坡耕地耕層質(zhì)量退化是在土壤侵蝕等自然因素和農(nóng)業(yè)耕作等人為因素綜合作用下,在坡面尺度上耕層土壤剖面損毀、土壤養(yǎng)分貧瘠化、農(nóng)作物-環(huán)境調(diào)控能力衰退或完全喪失的農(nóng)業(yè)生態(tài)過程。該文以紅壤小流域坡耕地耕層為研究對象,采用耕層質(zhì)量退化指數(shù)法（cultivated-layer degradation index, CLDI）分析了坡耕地耕層質(zhì)量退化特征,基于主成分分析法明確了耕層退化的主導因素及關鍵驅(qū)動因子,采用障礙因子診斷模型界定了坡耕地耕層質(zhì)量主要障礙因素及障礙程度。結果表明:紅壤小流域坡耕地耕層質(zhì)量以中、輕度退化程度為主（樣點占比70.4%）,重度退化耕層樣點占比11.1%,無退化耕層樣點占比18.5%;導致坡耕地耕層質(zhì)量退化的人為驅(qū)動因素有單位坡耕地面積農(nóng)業(yè)投入、耕作方式、單位坡耕地面積機械總動力和單位坡耕地面積化肥施用量。隨耕層退化程度加劇,耕層土壤pH值呈先大幅減小后趨于平穩(wěn)的變化趨勢,輕度退化耕層土壤pH值降低幅度可達9.8%;與無退化程度相比,不同退化程度下紅壤坡耕地耕層厚度呈逐步薄化趨勢,重度退化耕層薄化率可達8.9%,這與降雨侵蝕和農(nóng)戶耕作方式不合理因素有關。紅壤坡耕地耕層質(zhì)量主... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學報. 2019,35(20)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

紅壤坡耕地耕層質(zhì)量退化特征b.不同部位耕層質(zhì)量退化特征

4.70a10.61bc0.87b48.79bc71.99b2.53a1.36a17.15b4.87ab重度退化Heavydegradation18.17c1.73b4.63a8.18c0.73c26.43c65.08b2.69a1.37a20.37c4.81ab注：不同字母表示同一耕層不同退化程度下差異顯著（P＜0.05）；X1~X11指代指標見表2。Note:Differentlettersindicatesignificantdifferenceindifferentdegradationdegreesofthesamesurfacelayer(P<0.05);DesignationofX1~X11areshowninTable2.2.3坡耕地耕層質(zhì)量障礙因子診斷明確影響耕層質(zhì)量的主要障礙因子及其分布特征，對防治坡耕地耕層退化，實現(xiàn)耕層質(zhì)量改良有重要意義（圖2）。a.不同退化程度下耕層土壤參數(shù)障礙度a.Obstaclesofcultivated-layersoilparametersofdifferentdegradationdegreesb.不同部位耕層土壤參數(shù)障礙度b.Obstaclesofcultivated-layersoilparametersofdifferentslopeposition圖2紅壤坡耕地耕層土壤參數(shù)障礙度Fig.2Obstaclesofcultivated-layerqualityparametersforredsoilslopingfarmland利用障礙因子診斷模型計算耕層土壤屬性參數(shù)障礙度，結果表明紅壤坡耕地耕層質(zhì)量主要障礙因素表現(xiàn)為黏粒含量多、pH值孝耕層厚度薄和土壤抗剪強度小，4個因素平均障礙度分別為0.15、0.14、0.13和0.10（圖2a），這說明土壤板結、酸化和土壤侵蝕是制約紅壤坡耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要障礙因素。在無退化、輕度退化、中度退化和重度退化程度下，黏粒含量障礙度依次為0.12、0.14、0.15和0.17，障礙度有明顯增大，這可能與傳統(tǒng)順坡耕作和南方丘陵區(qū)降雨量大導致土壤顆粒破壞，徑流侵蝕嚴重有關[29]。耕層厚度是影響耕層質(zhì)量的重要限制因子，對坡耕地水土保持和土壤生產(chǎn)力維護具有重要作用，其障礙度依次為0.12、0.13、0.

