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[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
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[目的]探究传统耕作与粉垄耕作对稻田土壤团聚体稳定性及其化学计量特征的影响,以期为稻田生态系统的耕作优化与土壤质量提升提供理论依据.[方法]以广西典型稻田土壤为研究对象,设置传统耕作(CK)和粉垄耕作(FL)两种处理,采集0-15 cm表层原状土样,测定土壤基本理化性质.采用湿筛法分离4个粒径(>2 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 mm和<0.053 mm)土壤水稳性团聚体,分析了团聚体分布特征及其稳定性指标(平均重量直径MWD、几何平均直径GMD、分形维数D).测定了全土及各粒级团聚体中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比(C∶N∶P).[结果]与CK处理相比,FL处理下土壤大团聚体(>0.25 mm)比例增加了16.05%,MWD和GMD分别提高了32%和40.91%,但分形维数D降低了1.44%.FL处理下全土中SOC含量提高了14.85%,TN含量提高了10.9%,TP含量降低了8%,并且在大团聚体中SOC和TN含量增幅明显.化学计量特征方面,FL处理下全土C∶P和N∶P比值分别降低了42.15%和44.18%,但在大团聚体中C∶P和N∶P比值均显著提高.皮尔逊相关性分析结果显示:团聚体稳定性指标与SOC,TN,TP等养分因子呈显著或极显著正相关,而与C∶P及N∶P比值呈显著或极显著负相关.[结论]粉垄耕作可有效促进稻田土壤大团聚体形成,增强团聚体稳定性,提高土壤养分含量,并优化碳、氮、磷在不同粒级团聚体中的分布与化学计量关系.研究明确了团聚体稳定性是联结耕作措施与土壤养分循环的关键纽带.综上,粉垄耕作是一种有利于改善土壤结构的耕作方式,适宜在南方稻田生态系统中推广应用.
粉垄耕作团聚体稳定性土壤养分化学计量特征稻田土壤
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[目的]探究鄂西低山丘陵区旱地转为柑橘园后,土壤团聚体稳定性与土壤有机碳(SOC)固存效应对种植年限的动态响应规律,为鄂西地区土地利用类型合理转变以及农业土壤固碳减排研究提供科学依据.[方法]采用空间代替时间方法,选取不同种植年限(D7,D10,D12,D16,D20,D30,D40),以持续玉米耕种旱地(D0)作为对照,对不同土层深度(0-10,10-20,20-40,40-60 cm)土壤样品进行团聚体组成、稳定性及有机碳特征的分析.[结果](1)旱地改种柑橘初期(0~7 a),土壤团聚体稳定性(R0.25,MWD,GMD)和 SOC 储量较旱地相比分别降低 28.61%,63.8%,67.9%和7.41%,随种植年限增加,团聚体稳定性和SOC储量均表现出缓慢上升趋势,与旱地相比,表层各指标上升幅度分别为0.65%,25.75%,30.82%和1.95%.(2)团聚体稳定性与SOC含量均随土层加深呈显著递减趋势,改善效应集中体现在0-20 cm耕作层,SOC表现为表层积累.(3)相关性分析表明,>5 mm大团聚体的SOC贡献率及富集系数与R0.25,MWD,GMD均呈显著正相关(p<0.05).[结论]旱地转为长期柑橘种植通过促进SOC向大团聚体富集,形成了团聚体与SOC协同促进的正反馈循环,证实旱地转为柑橘园的长期种植可以使土壤性质得到改善,但其改善效应存在表层积累性和缓慢性,建议在集约化管理中聚焦于增强深层土壤碳的输入与物理保护.
