【摘 要】
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吕梁山区是山西省最大的红枣生产区,红枣种植面积为13.33×104hm2,占全省红枣种植面积的40%。然而,吕梁山地形破碎、植被覆盖稀少,降雨少而集中,水土流失严重。不同植被覆盖下枣园土壤水分入渗特征及降雨对枣园土壤水分、养分流失的影响还缺乏系统性研究。2018-2019年以设置在山西省临县的径流小区试验为依托,通过野外观测、室内分析与模型拟合相结合的方式,研究了清耕、自然生草、人工种植黑麦草、人
【基金项目】
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山西省自然科学基金项目(201801D121245);
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吕梁山区是山西省最大的红枣生产区,红枣种植面积为13.33×104hm2,占全省红枣种植面积的40%。然而,吕梁山地形破碎、植被覆盖稀少,降雨少而集中,水土流失严重。不同植被覆盖下枣园土壤水分入渗特征及降雨对枣园土壤水分、养分流失的影响还缺乏系统性研究。2018-2019年以设置在山西省临县的径流小区试验为依托,通过野外观测、室内分析与模型拟合相结合的方式,研究了清耕、自然生草、人工种植黑麦草、人工种植大豆对枣园水土流失及养分流失的影响,分析土壤水分的时空变化特征,以期为该区土壤水肥的保蓄提供理论依据。(1)经过2018年和2019年2年的研究发现,2019年黑麦草区和自然生草区土壤的初始入渗速率、平均入渗速率和稳定入渗速率均高于2018年。人工种植黑麦草和自然生草显著提高了土壤的初始入渗速率,且2019年的稳定入渗速率也得到显著提高。Philip模型、Horton模型和Kostiakov模型这3种模型对不同植被覆盖区土壤水分入渗过程拟合效果发现,Horton模型对土壤入渗过程拟合效果最好,而Philip模型和Kostiakov模型拟合效果较差。(2)2018年和2019年不同植被覆盖区地表径流总量为46.44mm-73.97mm,泥沙流失总量为8702.92kg/hm2-30288.55kg/hm2。2018年和2019年,清耕区地表总产流量最小,为46.44mm,大豆区最大,为73.97mm,且自然生草区、大豆区与清耕区、黑麦草区之间差异显著(p<0.05)。在不同降雨等级下,清耕区、黑麦草区、自然生草区和大豆区地表总径流量、次降雨平均产流量均表现为暴雨>大雨>中雨,地表径流主要由次降雨量较大、降雨次数较少的暴雨和大雨产生。不同植被覆盖区,清耕区泥沙流失总量最大,为30288.55kg/hm2,自然生草区泥沙流失总量最小,为8702.92kg/hm2。植被覆盖能有效地减少土壤流失,总体上表现为自然生草效果最好。(3)吕梁山枣园土壤养分流失亦受植被覆盖和雨型的影响。清耕区地表径流水中总氮、总磷及总钾含量最大,分别为3.62mg/l、0.223mg/l、9.64mg/l。清耕区地表径流水中总氮流失总量最大,为1416.04g/hm2,而总磷和总钾流失总量最小,分别为95.16g/hm2、4444.96g/hm2。暴雨和大雨等级下不同植被覆盖区地表径流总氮、总磷、总钾流失总量均大于中雨等级下的流失总量。清耕区泥沙中有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾流失总量均最大,自然生草区最小。在暴雨、大雨、中雨等级下不同植被覆盖区泥沙中有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾流失总量均表现为清耕区泥沙中养分流失量最大,自然生草区和黑麦草区泥沙中养分流失量较小,且差异显著。自然生草和人工种植黑麦草明显地降低了土壤养分的流失量。(4)2018年5月至10月0-100cm土壤水分平均含量呈现出先增加后降低的趋势,土壤含水量变化范围为8.73%-16.33%。2019年5月至10月0-100cm土壤水分平均含量呈现出先降低再增加后降低的趋势,土壤含水量的变化范围为9.46%-13.69%。不同植被覆盖区5-10月份0-100cm土层土壤含水量整体上均表现为表层(0-20cm)和深层(80-100cm)土壤水分含量相差不大,而中间层土壤水分含量相差较大。(5)不同植被覆盖区0-100cm各土层土壤有机质、全量养分及速效养分的含量均呈现出,随土壤深度的增加逐渐降低的趋势。黑麦草区0-100cm各土层土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量均较其他小区含量高。不同植被覆盖区0-100cm各土层土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性整体上均表现为随土壤深度的增加逐渐降低,而过氧化氢酶活性表现为,随土壤深度的增加土壤过氧化氢酶活性变化较小。黑麦草区0-100cm各土层土壤脲酶活性较其他小区高,而自然生草区0-100cm各土层土壤碱性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性较其他小区高。(6)2018年和2019年黑麦草区红枣产量较高,分别为1.30kg/棵、14.27kg/棵,大豆区可溶性行总糖含量较高,分别为3.18%、6.37%,而自然生草区Vc含量较高,分别为378.54mg/100g、551.20mg/100g。综上所述,清耕区地表总产流量最小,自然生草、黑麦草和大豆覆盖明显降低了泥沙流失总量和养分流失总量,总体上自然生草最好,黑麦草次之,而大豆效果较差。除过氧化氢酶外,0-100cm土层土壤水分含量、养分含量及酶活性均表现为随土层深度的增加而逐渐降低,不同植被覆盖区各土壤养分含量的相对大小变化规律不一致。
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