土壤肥力特征.docx

1、土壤肥力特征土壤肥力特征 本篇文章目录导航： 【题目】黑土生态脆弱区侵蚀沟治理策略探析 【第一章】侵蚀沟生态修复技术研究绪论 【第二章】黑土生态脆弱区识别及生态脆弱性评价 【第三章】黑土生态脆弱区侵蚀沟治理技术适应性分析 【4.1-4.2.1】土壤水文物理性状 【4.2.2-4.3】土壤肥力特征 【第五章】黑土生态脆弱区侵蚀沟生态修复关键改良技术 【第六章-参考文献】黑土地侵蚀沟环境整治技术探究结论与参考文献 4.2 土壤物理性状及土壤肥力 采用野外调查和采样带回室内分析，通过分别研究内蒙古突泉县和辽宁阜新地区典型侵蚀沟土壤的物理性状对水分的影响和土壤肥力对植物生长影响的方法研究侵蚀沟土壤特征

2、。采样点分布图见 4.1 和采样点信息见表 4.1 和表 4.2。在阜蒙县的采样过程中，由于侵蚀沟发生在荒山中，山顶位置土壤以裸漏的沙石为主，对亚表层（20 cm-40 cm）土壤采样困难，因此，对山顶的四个采样点均没有采取亚表层土样。 4.2.1 土壤水文物理性状。 近些年，对耕地深翻的次数减少，多由旋耕、浅耕以及免耕等方式替代，使得耕地深层土壤孔隙度减小、板结程度加剧，严重影响到表层土壤水分的下渗，导致深层无法为植物生长持续提供水肥。研究黑土生态脆弱区物理性质时空变化特征对于探索黑土退化规律和侵蚀沟形成机理，提出预防对策和修复措施具有重要意义。土壤物理性质是土壤持水性能的本质。土壤结构是土

3、壤肥力的物质基础，也是土壤保持和肥料保育的基础。微团聚体结构良好的土壤孔隙度适中，为植物根部生长提供良好的环境，而且对生态恢复和重建具有重要作用。容重则反映土壤疏松状况、紧实度，反映土壤对作物根系生长的阻力大小，水稳性团聚体的数量反映土壤的结构状况。这些指标是土壤物理状态的直观反映，直接影响着作物生长所需的土壤环境条件，也间接影响养分等物质条件，是评价土壤物理性状的重要指标。 本次研究筛选与植物生长所需水分密切相关的土壤容重、含水率、土壤质地、土壤粒径组成、微团聚体和饱和含水量 6 个因子分析水分对植物生长的影响，分析水分对该地区侵蚀沟生态修复的重要程度。 4.2.1.1 土壤含水量和土壤容重

4、。 陆表土壤含水率不仅是旱情监测的重要指标，还是气候、水文、生态、农业等领域的重要参数，同时也是全球气候变化的重要组成部分，是研究土壤保水性能中一重要基本参数。本研究采用烘干法测量土壤含水率。 土壤容重和孔隙度是反映土壤物理性质的重要参数，直接影响土壤的通气性和透水性。土壤孔隙是土壤中水分、空气、养分及微生物的迁移通道和活动场所；土壤容重综合反映了土壤松紧度、通气性及透水性，大小取决于土壤的机械组成、结构以及有机质含量等因素，土壤容重越大，表明土壤板结严重，退化明显。本次研究采用环刀法测定土壤容重。 通过对典型侵蚀沟采样调查得到突泉县典型侵蚀沟土壤随高程变化的含水率和容重变化曲线图（图 4.2

5、）。 图 4.2 为突泉县红光小流域侵蚀沟土壤含水率和容重随高程的变化，可以看出表层土壤和亚表层土壤含水率随高程的升高呈现下降的趋势，表层土壤含水率在7%左右，亚表层土壤含水率则在 12%左右。土壤容重则随着高程没有明显变化，但大部分样点高于农田平均值。 图 4.3 为阜蒙三家子小流域侵蚀沟土壤含水率和容重与高程变化的关系，土壤容重随高程的变化与突泉县相同。基本无变化，都约为 1.3 g/cm3。而土壤含水量随高程的变化基本趋于稳定，表层土壤含水率随为 6%，亚表层土壤含水率为 10%。相较于突泉土壤含水量更小。 4.2.1.2 土壤粒径。 土壤粒径是描述土壤颗粒大小及均匀程度，土壤粒径分布是

