红壤坡耕地耕层土壤质量退化特征及障碍因子诊断
发布时间：2021-12-17 02:35
坡耕地耕层质量退化是在土壤侵蚀等自然因素和农业耕作等人为因素综合作用下,在坡面尺度上耕层土壤剖面损毁、土壤养分贫瘠化、农作物-环境调控能力衰退或完全丧失的农业生态过程。该文以红壤小流域坡耕地耕层为研究对象,采用耕层质量退化指数法（cultivated-layer degradation index, CLDI）分析了坡耕地耕层质量退化特征,基于主成分分析法明确了耕层退化的主导因素及关键驱动因子,采用障碍因子诊断模型界定了坡耕地耕层质量主要障碍因素及障碍程度。结果表明:红壤小流域坡耕地耕层质量以中、轻度退化程度为主（样点占比70.4%）,重度退化耕层样点占比11.1%,无退化耕层样点占比18.5%;导致坡耕地耕层质量退化的人为驱动因素有单位坡耕地面积农业投入、耕作方式、单位坡耕地面积机械总动力和单位坡耕地面积化肥施用量。随耕层退化程度加剧,耕层土壤pH值呈先大幅减小后趋于平稳的变化趋势,轻度退化耕层土壤pH值降低幅度可达9.8%;与无退化程度相比,不同退化程度下红壤坡耕地耕层厚度呈逐步薄化趋势,重度退化耕层薄化率可达8.9%,这与降雨侵蚀和农户耕作方式不合理因素有关。红壤坡耕地耕层质量主...
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(20)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
红壤坡耕地耕层质量退化特征b.不同部位耕层质量退化特征
4.70a10.61bc0.87b48.79bc71.99b2.53a1.36a17.15b4.87ab重度退化Heavydegradation18.17c1.73b4.63a8.18c0.73c26.43c65.08b2.69a1.37a20.37c4.81ab注：不同字母表示同一耕层不同退化程度下差异显著（P＜0.05）；X1~X11指代指标见表2。Note:Differentlettersindicatesignificantdifferenceindifferentdegradationdegreesofthesamesurfacelayer(P<0.05);DesignationofX1~X11areshowninTable2.2.3坡耕地耕层质量障碍因子诊断明确影响耕层质量的主要障碍因子及其分布特征，对防治坡耕地耕层退化，实现耕层质量改良有重要意义（图2）。a.不同退化程度下耕层土壤参数障碍度a.Obstaclesofcultivated-layersoilparametersofdifferentdegradationdegreesb.不同部位耕层土壤参数障碍度b.Obstaclesofcultivated-layersoilparametersofdifferentslopeposition图2红壤坡耕地耕层土壤参数障碍度Fig.2Obstaclesofcultivated-layerqualityparametersforredsoilslopingfarmland利用障碍因子诊断模型计算耕层土壤属性参数障碍度，结果表明红壤坡耕地耕层质量主要障碍因素表现为黏粒含量多、pH值孝耕层厚度薄和土壤抗剪强度小，4个因素平均障碍度分别为0.15、0.14、0.13和0.10（图2a），这说明土壤板结、酸化和土壤侵蚀是制约红壤坡耕地农业生产的主要障碍因素。在无退化、轻度退化、中度退化和重度退化程度下，黏粒含量障碍度依次为0.12、0.14、0.15和0.17，障碍度有明显增大，这可能与传统顺坡耕作和南方丘陵区降雨量大导致土壤颗粒破坏，径流侵蚀严重有关[29]。耕层厚度是影响耕层质量的重要限制因子，对坡耕地水土保持和土壤生产力维护具有重要作用，其障碍度依次为0.12、0.13、0.
