮肥使用量的减少;增排的主要原因是间作环境在短时间内加快了土壤氮矿化速率㊂从长远来看,间作是否具有N2O增排效应还需对农田土壤长期监控㊂2.3㊀间作对CH4排放的影响㊀CH4的增温效果比CO2高28倍,在过去200年间,CH4的浓度持续增加[44]㊂甲烷的产生需要厌氧环境,因此旱作农田的CH4通常表现为吸收,研究表明每年旱地透气土壤可以吸收30t CH4[45]㊂增加旱作农田的吸收量,对环境保护有重要意义㊂间作可以促进土壤对CH4的吸收㊂尚小厦等[45]通过冬小麦/板蓝根间作试验得出,同等施肥条件下板蓝根/冬小麦间作比冬小麦单作CH4吸收量高34.0%,并推测是由于板蓝根的根系释放出的物质改变了土壤环境,对CH4的吸收产生影响㊂冬小麦与大蒜间作试验也得出了间作使土壤CH4吸收量增加的结论,并推测是由于间作模式改变了土壤中有关CH4菌群的活性[46]㊂也有研究表明,间作不利于CH4的吸收,沈亚文[6]进行了3年的玉米/大豆间作试验,发现间作CH4吸收速率均低于玉米和大豆单作㊂施肥可以对间作系统CH4的排放起调控作用㊂施肥不利于土壤对CH4的吸收,一方面是因为产CH4基质增加从而生产出更多的CH4,另一方面土壤中氮素的增加抑制土壤对CH4的氧化[45],可以在不影响总产量的前提下通过减少施肥量,来减少温室气体的排放[29]㊂也有研究表明施肥对CH4吸收没有明显影响[6]㊂合理的间作模式和施肥制度可以通过调节土壤环境,影响微生物的活性,增加CH4的吸收量㊂3㊀间作种间关系的影响因素及其对作物的影响3.1㊀间作种间关系的影响因素㊀间作条件下,种间促进和竞争同时对作物生长产生影响㊂物种间的促进作用可以通过提高土壤微生物的数量和酶的活性等来体现[47];竞争作用是由于有限资源的非比例共享或不同物种之间的相互影响使作物的生长受到抑制[48]㊂间作种间关系的影响因素包括作物组合㊁空间布局与环境因素㊂配对作物的选择是影响间作种间关系的首要因素㊂不同的作物具有不同的生物学特性,充分利用作物的特征以使间作系统的互补效应大于竞争㊂禾本科作物与豆科作物间作是一种典型的种植模式,豆科作物根系的固氮作用可以增加土壤肥力,同时禾本科作物根系分泌物可以促进豆科作物根系有关结瘤固氮基因的表达,提升豆科作物固氮作用[49]㊂深根系与浅根系作物搭配可以使土壤中的水分㊁养分得到高效利用,高秆作物与矮秆作物搭配可以在空间上使光能得到充分利用,生育期不同的作物搭配可以在时间上达到资源高效利用的目的㊂配对作物的选择有时可能与资源本身并不相关,麦/棉间作系统中小麦带为棉花提供了类似 防风带的屏障,很大程度地保障了棉农的收益[50]㊂所以,应在充分了解不同作物生长特性的基础上,因地制宜地发展间作模式,灵活利用不同形式的互补作用,以充分发挥间作的优势㊂适宜的空间布局是使间作模式的产量达到稳产㊁高产的基础㊂间作作物的空间布局包括配对作物的种植比例㊁株行距和共生期的长短㊂因间作的资源利用率高于单作,所以相同条件下间作的适宜的种植密度通常大于单作[51]㊂随着种植密度的增大,配对作物之间的种间关系也会随之改变[52]㊂过高的种植密度会加剧种内竞争,不利于作物生长;过低的种植密度会造成资源的浪费,达不到间作的目的㊂种间竞争的对象通常为水分㊁养分和光照等环境因子㊂作物所需资源是否充足往往影响着种间竞争的强弱[53],在竞争条件下其会优先发育获取限制性资源的器官,如玉米与其他作物间作会使玉米的根长㊁根体积㊁根表面积增加,以显著提高玉米吸收水分㊁养分的能力[54]㊂对限制性资源的竞争可以通过外部资源投入的方式来减弱,补充灌溉㊁氮肥后移等措施均已得到验证[16,18]㊂滴灌与其他灌溉措施相比具有高度可控性,精确控制不同作物在不同发育阶段的水分来调控作物生长,把滴灌引入间作模式可以达到调节种间关系的目的㊂3.2㊀间作对作物生长发育的影响㊀植株高度㊁叶面积指数和干物质积累动态可以直观反映作物的生长发育情况㊂玉米与大豆间作时,玉米的植株高度㊁叶面积指数和干物质积累量会得到增加,大豆的生长遭到抑制,增加大豆和玉米行距或者带距有利于促进这两种作物的生长发育[55]㊂艾鹏睿等[56]通过枣/棉间作试验发现,盆栽和大田间作条件下棉花的株高和叶面积指数在不同生育期均大于单作棉花㊂作物生长速度也是生长发育的一项重要指标,柏文恋等[57]通过对小麦/蚕豆间作研究发现,在小麦生长中后期,间作降低了小麦种内竞争压力,显著提高了小麦的生长速度㊂玉米与大豆间作时增加行距或带距可以使作物获得更大的生存空间,获取更多的光热资源,有利于缩短作物的生育期[58]㊂作物的生长发育情况要考虑地上和地下两部分㊂刘丽娟等[59]对玉米/木薯间作研究发现,木薯地上部分会由于受到遮阴而长高长细,地下部分木薯的根系不仅会促进玉米根系的生长,还使木薯根系氮磷钾的含量间作高于单作,可能01㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀安徽农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年是玉米根系呈上窄下宽分布,木薯根系呈上宽下窄分布使玉米和木薯根系构型形成互补,提高了养分利用效率,也可能是玉米与木薯根系之间的酶或微生物促进了养分的吸收㊂Jiao等[60]对玉米和花生间作研究发现,根系隔离开之后间作的产量和生物量优势分别降低了82.0%和67.0%,这表明玉米/花生间作系统的地下相互作用比地上相互作用更有利于间作作物的生长发育㊂在其他间作系统中也观察到相同的结果[61-62]㊂然而,在玉米/大豆套作系统中,地上相互作用比地下相互作用对作物生长发育的影响更大[63]㊂可能是花生/玉米间作比玉米/大豆间作有更长的共存期,根系形态和时空分布不同㊂也可能是限制作物生长的主导因素不同,水肥充足时,地上竞争会占主导地位㊂综上,作物生长发育因作物种类组合而异,并进一步受到土壤养分㊁种植间距等的影响㊂对间作系统进行优化,就必须充分了解地上和地下的相互作用在作物生长发育中的影响㊂3.3㊀间作对作物品质的影响㊀合理的间作模式可以提高作物的品质㊂方旭飞等[64]通过不同耕作模式下的玉米/大豆间作试验发现,间作可以提高玉米的粗蛋白和粗淀粉的含量,降低玉米的含水量和粗灰分含量,从而使玉米品质得到提高,其中地膜覆盖条件下玉米/大豆间作提高玉米品质的作用最明显㊂张向前等[65]通过对玉米与大豆㊁花生豆科植物间作研究发现,间作可以提高土壤中微生物的数量和酶的活性,无论施肥与不施肥间作均可以提高玉米籽粒蛋白质㊁赖氨酸和淀粉的含量㊂李美等[66]对不同比例玉米花生间作研究认为,间作时玉米的蛋白质和脂肪含量高于单作;花生由于受到遮阴作用影响其碳水化合物的积累,导致蛋白质含量高于单作,脂肪含量低于单作,调整间作比例可以使花生受到的不利影响减少㊂巩雪峰等[67]对茶树和松树间作发现,间作改善了茶园小气候,提高了土壤养分,茶叶的品质与单作茶园茶叶相比有明显提高㊂陈映彤等[68]指出辣椒/紫苏间作改变了群体结构的水㊁热㊁光以及土壤环境,从而显著提高了辣椒果实中的可溶性蛋白质㊁糖和V C的含量㊂刘天学等[69]对不同基因型玉米间作研究发现,不同的基因型玉米组合间作可以改善群体结构和利用杂交优势,达到提高产量和改善品质的目的㊂综上,通过调控耕作方式㊁作物品种㊁种植间距和水肥等因素,可以改变系统内环境和土壤环境,提高作物品质㊂3.4㊀间作对作物产量的影响㊀间作可以提高作物产量已被大量研究证实㊂例如,Li等[62]在玉米/豌豆间作研究中发现,玉米和豌豆的产量与相应单作相比均增加㊂间作模式下蚕豆是优势竞争者,具有产量优势,蚕豆收获后玉米获得了较长的恢复生长时间,并且蚕豆的根留在土壤中会使土壤中氮含量增加,使玉米增产㊂蔡倩等[7]对不同种植比例的玉米/大豆间作研究认为,玉米与大豆间作比例为2ʒ2㊁4ʒ4和6ʒ6时,间作系统中玉米均表现出产量优势,大豆均表现出产量劣势,玉米与豆科植物间作时,豆科植物产量降低主要是由于玉米对大豆产生遮光效应,可以通过选择耐阴的大豆品种,或者调节玉米/大豆条带间作系统中的冠层结构和茎秆特性来减少产量损失[70]㊂玉米/紫花苜蓿间作[71]和玉米/花生间作[72]也得到了间作会牺牲部分弱势作物的产量,来获得总产量优势的结论㊂也有研究发现,间作并没有明显产量优势㊂杨欢等[73]对玉米/花生间作研究得出土地当量比(LER)为0.89~ 1.13,主要原因是种间竞争不平衡,并且共生期较长,花生长期处于荫蔽状态下,虽然间作增加了养分吸收量但降低了利用效率㊂综上,间作产量受多种因素影响,并且对配对作物产量的影响结果不一致,在大部分情况下间作仍具有总产量优势㊂可以通过施肥㊁改变种植比例和间距和优化灌溉制度等使间作产量优势更加明显㊂3.5㊀间作对作物水分利用效率的影响㊀间作系统中,当其中一种作物处在生长旺期时,可以从另一条带吸收水分,利用两种作物的生态位的差异,可以提高水分利用效率[74]㊂刘斌等[75]指出,甜瓜/向日葵间作系统的水分效率比甜瓜单作和向日葵单作都有明显提高,高频少量灌水有利于提高间作系统的水分利用效率㊂李倩倩等[14]指出,小麦/玉米间作种植水分利用效率大于小麦和玉米单作,并且氮肥的使用提高了水分利用效率优势,一方面氮肥可以影响作物生长,增加地表覆盖面积,减少无效水分的消耗;另一方面合理添加氮肥可以通过增加产量,使水分利用效率提高㊂施肥对水分利用效率的影响与施用时期也有较大关系,滕园园等[16]对玉米和豌豆间作研究指出,氮肥后移可以使玉米在豌豆收获后迅速生长,提高间作系统冠层覆盖度,降低无效的水分消耗,提高水分利用率㊂水肥量要控制在合理范围,施肥量过高会造成徒长,籽粒灌浆减少[76];水肥量过低,会不利于作物的生长发育[71],降低水分利用效率㊂种植比例和间距直接影响水分的分布与利用㊂王照霞等[77]对4种带型结构的玉米豌豆间作研究发现,3ʒ3带型间作的水分利用效率最高且高于玉米和碗豆单作,是因为3ʒ3带型和2ʒ2带型中玉米所占比例高于3ʒ6带型和2ʒ4带型,玉米的高产量有利于提高水分利用效率;3ʒ3带型与2ʒ2带型相比具有较少的共生区,降低了豌豆与玉米的竞争㊂Rahman等[78]指出,不同带宽和不同宽窄行间距,可以影响间作系统的冠层覆盖度和叶面积指数,从而影响土壤蒸发㊁土壤含水量和水分利用效率㊂间作系统作物根系生长发育会对水分利用效率产生影响㊂张恩和等[79]对小麦/蚕豆间作研究表明,小麦与蚕豆根系生长的峰值时间不同,可以通过作物需水关键期的错位,使水肥得到充分的利用,从而提高水分利用效率㊂刘丽娟等[59]对玉米/木薯间作根系构型研究指出,玉米上窄下宽与木薯上宽下窄的根系形成互补,土壤上层的水分交替形成水分亏空带,再由土壤水势和根系提水作用使水分得到及时补充,使得间作水分利用效率高于单作㊂综上,间作有利于调配土壤中的水分,满足不同作物各1151卷13期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨沛文等㊀间作对土壤水热·温室气体排放及作物的影响综述。

