【摘要】：黃土高原土地遼闊,自然資源豐富,但土地多以坡耕地形式存在。由于人們對土地的不合理利用以及自然因素的作用,黃土高原水土流失廣泛發(fā)生。普遍發(fā)生的水土流失不僅會引起土地質(zhì)量下降,降低土地生產(chǎn)力,同時也因徑流泥沙中攜帶有大量養(yǎng)分,造成土壤養(yǎng)分流失,水土流失已成為農(nóng)業(yè)非點源污染的主要形式。隨著點源污染得到了有效治理和控制,由農(nóng)業(yè)非點源污染引起的水環(huán)境質(zhì)量下降等一系列環(huán)境問題日益突出,嚴重的水土流失已成為制約黃土高原經(jīng)濟和社會發(fā)展及影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的一個重要因素。坡耕地是黃土高原土壤侵蝕的主要發(fā)生地,防治坡耕地土壤侵蝕已成為我國水土流失治理工作的重點。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是黃土高原地區(qū)的主要生產(chǎn)方式,坡耕地作物種植在這一地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中比重很大。由于土壤抗侵蝕能力是影響土壤侵蝕最重要的因素之一,深入開展有作物覆蓋的土壤抗侵蝕能力特征研究,探討作物全生育期地下部分對土壤抗侵蝕能力的影響及其作用機理,將會進一步完善作物防治水土流失的機理研究,為更好地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。本文以有大豆種植的坡耕地土壤為研究對象,設(shè)計并進行以人工模擬降雨及土壤抗侵蝕能力測定等為基礎(chǔ)的一系列試驗,研究了大豆根系對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙及土壤靜水崩解速率、抗沖性和抗剪強度等的影響,得出的主要結(jié)論如下:(1)土壤崩解速率隨大豆生育期的延伸表現(xiàn)出先減小后增加的趨勢,在大豆始粒期達到最小值,而大豆根系對土壤抗靜水崩解性能的增強效應(yīng)隨大豆生育期的推進呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,在大豆始粒期達到最大值,大豆根系對各土層土壤抗靜水崩解性能的增強率最高可達73%。在垂直方向上,不同生育期土壤崩解速率表現(xiàn)出一定的差異,在大豆開花期之后,5-10 cm土層土壤崩解速率均低于其他兩土層,即該層土壤抗靜水崩解性能最強。(2)土體中大豆根系的存在可明顯增強土壤抗沖性。通過對大豆各生育期各土層土壤抗沖性的觀測,有大豆生長坡面各土層土壤抗沖系數(shù)均高于同時期裸地土壤,同一土層土壤抗沖性隨著大豆生育期的延伸先增強后減弱,而在垂直方向上,在苗期與分枝期,0-5 cm土層土壤抗沖性最強,開花期之后則表現(xiàn)為5-10 cm土層土壤抗沖性最強。全生育期大豆根系對土壤抗沖性的增強值最高可達6.51 min·g-1。(3)大豆根系對土壤抗剪強度的增強作用明顯,但在不同生育期對各土層的增強效應(yīng)有所差異。在同一土層,隨著大豆的生長,土壤抗剪強度呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢,且有大豆生長的坡面土壤抗剪強度均大于裸地。同一生長期,土壤抗剪切強度則隨著土層深度的增加,呈現(xiàn)出逐漸增強的趨勢。大豆全生育期對土壤抗剪切強度增強率最高可達到58.15%。(4)土壤抗侵蝕能力與土體中根系參數(shù)含量密切相關(guān),其中受根重密度、根系體積及表面積影響最為顯著,且與根徑小于0.05 mm的根系長度相關(guān)性達到極顯著水平,在今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可以注重培育根系發(fā)達、尤其是直徑為0-0.5 mm根系發(fā)達的大豆品種,以提高作物對坡面的保護作用,降低土壤侵蝕危害。(5)在人工模擬降雨條件下,與裸地處理相比,大豆植株的存在可有效減緩坡面徑流的形成,推遲產(chǎn)流開始時間,并延緩徑流強度峰值出現(xiàn)的過程,減少徑流含沙量,降低坡面產(chǎn)流量及產(chǎn)沙量,其中保留完整植株坡面徑流量較裸地坡面徑流量降低34.21%-58.16%,較裸地坡面產(chǎn)沙量降低73.86%-80.28%。大豆根系對坡面徑流侵蝕產(chǎn)沙的抑制作用大于其對坡面徑流量的抑制作用,與裸地處理相對比,僅保留大豆根系坡面徑流量較裸地坡面徑流量降低9.70%-14.78%,較裸地坡面產(chǎn)沙量降低38.35%-64.92%,大豆根系對坡面的保護主要體現(xiàn)在降低徑流泥沙含量,減少坡面土壤流失量方面。(6)大豆苗期和分枝期土壤抗侵蝕能力較弱,應(yīng)注意此時的土壤侵蝕防控,同時在作物收獲時,應(yīng)制定合理的作物栽培制度,縮短地表裸露時間增加地面覆蓋,將有效減少土壤侵蝕的發(fā)生。
【圖文】：

圖 2-2 土壤抗沖性試驗裝置示意圖Fig.2-2 Schematic diagram of the apparatus for testing soil anti-scourability② 調(diào)水開關(guān)，③ 流量計，④ 供水開關(guān)，⑤ 穩(wěn)流室，⑥ 放樣室er tank, ② Water regulating valve, ③ Flow meter, ④ Water supply valve, ⑤S teady floting chamber采樣儀器：采用矩形環(huán)刀采集土樣，環(huán)刀內(nèi)寬為 30 mm，內(nèi)邊長 mm，外邊長為 204 mm；高為 40 mm，并設(shè)偏刃刀口。其他：千分天平，秒表，包裝膜等。原理原狀土槽沖刷法在徑流小區(qū)上進行測定。徑流小區(qū)的坡度為 3°、5試驗時利用特制環(huán)刀取作物冠下按照試驗方案分層采取原狀土，并度及流量進行沖刷，根據(jù)沖刷量及沖刷歷時測定土壤抗沖系數(shù)。步驟與結(jié)果計算抗沖性試驗設(shè)立一個裸地為對照組，含有根系土樣與裸地土樣設(shè)

應(yīng)用增強值（min g-1）來表示，按照下式進行計算：S1=I1-I2（2-1）：S1代表土壤抗沖性增強值，min g-1；I1代表大豆地土壤抗沖指數(shù)對照土壤抗沖指數(shù)，min g-1。輪抗沖性試驗結(jié)束后，將樣品分別重新收集到一起，并用清水反復(fù)IZO 根系分析系統(tǒng)測量根系平均直徑、根長等參數(shù)。最后將用于根干后放入 80℃的干燥箱中烘 72 h，用 1/10000 電子天平稱重。驗方法驗選用靜水崩解法測定土壤靜水崩解速率，，土壤靜水崩解裝置見圖靜水崩解速率（g min-1）反映的是土壤抵抗徑流對其分散的能力土重來表示，土壤崩解速率越大，說明土壤抗侵蝕能力越弱。本研靜水崩解性能的增強率（無量綱）來表示。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S157.433

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本文編號：2572343