6、指土壤中个粒径级所占的百分比，其与土壤结构、土壤肥力及水文运动有着密切的联系，也可间接的反应土壤的风蚀程度。粒径分析是为了测定不同直径土壤颗粒的组成，进而确定土壤的质地，土壤颗粒组成在土壤形成和土壤的农业利用中具有非常重要的意义。本实验采用激光粒径仪测定土壤粒径。土壤粒径分布是在土壤条件与环境因素综合作用下的结果，两地的具体粒径分布图（图 4.4 和图 4.5）如下： 由突泉县土壤粒径分布图可以看出该地区土壤粒径并未随高程有明显变化趋势，总体看 50-250 ?m 占比居多，土壤质地较粗，侵蚀程度较高，仔细观察表层土壤粒径总比下层土壤粒径偏大，可能是恶劣天气下风力作用引起干旱、植被稀疏条件下使

7、表层土壤含水量降低，颗粒组成较高，土粒间的粘合力下降，抗侵蚀能力愈小。 从阜蒙县土壤粒径分布图中可看到与突泉最明显的区别是 50-100 ?m 的土壤粒径多于 100-250 ?m，该区土壤颗粒组成偏细，容易粘结，相比较突泉县土壤整体土壤颗粒偏小。但是粒径组成分布不均匀，土壤稳定性差，土壤颗粒间的接触面积大，粘结能力强，土壤孔隙小，不利于土壤排水易发生地表径流产生侵蚀。 4.2.1.3 土壤水稳性微团聚体。 土壤微团聚体是指土壤中粒径小于 0.25 mm 的微观结构。它是形成土壤团聚体结构和土壤肥力的物质基础。土壤肥力水平的高低在很大程度上取决于土壤的水和肥料的存储和释放相关的能力和自动调节性

8、能。不同粒级微团聚体是上述功能的物质基础，小粒级微团聚体( 上图为突泉县红光小流域侵蚀沟土壤微团聚体随高程的变化，可以看出随高程的下降土壤粒径大于 0.01 mm 微团聚体量有明显下降趋势，小于 0.01 mm 的微团聚体含量基本稳定。高海拔区大、小微团聚体含量比例差距较高，高海拔地区土壤中大微团聚体含量较少，不利于土壤中的水分调节和保持。表明需要采取一定手段保留土壤中的水分，防止水分的快速流失，以提供植物生长的水分。 上图为阜蒙三家子小流域侵蚀沟土壤大小微团聚体含量随高程变化的关系曲线，同突泉县相比较，阜蒙县大微团聚体的含量分布均匀，无明显变化。表明阜蒙县的土壤大小微团聚体的比例比突泉县差距

9、小，土壤在水分保持方面较好。 4.2.1.4 土壤饱和含水量。 土壤饱和含水量指在自然条件下土壤孔隙充分充满水分时的含水量，包括孔隙和非毛细管孔隙。它表示土壤最大的水容量。在水利土壤改良中，低饱和土壤含水量数据可作为计算破盐土壤的冲洗定额、稻田泡田定额和出水量的依据。可大体了解土壤的持水与释水特性，本实验采用环刀法测量土壤饱和含水量。具体研究结果如下（图 4.8 和图 4.9）： 图 4.8 与图 4.9 为突泉县红光小流域侵蚀沟和阜蒙三家子小流域侵蚀沟土壤饱和含水量随高程的变化曲线，两地的饱和含水量都没有明显变化趋势，表层土壤和亚表层土壤相差不大。饱和土壤含水率均在 25%。 4.2.2 土

10、壤肥力特征。 分别对内蒙古兴安盟突泉县和辽宁阜新典型侵蚀沟土壤中 N、P、K 以及有机质含量进行测定，分析其肥力水平，研究限制该地区植物生长的土壤肥力因素4.2.2.1 土壤氮素特征研究实验。 土壤氮素对于植物的生长具有重要作用。土壤中的全氮含量代表着土壤氮素的总贮量和供氮潜力，因此,全氮含量是土壤肥力的主要指标之一。土壤全氮分为机态氮与无机态氮。土壤中的全氮含量直接表征土壤肥力，也直接影响土壤中植物的生长状况。土壤中的有机氮不仅可以维持土壤氮素肥力，而且对土壤氮素供应能力具有重要意义。根据不同土壤类型的供氮能力，合理选择有机肥和氮肥添加量，是提高土壤肥力、促进植物生长，防止氮含量过高造成土壤