宿州市耕地土壤养分时空变化特征分析

宿州市耕地土壤养分时空变化特征分析

Temporal and spatial characteristics of soil nutrients in cultivated land in Suzhou CityDING Qixun 1,ZHAN Xuejie 1,ZHANG Tian′en 1,XU Nuo 2,MA Xiuting 3,ZHANG Changkun 3,MA Youhua 1*(1.Key Laboratory of Farmland Ecological Conservation and Pollution Control of Anhui Province,College of Resources and Environment,Anhui Agricultural University,Hefei 230036,China;2.Suzhou Agriculture and Rural Affairs Bureau,Suzhou 234000,China;3.Anhui Huacheng Seed Co.,Ltd.,Suzhou 234000,China )Abstract :Analyzing the temporal and spatial evolution of soil nutrients is a prerequisite for implementing precision agriculture and sustainable soil management.The spatial and temporal variation characteristics of soil organic matter,total N,available P,and available K in arable soil in Suzhou City in 2010and 2019were analyzed by inverse distance weighted spatial interpolation analysis method.The results showed that the soil nutrients of arable soil in Suzhou increased slightly in 2019compared with 2010.The soil organic matter of arable soil was relatively scarce in Dangshan County,Xiaoxian County,and Sixian County,and abundant in the middle towns of YongqiaoDistrict,with an average value of 17.95g·kg -1,an increase of 6.15%.The area with intermediate soil organic matter content accounted for76.00%of the total cultivated land area;the soil total N content was the same,with an average value of 1.06g·kg -1.The area with medium宿州市耕地土壤养分时空变化特征分析丁琪洵1,詹雪洁1,张天恩1,许诺2,马秀婷3,张长坤3,马友华1*(1.农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室,安徽农业大学资源与环境学院,合肥230036;2.宿州市农业农村局,安徽宿州234000;3.安徽华成种业股份有限公司,安徽宿州234000)收稿日期:2021-11-26录用日期:2022-03-02作者简介:丁琪洵(1997—),女,江苏泰州人,硕士研究生,主要从事耕地质量评价与提升研究。

压砂地土壤质量演变特征及其退砂后土壤培肥建议

压砂地土壤质量演变特征及其退砂后土壤培肥建议

宁夏农林科技,Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023,64(11):40-42,69基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划项目(2022BBF02025)、宁夏回族自治区农业科技自主创新资金农业高质量发展和生态保护科技创新示范项目(NGSB-2021-11-04)、2020年度自治区青年拔尖人才培养工程项目资助。

作者简介:赵营(1979—),男,河南项城人,研究员,博士,主要从事农田养分循环与施肥调控研究。

收稿日期:2023-09-06宁夏中部干旱带是典型的旱地农业区,水分是制约该区域农业发展的首要限制因子。

传统土壤耕作造成休闲期土地裸露、蒸发强烈,土壤水分和养分损失加剧,从而导致土壤严重退化[1]。

压砂田是我国西北地区一种保护性耕作方法[2],它是将10~20cm 厚的鹅卵石、砾石、粗砂和细沙的混合体或单体覆盖在土壤表层的耕作措施,具有明显的蓄水保墒、增温保温、减少蒸发、抗风蚀的作用[3,4],同时可提高土壤生物活性和保持土壤肥力[5]。

宁夏压砂地以灌溉补水为主,其主要分布在中卫市沙坡头区环香山地区、中宁县鸣沙和海原县关桥等地[6],且主要种植硒砂瓜。

由于硒砂瓜长期单一的作物种植造成压砂地农田生态系统相对脆弱,生物多样性降低,连作障碍加剧,这些已严重制约硒砂瓜产业的健康可持续发展。

随着宁夏种植业结构的调整,硒砂瓜产业的快速发展所带来的生态安全问题,尤其是农田生态系统的健康可持续性已成为人们压砂地土壤质量演变特征及其退砂后土壤培肥建议赵营1,2,刘晓彤1,2,罗健航1,2,马英1,2,张学军1,21.宁夏农林科学院农业资源与环境研究所,宁夏银川7500022.国家农业环境银川观测实验站,宁夏银川750002摘要:通过文献调研的方法,综合分析压砂地土壤物理、化学和生物学性质的演变特征。

