【摘要】：東北黑土區(qū)是我國重要的糧食基地,黑土侵蝕已嚴重制約了坡耕地的可持續(xù)利用。近年來,對東北黑土侵蝕特征、過程和機理的研究較多,受限于難以設置對照田塊或長時間的序列數據,田塊尺度水土流失和水土保持措施對土壤理化性狀尤其是土壤有機質含量(SOM)的影響少有報道。本論文通過對典型黑土區(qū)1°~7°坡耕地中的13個順坡壟作坡面進行兩個時段SOM的測定,量化了坡耕地順坡壟作SOM下降速率;通過對一塊1.4 hm~2典型坡耕地等高改壟前后的系統(tǒng)調查測定,研究了坡面等高改壟前后SOM的變化,揭示坡耕地等高改壟后對土壤碳的恢復作用。結論如下:(1)定量揭示了傳統(tǒng)順坡耕作下坡耕地SOM、TN的變化速率。與2004年相比,2016年順坡耕作坡面土壤SOM、TN含量整體呈下降趨勢,降幅分別為6.72%和25.34%,12年間土壤SOM、TN年均下降率分別為0.56%和2.11%;而C/N整體呈增加趨勢,增幅達27.96%,年增長率為2.27%。不同地形因子(坡型、坡長、坡度和坡位)對土壤SOM和TN降幅影響不同。其中,(1)坡型:土壤SOM和TN在凸型坡的降幅最大,凹型坡次之,直線型坡最小。(2)坡長:SOM降幅在0~500 m范圍內隨坡長增加無明顯規(guī)律,而TN降幅和C/N增幅在100~500 m范圍內隨坡長增加而遞減。(3)坡度:SOM和TN在2°~5°降幅最大,5°~7°次之,1°~2°最小。(4)坡位:SOM在坡中降幅最大,坡下次之,坡上最小,而TN在坡下降幅最大,坡上次之,坡中最小。(2)本研究確定該區(qū)域~(137)Cs背景值為1513.5 Bq·m~(-2),順坡壟作坡面以侵蝕為主,平均侵蝕速率為2482 t·km~(-2)·a~(-1),其中坡上(2600 t·km~(-2)·a~(-1))和坡中(2958 t·km~(-2)·a~(-1))侵蝕為主,坡下以沉積(-569 t·km~(-2)·a~(-1))為主,且侵蝕嚴重的坡中部SOM降幅最大。(3)等高改壟水土保持措施提高了嚴重侵蝕坡耕地黑土SOM含量,而TN含量繼續(xù)降低。等高改壟10年土壤SOM含量增加了2.61 g·kg~(-1),增加了8.4%,年均增長率為0.70%,以沉積最為嚴重的坡腳西側增加最多(25.1%),而空間上土壤SOM含量變化僅有中上部西側小區(qū)降低(3.7%)。等高改壟10a土壤TN含量減少了0.04 g·kg~(-1),降低了2.8%,年均下降速率為0.23%,除坡耕地坡腳部分區(qū)域TN含量有所增加外(18.2%),其他區(qū)域均未升反降,以坡中上部降低最多(26.6%)。(4)地統(tǒng)計學分析較經典統(tǒng)計學分析能夠更好地揭示坡耕地水土保持作用。與經典統(tǒng)計學分析相比,地統(tǒng)計學分析不但量化改壟前后土壤性狀的變化,還可定量揭示水土保持措施對土壤性狀空間異質性的作用,繪制土壤性狀空間分布圖,可直觀看出改壟前后空間變化,從空間上揭示水土保持作用。上述結果表明,對于嚴重侵蝕的坡耕地,改順坡壟為等高壟作,可弱化性狀空間相關性,對土壤有機質具有恢復作用,但會造成氮素虧缺,為了保證糧食產量應適當增加化肥氮素的施用量。
【圖文】：

圖 2-1 采樣坡面和試驗坡耕地位置Fig.2-1 Sampling slope and test slope farmland location選擇黑龍江省綏化市海倫市前進鄉(xiāng)為研究區(qū)主要是考慮：1）該地區(qū)位于典型黑土區(qū)，研究該地區(qū)土壤有機質的變化，對于揭示東北典型黑土區(qū)的土壤退化與保護有一定的代表意義。2）野外踏查發(fā)現，該地區(qū)地形起伏不定，侵蝕溝分布較普遍，黑土層厚度差異明顯，是東北黑土區(qū)急需治理的地區(qū)之一。3）野外調查發(fā)現該區(qū)域內耕地坡下部位淤泥較多，部分坡上部位有“破皮黃”現象發(fā)生，是研究坡面侵蝕的典型區(qū)。4）海倫市水土保持觀測研究站位于該地區(qū)，該站長期致力于水土流失的監(jiān)測，方便對該研究的結果進行鑒定。（1）研究坡面位于黑龍江省綏化市海倫市前進鄉(xiāng)谷家店界內，位于東經 126°50.845′~126°50.855′，，北緯 47°21.919′~ 47°23.933′范圍內，坡長范圍為 60 m ~ 400 m，坡度跨度為 1° ~7°（圖 2-1）。氣候類型屬于溫帶大陸性季風氣候，多年平均氣溫 1.5 ℃，無霜期 148 d，多年平均降水量 530 mm，其中 7 ~ 9 月的降雨量約占全年降水量的 70%[21]。該區(qū)域海拔在 180~ 230 m 之間，地形以丘陵漫崗為主，地勢平緩，坡長達數百米，乃至上千米。成土母質為黃土狀亞粘土。土壤以黑土為主[15]，該區(qū)是雨養(yǎng)旱作農業(yè)區(qū)，耕層深度多為 0 ~ 20 cm。自1963 年開墾至今主要耕作措施包括耕翻、橫向打壟和玉米連作。（2）等高改壟試驗坡耕地位于黑龍江省海倫市前進鄉(xiāng)光榮村，位于北緯 47°20.493′ ～47°20.630′，東經 126°50.354′ ～ 126°50.405′，南北長 305 m，東西跨度 78.5 m，總面積 1.42hm2，西側為分水嶺，東側為已治理完成的侵蝕溝，地勢呈西北部略高，向東南方向傾斜，

（相鄰等高線高程差 0.ridge direction of the expers is 0.2 m. The direction odirection)能代表典型黑土區(qū)土壤類137Cs 標準取樣點的存在型等相關信息。本研究年 6 月對前進鄉(xiāng)境內進行并于光榮小流域內一塊坡層厚度及目測的水土流失蝕-沉積的調查，并測定土度，確定用于137Cs 測定
【學位授予單位】：東北農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S153.6

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本文編號：2701746