∈侵饕?习?蛩兀?肭叭搜芯?结果类似[3,18,20,39]。通过合理耕作改变耕层土壤微环境，降低或消除耕层障碍，创造适宜耕层是促进红壤坡耕地耕层质量恢复、农作物生产适宜性调控和坡耕地水土流失阻控的有效方法[17]。深松耕作打破犁底层的同时疏松耕层，增加了耕层厚度，被疏松土层的土壤孔隙度增加，改善了土壤的蓄持性能[12,24]，进而增加了土壤对大气降水的蓄存能力，营造耕层土壤水份库和养分库，使更多的雨水及养分贮存在深层土壤中以供作物利用，提高雨水和养分资源利用效率和旱地蓄水保墒性能。图3深松耕作对红壤坡耕地耕层薄化障碍类型改良示意图Fig.3Schematicdiagramofcultivated-layerthinningobstaclesimprovementofredsoilslopingfarmlandbysub-soiling相关研究表明深松耕作使耕层土壤饱和导水率提高4倍多，提高了降水的入渗能力，显著增加了耕层土壤含水量[40]，深松耕作使耕层土壤容重降低了17.1%，稳定性团聚体数量显著增加了30.7%，土壤孔隙状况明显改善[41]。罗锡文等[42]研究表明深松后红壤坡耕地耕层土壤孔隙度显著提高11.7%，且增产效果明显，早在1961年陈恩凤[43]先生指出深松33cm小麦增产效果最好，而深松至48cm时增产幅度开始下降。黄尚书等[24]研究表明红壤坡耕地深松30cm可使土壤容重降低10.4%，土壤孔隙度增大60.3%，是解决耕层瘠薄化问题的关键核心技术之一。朱瑞祥[44]研究表明田面坡度<15°为深松机适宜作业坡度，配套动力11.03～14.70kW可以避免机械压实造成的耕层板结等问题。综上表明当田面坡度<15°，土壤含水量15%～22%时[45]，深松深度30～48cm[24,43]，配套动力11.03～
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕作措施及雨强对南方红壤坡耕地侵蚀的影响[J]. 周怡雯,戴翠婷,刘窑军,王天巍,邓俊,李朝霞,胡宇潇. 水土保持学报. 2019(02)
[2]基于聚类及PCA分析的红壤坡耕地耕层土壤质量评价指标[J]. 金慧芳,史东梅,陈正发,刘益军,娄义宝,杨旭. 农业工程学报. 2018(07)
[3]等高反坡阶对昆明市松华坝水源区坡耕地氮、磷流失的影响[J]. 王帅兵,王克勤,宋娅丽,陈雪,王震. 水土保持学报. 2017(06)
[4]深松与压实对红壤坡耕地土壤物理性质的影响[J]. 黄尚书,钟义军,叶川,黄欠如,武琳,李小飞,张昆,成艳红,孙永明,杨小华. 土壤通报. 2017(06)
[5]雨强和坡度对红壤坡耕地地表径流及壤中流的影响[J]. 陈晓安,杨洁,汤崇军,郑太辉,李龙飞. 农业工程学报. 2017(09)
[6]沿海滩涂围垦区土壤质量演变研究——以江苏省如东县为例[J]. 王琪琪,濮励杰,朱明,李建国,张濛. 地理科学. 2016(02)
[7]覆盖和草篱对红壤坡耕地花生生长和土壤特性的影响[J]. 郑海金,杨洁,黄鹏飞,万佳蕾,王凌云,赵佳鼎. 农业机械学报. 2016(04)
[8]旱作土壤耕层及其肥力培育途径[J]. 韩晓增,邹文秀,陆欣春,段景海. 土壤与作物. 2015(04)
[9]云南高原喀斯特山原红壤退化中的表层土壤水分变异[J]. 程燕芳,王嘉学,许路艳,王家文,张磊. 江苏农业科学. 2015(11)
[10]深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响[J]. 李荣,侯贤清. 农业工程学报. 2015(20)
博士论文
[1]东北典型黑土区流域侵蚀—沉积对土壤质量的影响[D]. 张孝存.陕西师范大学 2013
[2]湘中南红壤地区土壤质量特征与退化红壤的肥力调控技术研究[D]. 刘杰.湖南农业大学 2010
[3]坡耕地退化机理及侵蚀退化防治措施研究[D]. 朱青.浙江大学 2008
硕士论文
[1]两种母质发育红壤的侵蚀治理效益与配置模式的研究[D]. 欧阳春.华中农业大学 2011
[2]红壤典型小流域水土流失演变规律及治理范式研究[D]. 陈世发.福建师范大学 2009
本文编号：3539252
【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(20)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
红壤坡耕地耕层质量退化特征b.不同部位耕层质量退化特征
4.70a10.61bc0.87b48.79bc71.99b2.53a1.36a17.15b4.87ab重度退化Heavydegradation18.17c1.73b4.63a8.18c0.73c26.43c65.08b2.69a1.37a20.37c4.81ab注：不同字母表示同一耕层不同退化程度下差异显著（P＜0.05）；X1~X11指代指标见表2。Note:Differentlettersindicatesignificantdifferenceindifferentdegradationdegreesofthesamesurfacelayer(P<0.05);DesignationofX1~X11areshowninTable2.2.3坡耕地耕层质量障碍因子诊断明确影响耕层质量的主要障碍因子及其分布特征，对防治坡耕地耕层退化，实现耕层质量改良有重要意义（图2）。a.不同退化程度下耕层土壤参数障碍度a.Obstaclesofcultivated-layersoilparametersofdifferentdegradationdegreesb.不同部位耕层土壤参数障碍度b.Obstaclesofcultivated-layersoilparametersofdifferentslopeposition图2红壤坡耕地耕层土壤参数障碍度Fig.2Obstaclesofcultivated-layerqualityparametersforredsoilslopingfarmland利用障碍因子诊断模型计算耕层土壤属性参数障碍度，结果表明红壤坡耕地耕层质量主要障碍因素表现为黏粒含量多、pH值孝耕层厚度薄和土壤抗剪强度小，4个因素平均障碍度分别为0.15、0.14、0.13和0.10（图2a），这说明土壤板结、酸化和土壤侵蚀是制约红壤坡耕地农业生产的主要障碍因素。在无退化、轻度退化、中度退化和重度退化程度下，黏粒含量障碍度依次为0.12、0.14、0.15和0.17，障碍度有明显增大，这可能与传统顺坡耕作和南方丘陵区降雨量大导致土壤颗粒破坏，径流侵蚀严重有关[29]。耕层厚度是影响耕层质量的重要限制因子，对坡耕地水土保持和土壤生产力维护具有重要作用，其障碍度依次为0.12、0.13、0.
