黑龙江省中西部地区典型土壤入渗特征及影响因素
对黑龙江省土地盐碱化的思考
对黑龙江省土地盐碱化的思考黑龙江省，作为我国的农业大省，拥有着广袤的土地和丰富的自然资源。
然而，土地盐碱化这一问题却如同阴影般笼罩着这片肥沃的土地，给农业生产和生态环境带来了严峻的挑战。
土地盐碱化，简单来说，就是土壤中的盐分积累过多，导致土壤的物理、化学性质发生改变，从而影响植物的正常生长。
在黑龙江省，造成土地盐碱化的原因是多方面的。
首先，气候因素不可忽视。
黑龙江省的气候较为寒冷干燥，降水相对较少，蒸发量大。
在这样的气候条件下，水分蒸发后，土壤中的盐分就容易在地表积聚。
其次，不合理的灌溉方式也是重要原因之一。
在农业生产中，如果采用大水漫灌，且排水不畅，就会导致地下水位上升，将盐分带到地表。
再者，过度开垦和不合理的土地利用也加剧了盐碱化的进程。
为了追求短期的农业产量，过度开垦荒地，破坏了原有的植被和生态平衡，使得土壤失去了自我调节和保护的能力。
土地盐碱化给黑龙江省带来的影响是巨大的。
从农业生产方面来看，盐碱化的土地肥力下降，农作物产量减少，品质降低。
农民们辛勤劳作一年，却可能因为土地盐碱化而面临收成不佳的困境。
这不仅影响了农民的经济收入，也对粮食安全构成了一定的威胁。
在生态环境方面，盐碱化的土地往往植被稀少，生态系统脆弱。
这会进一步影响到当地的生物多样性，破坏生态平衡。
同时，盐碱化还可能导致土地荒漠化，使得原本肥沃的土地逐渐失去生机。
面对黑龙江省土地盐碱化的严峻形势，我们不能坐以待毙，而应该积极采取措施加以应对。
加强科学研究是至关重要的。
科研人员应该深入研究土地盐碱化的形成机制和演变规律，为制定有效的治理措施提供科学依据。
同时，加大对盐碱化土地治理技术的研发投入，探索适合黑龙江省本地特点的治理方法。
改进灌溉方式也是关键的一环。
推广滴灌、喷灌等节水灌溉技术，不仅可以减少水资源的浪费，还能有效控制地下水位，降低土壤盐碱化的风险。
合理规划土地利用也是必不可少的。
在进行农业开发时，要充分考虑土地的承载能力和生态环境，避免过度开垦和不合理的种植结构。
东北黑土地富含有机质的原因
东北黑土地富含有机质的原因东北黑土地是我国重要的农业区域，以其高产稳产、肥沃富饶而受到广大农民和农业科学家的关注。
这片土地之所以被称为黑土地，是因为土壤颜色呈现为黑色。
而黑土地之所以富含有机质，是由于多种复杂的原因相互作用的结果。
一、地理因素东北黑土地地处寒温带和温带过渡区，雨热同期，四季分明，适宜农作物生长。
同时，东北地区的沉积物质丰富，气候条件利于有机质的形成和积累。
且地势以平原和低丘为主，容易积水和集聚有机物。
二、气候因素在东北黑土地地区，温度和降水是决定土壤有机质积累的重要因素。
中国东北气候特点是昼夜温差大，并且降水集中在夏季和秋季，这种气候条件有利于农作物的生长和在土壤中产生高含量的有机质。
三、沉积作用东北黑土地地区的沉积是有机质积累的重要过程。
在长期的地质过程中，来自周边山区和河流的泥沙逐渐堆积，形成了厚厚的沉积层，其中有机物质含量相对较高。
这些沉积物质中富含氮、磷、钾等营养元素，为农作物提供了丰富的养分。
四、植被因素植被的覆盖与土壤有机质的积累密切相关。
东北黑土地地区的植被繁茂，森林覆盖率高，植物更易发生大量的叶片腐烂和分解，进而形成有机质。
此外，东北地区种植了大量的绿肥作物和豆类作物，它们具有很强的有机质积累能力，能够有效地增加土壤的有机质含量。
五、人为因素农作物种植和农业生产活动是东北黑土地富含有机质的重要原因。
东北地区具有千百年来丰富的农作物种植经验，农民们普遍采用有机肥料，有机肥料中含有大量有机质的成分，通过施肥的方式，有机质得以持续地输入到土壤中。
综上所述，东北黑土地富含有机质的原因是多种因素相互作用的结果。
地理和气候条件在土壤有机质的积累中发挥关键作用，沉积作用和植被覆盖也对土壤有机质的形成起到重要作用。
同时，人为因素也是促进土壤有机质积累的关键。
通过综合利用各种因素，东北黑土地得以形成富含有机质的土壤，为农作物生长提供了良好的基础，并为粮食生产和农业发展作出了重要贡献。
黑龙江省土壤有益有害元素调查及土地质量评价
黑龙江省土壤有益有害元素调查及土地质量评价柳凯明土壤能够为农作物提供生长所必需的的物质和养分，而现代工业在不断发展，土地受到了污染，土壤中含有有害元素和重金属污染物质，土壤肥力开始下降，影响了农作物的生长。
因此，在2002年时，提出了一项以调查地质为主要内容的多目标地球化学调查研究，通过地球化学调查评价出土地中含有的有益元素和有害元素的含量，有益元素是能够为植物生长提供能量的磷、氮等元素，土壤中而有害元素有两种，一种是本身植物生长不需要的元素，像汞，另一种是植物需要但是土壤中含有的量太多，反而影响了植物的生长。
这些因素都会都会对植物的生长和发育造成阻碍。
本次研究主要是对黑龙江省的土壤进行调查和分析，作出土地质量评估，为以后的土地开发和利用提供理论依据。
本次以黑龙江省松嫩平原为主要的研究区域，松嫩平原占全省面积的百分之二十一，是黑龙江农作物主要生长的平原地区，有多种土壤类型，其中以黑土、草甸土、黑钙土面积最多，因此对黑龙江省松嫩平原区域的研究可具有代表性。
1、材料与方法（1）样品土壤的采集综合考虑黑龙江省的各种土壤类型、农作物的生长区域、污染源的分布区域，分别在不同地区标出了采样的地点，按照一平方千米为一点的密度采取20厘米之内的土壤作为样品，进行样品分析。
（2）分析方法本次研究的分析方法主要是使用标准检验法，将收集到的样品和标准的样品作出比较，或者使用层次分析法来进行层次结构的分析，按照各个影响因素分两两分组搭配，对每一层次中的每一组进行比较，然后将所得出的结果按照顺序排列出来，具体的操作步骤是：将问题的递阶式层次结构建成，然后组成两两比较的矩阵来判断，根据矩阵来算出被比较的元素中层次权重，最后计算出每个层次的元素具体的组合权重。
2、土地地球评价化学调查（1）土壤元素空间变异特征土壤空间的变异是指土壤在气候、生物、地形等外界成土因素的影响下在空间位置上发生的改变。
采用GIS 来进行空间分析的功能，使用插值的方法对各元素进行变异函数模型的空间分析方法，其中，值代表的就是块金值，用来表示在实验中的误差和比收集样品尺度小施肥、作物的种植和管理的水平等其他因素而产生的变异。
土壤入渗观测实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解土壤入渗的基本原理和方法，通过实地观测和分析，探讨不同土壤类型和不同条件下土壤入渗速率的变化规律，为我国土壤资源管理和农业生产提供科学依据。
二、实验材料与仪器1. 实验材料：不同类型的土壤样本（如沙土、壤土、黏土等）、雨量计、土壤水分传感器、土壤样品袋、尺子等。
2. 实验仪器：入渗仪、数据采集器、笔记本电脑、GPS定位仪、土壤水分仪等。
三、实验方法1. 土壤样本采集：根据实验目的，选择不同类型的土壤样本，并在采集过程中注意记录样本的地理位置、海拔、坡度等信息。
2. 土壤样品制备：将采集到的土壤样本进行风干、过筛等处理，制成一定厚度的土壤样品。
3. 入渗实验：将制备好的土壤样品放入入渗仪中，设定入渗仪的入渗速率，记录入渗过程中土壤水分的变化情况。
4. 数据采集与处理：使用数据采集器实时记录土壤水分传感器采集的数据，并利用相关软件对数据进行处理和分析。
5. 结果分析：对比不同土壤类型和不同条件下土壤入渗速率的变化规律，探讨土壤入渗的影响因素。
四、实验结果与分析1. 不同土壤类型入渗速率对比实验结果表明，不同土壤类型的入渗速率存在明显差异。
沙土的入渗速率最快，壤土次之，黏土最慢。
这主要是因为沙土孔隙度大，水分容易渗透；壤土孔隙度适中，水分渗透速度较快；黏土孔隙度小，水分渗透速度较慢。
2. 不同土壤湿度入渗速率对比实验结果显示，土壤湿度对入渗速率有显著影响。
随着土壤湿度的增加，入渗速率逐渐降低。
这主要是因为土壤湿度大时，土壤孔隙度减小，水分渗透速度减慢。
3. 不同坡度入渗速率对比实验结果表明，土壤坡度对入渗速率有显著影响。
随着坡度的增加，入渗速率逐渐降低。
这主要是因为坡度大时，土壤水分容易流失，导致入渗速率降低。
五、结论1. 不同土壤类型、土壤湿度和土壤坡度对土壤入渗速率有显著影响。
2. 沙土的入渗速率最快，壤土次之，黏土最慢。
3. 随着土壤湿度的增加，入渗速率逐渐降低。
黑龙江省北部引嫩工程位于黑龙江省西部
1 前言黑龙江省北部引嫩工程位于黑龙江省西部，是以满足大庆石油和化工生产及生活用水为主，同时解决沿途农业用水的综合性大型无坝引水工程。
