两种粮草种植方式对不同坡度暗棕壤水土保持效应的影响

发布时间：2020-10-14 00:06

　　 黑土区暗棕壤绝大多数分布在坡耕地上,土壤侵蚀问题严重,对粮食产量的影响较大,严重阻碍农业可持续发展。因此,本论文以吉林省东辽县安石镇杏木水土保持基地为供试区域,通过三年(2013年~2015年)的野外径流小区定位试验和室内分析试验,探讨横垄轮作(玉米/大豆)和横坡草带(苜蓿)两种粮草种植方式对暗棕壤物理、化学和蓄水保土性质方面的影响,揭示了暗棕壤坡耕地土壤物理、化学性质的空间变异性,并基于主成分分析法定量解析各指标对暗棕壤性质的贡献率,综合评价了两种粮草种植方式对不同坡度暗棕壤水土保持效益的影响,为日后深入研究黑土区暗棕壤坡耕地作物科学种植模式、改善该区域土壤性状和防治水土流失奠定了理论基础,对稳定粮食市场、保障国家粮食安全具有重要作用。得出的主要结论如下:(1)不同坡度横垄轮作和横坡草带各试验小区土壤容重低于自然坡面小区,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和0.25mm水稳性团聚体含量高于自然坡面小区。暗棕壤坡耕地土壤颗粒和微团聚体中大粒级含量较高,0.002mm的粘粒或微团聚体含量较少,土壤肥力偏低。不同坡度横垄轮作和横坡草带各试验小区土壤CEC浓度、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷含量均高于自然坡面。(2)横垄轮作和横坡草带对不同坡度暗棕壤坡耕地土壤颗粒和养分迁移和流失有阻控作用。暗棕壤坡耕地土壤物理、化学性质存在空间变异性。不同坡度不同种植方式的暗棕壤坡耕地土壤颗粒沿坡面向下迁移主要以细颗粒为主,土壤自坡顶向下有明显的砂化现象。各小区土壤中磷素的流失是随细粉粒级(0.002-0.02mm)微团聚体或0.002mm的单粒的迁移为主。(3)坡度为5°的横垄轮作小区土壤入渗性能最好,坡度为10°的自然坡面小区入渗性能最差。不同种植方式之间,横垄轮作的小区入渗性能最好,横坡草带次之,自然坡面小区的入渗性能最差。不同坡度横垄轮作和横坡草带小区的产流产沙量明显少于自然坡面。对各试验小区土壤流失的泥沙中机械组成进行分析,自然坡面小区泥沙中大粒级含量较高,而横垄轮作和横坡草带小区泥沙中的粘粒和细粉粒含量较高,砂粒含量较少,进一步说明横垄轮作和横坡草带这两种粮草种植方式对坡暗棕壤坡耕地有拦蓄径流泥沙的作用。(4)基于主成分分析法综合评价了两种粮草种植方式对不同坡度暗棕壤水土保持的效应,结果表明,横垄轮作对不同坡度暗棕壤的水土保持效应最好,横坡草带对不同坡度暗棕壤的水土保持效应次之。
【学位单位】：吉林农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S157.43
【部分图文】：

1.5 技术路线与创新点1.5.1 技术路线本研究选择吉林省东辽县安石镇杏木水土保持基地作为供试区域，以横垄轮作（玉米/大豆）和横坡草带（苜蓿）两种粮草种植方式作为主要研究对象，通过对基地内坡度为10°、8°和 5°标准径流小区进行三年（2013 年～2015 年）的野外定位试验观测和室内分析，探讨了这两种粮草种植方式对土壤物理、化学和蓄水保土性质的影响，揭示了黑土区暗棕壤坡耕地土壤物理、化学性质的空间变异性，并基于主成分分析法定量解析各研究指标的贡献率，对两种粮草种植方式对暗棕壤水土保持效益进行综合评价。技术路线图如图 1-1 所示。

图 2-1 研究区地理位置图Fig. 2-1 Locations of the study area表 2-1 区域年降水特征值(1970～2016 年)Fig. 2-1 Interannual rainfall characteristics (1970～2016)年 份 年均降水量(mm) 生长季降水量(mm) 7-8月降水量(mm)1970-1979 529.70 423.00 270.351980-1989 661.55 544.54 312.811990-1999 645.82 535.29 341.032000-2009 591.52 466.88 373.302010-2016 741.34 562.32 358.41

图 2-2 区域年内降水量分布图(1970-2016 年)Fig. 2-2 Rainfall distribution during the year (1970-2016)2.1.3 地形地貌研究区地处长白山余脉，最高海拔 452m，属于低山丘陵地貌，主要特点是以低山、丘陵地貌类型为主，坡面较缓，地面坡度多为 5°～15°，山体多为浑圆状的“馒头山”；由于多年开荒垦殖，坡面植被毁严重，仅在坡顶残存次生林，坡面侵蚀严重，“鸡爪状”沟壑密布，平均沟壑密度为 1.21km/km2，并呈发展的态势。2.1.4 植被与土壤流域属于长白山植物区系，主要由天然次生林、人工林、草本植物及农作物等构成天然次生林以阔叶树种为主，包括蒙古栎、胡桃楸、水曲柳、紫椴、白杨、家榆、榛子刺五加、胡枝子、山刺玫等；人工林主要树种有红松、长白落叶松、樟子松及果树等；草本植物有木贼、铃兰、小叶章、透骨草、鸭耳芹、蒿类、豆科植物及禾本科杂草等；农作物以玉米为主。森林植被覆盖率为 19%。杏木河流域地处东北黑土区，土壤类型以暗棕壤和草甸土为主。
【参考文献】

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本文编号：2839886