【摘 要】
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黑土一直是珍贵的土地资源,是最适宜耕作的土壤之一,但近年来,由于自然的不利因素影响和农民对于耕地持续过度开垦、耕种,使黑土的生态环境退化,土壤侵蚀、水土流失状况也较为严重,威胁着国家的粮食生产。保护性耕作的原则就是减少土壤扰动,地表覆盖和轮作。以往的东北黑土区保护性耕作对土壤性状影响的研究多聚焦于旱地平作,研究时间也多以短期和单个生育期为主,而对坡耕地的土壤物理性状和水保效应的长期研究较少。本论文
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黑土一直是珍贵的土地资源,是最适宜耕作的土壤之一,但近年来,由于自然的不利因素影响和农民对于耕地持续过度开垦、耕种,使黑土的生态环境退化,土壤侵蚀、水土流失状况也较为严重,威胁着国家的粮食生产。保护性耕作的原则就是减少土壤扰动,地表覆盖和轮作。以往的东北黑土区保护性耕作对土壤性状影响的研究多聚焦于旱地平作,研究时间也多以短期和单个生育期为主,而对坡耕地的土壤物理性状和水保效应的长期研究较少。本论文就是基于2007年开始的黑土坡耕地保护性耕作长期定位试验,探究14年保护性耕作对土壤理化性质、作物产量及水土保持效益的作用及机制,为解决黑土流失及土壤质量恢复问题提供参考依据。试验小区布设在中国科学院海伦水土保持监测研究站,试验共设9个小区,每个试验小区面积为20 m×4.5 m,坡度为5°,试验设免耕、少耕和传统耕作三个处理,每个处理3次重复,具体耕作措施:秸秆覆盖免耕（NT）、少耕耕作（RT）、传统耕作（CT）。主要研究的结果如下:（1）通过14年的长期保护性耕作可以有效的改善坡耕地的土壤结构和功能,NT的土壤容重在0-10 cm与传统耕作已无明显变化,甚至降低了10-20 cm土层的土壤容重,RT较CT耕作均无明显差异。NT显著提高了0-10 cm土层的＞0.25 mm的团聚体含量（WR0.25）,较CT增加3.4%-22.6%,NT（0-20 cm）的水稳性团聚体的平均质量直径（MWD）较CT达到显著性变化,而对比RT和CT的WR0.25和MWD无明显差异。NT较CT的总孔隙度和非毛管孔隙度均值降低,毛管孔隙度占总孔隙度比值由76.5±11.3%增加到83.6±5.6%,非毛管孔隙度占总孔隙度比值由23.5±11.6%降低到16.4±5.6%,因此免耕秸秆覆盖降低了导水能力,但提高了土壤保水能力。（2）饱和含水量和田间持水量是反应土壤保水和持水能力的主要指标,通过NT的饱和含水量在10-20 cm土层高于传统耕作,田间持水量在0-20 cm土层处高于CT,且对比16年保护性耕作的平地,土壤保水持水能力更佳。NT的初始入渗速率较CT在垄台和垄沟处分别提高了28.76%和21.18%,RT的初始入渗速率较CT在垄台和垄沟处分别提高了8.06%和12.13%。NT的土壤稳定入渗速率较CT在垄台处提高45.21%,因此免耕秸秆覆盖对土壤保水持水能力提升明显。（3）NT对提高土壤有机质和土壤全氮的土壤养分0-5 cm土层处最为显著,NT土壤有机质含量提高了20.52%,土壤全氮含量提高了19.77%,RT的土壤有机质含量和土壤全氮含量分别提高了2.79%和3%。（4）NT可有效遏制5°坡耕地的水土流失,明显降低了产流次数、径流量和产沙量,是抑制黑土侵蚀退化的重要措施,且随着秸秆覆盖免耕实施年限的增加,水土保持效果逐渐增强,特别是减沙效益增加明显,RT也降低了5°坡耕地的水土流失,但与NT相比水土保持效果并不明显。（5）连续14年后的保护性耕作结果表明,NT和RT大豆产量提高了7.00%和4.12%,但并不显著,说明两种保护性耕作均达到未减产。各处理的百粒重、单株产量、单株粒中NT均表现为最高,但NT也显著增加了病粒率。
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