冀西北黄土丘陵沟壑区梯田地埂植物篱的固埂作用与效益分析

经对张家口地区梯田地埂植物篱的研究表明 ,其固埂作用非常显著 ,且能够改善土壤的理化性状及水分状况 ,有效地拦蓄地表径流及泥沙 ,提高作物产量 ,具有明显的经济效益 ,在当地具有很广泛的推广应用价值     

植物篱对土壤养分流失的控制机理研究

植物篱是一种能有效减少地表径流、保土蓄水的水土保持措施,但其控制土壤养分流失相关机理的研究甚少。2001年在长江上游支流吒溪河的二级支流王家桥小流域设立的6个香根草(Vetiveriazizanioides)植物篱试验小区中进行地形测量及采样分析,拟通过局部地形变化、土壤颗粒和养分在小区内的空间分布变化来分析植物篱对紫色土区土壤养分流失的控制机理。坡型测量结果表明,植物篱带前出现泥沙堆积,说明植物篱能有效阻止侵蚀泥沙的向下搬运;机械组成分析结果表明,侵蚀影响下的土壤颗粒粒径在空间上出现分布差异,侵蚀剧烈的局部>0.2mm土壤颗粒明显富集,而植物篱对不同粒径的土壤颗粒的流失均有控制效果,但对粒径较大的颗粒的流失控制效果更明显;全量养分和速效养分含量空间分布的分析结果则表明,植物篱对土壤养分流失具有明显的控制作用。     

三峡库区坡地果园间植草篱的水土保持效应

坡地果园水土流失对三峡库区生态环境和农业可持续性发展构成双重压力。以皇竹草篱为纽带间植于坡地果园营建复合生态模式,对草篱拦蓄泥沙、径流的效应进行了长期观测。结果表明：草篱间植的应用能有效减少坡地果园的水土流失,尤以侵蚀量减少更为显著,与传统果园经营模式相比,径流量减少了5871%~6574%,侵蚀量减少了7070%~7792%。同时,草篱间植的应用对减少养分的流失总量效果也相当显著,对减少库区面源污染,保持和提高坡地果园的土地生产力具有重要作用,为三峡库区坡地果园的利用与保护提供了技术与模式支撑。     

不同类型植物篱对长江上游坡耕地土壤养分含量及坡面分布的影响

在调查分析长江上游现有坡耕地植物篱的配置方式、生长状况和室内分析植物篱-坡耕地系统中土壤养分含量和颗粒组成的基础上,对3种坡耕地-植物篱系统中土壤养分含量及其分布特征进行了研究,结果表明：在坡耕地-植物篱系统中,植物篱能显著改善和提高植物篱带内表层土壤的养分含量,不同植物篱带内土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾平均质量分数比带间坡耕地土壤分别提高了59.1%、83.5%、56.2%、83.3%、149.6%、14.0%、153.1%,植物篱带内土壤阳离子交换量比带间坡耕地土壤提高了21.6%。植物篱带内比带间坡耕地土壤沙粒质量分数减小了9.4%,粘粒质量分数增加了21.6%,在植物篱系统中土壤粘粒质量分数与土壤养分含量在3种植物篱系统内表现出一致的规律性,自篱间坡耕地至植物篱带呈增加的趋势,至植物篱带下土壤粘粒和土壤养分含量减小。     

等高绿篱技术保水抗旱效益研究

季节性干旱与水土流失并存是目前三峡库区面临的重要生态问题之一,严重影响了库区社会经济的可持续发展。等高绿篱技术是目前国内外广泛采用的一种十分有效的坡耕地植被恢复和水土保育技术,被认为是三峡库区农业生态系统持续发展的有效途径之一。选择新银合欢、黄荆和马桑3种绿篱,探讨其水土保育功效及抗旱效益。结果显示,等高绿篱具有显著的拦沙淤土效益,10年左右的时间,土坎高度增至近80 cm,减缓坡度20°左右。与对照相比,栽种绿篱后,土壤有机质增加52%~65%,土壤容重减小14%~17%,尤其是非毛管孔隙增幅达135%~216%,等高绿篱模式下土壤保肥增肥效益显著,土壤结构改善明显。在旱季绿篱处理下地表土壤含水量高于对照达123%,蓄水保墒能力大大增强。按等高绿篱模式增加有效土层60 cm计算,新银合欢、黄荆和马桑3个处理增加土壤水总库容分别为271、257和247 mm,有力增强了土壤的抗旱性能。在绿篱-桔园系统下柑桔座果率比对照增加12%,其平均单产比对照高15%。     