自1976年建成通水以来，已累计引水100多亿立米，取得了巨大的经济，社会和生态环境效益，成为黑龙江省西部关系到国计民生的重点工程。
北部引嫩工程地处嫩江中游左岸松嫩平原腹地，地理位置在东经124°～126°，北纬46°～48°之间，整个工程由渠首工程、渠道工程、三处大型交叉枢纽及两座年调节水库组成。
总干渠全长203km，分干渠长40km。
总干渠在乌裕尔河交叉处分为乌南和乌北两个部分，设计年引水量4.65亿立米，引水期为每年4月下旬至10月下旬。
北引渠道地处高纬度地区，结冻期长达180天，引水运用20多年来，渠道冻融侵蚀强烈，部分渠段渠底宽已由原设计17m，侵蚀扩宽至50～60m，边壁剥蚀下来的泥沙经渠内水流搬运沿程发生淤积，最大淤厚1.2m。
渠道严重的冲淤变形，已影响到渠道的安全运用，迫切需要对引嫩渠道进行综合治理。
2 渠道破坏的成因分析2.1 地质岩性北部引嫩工程位于松嫩冲积平原的中部，大地构造单元属松辽凹陷第四纪下沉区，构成区内广布堆积地貌；二级阶地、一级阶地、闭流洼地和河漫滩地。
表层大部分为黄土状粘土和黄土状亚粘土，具有湿陷性和崩介性，部分盐碱地段土质具有分散性，亲水性，易膨胀性和风干性。
此类土壤失水后干、硬、脆，遇水后滑、软、塑。
渠坡在水位变化区范围内由于水上边坡与水下边坡处于两种状态，下部处于饱水状态，水的软化作用及水流的冲刷作用呈立陡状，坡度可达90°，并逐渐剥蚀，剥落。
图1 渠道冻融裂隙示意图Frost fissure实验结果表明，当土颗粒在0.05～0.005mm时，冻胀最强烈，亚粘土刚好在此范围。
由于主要冻胀活动是在最接近0℃等温线相当的冻结面进行，而且冻胀位移和冻胀压力的方向与热流方向平行，亚粘土的最强冻胀温度是-5°～7℃。
黑土特点必修一地理
黑土特点必修一地理
黑土是具有强烈胀缩和扰动特性的粘质土壤，黑土是世界最肥沃的土壤，中国东北地区黑土地处世界主要黑土带之一。
东北黑土地形成原因
黑土区属于寒温带大陆性季风气候，四季分明，冬季漫长寒冷干燥，年平均气温在0.4℃左右。
通常认为黑土是温带草原草甸条件下形成的土壤，其自然植被为草原化草甸植物。
在形成时的母质绝大多数为黄土性粘土，土壤质地粘重，透水不良，且有季节性冻层。
在温暖多雨的夏季，植物生长茂盛，使得地上及地下有机物年积累量非常大；而到了秋末，霜期很早的到来，使得植物枯死保存在地表和地下，随着气温急剧下降使得残枝落叶等有机质来不及分解。
等到来年夏季土壤温度升高时，在微生物的作用下，使植物残体转化成腐殖质在土壤中积累，从而形成深厚的腐殖质层。
黑土地的优势
黑土地是地球上最珍贵的土壤资源，地球上一共有四块黑土地，其中一块就在我国东北地区。
我国东北黑土区总面积约103万平方公里，其中典型黑土区面积约17万平方公里。
这里是我国主要的商品粮基地，每年生产约225－250亿kg的商品粮。
以弯月状分布于黑龙江、吉林两省的黑土地是中国最肥沃的土地。
土的水平与竖向渗透系数关系
土的水平与竖向渗透系数关系
土壤的水平与竖向渗透系数是描述土壤水分运动能力的重要指标。
水平渗透系数（K_h）指的是单位时间内单位面积土壤水平方向
上渗透的水量，竖向渗透系数（K_v）指的是单位时间内单位面积土
壤垂直方向上渗透的水量。
土壤的水平与竖向渗透系数受多种因素的影响，包括土壤类型、土壤结构、土壤含水量、土壤孔隙度等。
以下是一些常见因素对水
平与竖向渗透系数的影响：
1. 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的渗透性能。
例如，砂
土通常具有较高的水平和竖向渗透系数，而黏土则通常具有较低的
渗透系数。
2. 土壤结构：土壤结构指的是土壤中颗粒的排列方式和组织结构。
良好的土壤结构有利于水分的渗透和移动，因此具有较高的水
平和竖向渗透系数。
相反，土壤结构疏松或有大量的胶结物质会限
制水分的渗透，导致较低的渗透系数。
3. 土壤含水量：土壤含水量对水分的渗透性能有显著影响。
当
土壤含水量较低时，水分与土壤颗粒之间的接触面积减小，渗透系
数较低。
而当土壤含水量较高时，水分饱和土壤孔隙，导致渗透系
数增加。
4. 土壤孔隙度：土壤孔隙度是指土壤中孔隙的总体积与土壤总
体积之比。
孔隙度较大的土壤通常具有较高的渗透系数，因为更多
的孔隙空间可以容纳水分。
需要注意的是，水平和竖向渗透系数是描述土壤水分运动能力
的指标，但并不是唯一的指标。
其他指标，如土壤保水能力、渗透曲线等也对土壤的水分运动有重要影响。
因此，在研究土壤水分运动特性时，需要综合考虑多个指标。
黑河中游绿洲边缘三种景观类型土壤水分动态特征及影响因素
黑河中游绿洲边缘三种景观类型土壤水分动态特征及影响因素胡广录;刘鹏;李嘉楠;陶虎;周成乾【期刊名称】《干旱区研究》【年(卷),期】2024(41)4【摘要】土壤水分对干旱区旱生植物的生长发育必不可少,决定了旱生植物群落的演替动态和方向。
探究黑河中游绿洲边缘不同景观类型的土壤水分动态特征,制定切实有效、科学合理的防风固沙措施,对于阻止荒漠化进程显得尤为重要。
本文以黑河中游绿洲边缘的防护林、荒漠-绿洲过渡带和荒漠三种景观类型为研究对象,采用HYDRUS-2D模型模拟、LSD分析法、Pearson相关性分析等方法,研究三种不同景观类型土壤水分动态特征及影响因素。
结果表明:(1)土壤体积含水量的RMSE 为0.002~0.006 cm^(3)·cm^(-3),MRE为4.22%~5.20%,R^(2)为0.725~0.967,模拟结果与实测数据具有较高的吻合度,HYDRUS-2D模型可用于本研究区土壤水分动态的模拟研究。
(2)防护林和荒漠-绿洲过渡带景观的土壤体积含水量随土层深度增加呈现出先增大后减小的变化趋势,荒漠景观则呈现出先减小后增大的变化趋势。
(3)有效降水对土壤体积含水量动态变化起决定性作用,9.5 mm以上的降水量可以在短期内显著提高土壤水分含量和入渗深度,荒漠景观降水后的各时段土壤水分入渗深度高于防护林景观和荒漠-绿洲过渡带景观。
(4)三种景观类型的土壤体积含水量与降水、蒸散发、容重、土壤颗粒组成、土壤持水性能等因素有关,且表现出不同程度的显著相关(P<0.01),其中,降水、黏粉粒含量与土壤体积含水量呈显著正相关,容重、砂粒含量与土壤体积含水量呈显著负相关性。
因此,研究区栽植防风固沙灌木可以增加土壤黏粉粒含量,提高土壤收集利用雨水的能力,减缓入渗作用的进程,从而对土壤持水性能产生积极影响。
【总页数】16页(P550-565)【作者】胡广录;刘鹏;李嘉楠;陶虎;周成乾【作者单位】兰州交通大学环境与市政工程学院;甘肃省黄河水环境重点实验室;甘肃省水土保持科学研究所【正文语种】中文【中图分类】S15【相关文献】1.黑河中游荒漠绿洲过渡带固沙植被土壤水分的分布特征2.黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块状植被区土壤水分变异特征分析3.黑河中游绿洲不同景观单元表层土壤水分空间变异性4.黑河中游荒漠绿洲过渡带梭梭(Haloxylon ammodendron)根区土壤含水量分布特征及影响因素5.黑河中游水资源空间分布对绿洲核心景观类型变化的驱动分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
东北典型黑土区流域侵蚀沉积对土壤质量的影响
06
东北典型黑土区流域侵蚀 沉积对土壤质量的影响对
策与建议
加强水土保持与生态修复措施
总结词
水土保持和生态修复是解决东北黑土区流域侵蚀 沉积问题的关键措施。
总结词
科学的水土保持和生态修复措施能够有效地改善 东北黑土区的生态环境，提高土壤质量。
详细描述
通过实施水土保持工程，如修建梯田、地埂等， 可以减少水土流失，提高土壤稳定性。同时，开 展生态修复工程，如植树造林、种草等，可以增 加地表植被覆盖，改善土壤质量。
03
气候调节
侵蚀沉积会影响气候调节功能，进而影响区域气候的变化和适应性。
例如，侵蚀沉积可能导致温室气体排放增加和气候变化加剧，降低区
域气候的适应性和生存能力。
基于综合效益的评价方法
经济价值
侵蚀沉积会影响土地的经济价值，进而影响区域经济的发展和民生改善。例如，侵蚀沉积 可能导致土地退化和农作物减产，降低土地的经济价值和社会效益。
侵蚀沉积对土壤质量的影响主要表现在改变土壤的物理 、化学和生物性质等方面。例如，冲刷侵蚀会破坏土壤 结构，导致土壤肥力下降；堆积侵蚀则会改变土壤的物 质组成和结构，影响土壤的水分保持和养分循环。