∈侵饕?习?蛩兀?肭叭搜芯?结果类似[3,18,20,39]。通过合理耕作改变耕层土壤微环境，降低或消除耕层障碍，创造适宜耕层是促进红壤坡耕地耕层质量恢复、农作物生产适宜性调控和坡耕地水土流失阻控的有效方法[17]。深松耕作打破犁底层的同时疏松耕层，增加了耕层厚度，被疏松土层的土壤孔隙度增加，改善了土壤的蓄持性能[12,24]，进而增加了土壤对大气降水的蓄存能力，营造耕层土壤水份库和养分库，使更多的雨水及养分贮存在深层土壤中以供作物利用，提高雨水和养分资源利用效率和旱地蓄水保墒性能。图3深松耕作对红壤坡耕地耕层薄化障碍类型改良示意图Fig.3Schematicdiagramofcultivated-layerthinningobstaclesimprovementofredsoilslopingfarmlandbysub-soiling相关研究表明深松耕作使耕层土壤饱和导水率提高4倍多，提高了降水的入渗能力，显著增加了耕层土壤含水量[40]，深松耕作使耕层土壤容重降低了17.1%，稳定性团聚体数量显著增加了30.7%，土壤孔隙状况明显改善[41]。罗锡文等[42]研究表明深松后红壤坡耕地耕层土壤孔隙度显著提高11.7%，且增产效果明显，早在1961年陈恩凤[43]先生指出深松33cm小麦增产效果最好，而深松至48cm时增产幅度开始下降。黄尚书等[24]研究表明红壤坡耕地深松30cm可使土壤容重降低10.4%，土壤孔隙度增大60.3%，是解决耕层瘠薄化问题的关键核心技术之一。朱瑞祥[44]研究表明田面坡度<15°为深松机适宜作业坡度，配套动力11.03～14.70kW可以避免机械压实造成的耕层板结等问题。综上表明当田面坡度<15°，土壤含水量15%～22%时[45]，深松深度30～48cm[24,43]，配套动力11.03～
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕作措施及雨强对南方红壤坡耕地侵蚀的影响[J]. 周怡雯,戴翠婷,刘窑军,王天巍,邓俊,李朝霞,胡宇潇. 水土保持学报. 2019(02)
[2]基于聚类及PCA分析的红壤坡耕地耕层土壤质量评价指标[J]. 金慧芳,史东梅,陈正发,刘益军,娄义宝,杨旭. 农业工程学报. 2018(07)
[3]等高反坡阶对昆明市松华坝水源区坡耕地氮、磷流失的影响[J]. 王帅兵,王克勤,宋娅丽,陈雪,王震. 水土保持学报. 2017(06)
[4]深松与压实对红壤坡耕地土壤物理性质的影响[J]. 黄尚书,钟义军,叶川,黄欠如,武琳,李小飞,张昆,成艳红,孙永明,杨小华. 土壤通报. 2017(06)
[5]雨强和坡度对红壤坡耕地地表径流及壤中流的影响[J]. 陈晓安,杨洁,汤崇军,郑太辉,李龙飞. 农业工程学报. 2017(09)
[6]沿海滩涂围垦区土壤质量演变研究——以江苏省如东县为例[J]. 王琪琪,濮励杰,朱明,李建国,张濛. 地理科学. 2016(02)
[7]覆盖和草篱对红壤坡耕地花生生长和土壤特性的影响[J]. 郑海金,杨洁,黄鹏飞,万佳蕾,王凌云,赵佳鼎. 农业机械学报. 2016(04)
[8]旱作土壤耕层及其肥力培育途径[J]. 韩晓增,邹文秀,陆欣春,段景海. 土壤与作物. 2015(04)
[9]云南高原喀斯特山原红壤退化中的表层土壤水分变异[J]. 程燕芳,王嘉学,许路艳,王家文,张磊. 江苏农业科学. 2015(11)
[10]深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响[J]. 李荣,侯贤清. 农业工程学报. 2015(20)
博士论文
[1]东北典型黑土区流域侵蚀—沉积对土壤质量的影响[D]. 张孝存.陕西师范大学 2013
[2]湘中南红壤地区土壤质量特征与退化红壤的肥力调控技术研究[D]. 刘杰.湖南农业大学 2010
[3]坡耕地退化机理及侵蚀退化防治措施研究[D]. 朱青.浙江大学 2008
硕士论文
[1]两种母质发育红壤的侵蚀治理效益与配置模式的研究[D]. 欧阳春.华中农业大学 2011
[2]红壤典型小流域水土流失演变规律及治理范式研究[D]. 陈世发.福建师范大学 2009
本文编号：3539252
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