柑橘园种植年限土壤团聚体有机碳土层
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[目的]研究农作物种植对坡耕地耕作侵蚀及水力侵蚀的影响机制,为该区坡耕地水土流失治理和生态修复提供对策和建议.[方法]以四川省凉山州喜德县干旱河谷坡耕地为研究对象,通过模拟耕作与冲刷试验,结合磁性示踪法,测定了玉米地、荞麦地和裸地的耕作位移与侵蚀速率,并分析了不同作物类型及流量条件下的产流产沙特征.[结果](1)农作物种植显著降低了土壤耕作位移与侵蚀速率,其中玉米地平均耕作位移(11.82 cm)和侵蚀速率(38.15 t/hm²)分别仅为裸地(26.38 cm,75.85 t/hm²)的 44.8%和 50.3%.(2)作物种植明显延缓坡面产流时间,在 10 L/min流量下,玉米地和荞麦地产流时间(30,33 min)较裸地(12 min)延长1.5倍以上.(3)显著降低产流率与产沙率,尤其在中等及低流量(7.5,5 L/min)下减流减沙效果更为突出.[结论]农作物种植在削弱耕作侵蚀和水力侵蚀方面起着关键作用,通过固土增渗作用,增强土壤抗剪强度与入渗能力,减少了松散物源.
耕作侵蚀农作物种植干旱河谷区水力侵蚀
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为探究多含水率工况下自激振动推土板的作业性能与减阻机理,以砂壤土为研究对象,通过标准土工试验获取5.13%、12.69%、19.45%等3 种含水率土壤的物理力学参数,并采用锤击脉冲激励法测定其1 阶固有频率;基于几何-时间频率映射,在圆弧基准曲面叠加幅值 2 mm 的正弦波形成单频几何曲面,并在 ABAQUS/Explicit 中结合修正 Drucker-Prager 本构建立三维有限元模型,在作业速度 0.16 m/s 工况下,与圆弧基准推土板的减阻效果、土体应力场与破坏模式展开对比.结果表明:自激振动推土板在 3 种含水率下均实现显著减阻:5.13%含水率时,自激振动推土板平均阻力为205.81 N,基准推土板平均阻力为 235.22 N,减阻率为 12.5%;12.69%含水率时,自激振动推土板平均阻力为 218.16 N,基准推土板平均阻力为 244.68 N,减阻率为 10.8%;19.45%含水率时,自激振动推土板平均阻力为 201.31 N,基准推土板平均阻力为 223.52 N,减阻率为 9.9%.土壤应力场分析显示,基准推土板易引发大范围连续应力场与整体剪切破坏,土体峰值等效应力达 0.516 MPa;而单频自激振动推土板可诱导周期性、局部化的土壤剪切破坏,峰值应力降至 0.367 MPa,有效阻断了应力传递路径.研究证实:单频几何特征通过改变土壤破坏模式实现减阻,将连续整体剪切转变为间歇性局部破坏,使应力分布由楔形连续带转化为斑块状间断分布,为高效振动耕作部件的几何设计与参数优化提供了理论支撑.
推土板自激振动振动减阻数值模拟多含水率工况
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针对玉米秸秆还田工况下圆盘破茬刀切割秸秆和土壤时前进阻力大、油耗高、切断比率低的问题,设计了一种复合曲线型缺口破茬圆盘刀.首先,通过融合阿基米德螺旋线的等距特性与正弦指数曲线的渐变曲率优势,构建低扰动、高切断效率的复合曲线缺口轮廓;然后,基于离散元法(EDEM)建立秸秆-土壤-刀具作业模型,以入土深度、作业速度、滑切角为试验因素,以前进阻力、秸秆切断率为评价指标,开展多因素正交试验,对试验结果进行响应面方差分析和二次回归拟合,得到最优作业参数为入土深度 74.87 mm、前进速度 0.66 m/s、滑切角 48.16°,预测破茬刀前进阻力为 227.11 N、苗带秸秆切断率为 94.95%;最后,在最优作业参数条件下对比新型刀具与传统缺口破茬刀的作业性能,得出复合曲线型缺口破茬刀的性能最优,符合秸秆还田作业质量评价标准.土槽与田间试验表明:该复合曲线缺口破茬圆盘刀可实现 90%以上的苗带秸秆切断率,且工作阻力与仿真预测结果吻合良好,设计具有可靠性,整体作业效果满足免耕播种的农艺要求,为少免耕模式下触土耕作部件的结构优化与性能提升提供了重要的理论依据和技术参考.