对土壤质量的影响过程及结果
不同类型侵蚀沉积对土壤质量的影响过程和结果有所不 同。例如，冲刷侵蚀会导致土壤水分流失和养分流失， 进而影响农作物的生长和产量；而堆积侵蚀则会导致土 壤水分滞留和养分积累，进而影响农作物的生长和品质 。此外，不同类型侵蚀沉积对土壤质量的影响还受到多 种自然和人为因素的影响。例如，气候变化、土地利用 方式、农业管理措施等都会对侵蚀沉积对土壤质量的影 响产生影响。
加强政策引导和公众参与力度能 够有效地推进东北黑土区流域侵 蚀沉积问题的解决和土壤质量的 提升。
黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素
第43卷第5期2023年10月水土保持通报B u l l e t i no f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .43,N o .5O c t .,2023收稿日期:2022-11-28 修回日期:2023-03-03资助项目:国家重点研发计划项目子课题 北部低山丘陵水蚀区土壤侵蚀防治保护性利用模式 (2021Y F D 150080503);黑龙江省自然科学资助项目(L H 2020D 018);公路交通环境保护技术交通行业重点实验室开放课题;中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(2017-9058) 第一作者:张晓莲(1973 ),女(汉族),黑龙江省齐齐哈尔市人,本科,高级工程师,主要从事水土保持生态建设和治理工作㊂E m a i l :h l j ya z x l @163.c o m ㊂ 通信作者:肖洋(1978 ),男(汉族),黑龙江省哈尔滨市人,博士,副教授,主要从事农业水土保持方面的研究㊂E m a i l :x i a o y a n g @h l ju .e d u .c n ㊂黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素张晓莲1,肖洋2,张瑞豪2,邵社刚3,徐金忠4,倪栋3,贺旭杨2,牛羽萱2(1.黑龙江省齐齐哈尔市依安县水务局,黑龙江齐齐哈尔161500;2.黑龙江大学现代农业与生态环境学院,黑龙江哈尔滨150080;3.交通运输部公路科学研究所,北京100088;4.黑龙江省水利科学研究院,黑龙江哈尔滨150080)摘 要:[目的]研究黑土区低山丘陵地形侵蚀沟土壤养分特征及其影响因素,为黑土区土地资源合理运用,土壤肥力精确化管理和退化土壤修复工作提供数据与理论支持㊂[方法]以黑龙江省延寿县不同发育类型侵蚀沟表层土壤作为研究对象,对0 40c m 层侵蚀沟各部位的土壤进行取样测定,量化分析土壤养分特征㊂[结果]①不同侵蚀沟道间有机质㊁全氮㊁全磷㊁全钾㊁速效磷㊁速效钾㊁碱解氮含量较C K 差异显著(p <0.05),随侵蚀沟发育,0 40c m 层的土壤有机质含量呈递减趋势,土壤全氮㊁全磷㊁全钾㊁速效磷㊁速效钾㊁碱解氮含量总体呈下降趋势㊂随着土层加深,土壤养分差异显著(p <0.05),呈下降趋势㊂受侵蚀 沉积影响,土壤有机质㊁全氮㊁全钾㊁碱解氮含量在沟头段降幅明显;土壤有机质㊁有效磷㊁有效钾含量在沟尾因沉积作用下降平缓㊂②土壤退化指数在0 40c m 层呈A 2>A 1>A 3,随侵蚀沟发育,土壤退化程度加重㊂[结论]土壤养分与容重总体呈显著负相关,与土壤水稳性团聚体含量㊁黏粒含量呈显著正相关;土壤剖面与构型差异是造成土壤养分差异的根本原因,侵蚀沟发育是土壤养分变化的次要原因,土壤有机质㊁全氮㊁全钾含量也受到部位差异影响㊂关键词:黑土区;坡耕地;土壤侵蚀;土壤养分文献标识码:A 文章编号:1000-288X (2023)05-0087-07中图分类号:S 157.1文献参数:张晓莲,肖洋,张瑞豪,等.黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素[J ].水土保持通报,2023,43(5):87-94.D O I :10.13961/j .c n k i .s t b c t b .2023.05.011;Z h a n g X i a o l i a n ,X i a oY a n g ,Z h a n gR u i h a o ,e t a l .N u t r i e n t c h a r a c t e r i s t i c s a n d f a c t o r s i n f l u e n c i n g s u r f a c e s o i lw i t h g u l l y e r o s i o n o n s l o p i n gf a r m l a n d f o r l o wh i l l y te r r a i n i nb l a c ks o i l a r e a [J ].B u l l e t i nof S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2023,43(5):87-94.N u t r i e n tC h a r a c t e r i s t i c s a n dF a c t o r s I n f l u e n c i ng S u r f a c e S o i lw i t hG u l l y Er o s i o no n S l o p i n g F a r m l a n d f o rL o wH i l l y Te r r a i n i nB l a c kS o i lA r e a Z h a n g X i a o l i a n 1,X i a oY a n g 2,Z h a n g Ru i h a o 2,S h a oS h e g a n g 3,X u J i n z h o n g 4,N i D o n g 3,H eX u y a n g 2,N i uY u x u a n 2(1.Y i a n W a t e rA f f a i r sB u r e a u i n H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e ,Q i q i h a e r ,H e i l o n g j i a n g161500,C h i n a ;2.C o l l e g e o f M o d e r nA g r i c u l t u r e a n dE c o l o g i c a lE n v i r o n m e n t ,H e i l o n g j i a n g U n i v e r s i t y ,H a e r b i n ,H e i l o n g j i a n g 150080,C h i n a ;3.R e s e a r c hI n s t i t u t e o f H i g h w a y m i n i s t r y o f T r a n s p o r t ,B e i j i n g 100088,C h i n a ;4.H y d r o -s c i e n c eR e s e a r c hI n s t i t u t e o f H y d r o -s c i e n c e o f H e i l o n g j i a n g ,H a e r b i n ,H e i l o n g j i a n g 150080,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h e s o i l n u t r i e n t c h a r a c t e r i s t i c s a n d i n f l u e n c i n g f a c t o r s o f s u r f a c e s o i l g u l l y er o s i o n f o r l o wh i l l y t e r r a i n i n t h eb l a c ks o i l a r e aw e r es t u d i e d i no r d e r t o p r o v i d ed a t aa n dt h e o r e t i c a l s u p po r t f o r t h e r a t i o n a l u s e o f l a n d r e s o u r c e s ,a c c u r a t em a n a g e m e n t o f s o i l f e r t i l i t y ,a n dr e s t o r a t i o no f d e gr a d e ds o i l i n t h e b l a c k s o i l a r e a .