结果表明,压砂具有蓄水保墒作用,同时防止土壤水蚀、风蚀,减少水土流失。

土壤学专业英语

土壤学专业英语

土壤学专业英语A1层AI horizonA2层A2 horizonABC型土ABC soilAC型土AC soilAG型土AG soilAo层Ao horizonAp层Ap horizonA层A horizonBC型土壤B C SoilB层B horizonC层C horizonG层G horizonH层H layerL层L layerpF曲线pF curvepF值pF valuepH值pH ValueU形沟蚀U-shaped gullyingV式节制坝V-type check dam V形沟蚀V-shaped gullingV形拖板V-dragX线分光分析X-ray spectrophyX线绕射分析X-xayd iffraction methody次量养分元素,Secondary nutrient element(即Secondary essential element 安定粒团Stable aggregate氨态氮Ammonieal nitrogen胺化作用Aminization暗Dark (指Soil colour暗渠排水Closed ditch drainage暗色火山灰土Ando soil白垩土Chalk soil白毛微法Cunninghemella plaque test斑点Mottling半定域土Semizonal soil半润度含水量Moisture content at 50% relative humidity半沼泽土Half bog soil (同Marsh border soil)榜纹Streak剥蚀作用Exfoliation保土坝Soil saving dam保土调查Soil conservation survey保土局Soil conservation service (U.S.D.A.)保土作物soil protective crop保土作物Soil conserving crop饱和度Degree of saturation饱和渗透度Saturated permeability饱和水流Saturated flow鲍氏单位(鲍尔)Baule's unit (haule)鲍氏生产律Baule s law of percentage yield 被护作物Cover crop崩积层Colluvium崩积土Colluvial soil边际地Manning's formula Marginal Land 变质多米高岭石Metahalloysite表层冲蚀Sheet erosion表土Surface soil表土截去Truncation冰川沈积Glacial drift冰积土Glacial soil冰沼土Tundra soil薄片状构造Laminar structure卜来水化云母Bravaisite不饱和水流Unsaturated flow不坚结Unconsolidated不自由水Unfree water不足供应Poverty adjustment残积土Residual soil槽式培段Channel-type terrace 草地Grass land草皮Sod草滩腐植土Marsh soil草原黑土Black prairie soil草原土Prairie soit颤动容积Oscilation volume超施石灰Overlim ing超效水Superavailable water超粘粒Ultra clay成熟剖面Mature profile成土母质Parent material成土因子Soil former成土作用Soil forming process 赤道聚钙土Equatorial pedoca] 冲积层Alluvium冲积扇Alluvial fan冲积土Alluvial soil冲蚀Erosion冲蚀比Erosion ratio冲蚀防治Erosion control冲蚀性Erosiveness冲刷Scouring虫泄Worm excretion虫穴Mole burrow出水口Outlet初步沟蚀Incipient gullying (即Finger gullying)锄力作用Dynamic process处女土Virgin soil穿透度Penetrability穿透计Penetr0meter垂距Vertical interval垂流涵洞坝Drop inlet dam次边际地Submarginal land次量要素Secondary product of weathering次生矿物Secondary mineral次生土Sedentary soil次生土Heterochronogenous soils次生土粒Secondary soils (同Heterochronogenous soils) 次生盐土Secondary soil particle次生砖红壤Secondary laterite粗糙系数Coefficient of roughness粗骨土Skelctal soil粗管状Tubular (指Pore space)粗砂壤土Coarse sand loam粗团率State of aggregation脆性Brittle (指Consistence)代换性盐基Replaceable bases单杆式霸Pole type brucn dam单粒构造Single grain structure单粒构造Primary particle structure单值测定Single value determination淡Weal (指Soil colour)淡栗钙土Light chestnut coloured soil氮肥Ammoniate氮化细菌Ammonifving bacteria氮化作用Ammonification氮素循环Nitrogen cycle弹性Elastic (指Consistence)弹性梳物养分Elastic plant nutrient当量碱度Equivalent basicity当量酸度Equivalent acidity稻田阶段Paddy terrace等电点Isoelectric point等电点Amphoteric point (同Isoeiectric point) 等电沈液Isoelectric precipitate等腐植质带Isohumus belt等高川作Contour listihg等高耕作Contour Planting (farming)等高间栽Contour strip cropping等高线Contour等高作沟Contour ridging (同Contour furrowing) 等高作沟Contour furrowing等力Isodynes等斜阶段Uniform terrace低腐植潜水灰壤Low humic glei soil狄屯高岭石Dickite底堆石Ground moraine底土Subsoil地臂冲蚀Geological erosion地景Land scape地力衰竭Soil exhaustion地势Relief地下灌溉Sub-irregation地下水Ground water地下水位Ground water table地形Topograph电导测定法Electro-conductivity method电解质Electrolyte电渗Electrophoresis (同Cataphoresis) 电渗Caraphoresis 电透析Electrodyalysis电子显微法Electromicroscopy凋萎点Wilting point凋萎系数Wilting co-efficient跌水冲蚀Waterfall erosion碟状构造Platy structure定位Orientation定位吸着Oriented adsorption定域土,顾域土Zonal soil冻胀计Dilatometer动物穴Animal furrow豆科桢物Leguminous plant犊聚作用Accumulation短行Short row (同Point row)短行Point row断键水Broken bond water对称浓度Symmetry concentration对称值Symmetry value多孔状Porous (指Pore space)多铝蒙特石Bidellite多镁蒙特石,皂石Saponite多水高岭石Hailoysite多铁蒙特石,绿高岭石,硅铁石Nontronire多硅高岭石Anauxite遏渡域Transitional zone二层法(机械分析)Two layer method (mechanical analysis) 二电性Amphoteric character二甲苯当量Xylene equivalent二可性细菌Faeultntive bacteria二性胶体Ampholytoid矾斑Alum spot反附着作用Negative adsorption反吸收柞用Negative absorption泛域土Azonal soil方块构造Cubic like structure防风草带Shelter belt防风间栽Wind strip cropping防风林Wind break放牧地Grazing land放射菌Actinomycetes放射性迹示法Radioactivity tracer technique非共生好氧性固氮菌Azotobacter非共生嫌氧性固氮菌Closteridimn pasterianum 非交接性阴离子Non-exchangeable cation非气候性成土作用Aclimatic soil formation非石灰性土Non calcarious soil非微管孔度Non-capillary porosity非正常冲蚀Abnormal erosion (同Soil erosion) 非正常剖面Abnormal profile沸池石复合体Zeolitic complex沸泡石Zeolite沸泡状构造Vesicular structure分解变质Katamorphism分区轮牧法Rotational grazing分散Dispersion分散比Dispersion ratio分散剂Dispersing agent分散媒Dispersion medium分散体Dispersoid分散系Disperse system分散相Dispersed phase分水渠Diversion channel分水线Divide玢粒,粉砂Silt玢质粘壤土,粉砂粘壤土Silty clay loam粉红Pink (指Soil colour)粉质壤土,粉砂壤土Silty loam粉状构造Pulverulent stucture风成凸起Knob风化次生物Secondary saline soil风化度Degree of weathering风化作用Weathering风积土Regosol风积土Aeolian soil风蚀Wiod erosion风蚀沟Wind gully风刷池Blown out land蜂巢状构造Honey comb structure (即Cellula structure)夫来潜水灰壤Vlei soil浮秤法(机械分析) Hydrometer metnod (mechanical analysis) 复钙作用Recalcification腐枚质Humus腐泥土Muck腐生Saprophytic腐石Rigolith腐械质沸池石馥合体Humus zeolite complex 腐铀銴g Humus soil腐栈质聚硅土Humic siallite腐镇质硬盘Humus ortstien腐植化有机物Humified organic matter腐植化作用Humification腐植素Humin腐植酸Humic acid腐植质灰壤Humus podzol腐植质潜水灰壤Humic glei soil附着力Adsorbility附着作用Adsorption副样本Subsample"覆盖?" Mulch钙成土Calcimorphic (Calomorphic) soil钙化作用Calcification钙积层Caliche (同Bca horizon)钙积层Bca horizon钙粘土,钙粘粒Calc. ium clay钙质土Calcium soil"盖?" Ginger nut"盖洛?" Gedroizite竿底层Plow sole高岭石Kaolinite高岭石类Kaolinites高岭土Kaolin高岭土化作用Kaoiinization高山腐植土Alpine humus soil高山黑钙土Mountain chernozem高山灰化土Mountain podzolized soil" 高山栗钙土Mountain chestnut soil高山泥炭土Mountain peat高山土Alpine soil高山涯草原土Alpine meadow soil格形矿物Lattice minerals根孔Root hole根瘤Root nodule根瘤菌Nodule bacteria根瘤菌Bacterium radicicola根瘤细菌Rhizobium根溶性Root soluble根系Root system根域Root Zone耕作Tillage耕作层Plowing layer耕作性Tilth共生Symbiosis沟坚冲蚀Gully erosion沟蚀Gullying构造单位Structure unit构造剖面Structural profile构造形成力Structural capacity古土Fossil soil古土壤Relict soil古土壤Paleosol (同Relict soil)古土壤学Paleopedology谷A泥炭土Niederungsmoor ( 同Fen peat)谷A泥炭土Flachmoor (同Fenpeat)固氮菌Nitrogen fixing bacteria固氮菌土盘法Azotobacter soilplaque technique 固氮作用Nitrngen fixation固性Firm(指onsistence)关键墙段Key terrace灌溉Irrigation灌林灰壤Heath podzol灌林泥炭土Heath peat光能硝化作用Photonitrification广域Macrozone广域地势Macrorelief龟土Adobe soil国际土质分级International texture grades 过度放牧Over grazing过度武土Transitional soil过分消耗Luxury consumption海积土Marine soil海绵状Spongeous (指Pore space)海滩沈积Beach deposit海洋沈积Marine deposit旱境土Arid soil旱农制Dry farming好热性细菌Thermophile bacteria好氧性细菌Aerobic bacterial耗土作物Soil depleting crop合成变质Anamorphism河岸冲饪Stream bank erosion河成土Fluvial soil河床冲积土River wash核状构造Nutty sturcture核状沈积Concretionary deposit黑钙土Chernozem (Tschernozem)黑钙土Black earth ( 同Chernozem)黑棉土Regur黑棉土Black cotton soil黑泥炭土Black turf soil黑色石灰岩土Rendzina黑微法Aspergillus niger method横插式阻刷坝Crosswise brush type dam 横带间裁Strip cropping横渠Transverse channel洪积层Deluvium红漠钙土Red desert soil红壤Red loam红壤Lateritic soil红壤化作用Laterization红色草原土Red prairie soil红色栗钙土Reddish chestnut earth红色石灰岩土Terra rossa红棕钙土Reddish brown soil红棕色红壤Reddish brown leteritic soil 后硅作用Resilisification湖成泥炭土Lacustrine peat湖成沈积Lacustrine deposit湖成砖红壤Lake latefite湖积土Lacustrine soil互接种族Cross inoculation group互沈激理论Mutual precipitation theory 护膜胶体Dopplerite 滑Slick (指Consistence)滑崩Slumping (同Slip)滑崩Slip滑崩冲蚀Slip erosion化学性风化作用Chemical weathering 化学性剖面Chemical profile化育性土类Genetic soil type化育因子Genetic factor还积土Transported soil还原作用Regradation缓动草带Buffer strip缓动能量Buffer capacity缓动曲线Buffer curve缓动作用Buffer action黄壤Yellow earth黄色准灰壤Yellow podzolic soil黄土Loess黄棕色红壤Yellowish brown lateritic soil灰分Ash灰钙土Sierozem灰钙土Grey soil (同Sierozem)灰钙土Gray earth灰化层PodzOlized horizon灰化红黄壤,红黄准灰壤Reddish yellow podzolic soil 灰化土壤Podzolized soil灰化作用Podzolization灰黄色Grayish yellow灰壤Podzol灰色Gray灰色森林土Gray forest soil灰色准灰壤Gray podzolic (wooded) soil灰棕准灰壤,灰棕壤Gray brown podzolic soil混凝土节制坝Concret dam活性酸度Acidity,active火山土Volcanic soil基层Substratum机械分部Mechanical separate机械分析Mechanical analysis机械洗出作用Mechanical eluviation机械组成Mechanical composition积水Water logging极细砂Very fine sand集流时间Time of concentration集水面积Drainage area寄生Parasitic加速冲蚀Accelerated erosion (同Soil erosion)钾钠风化比Shifting value假比重Apparent specific gravity假比重Apparent density (lg] Apparent specifi gravity) 假粒团False aggregate坚结Indurated (指Consistence)坚结物质Consolidated material监生植物Halophytic vegetation监育土Halogenic (Halomorphic) soil剪断力Shear碱班Alkali spot。

奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N2O和NO排放的影响

奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N2O和NO排放的影响

杨从,刘德燕,黄皓文,等.奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N 2O 和NO 排放的影响[J].农业环境科学学报,2023,42(7):1645-1654.YANG C,LIU D Y,HUANG H W,et al.Effects of dairy effluent on N 2O and NO emissions in aeolian sandy soil during a maize growing season[J].Journal ofAgro-Environment Science ,2023,42(7):1645-1654.奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N 2O 和NO 排放的影响杨从1,2,刘德燕1,黄皓文3,陈雷4,樊俊铭4,王银宏4,石孝东4,田彦锋4,丁维新1*(1.土壤与农业可持续发展国家重点实验室,中国科学院南京土壤研究所,南京210008;2.中国科学院大学,北京100049;3.南京外国语学校,南京210008;4.内蒙古优然牧业有限责任公司,呼和浩特010070)Effects of dairy effluent on N 2O and NO emissions in aeolian sandy soil during a maize growing seasonYANG Cong 1,2,LIU Deyan 1,HUANG Haowen 3,CHEN Lei 4,FAN Junming 4,WANG Yinhong 4,SHI Xiaodong 4,TIAN Yanfeng 4,DING Weixin 1*(1.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China ;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China ;3.Nanjing Foreign Language School,Nanjing 210008,China ;4.Inner Mongolia Youran Animal Husbandry Co.,Ltd.,Hohhot 010070,China )Abstract :In order to explore a suitable regional scheme for the nearby absorption of manure from large-scale dairy farms,and slow downthe greenhouse gas emissions from farmlands,field in-situ experiments were conducted to investigate the effects of applying dairy effluent (liquid organic fertilizer )on N 2O and NO emissions and corn silage yields from aeolian sandy soil.The field experiment included fivetreatments :no fertilizer (CK ),conventional chemical fertilizer (NPK ),dairy manure as basal fertilizer and topdressing urea (SM ),dairy effluent applied three times (LMT ),and four times (LMF ).The results showed that under the nitrogen rate of 250kg·hm –2,compared with NPK treatment,the cumulative N 2O and NO emissions of SM treatment were reduced by 16.58%and 20.31%,respectively,and the LMT treatment by 39.59%and 30.02%,respectively.However,LMF treatment only reduced soil NO emissions,and had no significant impact onN 2O pared with LMT treatment,the N 2O and NO emissions of LMF treatment increased by 76.92%and 13.04%,收稿日期:2022-10-26录用日期:2023-01-04作者简介:杨从(1997—),女,河南商丘人,博士研究生,主要从事土壤碳氮循环和温室气体排放研究。

土壤物理机械性质

土壤物理机械性质

The Plow A plow is a wedge that is dragged through the soil by a draft animal or a tractor. It cuts away the top layer of soil. The plow lifts and turns over the soil layer. In this way, the soil is broken up for planting crops. The plow is one of mankind’s oldest machines. Wooden plows have been in use for about 5000 years. Metal plows date back less than 200 years.
第一节 土壤物理机械性质
土壤物理机械性质:当土壤受到外力作用(如耕作)时发生 的形变、显示出一系列动力学特性(dynamic property)叫做土 壤物理机械性质。它是多项土壤动力学性质的统称,包括了一 下性质: 一.土壤粘结性(soil cohesion)
(一)概念: 指土壤颗粒之间被此粘结在一起的性质。又称 为“土壤内聚力”。它使土壤具有抵抗外力(机械破坏和根系 穿插时)而不被破坏的能力。
原因:粘粒成薄片状,在有水存在的条件下,粘粒表面被包一层水膜,外力 揉搓时,片状的粘粒重新排列且粘结固定,由于粘结力的存在,失水后能保持原 状。粘结性关系到土壤耕作质量。
土壤表现塑性的含水量范围是土粒间的水膜 已厚到允许土粒滑动变形,但又没有丧失其 粘结性的范围 (二)影响可塑性的因素 凡影响粘结性的因素都影响可塑性 (1)下塑限(塑限)(lower plastic limit): 土壤呈现塑性的最小含水量 (2)上塑限(upper plastic limit): 土壤因含

石灰改良土的土水特征曲线及其冻结特征曲线

石灰改良土的土水特征曲线及其冻结特征曲线

第40卷第6期2020年12月Vol.40No.6Dec.2020防灾减灾工程学报Journal of Disaster Prevention and Mitigation EngineeringDOI:10.13409/ki.jdpme.2020.06.016石灰改良土的土水特征曲线及其冻结特征曲线,王叶娇I,王有为I,靳奉雨I,马田田2"(1.上海大学土木工程系,上海200444;2.中国科学武汉岩土力学研究所,湖北武汉430071;3.岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071)摘要:土水特征曲线反映了非饱和土的持水特性,与土体的水力特性及力学特性密切相关。

土的冻结特征曲线表示土体中液态水的势能与含水率之间的关系,也可以用来描述土体的持水特性。

以黄土为研究对象,利用低温恒温冷浴结合核磁共振系统(NMR)测得未处理黄土以及石灰改良土的冻结特征曲线,根据冻结温度降低法计算得出试验土样0°C时对应的土水特征曲线。