11、负效应，是生态脆弱区生态恢复的关键。 对于通过施肥改变土壤中氮素含量等的研究：邵兴芳、徐明岗等人研究了在黑土中长期有机培肥的模式下碳氮含量变化及氮素的矿化特征，其结果说明施有机肥显着提高了黑土有机质、黑土中全氮和可溶性碳、氮的含量。张俊清、朱平、张夫道研究了长期有机肥和化肥配施的情况下对于黑土地区土壤中的有机氮各组分含量及其在土壤中各层次分布的影响，研究表明，加入高量有机肥可明显提高土壤中铵态氮、氨基酸态氮以及氨基糖态氮含量，而对于不同条件的施肥处理，土壤的层次影响有机氮各形态分布，即随着土层加深，土壤中有机氮含量下降，达到一定深度后有机态氮含量保持相对稳定。骆坤，胡荣桂，张文菊等人以长期定位

12、试验为基础，研究了长期不同的施肥模式下对于中国东北黑土土壤的表层( 020 cm)及亚表层( 2040 cm）中氮的影响。结果表明，有机肥的施入显着提高了表层土壤全氮( TN) 含量，而且能够显着增加土壤微生物中的可溶性氮含量，也能显着提高可溶性的氮在总氮中所占的比例。而有机肥与无机配施作为一种有效的土施肥模式，可以显着提高黑土表层和亚表层土壤中氮素的活性，但同时也易引起潜在的环境污染，应当引起重视。 综上所述国内外相关学者已经对影响氮素在土壤中存在形态及其氮素转化方式方面及其通过施加有机肥、氮肥等肥料改变土壤中氮素的形态等方面开展了大量研究，然而对于黑土生态脆弱区土壤有效氮和全氮的特征及其黑

13、土区水土流失问题的改良措施方面并未展开进一步的研究，所以有必要对东北黑土生态脆弱区的侵蚀沟土壤进行深入的研究，因此，本文就土壤氮素特征及其改良措施展开研究，为更好的开发利用黑土、改善黑土水土流失严重现状提供相应的理论依据，同时为改变黑土侵蚀沟不断恶化的现象提供相应的解决方案。 （1）实验方法。 本研究使用自动凯氏定氮仪测定兴安盟突泉县侵蚀沟和阜新阜蒙县侵蚀沟土壤中的全氮通过测定的全氮数据分析对比从而确定黑土生态脆弱区土壤的氮素性质。 （2）实验结果与分析。 从山顶到山麓农田侵蚀沟土壤中 0-20 cm 表层土壤和 20-40 cm 亚表层土壤中的全氮特征如下（图 4.10、4.11 和 4.1

14、2）所示： 由图 4.10 可知：在兴安盟突泉县沟底的土壤中全氮含量最高的地方为点 1 的表层土壤中（0-20cm）、全氮含量为 0.257%，而最低的地方为点 02 的亚表层（20-40cm）土壤中、其全氮含量为 0.039%；大部分沟底土壤中全氮的含量由表层至亚表层逐渐下降；但是在数据中点 04、点 05 和点 11 的土壤中亚表层（20-40cm）的全氮含量高于表层土壤（0-20 cm）中的全氮含量，点 04 和 05 下层土壤全氮含量较高的原因可能是夏季的雨水冲刷导致表层的土壤流失到下层，而下层土壤逐渐积累，因此在沟底中亚表层（20-40 cm）土壤的全氮含量高于表层（0-20 cm）

15、土壤。点 11 为农田土壤，其下层土壤的全氮含量较高可能是地表径流和植物生长吸收了表层土壤中的氮素所致、还可能与每年耕种时对于土壤的翻耕有关。 由图 4.11 分析可知：兴安盟突泉县侵蚀沟的沟壁中表层（0-20 cm）土壤中的全氮含量均高于亚表层（20-40 cm）土壤中的全氮含量，全氮含量最高处出现在点05 的表层（0-20 cm）土壤中，其含量为 0.224%；其全氮含量最低点出现在点 09的20-40cm亚表层土壤中；上述实验结果表明，兴安盟突泉县侵蚀沟的沟壁0-20 cm表层土壤全氮含量均高于该地区 20-40 cm 的亚表层土壤中相应浓度，该结果可能与输入该地土壤中氮素的来源有关；在侵蚀沟的沟壁土壤中氮素的来源主要是表层土壤所积累的枯萎物。温度的波动也可能影响土壤中氮素的矿化和硝化作用、并会因此而影响该地区植物的生长状况，造成该地区土壤中氮素的不足、导致水土流失愈发严重。 阜新阜蒙县侵蚀沟土壤中全氮含量特征如下图 4.12 所示： 阜蒙化石戈侵蚀沟全氮含量范围为：0.022-0.218%，其中表层土壤全氮含量为0.05-0.218%，平均为 0.119%。除点 07 和点 10 外，均是表层土壤氮素含量高于底层土壤。点 12 的农田土壤表层全氮含量为 0.09%，低于突泉红光村的 0.109%。我国耕地土壤的全氮含量一般为