沟坡侵蚀汇水区黑土水分和养分的空间异质性

发布时间：2021-11-13 18:22

　　[目的]研究坡耕地侵蚀沟汇水区土壤水分和养分空间差异性及其变化,揭示黑土侵蚀对坡耕地粮食生产的影响。[方法]选取典型黑土坡耕地发育的侵蚀沟汇水区为研究区域,系统观测全生育期土壤水分和养分性状,并秋收测产,解析黑土水分、养分、产量空间异质性及其相关性,分析沟坡侵蚀对土壤质量和作物生产力的影响。[结果]（1）沟坡侵蚀对黑土坡耕地土壤水分性状造成了显著的影响,全生育期表层0—20 cm垄沟土壤含水量变异系数12.2%～17.4%,为中等变异;块金值/基台值<0.2,表明具有强烈的空间相关性,雨季块金值/基台值近为0,表明沟坡汇水区土壤含水量完全因地形等结构因子导致的径流迁移的影响,空间有效相关距离最小,为55.2 m。（2）沟坡汇水区土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量变化分别为23.9～49.7,0.8～1.7,0.3～0.6 g/kg,和70.3～183.8,27.8～78.9,71.2～202.1 mg/kg,土壤有机质含量有效空间相关距离小于100 m,全磷含量有效空间相关距离最大,接近500 m。（3）汇水区大豆产量变化1 669～3 223 kg/hm

【文章来源】：水土保持通报. 2020,40(05)北大核心CSCD

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【部分图文】：

汇水区采样点分布

全生育期块金值/基台值先降低再升高,雨季后期8月15日比值接近为0,空间相关性最强,说明垄沟土壤含水量只是受地形地貌等结构性因子导致的水土流失影响,有效空间自相关距离变程最小,为52.2 m,雨季结束作物接近成熟的9月11日,块金值/基台值恢复到春季水平,受结构性因子影响降低,有效空间自相关距离增大到468.6 m(见表2)。汇水区垄沟土壤田间持水量的半变异函数最佳理论模型主要是指数模型,苗期5月11日块金值/基台值为0.497,表明变量具有中等的空间相关性,受人类活动引起的随机因子和自然因素决定的结构因子影响各占50%,空间有效相关距离最大,为510.9 m,主要是收秋整地、播种等农耕作业对表层土壤频繁扰动,降低了垄沟土壤田间持水量的空间异质性。其他时期块金值/基台值均为0.001,变量具有强烈的空间相关性,几乎完全受自然因素决定的结构因子影响,空间有效相关距离在18.7～45.8 m,主要是降雨导致土壤自然回实以及水土流失共同作用,加大了垄沟土壤田间持水量的空间异质性。

沟坡汇水区土壤有效养分氮磷钾含量变化较大。土壤碱解氮含量整个生育期均属于中等变异,春季范围为91.9～154.3 mg/kg,雨季为77.2～139.7 mg/kg。由于汇水区坡耕地涉及多个农户,种植作物为玉米和大豆,施肥量不同,因此施肥不均和作物氮素利用不同是除水土流失外导致土壤碱解氮含量的差异的重要原因,雨季碱解氮含量整体降低是这3种因素共同作用的结果。沟坡汇水区土壤速效磷含量,春季范围为30.3～45.9 mg/kg,雨季为29.1～74.0 g/kg,由6月15日之前的弱变异变为之后的中等变异,表明水土流失对土壤速效磷的影响较大。沟坡汇水区土壤速效钾含量,春季范围为91.4～161.8 mg/kg,雨季为81.3～171.9 mg/kg,均属于中等变异,受种植作物、施肥量和水土流失等共同影响。表3 研究区沟坡侵蚀汇水区垄沟土壤养分 日期 项 目 有机质/(g·kg-1) 全氮/(g·kg-1) 全磷/(g·kg-1) 碱解氮/(mg·kg-1) 速效磷/(mg·kg-1) 速效钾/(mg·kg-1) 平均值 39.0 1.2 0.4 121.9 37.0 123.8 0511 范围 32.3～47.9 1.0～1.3 0.3～0.6 91.9～154.3 30.3～45.9 91.4～161.8 变异系数CV/% 8.8 8.2 13.6 13.3 9.3 13.7 平均值 38.0 1.3 0.4 125.2 59.0 142.3 0615 范围 29.4～49.4 0.9～1.7 0.3～0.5 80.3～183.8 42.0～78.9 91.4～202.1 变异系数CV/% 12.2 17.5 11.0 17.6 19.6 22.3 平均值 38.7 1.2 0.4 111.7 47.1 115.7 0815 范围 23.9～49.7 0.8～1.5 0.3～0.5 77.2～139.7 29.1～74.0 81.3～171.9 变异系数CV/% 13.6 16.5 10.6 15.6 27.0 23.0 平均值 38.6 1.2 0.4 104.9 41.8 108.3 0911 范围 24.6～44.4 0.8～1.6 0.3～0.5 70.3～134.9 27.8～57.1 71.2～152.2 变异系数CV/% 13.7 16.2 13.2 15.7 22.2 21.1

【参考文献】：
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本文编号：3493492