另外,采用滤纸法在0°C附近得到实测的土水特征曲线,将这两结果进行对比分析,并讨论了抽真空饱和过程对土样的土水特征曲线的影响。

通过滤纸法测得的土水特征曲线与非饱和土样的冻结特征曲线具有较好的一致性,两者之间存在差异很小。

土样在饱和状态下利用冻结温度降低法得到的孔隙水总势能#与质量含水率w关系曲线位于非饱和土样结果的下方,这可能是因为饱和土样在冻结过程中会发生冻胀现象,土样结构被破坏,孔隙增大,土样持水性能下降关键词:土水特征曲线;冻结特征曲线;非饱和土;核磁共振技术中图分类号:TU443文献标识码:A文章编号:1672^2132(2020)06-0967-07Soil-water Characteristic Curve and Freezing Characteristic Curve ofLime Improved SoilWANG Yejiao',WANG Youwei1,JIN Fengyu1.MA Tiantian2(1.Department of Civil Engineering,Shanghai University,Shanghai200444,China;2.State Key Laboratory of Geomechanics and Geotech n ical En g ineeri n g,Wuhan430071,China;3.Institute of Rock and Soil Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Wuhan430071,China)Abstract:The soil-water characteristic curve(SWCC)indicates the water retention properties of un­saturated soil,which is strongly related to soil hydro-mechanical behavior.The freezing characteristic curve of the soil represents the relationship between the potential energy of the liquid water in the soil and the water content.It can also represent the water retention behavior of unsaturated soil.In this study,loess was selected as the research object.The freezing characteristic curves of untreated loess and lime-treated soil were obtained from a cryogenic thermostat cold bath and nuclear magnetic reso-nance(NMR)system,and then the soil-water characteristic curve at0°C was deduced by applying the freezing temperature reduction method.In addition,the measured soil-water characteristic curve was obtained by using the filter paper method at around0°C.The two results were compared and analyzed, and the influence of the vacuum saturation process on the soil-water characteristic curve of the soil *收稿日期:2020-05-05;修回日期:2020-09-11基金项目:国家自然科学基金项目(41702306)资助作者简介:王叶娇(1988-),女,讲师,博士。

《水文学原理》Chapter 5 Soil water

《水文学原理》Chapter 5 Soil water
characteristic
Measurements of soil water content (θ) ➢ Gravimetric(重力分析法):
✓Taking soil samples ✓Determining their weight loss when dried in an
oven at 105℃
Three phases of the soil system ➢ Solid phase, or soil matrix(基质):
Mineral & organic particles ➢ Gaseous phase: soil air ➢ Liquid phase: soil water
(soil solution)
Φ is strongly negative at the ground surface, less negative in the moister soil layers below the root zone, increasingly negative towards the water table
Very slow, kinetic energy is ignored(忽略) High potential to low potential
➢Matric potential (Ф): capillary & adsorption ➢Gravitational potential (z) – 重力势
Wider distribution of pore size Uniform(均匀的) slope
Large pore, once emptied, no much water remaining
Relation between suction & water content ➢ Very low suction, depends on capillary surface

水文地质与工程地质常见的专业英语词汇

水文地质与工程地质常见的专业英语词汇

水文地质与工程地质常见的专业英语词汇(勘察报告类)水文地质类孔隙水:pore water裂隙水:crevice-water;fracture water抽水试验:pumping test压水试验:water pressure testHydraulic pressure test注水试验:water injection test渗透系数:coefficient of permeability包气带:zone of aeration上层滞水:perched water潜水:phreatic water承压水:confined water含水层:aquifer地下水侵蚀性:groundwater erosion降排水工程:dewatering and drainage engineering多孔介质:porous medium水质标准:water quality standard地下水水质:quality of the groundwater流域:valley, basin地下水 groundwater地下水流域 groundwater catchment地下水条件;地下水情况 groundwater condition地下水连通实验groundwater connectivity test地下水量枯竭 groundwater depletion地下水流量;地下水溢流 groundwater discharge地下水分水岭 groundwater divide地下水排水工程 groundwater drainage works地下水流向 groundwater flow direction地下水位 groundwater level地下水监测 groundwater monitoring地下水污染 groundwater pollution地下水水压测试groundwater pressure measurement 地下水体系 groundwater regime地下水位 groundwater table地下水位变动groundwater table fluctuation工程地质类原位测试:in-situ tests岩土工程勘察报告:geotechnical investigation report 不良地质作用:adverse geologic action 岩土参数标准值:standard value ofgeotechnical parameter土工试验:soil engineering tests现场检验:in-situ inspection现场监测:in-situ monitoring工程地质测绘:engineering geological mapping地基土:foundation soil岩土层:layer,stratum (复strata)地基承载力特征值:characteristic value ofsubgrade bearing地基变形允许值:allowable subsoil deformation地基处理:ground treatment复合地基:composite foundation承载力:bearing capacity持力层:bearing stratum桩:pile承台:pilecap钻孔灌注桩:drilled concreting piles人工挖孔桩:hand-excavated hole piles(artificial hole piles)沉管灌注桩:driven cast-in-place pile深层搅拌桩: deep mixing method预制桩:pretesting piles静压桩:static-driving pile (Jack Up Pile)高压旋喷灌注:high-pressure rotary grouting桩基础:pile foundation桩—土—承台:pile-soil-pilecap动力触探:dynamic sounding标准贯入试验:SPT (standard penetration technique) 土钉:soil Nailing地质灾害:geological hazards地裂缝:ground fissure管涌:piping泥石流:mud-rock flow滑坡:landslide指标:index (复indexes或indices)地震烈度:seismic intensity; earthquake intensity地震基本烈度:basic seismic intensity场地卓越周期:site predominant period建筑场地类型:site classification for construction 剪切波速:equivalent velocity of shear wave 静力触探:static cone penetration test 剪切波速测试:measurement of sheer-wave velocity 液化:liquefaction 地震影响:earthquake effects 地下水对混凝土无侵蚀性:the groundwater has little erosion to reinforced concrete 边坡:slope 锚固:anchoring 阶地:terrace 岩溶区:karst area 淤泥:sludge (muck) 风化:weather 冲积:alluvial (.adj.) 残积土:residual soil 填土:fill 人工杂填土:artificial mixed fills 粉土:silt. 粉砂:silty sand 细砂:fine sand 粗砂:coarse sand 砾石:gravel 卵石:cobble 漂石:block 海相粘土:marine clay 颗粒级配:grain size distribution 湿度:soil moisture 塑限:plastic limit 粘聚力:cohesion 塑性指数:plasticity index 物理力学指标:physical and mechanical indices 抗剪强度:shear strength 岩石抗压强度:comprehensive strength of rock 地基加固:ground stabilization 土壤加固:soil stabilization 挡土墙:retaining wall 胀-缩:swell-shrink 敏感性:susceptibility 膨胀灵敏度:swell sensitivity 超固结土:overconsolidated clay 翻译常用英语单词阐述:is presented; statement; be discussed 阐明:expound 涉及:deal with揭示:discover; show; exhibit 得出结论:draw a conclusion from; (或):come to a conclusion 认为:firmly believe 建议:suggest 值:value 性质:properties, characteristics 厚度:thickness 在论文最后:at the end of the thesis 断定:conclude that--- 数量:quantity 确定:determine 拟建:a structure planning to build 证实:confirm 住宅楼:dwelling 综合办公楼:composite office building 小区:district 达到标准:come up to the standards 选择为:be chosen for 核实:make sure 统计:statistics (n) 统计数字:statistical figure 防治对策:prevention strategic measure 水量丰富:rich in water resources 组分:constituent 结果:as a consequence 引起:give rise to 地质类词汇 岩浆岩:igneous rock 变质岩:metamorphic rock 沉积岩:sedimentary 白云岩:dolomite 白云质灰岩:dolomitic limestone 凝灰岩:tuff 安山岩:andesite 花岗岩:granite 玄武岩:basalt 泥岩:mudstone 硅质页岩:siliceous shale板岩:slate(岩层)走向:strike(岩层)倾角:dip angle(岩层)产状:strike-dip(区域)地质构造:tectogenesis tectonic movement 构造活动性:tectonic activity张节理:tension joint活断层:active fault地裂缝:ground fissure粘土矿物:clay mineral 路桥基勘察:墩:pier桥墩:reinforced concrete bridge piers高速公路:express highway,expressway 国道:national way路基:roadbed路线:route路段:a section of a highway中华人民共和国国家标准GB/T 14157—93水文地质术语 Hydrogeologic terminology水文地质学 hydrogeology水文地质学原理(普通水文地质学)principles of hydrogeology(general hydrogeology) 地下水动力学 groundwater dynamics水文地球化学 hydrogeochemistry专门水文地质学applied hydrogeology供水水文地质学water supply hydrogeology矿床水文地质学 mine hydrogeology土壤改良水文地质学 reclamation hydrogeology环境水文地质学 environmental hydrogeology同位素水文地质学 isotopic hydrogeology区域水文地质学 regional hydrogeology古水文地质学 pa1eohydrogeology水循环 water cycle水圈 hydrosphere岩石圈 lithosphere包气带 aeration zone毛细带 capillary zone饱水带 saturated zone地下水动力垂直分带dynamical vertical zoning of groundwater大气降水 atmospheric precipitation地表水 surface water土壤水 soil water空隙 void。

