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本文针对黄土山区土壤侵蚀严重,土壤肥力低下,可耕性差,且已有的治理措施繁琐或者效果较差这一问题,应用现有的化学材料布设调控措施达到改善黄土区土壤微环境目的,采用宏观研究与微观研究相结合、田间试验与室内实验相结合、短期观测与长期观测相结合的研究方法,依据因地制宜原则,在黄土区4种立地条件,首次提出立体治理土壤侵蚀和优化土壤微环境的措施,施用不同的调控措施材料,以期寻找本研究立地条件最适宜的调控措施,增强土壤的抗蚀性、优化土壤微环境,达到保持水土,提高土壤水肥利用效率,最终达到黄土土壤微环境的稳定和可持续发展。本研究为黄土区土壤微环境的优化和重建提出了可行的调控措施,并且为土壤生态环境的修复和建设提供了理论依据。主要结论如下: (1)研究了各调控措施对不同降雨雨强下土壤径流和土壤侵蚀的影响。各调控措施的初始产流时间与降雨雨强存在显著线性负相关,径流流速与降雨雨强存在显著正相关,径流量与降雨雨强存在显著正相关。各调控措施的含沙量与降雨雨强的相关性不同: CK(对照)处理的含沙量和降雨雨强存在显著线性正相关;C(结皮)、S1C(75 kg/hm2保水剂+结皮)和S2C(150 kg/hm2保水剂+结皮)处理含沙量和降雨雨强存在指数相关;S3C(225 kg/hm2保水剂+结皮)、S4C(300 kg/hm2保水剂+结皮)和S5C(600 kg/hm2保水剂+结皮)处理的含沙量和降雨雨强存在二次函数相关。调控措施在各降雨雨强下均能显著减小侵蚀量和径流量,降雨雨强低于30mm/h时,S5C调控措施的减沙效益和减流效益均是最佳,降雨雨强40mm/h时,S5C的减流效益最优,S4C的减沙效益最佳。调控措施可以显著增加土壤入渗速率,且S5C在各降雨雨强下的土壤入渗速率始终最大。调控措施显著减小土壤蒸发量,S3C的抗蒸发能力最强,说明调控措施中保水剂含量与抗蒸发能力并非始终存在正相关。调控措施均能显著的减小各土地类型的年土壤侵蚀量和侵蚀模数。在梯田SCF(结皮+保水剂+肥料)调控措施能够增大减沙效应34.81%,在公路边坡SCF调控措施能够增大减沙效应44.16%,在陡坡SCJ(结皮+保水剂+AM菌)调控措施从2014-2016年分别增大减沙效应21.02%、27.24%和36.01%,调控措施在各立地条件下保持土壤效果显著,且具有持久作用。 (2)研究了调控措施对不同立地条件土壤理化性质的影响。土壤微环境调控措施可以改变4种立地条件施用层和邻近层土壤容重,增大土壤总孔隙度。调控措施能够促进土壤团聚体发育,在调控措施施用层和邻近层土壤团聚体由小粒径向大粒径发育。在荒地S5C调控措施增大大粒径团聚的能力最强,在梯田SCF在0-10cm增大大粒径团聚体的能力最强,但是在10-20cm土层大粒径团聚体分布最多,在公路边坡0-10cmSCF增大大粒径团聚体的能力和含量均是最大,2014-2016年调控措施能持续显著增大陡坡的大粒径团聚体含量,且施用调控措施时间增长,非施用层和邻近层的土壤大粒径团聚体也显著增加。当气温较低时调控措施能够增加土壤的温度,当气温较高时可以减小土壤温度,与此同时,调控措施显著增加土壤速效利用水,可见土壤微环境调控措施可改变土壤的水热条件。同样调控措施可以增加各施用层土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾含量,距离施用层越近调控措施对土壤元素含量的影响越大。 (3)研究了调控措施对不同立地条件植物生长生理指标的影响。调控措施增加荒地和公路边坡植物覆盖度和植物丰富度,植物结构得到优化;增加梯田玉米的出苗率,不同程度地提前玉米生育进程,提高玉米的水肥利用效率和产量;加快陡坡紫穗槐的根系发育,增加各器官元素储量。本文所设计的土壤微环境调控措施对黄土区4种立地条件的土壤微环境改良或者重建有显著的作用。