种植大豆对黄土区土壤抗侵蚀能力的影响研究

发布时间：2020-01-23 16:42

【摘要】：黄土高原土地辽阔,自然资源丰富,但土地多以坡耕地形式存在。由于人们对土地的不合理利用以及自然因素的作用,黄土高原水土流失广泛发生。普遍发生的水土流失不仅会引起土地质量下降,降低土地生产力,同时也因径流泥沙中携带有大量养分,造成土壤养分流失,水土流失已成为农业非点源污染的主要形式。随着点源污染得到了有效治理和控制,由农业非点源污染引起的水环境质量下降等一系列环境问题日益突出,严重的水土流失已成为制约黄土高原经济和社会发展及影响当地生态环境的一个重要因素。坡耕地是黄土高原土壤侵蚀的主要发生地,防治坡耕地土壤侵蚀已成为我国水土流失治理工作的重点。农业生产是黄土高原地区的主要生产方式,坡耕地作物种植在这一地区农业生产中比重很大。由于土壤抗侵蚀能力是影响土壤侵蚀最重要的因素之一,深入开展有作物覆盖的土壤抗侵蚀能力特征研究,探讨作物全生育期地下部分对土壤抗侵蚀能力的影响及其作用机理,将会进一步完善作物防治水土流失的机理研究,为更好地指导农业生产提供理论基础。本文以有大豆种植的坡耕地土壤为研究对象,设计并进行以人工模拟降雨及土壤抗侵蚀能力测定等为基础的一系列试验,研究了大豆根系对坡面产流产沙及土壤静水崩解速率、抗冲性和抗剪强度等的影响,得出的主要结论如下:(1)土壤崩解速率随大豆生育期的延伸表现出先减小后增加的趋势,在大豆始粒期达到最小值,而大豆根系对土壤抗静水崩解性能的增强效应随大豆生育期的推进呈现出先增大后减小的趋势,在大豆始粒期达到最大值,大豆根系对各土层土壤抗静水崩解性能的增强率最高可达73%。在垂直方向上,不同生育期土壤崩解速率表现出一定的差异,在大豆开花期之后,5-10 cm土层土壤崩解速率均低于其他两土层,即该层土壤抗静水崩解性能最强。(2)土体中大豆根系的存在可明显增强土壤抗冲性。通过对大豆各生育期各土层土壤抗冲性的观测,有大豆生长坡面各土层土壤抗冲系数均高于同时期裸地土壤,同一土层土壤抗冲性随着大豆生育期的延伸先增强后减弱,而在垂直方向上,在苗期与分枝期,0-5 cm土层土壤抗冲性最强,开花期之后则表现为5-10 cm土层土壤抗冲性最强。全生育期大豆根系对土壤抗冲性的增强值最高可达6.51 min·g-1。(3)大豆根系对土壤抗剪强度的增强作用明显,但在不同生育期对各土层的增强效应有所差异。在同一土层,随着大豆的生长,土壤抗剪强度呈现出先增加后减小的趋势,且有大豆生长的坡面土壤抗剪强度均大于裸地。同一生长期,土壤抗剪切强度则随着土层深度的增加,呈现出逐渐增强的趋势。大豆全生育期对土壤抗剪切强度增强率最高可达到58.15%。(4)土壤抗侵蚀能力与土体中根系参数含量密切相关,其中受根重密度、根系体积及表面积影响最为显著,且与根径小于0.05 mm的根系长度相关性达到极显著水平,在今后的农业生产中,可以注重培育根系发达、尤其是直径为0-0.5 mm根系发达的大豆品种,以提高作物对坡面的保护作用,降低土壤侵蚀危害。(5)在人工模拟降雨条件下,与裸地处理相比,大豆植株的存在可有效减缓坡面径流的形成,推迟产流开始时间,并延缓径流强度峰值出现的过程,减少径流含沙量,降低坡面产流量及产沙量,其中保留完整植株坡面径流量较裸地坡面径流量降低34.21%-58.16%,较裸地坡面产沙量降低73.86%-80.28%。大豆根系对坡面径流侵蚀产沙的抑制作用大于其对坡面径流量的抑制作用,与裸地处理相对比,仅保留大豆根系坡面径流量较裸地坡面径流量降低9.70%-14.78%,较裸地坡面产沙量降低38.35%-64.92%,大豆根系对坡面的保护主要体现在降低径流泥沙含量,减少坡面土壤流失量方面。(6)大豆苗期和分枝期土壤抗侵蚀能力较弱,应注意此时的土壤侵蚀防控,同时在作物收获时,应制定合理的作物栽培制度,缩短地表裸露时间增加地面覆盖,将有效减少土壤侵蚀的发生。
【图文】：

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图 2-2 土壤抗冲性试验装置示意图Fig.2-2 Schematic diagram of the apparatus for testing soil anti-scourability② 调水开关，③ 流量计，④ 供水开关，⑤ 稳流室，⑥ 放样室er tank, ② Water regulating valve, ③ Flow meter, ④ Water supply valve, ⑤S teady floting chamber采样仪器：采用矩形环刀采集土样，环刀内宽为 30 mm，内边长 mm，外边长为 204 mm；高为 40 mm，并设偏刃刀口。其他：千分天平，秒表，包装膜等。原理原状土槽冲刷法在径流小区上进行测定。径流小区的坡度为 3°、5试验时利用特制环刀取作物冠下按照试验方案分层采取原状土，并度及流量进行冲刷，根据冲刷量及冲刷历时测定土壤抗冲系数。步骤与结果计算抗冲性试验设立一个裸地为对照组，含有根系土样与裸地土样设

土壤,静水,土壤崩解速率,根系

应用增强值（min g-1）来表示，按照下式进行计算：S1=I1-I2（2-1）：S1代表土壤抗冲性增强值，min g-1；I1代表大豆地土壤抗冲指数对照土壤抗冲指数，min g-1。轮抗冲性试验结束后，将样品分别重新收集到一起，并用清水反复IZO 根系分析系统测量根系平均直径、根长等参数。最后将用于根干后放入 80℃的干燥箱中烘 72 h，用 1/10000 电子天平称重。验方法验选用静水崩解法测定土壤静水崩解速率，，土壤静水崩解装置见图静水崩解速率（g min-1）反映的是土壤抵抗径流对其分散的能力土重来表示，土壤崩解速率越大，说明土壤抗侵蚀能力越弱。本研静水崩解性能的增强率（无量纲）来表示。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157.433

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