深松对黑土物理特性及真菌群落结构的影响

深松对黑土物理特性及真菌群落结构的影响

杨彦明,周祎,王庆宇,等.深松对黑土物理特性及真菌群落结构的影响[J].沈阳农业大学学报,2024,55(2):163-174.YANG Yanming,ZHOU Yi,WANG Qingyu,et al.The effect of deep loosening on the physical properties and fungal community structure of black soil[J].Journal of Shenyang Agricultural University,2024,55(2):163-174.沈阳农业大学学报,2024,55(2):163-174Journal of Shenyang Agricultural Universityhttp ://DOI:10.3969/j.issn.1000-1700.2024.02.004收稿日期:2023-02-25基金项目:内蒙古自治区科技计划项目(2022YFDZ0018);内蒙古青年教师科研能力提升基金项目(BR230119)第一作者:杨彦明(1980-),男,博士,讲师,从事耕作制度与农业生态系统研究,E-mail:***************深松对黑土物理特性及真菌群落结构的影响杨彦明1,周祎1,4,王庆宇2,董津蒙3,吴菲3,刘景辉1(1.内蒙古农业大学农学院,呼和浩特010000;2.科尔沁右翼前旗农牧业科学技术发展中心,内蒙古兴安盟137400;3.扎赉特旗农牧和科技事业发展中心,内蒙古兴安盟137400;4.通辽市农牧科学研究所,内蒙古通辽028000)摘要:为阐明不同深松方式对黑土耕层物理特性与真菌群落结构影响,于2018‒2020年开展大田试验,以旋耕为对照,设3个深松年限(1,2,3a )和3个深松深度(25,35,45cm )共10个处理,分析0~20cm 耕层物理特性及玉米根际土壤真菌群落结构变化。

深松技术及其对土壤理化性质的影响

深松技术及其对土壤理化性质的影响

深松技术及其对土壤理化性质的影响霍星辰;杨诗韵;赵鹏飞;潘峰;祝一贺;赵萍【摘要】土壤深松技术具有改善土壤理化性质、促进农作物生长发育、提高作物产量等优点。

阐述深松技术的应用现状及深松机具的发展历程,总结深松技术对土壤水分、容重、养分等理化性质及土壤微生物的影响规律,为后续研究奠定基础。

%Subsoiling technology has the advantages of improving soil chemical and physical properties, promoting growth of crops and increasing crop yield, etc. In the paper, it discussed subsoiling technology’s application status and subsoling machine’s development process. Also summarized subsoiling technology’s effect rule on chemical and physical properties such as soil moisture, unit weight, nutrient, etc. as well as soil microbiology, which would become the basis of further research.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】3页(P62-64)【关键词】深松;土壤;影响;水分;容重;养分【作者】霍星辰;杨诗韵;赵鹏飞;潘峰;祝一贺;赵萍【作者单位】沈阳农业大学工程学院,沈阳 110866;沈阳农业大学工程学院,沈阳 110866;沈阳农业大学工程学院,沈阳 110866;沈阳农业大学工程学院,沈阳110866;沈阳农业大学工程学院,沈阳 110866;沈阳农业大学工程学院,沈阳110866【正文语种】中文【中图分类】S223土壤是作物生长的基础,耕作方法在很大程度上影响其理化性质。

疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响

疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响

疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响姚君;孙秀丽;刘文化;沈起【摘要】采用压汞试验、渗透率试验和孔隙度试验等方法,研究疏浚淤泥固化土(DSSS)的孔隙度、微观孔隙结构特征、渗流特征及其相互关系.压汞试验结果显示,DSSS的孔隙体积频率分布曲线均为典型的双峰曲线,存在两个集中的孔喉半径区间:0.02~0.04μm和3~30μm.基于DSSS水化反应生成的致密水化产物和孔隙体积频率分布曲线,将DSSS的孔隙直径进行分组,微孔组和中孔组处于峰值区间,微孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐增大,中孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐减小.另外,孔隙度和渗透率试验结果显示,DSSS有效孔隙度随养护龄期逐渐减小主要发生在固化28 d前,28 d后DSSS 有效孔隙度基本保持不变,而DSSS渗透系数仍在降低,在该阶段50%以上的中孔向小孔和微孔转化.因此,提出采用有效孔隙度作为表征DSSS的宏观孔隙特征参数,采用孔径和体积频率值作为表征微观孔隙特征参数,并采用毛细模型建立宏微观孔隙结构参数和渗透性之间的定量关系.【期刊名称】《大连理工大学学报》【年(卷),期】2018(058)005【总页数】8页(P456-463)【关键词】固化土;有效孔隙度;压汞试验;渗透率;孔隙结构;毛细模型【作者】姚君;孙秀丽;刘文化;沈起【作者单位】江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡 214122;江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡 214122;江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡214122;江南大学环境与土木工程学院,江苏无锡 214122【正文语种】中文【中图分类】TU410 引言宏细微观孔隙结构是影响土体强度、变形、渗透等工程特性的重要内在因素,通过微观试验研究可以认识土的许多工程特性的本质[1].疏浚淤泥固化土广泛用于路基、基坑回填、人工岛、堤坝加固工程等方面,其工程特性包括强度和变形均受到国内外学者的高度重视,在疏浚淤泥固化土的强度影响因素及微观机理方面涌现了大量的研究成果[2-5].疏浚淤泥及固化材料在固化过程中由于物理化学反应,固相的微观组成和结构均发生变化,土体颗粒间的联结强度增强,颗粒在空间上重新排列组合,宏细微观孔隙尺寸、孔隙连通性及分布规律也会发生变化,总体上会降低其渗透性.孔令荣等[6]研究了上海软黏土在固结压力下微观孔隙与渗透性的关系,采用水头半径影响模型表达了渗透系数与孔隙的定量关系.宏细微观孔隙之间的相互转化及分布规律是影响疏浚淤泥固化土渗透性的根本原因,但对其转化规律及对渗透性的影响等方面的成果较少,还需要通过大量试验进行深入研究.国内外土体微观孔隙结构通常借助于扫描电镜法、压汞法(mercury intrusion porosimetry,简称 MIP)和 CT 扫描等手段进行研究[7-9],其中MIP是定量研究微观孔隙结构最常用的一种方法.MIP测定孔径的范围较其他方法宽很多,一般可测量的孔径范围为4nm~200μm,可以反映大多数材料的孔隙结构状况[10].本文采用压汞试验研究不同初始密度及不同养护龄期下,疏浚淤泥固化土的孔隙尺寸、孔隙分布特征及孔隙间的转化规律,结合孔隙度和渗透率试验,研究宏细微观孔隙结构特征对疏浚淤泥固化土渗透性的影响规律.1 试验材料及测试方法1.1 试验材料疏浚淤泥为无锡市太湖疏浚淤泥,其含水率为68.9%,液塑限均较高,分别为62.4%和27.7%;通过X射线荧光分析仪得到淤泥主要化学成分如表1所示;采用激光粒度分布仪法和比重计法分别测定疏浚淤泥的粒径分布,绘制颗粒级配曲线如图1所示.主要固化材料为粉煤灰与矿粉,采用激光粒度分布仪测定粒径分布,绘制颗粒级配曲线如图2所示.粉煤灰为F级,偏深灰色,比表面积为800m2/kg;矿粉为S95级,呈灰白色,比表面积为400m2/kg,均由无锡市某厂家提供,其化学成分如表1所示.激发剂水玻璃是由上海某化工厂生产的化学试剂九水硅酸钠,常温下呈白色或灰白色粉末状或块状固体,60℃加热时呈无色半透明黏稠状液体,化学式Na2SiO3·9H2O,相对分子质量284.20,模数1.0.表1 疏浚淤泥、粉煤灰和矿粉的化学成分Tab.1 The chemical composition of dredged silt,fly ash and slag %材料 w(SiO2) w(Al2O3)w(Fe2O3) w (MgO) w(CaO) w(K2O) w(SO3) w(Na2O) w(TiO2) w(LOSS)疏浚淤泥 65.28 15.06 5.34 1.15 0.91 2.30 0.16 0.95 0.99 7.48粉煤灰 50.44 32.14 6.49 0.69 5.79 1.33 0.48 0.34 1.27 2.12矿粉 34.94 17.25 0.64 8.3234.64 0.52 2.20 0.14 0.740.004图1 疏浚淤泥的颗粒级配曲线Fig.1 Grain size distribution curve of dredged silt图2 粉煤灰和矿粉的颗粒级配曲线Fig.2 Grain size distribution curve of fly ash and slag本试验所有试样采用疏浚淤泥、矿粉、粉煤灰质量比为60∶35∶5,水玻璃含量为总质量的7%.在水平试验台上,采用击实法制样:将混合均匀的混合料与水搅拌均匀,静置后放入塑料密封袋内24h,根据确定的试样密度,称取土样质量,分为两层分别击实,一层击实完毕将表面刮毛后再击实下一层,制得直径6.18cm、高4.00cm、体积120cm3的圆柱体试样.本次试验配制4个不同密度(1.2、1.3、1.4和1.5g/cm3)的试样,在温度(20±2)℃、湿度95%条件下分别养护3、7、28和90d.1.2 测试方法(1)压汞试验压汞法的基础是经典的瓦什伯恩(Washburn)方程,汞对一般固体不润湿,欲使汞进入孔需施加外压,外压越大,汞能进入的孔半径越小.在压汞过程中,随着压力的升高,汞被压至试样的孔隙中,所产生的电信号通过传感器输入计算机中进行数据处理,模拟出相关图谱,从而通过式(1)计算出孔隙率.常用压汞试样尺寸很小,只有1cm3,为提高试样的均匀性和代表性,本次试验压汞试样为直径2.5cm、高1.0cm 的圆柱体,在-50℃、真空条件下冻干后,进行压汞试验.式中:Va为在一定压力下注入汞的体积,Vb为汞注入后稳定状态下的体积,Vc为测定中最大压力下汞的体积.(2)渗透率试验本试验渗透率k采用皂膜流量计法,测量皂膜经过玻璃管内一段体积的起止时间,计算出流量,根据下式计算:式中:Q0为气体流量,mL/s;p1为岩心前压,MPa;p2为大气压,MPa;p0 为标准大气压;μ为测试气体黏度,Pa·s;L为试样高度,mm;A为试样截面积,cm2;k为试样渗透率,10-3μm2.渗透率k与渗透系数K采用下式进行转换:式中:K为渗透系数,m/d或者cm/s;k为孔隙介质的渗透率,10-3μm2,它只与固体骨架的性质有关;μ为黏度,Pa·s;υ为运动黏度;γ为容重;g为重力加速度.渗透率测试所用试样均为直径2.5cm、高2.7cm的圆柱体,在-50℃冻干后进行试验,试样如图3所示.本试验所用冻干机为压盖型冷冻干燥机,所取试样完全可以冻干.真空冷冻干燥法利用液氮使试样中的液态水变成非结晶态冰,不产生体积膨胀,然后在真空低温条件下让冰升华排出,获得干燥样品,对试样孔隙变化几乎无影响.图3 冻干后试样Fig.3 Freeze dried sample(3)孔隙度试验这里引入有效孔隙度这一概念来描述疏浚淤泥固化土的孔隙大小.有效孔隙度是指那些互相连通的,在一般压力条件下,允许流体在其中流动的孔隙体积之和与试样总体积的比值,以百分数表示.显然,同一试样有效孔隙度小于其总孔隙度,本文中试验所测得的孔隙度均为有效孔隙度.采用KX-07F型气体孔隙度仪测定试样孔隙度,试样尺寸和渗透率试验相同.根据波义耳定律,在恒定温度下,样品室体积一定,放入试样的固相(颗粒)体积越小,则样品室中气体所占体积越大,与标准室连通后,平衡压力越低;反之,当放入样品室内的试样固相体积越大,平衡压力越高.绘制标准块的体积(固相体积)与平衡压力的标准曲线,测定待测试样平衡压力,根据标准曲线反求试样固相体积.按下式计算试样孔隙度:式中:Vs为试样固相体积,cm3;Vf为试样表观体积,cm3.2 疏浚淤泥固化土微观孔隙结构特征2.1 疏浚淤泥固化土的有效孔隙度孔隙水通过有效孔隙形成的通道在疏浚淤泥固化土中发生渗流,封闭的孔隙或不连通孔隙则无法发生渗流,采用有效孔隙度这一指标评价宏观孔隙量对渗透的影响更加合理.图4为不同初始密度试样的有效孔隙度随龄期的变化曲线.由图4可以看出,不同初始密度试样的有效孔隙度随龄期的变化规律基本一致,均随着养护龄期的增加,呈下降趋势;初始密度为1.2、1.3、1.4和1.5g/cm3试样初始有效孔隙度分别为60.1%、52.4%、49.6%和43.6%,养护至28d有效孔隙度降低较多,分别降低了2.9%、1.4%、5.0%和7.0%;养护时间大于28d,有效孔隙度基本保持不变.养护28d内疏浚淤泥固化土中物理化学反应进行得较快,水化反应生成新的物相填充了原有的孔隙,改变了原有的孔隙结构,降低了有效孔隙含量.初始密度越大有效孔隙度随龄期的增加降低幅度越大,这是由于初始密度越大,初始孔隙少,水化反应生成相同数量的水化产物的情况下,孔隙减少的比例相对越大,并且相互连通的孔隙减少比例更大.疏浚淤泥固化土作为建筑填土、路基、堤坝工程等工程用土时,增加初始密度更有利于降低土体的孔隙度.图4 试样有效孔隙度随养护龄期的变化Fig.4 The variation of effective porosity of sample with curing age2.2 疏浚淤泥固化土的孔隙分布特征图5 不同初始密度试样孔隙分布曲线Fig.5 Pore size distribution curves of samples with different initial densities图6 不同养护龄期试样孔隙分布曲线Fig.6 Pore size distribution curves of samples with different curing ages有效孔隙度这一宏观指标还不足以反映疏浚淤泥固化土的微观孔隙特征,本文采用压汞试验测定疏浚淤泥固化土的孔隙分布特征,得到不同初始密度、不同养护龄期试样的孔隙分布曲线,如图5、6所示.由图5、6可以看出,各工况试样的孔隙半径分布在0.01~100μm;随着试样初始密度和养护龄期的增加,孔隙分布曲线均向左移,试样的孔隙分布发生了很大变化.初始密度较小和龄期较短时试样中的孔隙以团粒间的孔隙为主;随着初始密度和养护龄期的增加团粒间的孔隙逐渐减少,团粒和颗粒内孔隙逐渐增多,这是由于试样中原有孔隙被水化产物填充,试样变得密实,初始密度越大、养护龄期越长,大孔减小的比例越大,大小孔径间的转化随初始密度和养护龄期的变化越明显.初始密度较小的试样,由于试样比较松散,在较短养护龄期时(3d)水化产物生成量较少,在冻干的过程中试样的结构容易扰动.另外,在压汞试验过程中,由于压力的作用导致颗粒间或团粒间孔隙的坍塌、扩张和收缩,骨架孔隙分布测量的误差相对较大.图7 不同初始密度试样孔隙体积频率分布曲线Fig.7 Frequency distribution curves of pore volume of samples with different initial densities将孔隙累计分布曲线整理后得到疏浚淤泥孔隙体积频率分布曲线,如图7所示.由图可以看出,不同初始密度试样的孔隙体积频率分布曲线均为典型的双峰曲线,孔径分布有两个典型的区段:0.02~0.04μm和3~30μm,每个区段峰值称为最可几孔径,也就是每个区段频率最大的孔径.目前,国内外对土体内部孔隙尺寸的分组没有统一的分类标准,不同学者针对不同的土类进行了不同的孔隙分组[9,11-12].本文结合疏浚淤泥固化土的固化机理分组如下:固化过程中固化材料发生化学反应,反应产物之间相互连接或与原有土颗粒包裹形成较大的团粒,团粒间的孔隙称为大孔和中孔;团粒内颗粒与水化产物间的孔隙称为小孔;水化产物内或颗粒内孔隙称为微孔;介于微孔和小孔间的孔隙为介孔.根据孔隙分布特征来看,试样中孔隙半径分布在0.01~100μm,孔隙的大小覆盖微孔到大孔的范围.为了明确各类孔隙对试样渗透性的影响,探究不同类孔隙间的相互转化对试样渗透性的影响,将疏浚淤泥固化土的孔隙直径进行如下分组:大孔组,r>60μm;中孔组,6μm<r≤60μm;小孔组,0.6μm<r≤6 μm;介孔组,0.06μm<r≤0.6μm;微孔组,r≤0.06μm.根据孔径分组,孔隙体积频率分布曲线的两个最可几孔径分别为微孔组和中孔组,并且微孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐增大,中孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐减小.这是因为,随着养护龄期的增长,矿粉与水玻璃等材料进行水化反应,生成的产物逐渐填充试样中的孔隙,使得试样越来越致密,造成中孔组逐渐减少、微孔组逐渐增多.根据孔径分组得到相同初始密度试样的各组孔径随养护龄期增长的变化曲线,如图8所示.不同初始密度试样除了密度较小一组试样(1.2g/cm3)以外,其余各组试样的大孔所占比例均很小,中孔比例较大;随着养护龄期的增长,大孔和中孔呈逐渐减少的趋势,小孔、介孔和微孔呈逐渐增多的趋势,密度为1.4和1.5g/cm3试样的中孔减少幅度最大,微孔增大幅度最大.说明随着养护龄期的增加,不但总有效孔隙度发生变化,而且不同孔径组之间发生相互转化,对于初始密度较大的两组试样(1.4和1.5g/cm3),更多的中孔组孔隙向微孔组转化,孔隙分布趋于均匀化,这是由于随着水化产物逐渐增多,土样变得更加密实,团粒间的孔隙逐渐被团粒内和颗粒间的孔隙取代.图8 孔径随养护龄期的变化Fig.8 The variation of pore size with curing age 3 疏浚淤泥固化土宏微观孔隙特征与渗透性的关系3.1 疏浚淤泥固化土渗透性图9(a)是不同初始密度试样渗透系数随养护龄期的变化曲线,由图可以看出不同初始密度试样的渗透系数随养护龄期的变化趋势一致,均随养护龄期的增长逐渐减小.注意到28d到90d这个阶段试样的渗透系数仍在降低,由有效孔隙度随养护龄期的变化规律(图4)可以看出,在28d到90d各试样的有效孔隙度已不再发生变化,说明养护后期渗透系数的降低并不是由于有效孔隙度的减小引起的,而是由于孔隙结构和分布规律的改变造成的.图9(b)是试样渗透系数随初始密度的变化曲线,由图可以看出相同龄期条件下,渗透系数随初始密度的增大逐渐减小,初始密度从1.2g/cm3 增加到1.3g/cm3 时,渗透系数降低速率较大,初始密度从1.3g/cm3 增加到1.5g/cm3时渗透系数降低速率减缓.这是由于大孔和中孔相对小孔和微孔来讲对渗透系数的影响更大.图9 渗透系数随养护龄期和初始密度的变化Fig.9 The variation of permeability coefficient with curing age and initial density3.2 疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构参数与渗透系数的定量关系由压汞试验、孔隙度和渗透率试验可知,土体的渗透性和宏微观孔隙特征具有密切的联系,根据上述试验结果及分析,提出采用有效孔隙度作为表征土体宏观孔隙特征参数,采用孔径和体积频率值表征微观孔隙特征参数,并根据Poiseuille等式(见式(5))结合达西定律得到不同孔隙半径的毛细模型[13],见式(6).式中:γ为液体重度,水的重度取9.8kN/m3;i为水力梯度;r为毛细管半径;μ为液体的黏度,Pa·s;n为有效孔隙度;f(dj)为某一孔径孔隙体积的频率值;dj 为某一孔喉半径.土体渗透系数与宏观有效孔隙度和微观参数均成正比,毛细模型计算值与实测值比较如表2所示,当渗透系数数量级大于10-5时误差较小,当渗透系数数量级在10-7~10-6时计算值与实测值之间存在误差,计算值比实测值偏大约一到两个数量级.采用毛细模型可以很好地反映疏浚淤泥固化土宏微观孔隙特征对渗透性的影响,由于流体在微孔中渗流要考虑到非线性渗流的影响,在评价微孔对渗透性的影响时存在一定误差.表2 渗透系数的实测值和毛细模型计算值Tab.2 Permeability coefficient obtained from test and capillary model初始密度/(g·cm-3)渗透系数实测值/(cm·s-1)3d 7d 28d 90d 1.2 3.67×10-4 2.81×10-4 8.84×10-53.01×10-5 1.3 6.38×10-54.11×10-5 1.18×10-5 4.22×10-6 1.44.63×10-5 3.55×10-5 1.56×10-65.56×10-7 1.5 3.47×10-6 2.66×10-6 7.45×10-7 4.47×10-7初始密度/(g·cm-3)渗透系数计算值/(cm·s-1)3d 7d 28d 90d 1.2 2.60×10-4 2.48×10-4 8.89×10-5 4.88×10-5 1.36.32×10-5 6.02×10-5 4.11×10-5 5.65×10-5 1.4 3.05×10-5 1.29×10-4 2.48×10-5 8.52×10-6 1.57.71×10-5 2.94×10-5 1.26×10-5 6.99×10-64 结论(1)疏浚淤泥固化土养护龄期大于28d后,有效孔隙度不再发生变化,对渗透性的影响主要是由于孔径的转化及分布规律的变化造成的,50%以上的中孔转化为小孔、介孔和微孔,初始密度越大,这种影响越明显.(2)本次试验疏浚淤泥固化土孔喉半径分布在0.01~100μm,孔隙体积频率分布曲线为典型的双峰曲线,峰值区域孔喉半径范围为微孔组0.02~0.04μm和中孔组3~30μm.微孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐增大,中孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐减小.(3)提出采用有效孔隙度作为表征疏浚淤泥固化土宏观孔隙特征参数,采用孔径和体积频率值作为表征微观孔隙特征参数,采用毛细模型将宏微观孔隙结构参数与渗透系数建立定量关系.(4)初始密度较小的试样,结构比较松散,在较短养护龄期时,水化产物生成量较少,在冻干过程中结构容易扰动,压汞试验过程中易发生颗粒间或团粒间孔隙的坍塌、扩张和收缩,骨架孔隙分布测量的误差相对较大.(5)采用毛细模型可以很好地反映疏浚淤泥固化土宏微观孔隙特征对渗透性的影响,由于流体在微孔中渗流要考虑到非线性渗流的影响,在评价微孔对渗透性的影响时存在一定误差,微孔结构对非线性渗流的影响还需要进一步研究.【相关文献】[1]丁建文,洪振舜,刘松玉.疏浚淤泥流动固化土的压汞试验研究[J].岩土力学,2011,32(12):3591-3596,3603.DING Jianwen,HONG Zhenshun,LIU Songyu.Microstructure study of flow-solidified soil of dredged clays by mercury intrusion porosimetry [J].Rock and Soil Mechanics,2011,32(12):3591-3596,3603.(in Chinese)[2] HUANG Yingbao,ZHU Wei,QIAN Xuede,et al.Change of mechanical behavior between solidified and remolded solidified dredged materials [J].Engineering 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山地水土流失的影响因素及其若干机理王利民;翁伯琦;罗涛;黄东风;栗方亮;罗旭辉【摘要】综述了山地生态系统的特征,并系统介绍山地水土流失对侵蚀区的直接危害和对周边环境的间接威胁,同时深入分析了地形因子、气候条件、植被覆盖和人为活动等因素对山地水土流失的影响。