圆盘破茬刀离散元法复合曲线阿基米德螺旋线正弦指数曲线
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为探究秸秆还田配施促腐菌剂对辽西玉米产量及土壤理化特性的影响,本研究以常规耕作(CT)为对照,设置秸秆还田(NTS)和秸秆还田配施促腐菌剂(NTSM)两种处理,分析不同处理下玉米产量和土壤理化性质的变化.结果表明:与CT相比,NTS和NTSM处理显著提高了土壤全碳和全氮含量,其中NTSM处理的微生物碳含量最高,铵态氮含量也有所提升.与CT和NTS相比,NTSM处理显著提高了玉米产量,增幅分别为44.49%和23.24%.综上,秸秆还田配施促腐菌剂可通过提升土壤碳氮水平促进玉米增产,适宜在辽西玉米种植区推广应用.
玉米秸秆还田促腐菌剂土壤理化性质产量
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为明确辽西雨养旱地免耕条件下粪肥表施替代化肥的适宜比例,2025年在辽宁省农业科学院阜新旱农保护性耕作试验区(2019年起秸秆全量还田)设置粪肥等氮量替代化肥氮10%(C1)、20%(C2)、30%(C3)及单施化肥(CK)4个处理,测定玉米籽粒产量和0～40 cm土层养分含量.结果表明:处理间产量差异极显著(F=8.03,P=0.008);C1产量最高(647.58 kg·667m⁻2),较CK增产12.1%且差异不显著,C2、C3分别减产9.9%和22.0%,其中C3达显著水平.0～20 cm土层养分含量总体高于20～40 cm;C1耕层速效磷达35.47 mg·kg⁻¹,为CK的2.1倍,已超过农田磷素环境风险阈值(30 mg·kg⁻¹).可见,粪肥表施替代10%化肥氮配合秸秆还田产量稳定,替代比例以10%为宜,不宜超过20%.
粪肥表施替代比例秸秆还田玉米产量土壤养分
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田间杂草是制约小麦稳产高产的重要生物胁迫,传统化学除草易引发抗药性、生态破坏等问题.本文对小麦全生育期栽培管理与杂草绿色防控技术进行系统性整合,构建以农业措施为基础、物理与生物防控为辅、精准化学防控为补充的协同技术体系.通过品种优选、耕作优化、水肥精准调控、生态抑草、科学用药等技术耦合,实现小麦生长与杂草防控的动态平衡,形成区域适配的系统整合模式,以期为小麦绿色高效生产提供技术支撑.
小麦栽培管理杂草绿色防控技术系统整合
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土壤微生物是影响有机碳变化的主要驱动者,为明确不同轮作施肥模式对赤红壤有机碳含量及微生物群落的影响,本研究依托连续11年长期定位试验中设置的菜-菜-稻轮作结合推荐施肥(T1)、菜-菜-菜轮作结合推荐施肥(T2)、菜-菜-稻轮作结合习惯施肥(T3)、菜-菜-菜轮作结合习惯施肥(T4)、空闲地(CK)共5个处理,比较分析了不同轮作施肥处理对土壤有机碳含量和微生物群落的影响.结果表明,两种施肥方式下菜-菜-稻轮作土壤可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、微生物量碳(MBC)含量均显著高于菜-菜-菜轮作处理.菜-菜-稻轮作相比菜-菜-菜轮作提高了土壤中活性有机碳占比.T1、T2、T3、T4处理土壤碳库管理指数分别较CK增加了58.42%、33.33%、53.36%、44.20%.通过对各个处理土壤中的微生物类群磷脂脂肪酸(PLFA)摩尔浓度总量进行比较发现,菜-菜-稻轮作结合习惯施肥土壤PLFA摩尔浓度总量最大,且各轮作施肥处理均大于CK.土壤微生物类群与有机碳的冗余(RDA)分析结果表明,细菌、真菌、革兰氏阳性菌是影响土壤有机碳组分含量的主控因子,其中土壤细菌的影响作用最大.综上,菜-菜-稻轮作方式通过提高土壤微生物群落及特定微生物类群丰度,促进了土壤活性有机碳的积累,有效改善了土壤有机碳库.本研究结果为赤红壤耕地轮作施肥管理模式下增强土壤有机碳固存提供了理论依据.
土壤有机碳微生物群落轮作定位试验