[M e t h o d s ]S u r f a c e s o i l g u l l y e r o s i o n f o r d i f f e r e n t t y p e s o f e r o d e d d i t c h e s i nY a n s h o uC o u n t y,H e i l o n g j i a n g P r o v i n c ew a s d e t e r m i n e db y m e a s u r i n g a n da n a l y z i n g s o i l s a m p l e s f r o mt h e0 40c ml a ye r i n e a c h p a r to ft h ee r o s i o n g u l l y .[R e s u l t s ]①T h ec o n t e n t so fs o i lo r g a n i c m a t t e r ,t o t a ln i t r o ge n ,t o t a lp h o s p h o r u s,t o t a l p o t a s s i u m,a v a i l a b l e p h o s p h o r u s,a v a i l a b l e p o t a s s i u m,a n da l k a l ih y d r o l y z a b l en i t r o g e n w e r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t(p<0.05)f o rd i f f e r e n t e r o s i o n g u l l y t y p e s c o m p a r e dw i t ht h ec h e c kt r e a t m e n t.A s a ne r o s i o n g u l l y d e v e l o p e d,s o i l o r g a n i cm a t t e r d e c r e a s e d i n t h e0 40c ml a y e r,a n d t h e c o n t e n t s o f t o t a l n i t r o g e n,t o t a l p h o s p h o r u s,t o t a l p o t a s s i u m,a v a i l a b l e p h o s p h o r u s,a v a i l a b l e p o t a s s i u m,a n d a l k a l i h y d r o l y z a b l e n i t r o g e na l s od e c r e a s e d.T h e s en u t r i e n tc o n t e n t s w e r es i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t(p<0.05)i nd i f f e r e n ts o i l l a y e r s.S o i l n u t r i e n t c o n t e n t s d e c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n g d e p t h.B e c a u s e o f e r o s i o nd e p o s i t i o n,t h e c o n t e n t s o f s o i l o r g a n i cm a t t e r,t o t a l n i t r o g e n,t o t a l p o t a s s i u m,a n d a l k a l i h y d r o l y z a b l en i t r o g e nd e c r e a s e dd r a m a t i c a l l y a t t h eh e a d o f t h e g u l l y,a n d a t t h e s a m e t i m e,t h e c o n t e n t s o f s o i l o r g a n i cm a t t e r,a v a i l a b l e p h o s p h o r u s,a n d a v a i l a b l e p o t a s s i u md e c r e a s e d s l o w l y.②T h e s o i l d e g r a d a t i o n i n d e x f o l l o w e d t h e o r d e r o fC K>A2>A1>A3 i n t h e0 40c ml a y e r a se r o s i o n g u l l i e sd e v e l o p e d,a n dt h es o i lw a s g r a d u a l l y d e g r a d e d.[C o n c l u s i o n]S o i l n u t r i e n t sh a da no v e r a l l s i g n i f i c a n t n e g a t i v e c o r r e l a t i o nw i t hb u l kd e n s i t y,a n d s o i l n u t r i e n t sw e r e p o s i t i v e l y c o r r e l a t e dw i t hw a t e r s t a b l e a g g r e g a t e s a n d c l a y c o n t e n t.S o i l p r o f i l e d i f f e r e n c e sw e r e t h e f u n d a m e n t a l r e a s o n f o r t h e v a r i a t i o n i n s o i l n u t r i e n t s.E r o s i o n g u l l y d e v e l o p m e n tw a s t h e s e c o n d a r y r e a s o n f o rn u t r i e n t c h a n g e s. T h e c o n t e n t so fs o i lo r g a n i c m a t t e r,t o t a ln i t r o g e n,a n dt o t a l p o t a s s i u m w e r ea l s oa f f e c t e db yp o s i t i o n a l d i f f e r e n c e s.K e y w o r d s:b l a c k s o i l a r e a;s l o p i n g f a r m l a n d;s o i l e r o s i o n;s o i l n u t r i e n t东北黑土区因其土壤肥沃㊁气候适宜,成为中国重要的粮食产区和商品粮基地[1]㊂黑土因其具有分层明显[2]的特征,养分主要集中于表层土壤,极易受到土壤侵蚀的危害[3-4]㊂自19世纪后期大规模垦荒以来,由于长期高强度开发与粗放式管理,黑土地正面临严重的退化危机,土壤侵蚀的危害已经日益突出,表层土壤流失十分严重,氮磷钾等土壤重要养分逐年流失[5-6]㊂有研究表明,黑土区每年土壤流失量近2.40ˑ106t,流失的氮磷钾养分大约等于5.00ˑ106t标准化肥[7]㊂侵蚀沟已在适宜耕作的低山丘陵和漫山漫岗地带分布密集[8],虽然尚以轻㊁中度侵蚀为主[9],但其发展速度迅速[10],影响机械农机作业,成为限制当前区域农业可持续发展的主要矛盾㊂土壤侵蚀同时使土壤养分在流域空间分布上发生变异,这主要是由于雨水溅蚀和径流冲蚀剥离富含养分的表层土壤,土壤养分随径流而下,在下游沉淀[11-13]㊂邢培茹等[14]认为流域尺度上有机质分布与土壤侵蚀空间部分相对应,土壤侵蚀强度主导了土壤有机质在流域耕层土壤中的分布㊂张孝存等[15]则认为土壤侵蚀速率与土壤全氮㊁碱解氮含量呈负相关,土壤侵蚀是土壤质量下降的关键因素㊂祁志等[16]测定得出土壤全氮㊁速效钾等物质受侵蚀和季节变化影响,在不同坡面汇水区中出现分化㊂而这一状况又会引起流域中不同部位的作物产量出现明显差异[17-18],不利于耕作的统一管理㊂自 