∈侵饕?習?蛩兀?肭叭搜芯?結果類似[3,18,20,39]。通過合理耕作改變耕層土壤微環(huán)境，降低或消除耕層障礙，創(chuàng)造適宜耕層是促進紅壤坡耕地耕層質(zhì)量恢復、農(nóng)作物生產(chǎn)適宜性調(diào)控和坡耕地水土流失阻控的有效方法[17]。深松耕作打破犁底層的同時疏松耕層，增加了耕層厚度，被疏松土層的土壤孔隙度增加，改善了土壤的蓄持性能[12,24]，進而增加了土壤對大氣降水的蓄存能力，營造耕層土壤水份庫和養(yǎng)分庫，使更多的雨水及養(yǎng)分貯存在深層土壤中以供作物利用，提高雨水和養(yǎng)分資源利用效率和旱地蓄水保墑性能。圖3深松耕作對紅壤坡耕地耕層薄化障礙類型改良示意圖Fig.3Schematicdiagramofcultivated-layerthinningobstaclesimprovementofredsoilslopingfarmlandbysub-soiling相關研究表明深松耕作使耕層土壤飽和導水率提高4倍多，提高了降水的入滲能力，顯著增加了耕層土壤含水量[40]，深松耕作使耕層土壤容重降低了17.1%，穩(wěn)定性團聚體數(shù)量顯著增加了30.7%，土壤孔隙狀況明顯改善[41]。羅錫文等[42]研究表明深松后紅壤坡耕地耕層土壤孔隙度顯著提高11.7%，且增產(chǎn)效果明顯，早在1961年陳恩鳳[43]先生指出深松33cm小麥增產(chǎn)效果最好，而深松至48cm時增產(chǎn)幅度開始下降。黃尚書等[24]研究表明紅壤坡耕地深松30cm可使土壤容重降低10.4%，土壤孔隙度增大60.3%，是解決耕層瘠薄化問題的關鍵核心技術之一。朱瑞祥[44]研究表明田面坡度<15°為深松機適宜作業(yè)坡度，配套動力11.03～14.70kW可以避免機械壓實造成的耕層板結等問題。綜上表明當田面坡度<15°，土壤含水量15%～22%時[45]，深松深度30～48cm[24,43]，配套動力11.03～

【參考文獻】：
期刊論文
[1]耕作措施及雨強對南方紅壤坡耕地侵蝕的影響[J]. 周怡雯,戴翠婷,劉窯軍,王天巍,鄧俊,李朝霞,胡宇瀟.  水土保持學報. 2019(02)
[2]基于聚類及PCA分析的紅壤坡耕地耕層土壤質(zhì)量評價指標[J]. 金慧芳,史東梅,陳正發(fā),劉益軍,婁義寶,楊旭.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2018(07)
[3]等高反坡階對昆明市松華壩水源區(qū)坡耕地氮、磷流失的影響[J]. 王帥兵,王克勤,宋婭麗,陳雪,王震.  水土保持學報. 2017(06)
[4]深松與壓實對紅壤坡耕地土壤物理性質(zhì)的影響[J]. 黃尚書,鐘義軍,葉川,黃欠如,武琳,李小飛,張昆,成艷紅,孫永明,楊小華.  土壤通報. 2017(06)
[5]雨強和坡度對紅壤坡耕地地表徑流及壤中流的影響[J]. 陳曉安,楊潔,湯崇軍,鄭太輝,李龍飛.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2017(09)
[6]沿海灘涂圍墾區(qū)土壤質(zhì)量演變研究——以江蘇省如東縣為例[J]. 王琪琪,濮勵杰,朱明,李建國,張濛.  地理科學. 2016(02)
[7]覆蓋和草籬對紅壤坡耕地花生生長和土壤特性的影響[J]. 鄭海金,楊潔,黃鵬飛,萬佳蕾,王凌云,趙佳鼎.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2016(04)
[8]旱作土壤耕層及其肥力培育途徑[J]. 韓曉增,鄒文秀,陸欣春,段景海.  土壤與作物. 2015(04)
[9]云南高原喀斯特山原紅壤退化中的表層土壤水分變異[J]. 程燕芳,王嘉學,許路艷,王家文,張磊.  江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2015(11)
[10]深松條件下不同地表覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J]. 李榮,侯賢清.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2015(20)

博士論文
[1]東北典型黑土區(qū)流域侵蝕—沉積對土壤質(zhì)量的影響[D]. 張孝存.陜西師范大學 2013
[2]湘中南紅壤地區(qū)土壤質(zhì)量特征與退化紅壤的肥力調(diào)控技術研究[D]. 劉杰.湖南農(nóng)業(yè)大學 2010
[3]坡耕地退化機理及侵蝕退化防治措施研究[D]. 朱青.浙江大學 2008

碩士論文
[1]兩種母質(zhì)發(fā)育紅壤的侵蝕治理效益與配置模式的研究[D]. 歐陽春.華中農(nóng)業(yè)大學 2011
[2]紅壤典型小流域水土流失演變規(guī)律及治理范式研究[D]. 陳世發(fā).福建師范大學 2009



本文編號：3539252