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黑土区坡耕地不同整地方式对土壤肥力及侵蚀的影响

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东北黑土区是我国主要商品粮生产基地,耕地具有较高的土地生产力,坡耕地占耕地面积的28%。然而由于长期的“重用轻养”和水土流失等原因,使坡耕地耕层土壤肥力下降、土壤流失程度不断增加,最终导致作物产量的降低,影响我国粮食安全。全整地、半整地和留茬免耕3种整地方式,具有较高的农民接受度,是当前黑土区坡耕地农业生产中的主要整地方式。同时,植被过滤带也是坡面水土流失防治的一种有效措施。因此,本文以吉林省长春市吉林农业大学水土保持教研基地为供试区域,通过野外径流小区定位试验与室内分析试验,探讨不同整地方式(全整地、半整地、留茬免耕、全整地+1m草带、全整地+3m草带和全整地+5m草带)对土壤物理性质、化学性质和土壤侵蚀三个方面的影响,为日后深入研究具有保护黑土区坡耕地性质的整地方式、改善该区域土壤性状和防治土壤侵蚀奠定了理论基础,对保障黑土区粮食安全及促进生态农业的发展具有重要作用。主要研究结论如下: (1)土壤容重排序为留茬免耕>半整地>全整地;半整地和留茬免耕的优势粒级均为0.5~1mm,在5°坡面分别占27.78%和26.33%,在10°坡面分别占27.03%和25.89%,半整地和留茬免耕增加了土壤大粒径水稳性团聚体含量以及土壤水稳性团聚体的稳定性,能够改善耕层土壤结构并提高土壤抗侵蚀性;半整地和留茬免耕的土壤总孔隙度在5°坡面分别为53.16%和50.94%,在10°坡面分别为58.09%和56.47%;半整地和留茬免耕的土壤毛管孔隙度在5°坡面分别为44.09%和39.46%,在10°坡面分别为45.90%和44.04%。 (2)半整地和留茬免耕使农田土壤pH值和电导率降低;半整地和留茬免耕能够提高土壤有机质,在5°坡面分别提高了4.05%和14.60%,在10°坡面分别提高了4.65%和15.74%;半整地和留茬免耕提高了农田土壤中的全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量,降低了流失土壤中的全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量;全整地+1m草带、全整地+3m草带和全整地+5m草带使流失土壤中的全氮、碱解氮、全磷和速效磷含量降低,防治了土壤养分流失,对坡耕地起到了保肥的作用。 (3)2021年自然降雨量大且暴雨次数多,5°和10°坡面半整地和留茬免耕减少了土壤产流量和产沙量,两种整地方式对黑土区坡耕地产流产沙有一定的阻控作用。 (4)全整地条件下,坡脚处设置3种宽度草带的处理,其产流量和产沙量均低于无草带处理。其中,全整地+5m草带的减流减沙量最大,在5°坡面分别减少了99.26%和97.78%,在10°坡面分别减少了86.86%和95.25%。 (5)不同整地方式的降雨强度与产流量和产沙量呈线性正相关和幂指数正相关,降雨强度是影响黑土区坡耕地产流量与产沙量的重要因素。

卜嘉杰

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黑土区 坡耕地 土壤肥力 土壤侵蚀

硕士

土壤学

王宇

2022

吉林农业大学

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S1