十四五 以来,随着国家对黑土区土壤保护的重视,国内外也出现了对针对黑土侵蚀沟分布[19]㊁影响机制[20]㊁发展趋势等[21]方面的研究热潮,然而有关侵蚀沟发育对土壤养分变化的影响方面的研究还较少㊂故本文选取黑土区不同发育类型的侵蚀沟作为研究对象,系统研究侵蚀作用对沟道0 40c m表层土壤养分的影响,为黑土区土地资源合理运用,土壤肥力精确化管理,退化土壤修复工作提供数据与理论支持㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于黑龙江省延寿县双奎河双安村流域(128ʎ22'47ᵡE,45ʎ39'12ᵡN),气候属温带大陆性气候,年均气温2.8ħ,无霜期154d,年均降水量512.1mm㊂研究区海拔高度145~300m,地处小兴安岭余脉与松嫩平原的过渡带,主要为低山丘陵地形,域内表层土壤类型为典型黑土,表层0 20c m土壤有机质含量约为1%~8%㊂采样地为缓坡耕地,坡度在5ʎ左右,主要作物为玉米,耕作方式多为顺坡垄作,春季翻耕深度为20~25c m,底层成土母质为第四纪黄土状亚黏土㊂1.2研究区数据获取通过延寿县1ʒ1万比例尺地形图㊁土壤类型图和G o o g l eE a r t h地球影像初步筛选出 延寿县双奎河双安村流域 符合试验设计并实地考察㊂于2021年5月在此流域进行土样采集,研究区土壤养分背景值则参考‘黑龙江省延寿县耕地地力评价“[22]㊂为减少不同地形因子对试验的干扰,所选沟道均分布于同一小流域级[23](0.13~1.3k m2内),坡度㊁坡向㊁海拔等地形因子相近㊂经现场勘察土地利用状况与卫星底图无误后,依照‘黑龙江省侵蚀沟分级与分类“(D B23/T2-412)标准,结合历史影像和无88水土保持通报第43卷人机D E M模型计算各侵蚀沟发育年限,选取具有代表性的不同发育程度的3条侵蚀沟A1,A2,A3作为研究对象,并在平行于A1,A3侵蚀沟沟头段正东方向5m处的坡耕平地上设置两处空白对照C K㊂1.3野外土样采集在各沟道的坡面沿纵断面线按3等分分出沟头㊁沟中㊁沟尾3部位,每个部位中设置沟坡㊁沟底集水区两个采样区,采样区为0.5mˑ0.5m,沿一侧对角线分设3个采样点,其中沟坡采样点位于坡面上端,采样时垂直于坡面;沟底集水区采样前用刮刀去除3c m浮土以避免样品掺杂上游冲刷下的泥沙㊂采样时,首先拂去表面残留枯枝和石砾,再以地表为基准,按机械分层法向下分别采集0 20,20 40c m两个土层的土样㊂两处空白对照C K同上各层重复采集3次后混样处理㊂本次采样共计60个采样点(详见表1)㊂鲜土采集后用布袋分装,带回实验室后置于避光阴凉处摊开风干后用四分法取其中部分土样,分别过1.00,0.05mm网筛,所得样品重复3次测定㊂测定方法:土壤有机质含量 重铬酸钾氧化法,全氮含量 开氏消煮法,全磷含量 碳酸钠熔融法,全钾含量 碳酸钠熔融法,有效磷含量 碳酸氢钠浸提 钼锑抗比色法,速效钾含量 乙酸铵提取法,碱解氮含量 碱解扩散法,粒径分布 吸管沉降法,容重 环刀法,水稳性团聚体 干筛和湿筛法[24-27] (见表1)㊂表1试验土壤基本情况T a b l e1B a s i c c o n d i t i o no f t e s t e d s o i l编号发育类型采样点数/个坡度/(ʎ)长度/m平均深度/m粒径分布/(g㊃k g-1)砂粒含量粉粒含量黏粒含量A W S/%D MW/mm D G M/mm容重/(g㊃c m-3)土壤质地A1浅沟185.2217.40.2355.96301.38241.1554.341.441.241.45黏壤土A2小型半稳定沟184.82223.40.72353.58314.22236.858.721.581.251.44黏壤土A3中型稳定切沟185.57319.82.03387.43279.64221.2360.711.261.131.45黏壤土C K坡耕地65.29 407.2321177.3551.471.001.091.42壤土注:①A W S为直径在10~0.25mm之间的水稳性团聚体的含量;D MW为水稳性团聚体平均重量直径;D G M为水稳性团聚体几何平均直径㊂②两处空白对照采集点毗邻故作混样处理㊂1.4数据分析提取试验数据后,通过S P S S25.0等软件对原始数据进行统计㊁相关性及回归分析㊂(1)土壤退化特征分析㊂土壤退化指数[28](I S D)可以定量地反映土壤退化和改善程度,试样土壤退化程度可用土壤理化性质指标所反映㊂变异系数(C V)可反映土壤退化特征的空间变异性及敏感性,系数越大,说明评价土壤退化特征的指标差异性越敏感[29]㊂其计算公式为:I S D=1nˑðn i=1x i j-x c jx c jˑ100%(1)式中:I S D为土壤退化指数,n为纳入计算的指标值,x i j为第i个侵蚀程度第j个土壤物理指标值,x c j为第j个物理指标的对照值㊂本研究中以C K的土壤理化指标值作为对照组,A1,A2,A3为不同侵蚀程度的试样组,若I S D>0,则说明土壤质量有所改善,若I S D<0,则土壤质量有所退化,数值越小,退化越严重㊂n o r m值是指标通过主成分分析,在其成分组成的多维空间中矢量常模的长度,长度越长,该指标的综合载荷越大,释义综合信息能力的能力越强[29]㊂n o r m值计算公式如下:N i k=ðki=1(u2㊃λk)(2)式中:N i k是第i个指标在特征值ȡ1的前k个主成分上的综合载荷;u i k是第i个指标在第k个主成分上的载荷;λk是第k个主成分的特征值㊂(2)土壤水稳性团聚体特征分析㊂W S A为直径在10~0.25mm之间的水稳性团聚体的含量㊂D MW=ðn i=1x i㊃W i(3)式中:D MW为水稳性团聚体平均重量直径(mm);x i为每一粒级的平均直径(mm);W i为每一粒级水稳性团聚体的含量(%);i为粒级;n为粒径分级的总个数;D MW越大,颗粒粒径越粗,结构越好,可蚀性越低,反之则差㊂D G M=e x p (ðn i=1W i l g x i)/(ðn i=1W i) (4)式中:D G M为水稳性团聚体几何平均直径(mm);W i为平土壤样品的总重量(g),D MW与D G M越小,结构越差㊂2结果与分析2.1不同发育类型侵蚀沟的土壤有机质含量变化特征由表2可见,土壤有机质含量在0 20c m层的A1 A3较C K分别下降38.24%,51.50%和60.18%,在20 40c m层分别下降33.70%,50.96%和56.64%,98第5期张晓莲等:黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素均呈递减趋势,不同侵蚀沟道间土壤有机质含量差异显著(p <0.05),且0 20c m 层A 1 A 3变异系数C V 分别为14.24%,16.01%和45.90%,20 40c m 层分别为35.94%,52.87%和53.76%,均呈C K>A 1>A 2>A 3㊂20 40c m 层土壤有机质含量较0 20c m 层变化更大,受影响更深,土壤有机质含量随侵蚀沟发育呈递减态势,且趋势逐渐加剧㊂各沟道土层间土壤有机质含量总体呈0 20c m>20 40c m 且差异极显著(p <0.01),土壤有机质含量随土层加深逐渐下降㊂表层黑土和下层黄土状亚黏土的剖面差异是造成土层间有机质含量差异的重要原因㊂从部位尺度上可知,土壤有机质含量在0 20c m层的沟头㊁沟中段和20 40c m 层均呈C K>A 1>A 2>A 3;在0 20c m 层中沟头㊁沟中㊁沟尾段的A 3较C K 分别下降64.58%,68.27%和37.06%,土壤有机质含量在被侵蚀区的沟头㊁沟中段降幅明显,沟尾则因沉积作用降幅放缓㊂在侵蚀 沉积作用下,土壤有机质含量沟道中的分布出现分化,且这种分化在侵蚀沟发育的影响下逐渐扩大㊂表2 