[目的]探究自然降雨条件下外源碳添加对长江中上游紫色土氮素流失的阻控效应及其影响因素,为紫色土区农业面源污染防控及水土资源可持续利用提供科学依据.[方法]以长江中上游的紫色土丘陵区作为研究对象,设置了6种不同处理,分别为化肥+秸秆生物炭(T1)、化肥+猪粪有机肥料(T2)、化肥+牛粪有机肥料(T3)、化肥+高有机质含量生物有机肥(T4)、化肥+复合微生物肥料(T5)、施用常规化肥 NPK处理作为对照组(T6),每种处理重复 3次,监测2023年、2024年地表径流、壤中流铵态氮、硝态氮以及总氮的流失通量,分析了不同处理对土壤氮素流失的影响效应.[结果](1)研究区降雨主要集中在4-10月,研究中,当降雨量大于50 mm时,不同处理下的地表产流量大小为T2>T3>T4>T1>T6>T5,不同处理下的产沙量大小为T4>T2>T1>T3>T6>T5,各处理地表径流总氮流失占比大小为T5(11.97%)
紫色土碳源添加自然降雨地表径流氮素流失
[目的]明确植被恢复背景下土壤微生物与土壤可蚀性关系,为水土保持效益评价和退化地修复提供科学依据.[方法]选取福建省长汀县不同植被恢复年限(12,15,21,24,43 a)的样地,以严重侵蚀退化地(0 a)为对照,分析了土壤微生物量碳氮含量和土壤微生物群落结构对土壤可蚀性的潜在作用.[结果]与对照样地相比,土壤可蚀性K值逐渐降低,恢复43 a土壤可蚀性K值降低了29.6%;土壤微生物量碳氮含量分别提高11.35,3.48倍;革兰氏阳性细菌、阴性细菌、真菌、丛枝菌根真菌和放线菌的生物量对比严重退化地均差异显著(p<0.05);与对照样地相比分别提高30.87,100.36,13.96,618.84,84.5倍;相关分析表明土壤可蚀性与土壤微生物量碳氮及土壤微生物群落结构均呈极显著负相关(p<0.001).冗余分析说明土壤微生物指标对土壤可蚀性的累计解释率为92.02%.[结论]土壤微生物量碳氮含量与土壤微生物群落结构的改善,降低了土壤可蚀性K值,且植被恢复43 a时最低,增强了土壤抗侵蚀能力.
退化红壤植被恢复年限土壤可蚀性土壤微生物量碳氮土壤微生物群落结构
[目的]探讨中国南方地区不同阶梯降雨侵蚀力的时空分布格局,揭示其对典型气候指数的滞后性响应特征,为气候变化背景下区域水土保持和生态修复措施的优化提供理论依据.[方法]基于1961-2020年日值降雨记录与气候指数数据,采用协同克里金、Mann-Kendall趋势检验研究了降雨侵蚀力时空分布特征,并通过分布滞后非线性模型(Distributed Lag Nonlinear Model,DLNM)探索了降雨侵蚀力对典型气候指数的滞后性响应机制.[结果](1)过去60 a南方地区各阶梯降雨侵蚀力总体呈增长趋势,其中第三阶梯增加幅度最高[17.72 MJ·mm/(hm2·h·a)(p<0.05)]且年际波动较大(CV=15.1%);从年内尺度来看,各阶梯降雨侵蚀力夏季贡献最大.(2)在空间分布上,降雨侵蚀力总体呈现东南向西北递减的规律,第一阶梯、第二阶梯、第三阶梯多年平均降雨侵蚀力分别为1 269.45,4 545.49,6 607.77 MJ·mm/(hm2·h·a).(3)研究区降雨侵蚀力对典型气候指数的响应均存在明显滞后效应,其中对太平洋年代际涛动(PDO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的响应最为持久,响应可持续7~8个月;对印度洋偶极子(IOD)、大西洋多年代振荡(AMO)的响应则呈不连续且跨度大的特征;而对北极涛动(AO)的响应迅速且短暂,显著响应仅集中在滞后3~4个月.[结论]中国南方地区降雨侵蚀力在不同地形阶梯上呈现显著的时空差异,且对气候指数的响应存在较强的空间异质性,尤其在第三阶梯对气候变化的响应最为敏感.