结果表明,坡度、坡长、降雨量、雨强、植被覆盖度、群落结构、人为经济社会活动和土壤性质是影响水土流失发生与发展的重要驱动因素。

各种影响因素可直接起到驱动作用,更多是多种因素综合作用而起到推动与加剧的作用,其内在机理包括植被与地形,土壤与降雨,降雨与植被,气候与系统,生产与干扰等方面相互关系与作用程度。

应进一步加强全球气候变化对水土流失产生新影响的研究,并辅以遥感等现代技术,旨在为土壤侵蚀预报和防控山地水土流失提供科学依据。

%Features of ecosystem in mountainous areas were summarized firstly ,and then the direct damage of soil erosion in mountainous areas to eroded areas and its indirect threat to surrounding environment were introduced .Meanwhile,the effects of topographic factors,climatic conditions, vegetation coverage,and human activities on soil erosion in mountainous areas were analyzed deeply .It is concluded that the extent of soil erosion is strongly influenced not only by slope length,slope gradient,precipitation,rainfall intensity,vegetative coverage,community structure,human e-conomic and social activities,and soil properties but also by the dynamics of the vegetation-landform,soil-rainfall,rainfall-vegetation,climate-eco-system,and production-interference interactions.Moreover,it is needed to investigate the responses of soil erosion to climate changes by modern technologies like remotesensing .This understanding of soil erosion mechanisms can provide scientific references for the prediction and control of soil erosion in hilly areas.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2016(044)019【总页数】6页(P70-75)【关键词】水土流失;自然条件;人为因素;山地【作者】王利民;翁伯琦;罗涛;黄东风;栗方亮;罗旭辉【作者单位】福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州350013;福建省农业科学院农业生态研究所,福建福州350013;福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州350013;福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州350013;福建省农业科学院土壤肥料研究所,福建福州350013;福建省农业科学院农业生态研究所,福建福州350013【正文语种】中文【中图分类】S157.1水土流失是在水力、风力、冻融和重力等外营力作用下,土壤表层及其母质被剥蚀、搬运和沉积的全过程,是各种原因导致生态退化的集中体现,其主要包括溅蚀、片蚀、细沟间侵蚀、细沟侵蚀、沟蚀、滑坡和河道侵蚀[1-2]。

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