延寿县不同发育类型侵蚀沟土壤有机质含量在不同尺度的变化T a b l e 2 C o n t e n t c h a n g e o f s o i l o r ga n i cm a t t e r i n e r o s i o n g u l l i e s o f d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s a t d i f f e r e n t s c a l e s o fY a n s h o uC o u n t yg /k g 部位0 20c m 土层有机质含量C K A 1A 2A 320 40c m 土层有机质含量C K A 1A 2A 3沟头44.62ʃ0.0537.2ʃ3.524.56ʃ9.1214.58ʃ1.0210.96ʃ1.927.45ʃ1.41沟中69.35ʃ7.2253.15ʃ2.2428.73ʃ4.0122.01ʃ11.9840.95ʃ4.2520.37ʃ1.2118.01ʃ7.8617.57ʃ6.16沟尾40.16ʃ6.0336.09ʃ4.2743.65ʃ8.0731.5ʃ6.3029.48ʃ8.7516.52ʃ8.03平均值45.98ʃ6.5534.01ʃ5.4430.07ʃ13.8022.15ʃ7.9619.48ʃ10.3013.85ʃ7.44注:A 1,A 2,A 3为侵蚀沟编号,其具体内容详见表1㊂下同㊂2.2 不同发育类型侵蚀沟的土壤全氮㊁全磷㊁全钾特征由表3可见,0 20c m 与20 40c m 层不同发育程度侵蚀沟中的土壤全氮含量㊁全磷含量㊁全钾含量较C K 差异显著(p <0.05),土壤全氮含量在0 20c m 层的A 1 A 3较C K 分别下降29.91%,44.07%和47.83%,呈递减趋势;土壤全磷含量分别下降39.79%,28.27%和40.30%,全钾分别下降19.08%,15.07%和23.97%,总体呈下降趋势;在20 40c m层土壤全氮含量分别下降29.48%,47.25%和47.23%,全磷含量分别下降42.57%,32.64%和40.63%,全磷含量分别下降16.86%,16.88%和22.18%,全氮含量㊁全磷含量㊁全钾含量在各层随侵蚀沟发育总体呈下降趋势㊂各沟道土层间土壤全氮含量㊁全磷含量㊁全钾含量总体呈0 20c m>20 40c m 且差异显著(p <0.05),土壤全氮含量㊁全磷含量㊁全钾含量随土层加深逐渐下降㊂剖面差异是造成土层间养分差异的主要因素,同时侵蚀沟发育使得沟道不同土层裸露出不同剖面也是养分变化的重要原因㊂表3 延寿县不同发育类型侵蚀沟土壤全氮磷钾含量在不同尺度的变化T a b l e 3 C o n t e n t c h a n g e o f t o t a l n i t r o g e n ,t o t a l p h o s ph o r u s a n d t o t a l p o t a s s i u mi n e r o s i o n g u l l i e s o f d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s a t d i f f e r e n t s c a l e s o fY a n s h o uC o u n t yg /k g 指标部位0 20c mC K A 1A 2A 320 40c mC K A 1A 2A 3沟头2.73ʃ0.712.67ʃ0.401.9ʃ0.192.28ʃ0.351.63ʃ0.091.42ʃ0.07全氮含量沟中4.76ʃ1.214.32ʃ0.402.01ʃ0.592.45ʃ1.273.58ʃ1.072.64ʃ0.771.96ʃ0.862.55ʃ0.70沟尾3.02ʃ0.262.86ʃ0.233.19ʃ0.142.56ʃ0.372.87ʃ0.031.55ʃ0.49平均值3.36ʃ0.852.51ʃ0.562.51ʃ0.912.49ʃ0.562.15ʃ0.721.84ʃ0.71沟头1.78ʃ0.532.03ʃ0.431.23ʃ0.080.75ʃ0.051.08ʃ0.030.6ʃ0.15全磷含量沟中2.4ʃ0.781.04ʃ0.081.35ʃ0.051.7ʃ0.151.55ʃ0.441.28ʃ0.131.3ʃ0.071.25ʃ0.05沟尾1.33ʃ0.031.48ʃ0.081.35ʃ0.100.98ʃ0.481.28ʃ0.080.95ʃ0.10平均值1.38ʃ0.431.62ʃ0.391.43ʃ0.231.00ʃ0.361.22ʃ0.110.93ʃ0.29沟头23.7ʃ0.5822.75ʃ3.2218.96ʃ4.2421.05ʃ2.3822.64ʃ4.7816.4ʃ5.33全钾含量沟中31.34ʃ24.8826.52ʃ0.4029.45ʃ0.8028.07ʃ1.2128.29ʃ2.7821.88ʃ1.5524.05ʃ3.3922.74ʃ3.03沟尾27.96ʃ0.3025.97ʃ1.2826.13ʃ2.4723.67ʃ0.9827.07ʃ0.9823.71ʃ2.01平均值26.06ʃ1.8226.06ʃ3.4224.39ʃ4.8822.20ʃ2.0524.59ʃ3.9020.95ʃ4.9409 水土保持通报 第43卷在部位尺度上,土壤全氮含量在0 20c m 层的A 1,A 3及20 40c m 层中的A 1 A 3沟头段的含量均为最小值,土壤全钾含量在0 20c m 与20 40c m 层的各沟头段均为最小值,沟头是侵蚀沟发育早期中溯源侵蚀的重要侵蚀区,其受侵蚀作用影响相对较深,因此全氮含量㊁全钾含量降幅最大㊂0 20c m 层的土壤全磷含量和20 40c m 层的全钾含量也均随侵蚀沟发育呈递减趋势㊂2.3 不同发育类型侵蚀沟的土壤速效磷㊁速效钾㊁碱解氮含量特征由表4可见,0 20c m 与20 40c m 层不同发育程度侵蚀沟中的土壤速效磷含量㊁速效钾含量㊁碱解氮含量较C K 差异显著(p <0.05)㊂土壤速效磷含量在0 20c m 层的A 1 A 3较C K 分别下降38.66%,29.03%和48.98%,速效钾含量分别下降31.97%,22.35%和39.20%,碱解氮含量分别下降53.63%,31.40%和52.88%;在20 40c m层速效磷含量较C K 分别下降45.14%,28.12%和45.53%,速效钾含量分别下降23.94%,24.42%和34.62%,碱解氮含量分别下降55.42%,29.14%和55.66%,速效磷含量㊁速效钾含量㊁碱解氮含量在各层均随侵蚀沟发育呈波动下降趋势㊂各沟道土层间速效磷含量㊁速效钾含量㊁碱解氮含量总体呈020c m>20 40c m 且差异显著(p <0.05),三者含量随土层加深逐渐下降㊂在部位尺度上,土壤速效磷含量在0 20c m 层的A 1,A 2及20 40c m 层中的A 1 A 3中均呈:沟尾>沟中>沟头,速效钾含量在0 20c m 层与2040c m 层中的A 1,A 3中的沟尾段均为最大值,有效磷含量㊁有效钾含量随侵蚀沟发育在沟尾段总体下降平缓㊂这是由于沟尾在侵蚀 沉积过程中沉积由上游随径流剥离㊁溶解的养分,减缓了速效养分下降趋势㊂碱解氮含量在各层中均呈:沟中>沟尾>沟头,沟头碱解氮含量随侵蚀沟发育下降幅最大㊂表4 延寿县不同发育类型侵蚀沟土壤速效磷㊁速效钾㊁碱解氮流域流失量变化T a b l e 4 C o n t e n t c h a n g e o f a v a i l a b l e p h o s p h o r u s ,a v a i l a b l e p o t a s s i u ma n da v a i l a b l e n i t r o ge n i n e r o s i o n g u l l i e s of d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s a t d i f f e r e n t s c a l e s o fY a n s h o uC o u n t ym g /k g指标部位0 20c m 土层C K A 1A 2A 320 40c m 土层C K A 1A 2A 