降雨侵蚀力气候指数滞后效应梯度变化对比中国南方地区
[目的]厘清我国东北黑土区侵蚀沟治理的时空特征与现存问题,从而为加速侵蚀沟治理、筑牢国家粮食安全根基提供理论依据.[方法]基于2011-2020年国家水土保持重点工程数据库,选取东北黑土区476个样本项目,通过提取其侵蚀沟数量、治理措施与投资金额等核心数据,并采用描述性统计与趋势分析法展开了研究.[结果]侵蚀沟治理数量以黑龙江(30.47%)、吉林(26.38%)、辽宁(23.73%)和内蒙古(19.43%)依次分布;投资总额呈增长态势,其中辽宁、吉林两省后期投资占同期总量的62.51%,各省投资呈现差异化增长模式;治理措施以工程为主(>70%),重点技术集中于谷坊、沟头防护等关键环节,占比超80%,同时辅以林草措施形成了短期固沟与长期防护相结合的技术体系.[结论]东北黑土区侵蚀沟治理呈现投资区域、治理时序不均衡的特征;各省区形成了因地制宜的差异化治理措施组合.
东北黑土区侵蚀沟治理投资分析治理措施时空特征
[目的]明确不同施肥方式对稻田土壤团聚体稳定性的调控作用,为优化稻田施肥管理模式、改善土壤结构、提升土壤抗蚀能力提供科学依据.[方法]以华南农业大学增城科研基地水稻田为研究对象,采集了不施肥(CK)、推荐施肥(NPK)、不施磷肥(NK)、不施氮肥(PK)、有机肥(OF)5种施肥方式下稻田表层(0-20 cm)和下层(20-40 cm)的原状土,采用湿筛法分析了土壤团聚体的水稳性与分形特征.[结果](1)>0.25 mm水稳性团聚体含量以OF处理最高(表层69.27%、下层67.32%),显著高于NPK处理(表层61.67%、下层61.57%)和CK处理(表层60.52%、下层58.30%),其机制在于有机肥输入新鲜有机质并形成腐殖质,通过官能团与土壤黏粒结合,增强团聚体胶结作用,NPK处理因未能持续补充有机质,导致团聚体稳定性下降,而不施氮(PK)或不施磷(NK)等养分不平衡处理,因缺乏关键养分导致团聚体形成受限;(2)OF处理的表层团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较NPK处理分别提高13.7%和22.6%,且各处理表层团聚体稳定性均显著优于下层(p<0.05);(3)分形维数(D)与团聚体稳定性呈极显著负相关(r=-0.82,p<0.01);(4)土壤有机质含量与>0.25 mm团聚体含量、MWD均呈极显著正相关(r分别为0.82,0.79,p<0.01),是影响团聚体稳定性的关键因子.[结论]施肥,特别是有机肥施用,能通过提升土壤有机质含量,促进大团聚体形成,增强团聚体水稳性,从而显著改善华南红壤稻田土壤的结构稳定性和抗蚀能力.