长江上游不同植物篱系统土壤抗冲、抗蚀特征

在对长江上游现有植物篱-坡耕地系统中土壤抗冲、抗蚀性及土壤理化性质的测定的基础上,对坡耕地-植物篱系统抗冲性和抗蚀性特征及其与土壤理化性质的关系进行了研究,结果表明：（1）3种不同植物篱带内土壤抗蚀性和抗冲性指数得到显著改善,土壤抗蚀性在植物篱系统中、植物篱带上、带内、带下和植物篱带间坡耕地表现出一定的差异性;（2）土壤抗冲性与总孔隙度、土壤体积含水量、饱和导水率、水稳性团聚体、土壤粘粒含量、土壤有机质、土壤容重、土壤抗蚀指数等土壤理化性质指标呈显著的相关关系。利用回归方法建立了土壤抗冲性（即土壤抗冲性指数）模型,土壤抗冲性指数与土壤性质各指标的模型具有极显（P〈0.01）著相关性。     

冀西北半干旱区等高植物篱面源污染控制机理

坡面养分流失是造成面源污染的主要形式.本研究利用冀西北黄土丘陵区的试验小区的长年观测资料,并结合野外全坡面大型人工模拟降雨试验及室外实验数据,分析了冀西北温带及半干旱地区等高植物篱对面源污染控制机理,得出在暴雨条件下细沟产生并导致侵蚀剧烈增加的临界坡长为10～15m;研究揭示出冀西北半干旱区面源污染形态以泥沙携带养分流失为主,等高植物篱控制面源污染的途径是控制土壤颗粒中的养分流失.     

植物篱枝叶中P、K、Ca和Mg的矿化过程

对新银合欢、山蚂蝗等6种植物篱枝叶中养分矿化过程的研究结果表明：枝叶中P、K、Ca和Mg随不同树种和不同处理而异，以圣庭树和黑荆树的矿化最慢，埋入土壤的新银合欢枝叶比置于地表的矿化快；在前4－6wk内矿化均较快，累积矿化量达到比较稳定的水平，在12wk内所有枝叶中K矿化比例为80％－95％，P为60％－85％，Ca为25％－72％,Mg为20％－64％。除K外，埋入土壤的枝叶中P、Ca和Mg累积矿化量在矿化过程中波动较大，而覆盖地表的枝叶则随时间平稳上升，枝叶分解过程中残余物的P、K、Ca和Mg存在一个相对富集时期，P和K含量在前12wk趋于降低，而残余物中Ca和Mg含量趋于升高。植物篱枝叶中P、K、Ca、Mg的矿化过程可用单指数模型Mt%=M0%[1-exp(-κt)]较好拟合（式中Mt%和M0％分别为t时刻枝叶中某养分矿化百分比和该养分的矿化势，κ为该养分的矿化常数），P、Ca和Mg在矿化过程中波动较大，通过单指数模型拟合所得到的这6种植物篱枝叶中矿质元素矿化的半减期与实际观测结果接近。在实际应用中，可以根据相应植物篱枝叶养分矿化的半减期、初始矿化势率，以及农作物生长对养分的需要，合理制定植物篱的刈割时间和枝叶的使用时间与方式，充分发挥枝叶养分的作用和提高农作物产量。图4表6参16。     

运用生物埂治理三峡库区坡耕地水土流失技术研究

阐述了三峡库区耕地构成和开展针对性研究的目的与意义，三峡库区水土流失的严重危害。试图通过种植不同的生物篱笆，探求治理三峡库区水土流失的有效途径。选择了7种不同的生物篱笆，设立小区试验研究生物埂对治理坡耕地水土流失的机理，分析其水土流失构成机理与成因，提出了三峡库区减少水土流失，防止农业面源污染的对策与措施。通过试验得出以下结论：应用生物埂技术可以保持水土，主要是减少土壤中养分的主要载体<\{0.02 mm\}大小的泥砂颗粒的流失，从而有效地保护了生态环境，增大库区环境容量。实施生物埂技术可以创建缓坡梯田，金荞麦、百喜草等是适合库区实际的生物埂植物。     

固氮植物篱改善退化坡耕地土壤养分状况的效果

在四川宁南县坡地农业实验站对固氮植物篱在坡耕地上防治水土流失和改良土壤的效果进行了长期定位研究．结果表明等高固氮植物篱在防治土壤养分退化方面效果明显：与传统顺坡种植（ＣＫ） 相比,在坡耕地上培植新银合欢（Ｌｅｕｃａｅｎａｌｅｕｃｏｃｅｐｈａｌａ） 等高植物篱和山毛豆（Ｔｅｐｈｒｏｓｉａ ｃａｎｄｉｄａ）等高植物篱,正常耕作３～６ ａ 后,作物带土壤全氮可增加８０％ ～１３０％ ,有机质增加２０％ ～４０％ ,有效钾和阳离子交换量等养分均有不同程度增加．由于肥力状况改善,等高植物篱处理的农作物产量也明显高于ＣＫ．