3沟头17.95ʃ0.0124.95ʃ0.0124.98ʃ7.7016.64ʃ2.789.51ʃ4.8813.21ʃ0.64速效磷含量沟中39.23ʃ6.7620.63ʃ0.1927.54ʃ4.9319.46ʃ2.0328.77ʃ5.4419.1ʃ1.0522.71ʃ0.4113.29ʃ2.42沟尾25.98ʃ2.8532.11ʃ0.3619.65ʃ1.2224.83ʃ1.5527.96ʃ0.8013.47ʃ0.05平均值21.52ʃ3.7228.2ʃ4.1121.36ʃ5.3020.19ʃ3.9420.06ʃ8.2713.32ʃ1.45沟头151.16ʃ4.32149.38ʃ9.15114.23ʃ7.0941.44ʃ0.9757.94ʃ0.1138.63ʃ0.62速效钾含量沟中195.88ʃ44.49118.03ʃ3.65125.84ʃ19.12127.96ʃ0.7290.3ʃ27.6247.37ʃ1.8886.12ʃ2.0347.80ʃ3.67沟尾177.76ʃ4.69168.89ʃ3.69142.03ʃ12.1148.32ʃ2.4878.46ʃ8.8951.35ʃ2.12平均值148.98ʃ24.80148.04ʃ21.54128.07ʃ13.9545.71ʃ3.5874.17ʃ13.0145.93ʃ5.90沟头122.85ʃ64.20198.3ʃ52.21122.85ʃ64.2080.9ʃ51.85134.63ʃ3.9180.9ʃ51.85碱解氮含量沟中327.29ʃ126.43164.11ʃ115.47281.09ʃ7.20164.11ʃ115.47232.71ʃ58.77160.84ʃ59.39175.4ʃ35.10160.84ʃ59.39沟尾150.74ʃ108.54216.33ʃ37.57150.74ʃ108.5499.59ʃ44.08146.67ʃ6.4299.59ʃ44.08平均值145.9ʃ100.20231.91ʃ51.58145.9ʃ89.20113.78ʃ62.33152.23ʃ26.87113.78ʃ58.332.4 不同发育类型侵蚀沟土壤退化特征由表5可知,土壤有机质含量㊁全氮含量㊁全磷含量㊁全钾含量㊁速效磷含量㊁速效钾含量㊁碱解氮含量均为中敏感指标(40%~100%),是土壤退化发生的主要指标,而在坡耕地土壤质量评价中,可定量评价土壤质量时选择中度敏感指标[28]㊂K -S 检验表明,除全磷含量㊁速效钾含量外,其余均符合正态分布(p <0.05),另全磷含量(1.16)n o r m 值偏低不予采用㊂剩余5项土壤肥力指标可作为土壤退化指数的计算指标㊂由图1可知,在0 40c m 土层中,不同侵蚀程度沟道土壤退化指数变化特征呈C K (-0.86%)>A 2(-34.79%)>A 1(-36.46%)>A 3(-47.43%)且差异显著(p <0.05),在0 20c m 层中,呈C K (-2.27%)>A 2(-35.52%)>A 1(-37.97%)>A 3(-46.59%)且差异显著(p <0.05),各层总体呈下降趋势,A 3退化最为严重㊂侵蚀作用对0 20c m 层影响略高于20 40c m 层但不显著,随侵蚀沟发育,土壤退化愈加严重㊂19第5期 张晓莲等:黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素表5供试土壤退化指标统计分析特征T a b l e5S t a t i s t i c a l a n a l y s i s c h a r a c t e r i s t i c s o f t e s t e d s o i l d e g r a d a t i o n i n d i c a t o r s评价指标有机质/(g㊃k g-1)全氮/(g㊃k g-1)全磷/(g㊃k g-1)全钾/(g㊃k g-1)速效磷/(m g㊃k g-1)速效钾/(m g㊃k g-1)碱解氮/(m g㊃k g-1)最大值69.354.762.4531.3439.23195.88327.29最小值6.041.060.4511.074.6438.0129.05平均值31.532.721.3624.8622.66104.86169.07标准差17.151.030.484.457.9751.3391.49变异系数/%54.4138.0035.1417.8835.1848.9554.11峰度-0.25-0.550.781.17-0.15-1.24-1.14偏度0.500.330.74-0.980.280.270.05 K-S检验0.20.20.0010.1050.20.0150.101 n o r m值2.322.221.161.881.882.22.042.5不同发育类型侵蚀沟土壤结构㊁粒径分布与土壤养分的相关性分析由表6可知,A W S对土壤全磷㊁全钾㊁速效钾㊁碱解氮含量均呈显著正相关(p<0.05),含有更多大颗粒水稳性团聚体的土壤结构更疏松,贮存养分的能力更强㊂土壤容重是土壤紧实度㊁孔隙结构的反映,较低的容重有助于径流更快地入渗,减小表土土壤养分被径流冲蚀,本文中土壤容重与土壤有机质㊁全氮㊁全磷㊁速效钾㊁碱解氮含量呈显著负相关(p<0.05),随侵蚀沟发育,土壤容重增大而土壤养分含量下降㊂土壤黏粒含量对上述7项养分指标均呈显著正相关(p<0.05),黏粒含量反映土壤质地 黏重化 的程度,随侵蚀沟的发育,沟尾土壤黏粒随径流沉积而数量增多,各类养分在此沉积㊂在侵蚀沟发育过程中,有机碳含量㊁全氮含量㊁全磷含量㊁全钾含量㊁速效磷含量㊁速效钾含量㊁碱解氮含量相互之间均呈极显著正相关(p<0.01),各类土壤养分在侵蚀沟发育过程中变化规律较为趋近㊂图1延寿县不同发育类型侵蚀沟土壤退化指标变化特征F i g.1C h a r a c t e r i s t i c so fd e g r a d a t i o ni n d e xi ne r o s i o ng u l l i e s o f d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s a t d i f f e r e n ts c a l e s o fY a n s h o uC o u n t y表6延寿县不同发育类型侵蚀沟土壤结构㊁粒径分布与土壤养分的相关性分析T a b l e6C o r r e l a t i o na n a l y s i s o n s o i l s t r u c t u r e,p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o na n d s o i l n u t r i e n t s i n e r o s i o ng u l l i e s o f d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s o fY a n s h o uC o u n t y项目有机质全氮全磷全钾速效磷速效钾碱解氮A W S D MW D G M容重砂粒粉粒黏粒有机质1全氮0.794**1全磷0.587**0.461**1全钾0.562**0.453**0.361**1速效磷0.636**0.467**0.540**0.479**1速效钾0.740**0.494**0.682**0.472**0.615**1碱解氮0.565**0.626**0.495**0.545**0.481**0.492**1A W S0.1600.1760.258*0.237*0.0710.252*0.291*1D MW0.1240.0580.1370.1340.263*0.126-0.0390.540**1D G M-0.044-0.090-0.021-0.0810.154-0.098-0.305*0.0070.781**1容重-0.382**-0.317*-0.305*-0.104-0.164-0.444**-0.284*-0.243*0.0220.1271砂粒0.011-0.0550.0800.130-0.0310.0900.334*-0.141-0.119-0.025-0.238*1粉粒0.0610.3090.059-0.1480.115-0.002-0.1330.2060.323*0.1030.055 -0.758**1黏粒0.581*0.441*0.407*0.344*0.426*0.378*0.302*0.1220.026-0.0560.367** -0.736**0.1941注:**在0.01级别(双尾),相关性显著,*在0.05级别(双尾),相关性显著㊂29水土保持通报第43卷2.6不同发育类型侵蚀沟道养分特征分布的影响因素据多元线性回归分析可知(表7),土层间剖面与构层的差异对土壤有机质㊁全磷㊁全钾㊁速效钾㊁碱解氮等指标变化的b