红壤施肥方式土壤团聚体分形维数水稳性
[目的]揭示砒砂岩区退耕植物群落与土壤环境的协同演变规律,为植被恢复与重建提供科学支撑.[方法]采用空间代替时间方法,以鄂尔多斯砒砂岩区退耕年限为5,8,15,20,28,40 a的天然恢复退耕地为研究对象,通过野外样方调查和室内土壤分析,探究了植物群落特征(物种组成、生物量、多样性)与土壤养分、水分动态变化;借助典范对应分析(CCA)明确了植物与土壤的相互关系.[结果](1)研究区共记录植物23科57属79种,以多年生草本、旱生植物为主,集中于菊科、禾本科和豆科;群落演替优势种序列为硬皮葱+狗尾草(5~8 a)→冰草(15 a)→冰草+狭叶艾蒿(20 a)→达乌里胡枝子+草木樨状黄芪(28~40 a),群落层级由单一草本层向灌草复合层演变,稳定性逐渐增强;群落地上生物量呈先降后升趋势,物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数呈先减后增再减趋势,Simpson多样性指数和 Pielou均匀度指数变化趋于平稳.(2)表层(0-20 cm)土壤有机质(SOM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)及速效钾(AK)含量比深层(20-40 cm)分别高 33.23%,52.27%,52.17%和 39.28%,表聚效应较为明显,全氮(STN)和全磷(STP)两种土层含量接近.表层养分(SOM,AN,AP)变化速率分别为深层的1.27,1.50,2.69倍,表层养分对植被演替响应更为敏感.总体上,在退耕40 a期间,土壤养分和水分(SWC)含量随退耕年限增加均呈先下降后上升再下降的波动趋势.(3)CCA分析表明,SOM,STN,SWC,AK及退耕时间是驱动群落-环境协同演变的关键因子(p<0.05),环境限制因子存在阶段更替:初期(5~8 a)受有机质类养分限制,中期(15~20 a)受矿物质养分限制,后期(28~40 a)受土壤水分调控.建议针对不同演替阶段采取差异化调控措施,即初期保蓄土壤,中期补充养分,后期优化群落组成种的水分适应性,提高植被-土壤协同恢复速度.[结论]鄂尔多斯砒砂岩区退耕40 a中,植物群落由一年生草本向多年生草本和灌木发展,群落层级趋于复杂稳定(从单层草本向灌草复合层演变);土壤表层养分随演替进程响应更敏感,其变化特征与群落生物量和物种多样性变化规律基本一致,表现出明显的植被-土壤协同效应.
退耕演替植物群落土壤养分协同效应砒砂岩区
[目的]探究南亚热带地区不同水土保持措施下土壤团聚体特征及其对植被特征和土壤性质的响应,为该区域水土保持措施布设优化提供理论依据.[方法]在小军赛河小流域,选取封禁林、橡胶林、澳洲坚果林、保土耕作4种水土保持措施,并以坡耕地为对照进行调查.植被特征指标包括林下植被盖度、林下植物多样性、枯落物厚度、乔木密度.采集0-20 cm和20-40 cm土层原状土样,采用干筛与湿筛法分析团聚体组成并计算平均重量直径(MWD);测定土壤有机碳、全氮、容重、孔隙度.[结果]封禁林MWD值为其他措施的1.3~2.5倍,其>5 mm大团聚体占比达28.7%,显著高于其他措施;坡耕地<0.25 mm微团聚体在湿筛条件下富集,占比达26.16%,远高于封禁林 13.04%.橡胶林和澳洲坚果林团聚体特征介于封禁林与耕作措施之间,二者湿筛MWD分别较坡耕地提升89.5%和78.9%.土壤有机碳、土壤全氮是驱动团聚体差异的关键土壤性质.枯落物厚度、林下植被盖度和林下植物多样性是驱动团聚体差异的关键植被因子.团聚体的改善也促进了土壤容重和土壤孔隙度的优化.[结论]措施对团聚体改善效果排序:封禁林>橡胶林>澳洲坚果林>保土耕作>坡耕地.多样且盖度高的植被伴随着高土壤有机碳含量,其对大团聚体形成有积极作用,揭示了长期稳定生长的植被是保持良好团聚体结构的前提.橡胶林和澳洲坚果林是满足这一前提且具备经济来源的关键水土保持措施.但是需要警惕林下植被盖度和多样性退化导致的团聚体结构恶化.
水土保持措施团聚体平均重量直径枯落物厚度土壤有机碳经济林