e t a值分别为-0.58,-0.511, -0.335,-0.879和-0.302且差异显著(p<0.01),是影响上述5类养分指标特征变化的主要影响因素,在土壤全氮含量与速效磷含量变化中,其b e t a值为-0.348和-0.412且差异显著(p<0.01),是次要影响因素,这表明土层间的剖面差异是造成土壤养分差异的根本原因,土壤养分多保留在表层土壤(0 20c m)㊂侵蚀程度差异是造成土壤养分特征变化的重要影响因素,其对土壤有机质㊁全氮㊁全钾㊁速效磷㊁速效钾含量变化的b e t a值分别为-0.481,-0.429, -0.309,-0.457和-0.216且差异显著(p<0.05)㊂这种变化一方面是土壤养分不断流失的表现,另一方面是侵蚀沟发育使得不同层的土壤构层裸露所致㊂侵蚀沟发育对全磷含量影响不显著㊂这可能由于磷素在土壤中多以迟效性状态存在,可被径流溶解冲蚀的数量较小,而对碱解氮含量在土壤中状态相对不稳定,易受水㊁热条件影响㊂因此其变化对侵蚀沟发育的差异的反映呈不显著㊂部位差异对土壤有机质㊁全氮㊁全钾变化的b e t a值分别为0.201,-0.236和-0.429且差异显著(p<0.05),这主要是侵蚀 沉积作用促使这3项指标在沟道分布中出现分化,在沟头㊁沟中被侵蚀区流失,在沟尾沉积区富集㊂表7延寿县不同发育类型侵蚀沟土壤养分的回归分析T a b l e7R e g r e s s i o na n a l y s i s o f s o i l n u t r i e n t s i n e r o s i o n g u l l i e s o f d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s o fY a n s h o uC o u n t y 指标影响因子调整后R2DW值标准化系数(B e t a)显著性V I F 侵蚀沟发育-0.481<0.0011.459有机质含量部位差异0.7421.8310.2010.0481.459深度差异-0.58<0.0011侵蚀沟发育-0.4290.0011.459全氮含量部位差异0.6352.0240.2360.0461.459深度差异-0.348<0.0011侵蚀沟发育-0.1860.211.459全磷含量部位差异0.4071.686-0.1930.1931.459深度差异-0.511<0.0011侵蚀沟发育-0.3090.0291.459全钾含量部位差异0.4812.0740.4290.0031.459深度差异-0.3350.0051侵蚀沟发育-0.4570.0021.459速效磷含量部位差异0.4461.1910.1730.2251.459深度差异-0.4120.0011侵蚀沟发育-0.2160.0061.459速效钾含量部位差异0.8481.3240.0820.2711.459深度差异-0.879<0.0011侵蚀沟发育0.0220.8451.459碱解氮含量部位差异0.6432.0110.1390.2251.459深度差异-0.3020.00313讨论各类土壤养分中,有机质主要来源于微生物与动植物残体的腐解,而氮素来自植物的固氮作用,磷㊁钾素的释放则主要依赖土壤有机质含量多寡与酸碱性的平衡㊂因此生物活动更活跃的表层土壤汇集了更多的土壤养分,但也更易受到侵蚀沟发育的影响㊂刘刚等[30]认为有机质含量在空间上发生变异主要是侵蚀沟造成土壤团聚体的大量流失,因为有机质主要以有机体和无机体结合的方式存在于团聚体中㊂何彦星[31]则认为大颗粒团聚体随侵蚀大量流失是土壤全氮组分下降的主要原因㊂刘晓光等[32]得出黑土区速效钾在水平空间出现分异格局主要受地形㊁侵蚀等因素影响,侵蚀量与速效钾含量呈负相关㊂这都表明侵蚀 沉积作用对于养分的影响,是通过改变土壤物理结构这一媒介实现的㊂侵蚀沟的发育正是侵蚀 沉积不断作用于空间土壤再分布的结果㊂侵蚀沟的发育不仅削薄了沟道表土层的厚度,造成土壤养分储量的直接损失㊂也促使养分迁移,使得养分在空间分布中出现分化,同时通过劣化土壤结构和水热肥条件的方式打破了表层土壤养分和土壤生物间的良性循环,使得养分补充难以为继㊂研究表明全磷㊁全钾㊁速效39第5期张晓莲等:黑土区低山丘陵坡耕地侵蚀沟浅层土壤养分特征及其影响因素钾㊁碱解氮含量与W S A之间存在较为显著的负相关关系,而黏粒含量随侵蚀沟发育和土层加深发生变化是造成土壤养分变化的重要原因㊂4结论(1)不同侵蚀强度沟道间土壤有机质㊁全氮㊁全磷㊁全钾㊁速效磷㊁速效钾㊁碱解氮含量较C K差异显著(p<0.05)㊂随侵蚀沟发育,0 40c m层的土壤有机质含量呈递减趋势,土壤全氮㊁全磷㊁全钾㊁速效磷㊁速效钾㊁碱解氮含量总体呈下降趋势㊂不同深度土层间土壤养分差异显著(p<0.05),随着土层加深,土壤养分呈下降趋势㊂受侵蚀 沉积影响,有机质㊁全氮㊁全钾㊁碱解氮含量在沟头段降幅明显;有机质㊁有效磷㊁有效钾含量在沟尾因沉积作用下降平缓㊂(2)土壤退化指数在0 40c m层呈C K>A2> A1>A3,随侵蚀沟发育,土壤退化程度加重㊂(3)土壤养分与容重总体呈显著负相关,对W S A㊁黏粒含量呈显著正相关;土壤剖面与构型差异是造成土壤养分差异的根本原因,侵蚀沟发育是养分变化的次要原因,有机质㊁全氮㊁全钾含量也受到部位差异影响㊂[参考文献][1]韩晓增,李娜.中国东北黑土地研究进展与展望[J].地理科学,2018,38(7):1032-1041.[2]徐金忠.典型黑土区切沟发育关键驱动因素及特征研究[D].黑龙江哈尔滨:东北林业大学,2020.[3]阎百兴,汤洁.黑土侵蚀速率及其对土壤质量的影响[J].地理研究,2005,24(4):499-506.[4]魏晗梅,郑粉莉,冯志珍,等.薄层黑土区流域尺度土壤养分对侵蚀 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文章编号 ： １ ０ ０ ５ —５ ２ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ７
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Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎｏ ． ７ （ Ｓ ｕ ｍ Ｎｏ ． １ １ ８ ）
黑 龙 江 省 中西 部 地 区典 型 土壤 入 渗 特 征 及 影 响 因素
张 玉柱 ， 俞冬 兴 ， 曹 志伟 ， 李朝晖 ， 高野
（ 黑龙江省森林与环境科学研究院 ， 黑 龙 江 齐 齐 哈尔 １ ６ １ ０ ０ ５ ）
摘
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要： 选 择 黑龙 江省 中 西部 典 型 土壤 类 型 作 为研 究 对 象 ， 通 过 对 土壤 水 分入 渗 率 的 测 定 ， 各 典 型 土 壤 类 型 入 渗 特
征 及 影 响 因素 进 行 分 析 ， 结 果表 明 ： 该 区域 土 壤 水 分 入 渗 率 总 体 表 现 由 大 到 小 依 次 为 风 沙 土 、 黑钙 土、 黑 土 。 土 类 类 型 决 定 了土 壤 入 渗 率 的 级 别 ； 森林 植 被 能 减 少 土 壤 容 重 ， 增 大 土 壤 孔 隙度 和 贮 水 量 ， 进 而增加 土壤入 渗能 力； 坡 位 对稳 渗 率 的 影 响 表 现 为 由坡 上 部 到 坡 下 部 稳 渗 率 逐 渐 提 高 ； 土 壤 含 水 率 与 初 始 入 渗 率 和 稳 渗 时 间 呈 负相 关 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｌ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｉ ｎ ｍｉ ｄ ｗｅ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ，ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ —
关 键词 ： 土壤 入 渗 ； 林地土壤 ； 地表径 流； 黑 龙 江 省 中 西部 中 图分 类 号 ： ￥ ７ １ ４ 文 献标 识 码 ： Ａ
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