CN112229984A - 一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了土壤流失研究方法技术领域的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，包括以下步骤，S1：调查区域生产习惯，根据研究需要，选择符合农民生产习惯的横垄和顺垄耕作方式与秸秆还田方式；S2：室内模拟试验土槽建设，在试验土槽底部均匀设置排水孔，用纱布填充排水孔；S3：土槽垄作规格设计，调查当地生产习惯，设计垄作高度与垄间距；S4：秸秆还田形式；S5：降雨设备调试；S6：测定基本指标与监测过程指标；S7：处理后期样品；S8：径流的结果分析；S9：泥沙的结果分析，能够适应农民生产习惯，并对机械化作业影响较小，将常规垄作方式与秸秆还田相结合，研究此条件下的土壤流失状况。
Description
技术领域
本发明涉及土壤流失研究方法技术领域，具体为一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法。
背景技术
某些地区为提高地温采用垄作的方式，同时为减少环境污染，秸秆还田是实现农业资源再利用的重要途径，严重的水土流失直接威胁着国家的粮食战略安全，并对该区域农业的可持续发展产生影响。垄作可以起到提高地温，增加生根深度，改变水分分配格局等作用。常见的耕作方式有横坡垄作和顺坡垄作。秸秆还田可以改善土壤结构和理化性状，提高土壤保水保肥能力。因此，探究不同耕作方式与秸秆还田相结合形式下对径流和泥沙流失的影响，有助于采取科学合理的水土保持耕作措施，保护珍贵的水土资源。
在《横坡垄与顺坡垄的水土流失对比研究》中缓坡坡耕地农业生产中选择横坡垄还是顺坡垄问题，重点分析了它们对农业经营的利弊和它们在生产过程中的演变。在《侵蚀沟与耕地垄向之关系探究》中分析了不同海拔、坡度、坡形上侵蚀沟与耕地垄向之间的关系，得出横坡垄的断垄及断垄后的侵蚀沟发育造成了更多的土壤侵蚀；在《垄沟秸秆覆盖对黑土顺坡耕地氮_磷养分阻控效果》中研究了天然降雨条件下野外标准径流小区顺垄垄沟秸秆覆盖对氮、磷养分阻控效果。在《垄作方式对薄层黑土区坡面土壤侵蚀的影响》中探讨了顺坡垄、横坡垄、无垄作(裸地休闲对照)垄作方式对坡面土壤侵蚀的影响，分析了不同垄作方式下坡面水沙关系；在《秸秆深施对土壤蓄水能力的影响》中分析了秸秆深施对土壤蓄水能力的影响；在《秸秆覆盖与表土耕作对东北黑土根区土壤环境的影响》中探讨了秸秆覆盖与表土耕作对东北黑土根区土壤环境的影响。在《不同耕作方式下秸秆还田对土壤活性有机碳的影响》中研究了传统耕作不还田、传统耕作秸秆还田、免耕秸秆覆盖、传统耕作秸秆还田加薄膜覆盖四种耕作方式对土壤有机碳和活性碳组分含量的影响及其动态变化特征。在《东北黑土区农田土壤风蚀的影响因素及其数量关系》中研究风速、土壤含水量以及秸秆覆盖率等对东北黑土区农田土壤风蚀速率。综上可见，现有研究多是单独探讨不同垄作方式对水土流失的影响以及不同的秸秆还田方式对土壤物理性质及化学性质等方面的影响。
现有研究方法主要用于探究无垄作，顺坡垄作和横坡垄作对于径流泥沙的作用，研究不同秸秆还田方式对风蚀或水蚀的作用，或者对于土壤性质的影响，难以根据实际将秸秆还田和垄作方式相结合研究对土壤流失的控制，且对农民习惯和机械化作业的适用性考虑较少。
基于此，本发明设计了一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，包括以下步骤：
S1：调查区域生产习惯，根据研究需要，选择符合农民生产习惯的横垄和顺垄耕作方式与秸秆还田方式，耕作方式与秸秆还田方式组合成横垄、横垄垄沟秸秆平铺、横垄垄沟秸秆深埋、顺垄、顺垄垄沟秸秆平铺和顺垄垄沟秸秆深埋；
S2：室内模拟试验土槽建设，在试验土槽底部均匀设置排水孔，用纱布填充排水孔，在土槽底部铺设细砂，细砂上部铺设一层细纱布，然后铺设犁底层；
S3：土槽垄作规格设计，调查当地生产习惯，设计垄作高度与垄间距，根据土槽规格，设计横垄垄长，沿土槽长度方向布设三个垄和三个垄沟，设计顺垄垄长，垄两侧各有一个垄沟；
S4：秸秆还田形式，根据地区秸秆产出量，计算土槽面积上秸秆还田数量，秸秆按照机械收割时粉碎长度切碎，秸秆垄沟深埋埋设在犁底层上部垄沟下部位置，秸秆垄沟覆盖将秸秆均匀铺设在垄沟位置；
S5：降雨设备调试，调节降雨覆盖面积、降雨高度与降雨均匀度；
S6：测定基本指标与监测过程指标，采用30mm/h降雨强度进行预降雨至路面产流为止，采用降雨强度为45mm/h和60mm/h，试验开始后，记录产流时间，其后每隔2-5min接取径流泥沙样品；
S7：处理后期样品，模拟降雨结束后，称取径流泥沙的总质量，将其静置6-8h后，倒掉上清液并转移至铝盒中；
S8：径流的结果分析，在所用降雨强度条件下，顺垄、顺垄垄沟秸秆平铺和顺垄垄沟秸秆深埋的产流速率均比横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋的产流速率大；
S9：泥沙的结果分析，顺垄垄沟秸秆平铺方式对减少泥沙的效果显著，在横垄垄破之前，其泥沙流失速率大于横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋三种形式，而在垄破之后，其泥沙流失速率小于横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋三种方式，但横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋方式下其拦蓄泥沙，减少土壤侵蚀效果比顺垄及顺垄垄沟秸秆深埋的方式效果显著，因此在不同垄作和秸秆还田相结合方式下，对径流泥沙有不同的控制效果。
优选的，S7中的处理后期样品还包括在105℃条件下进行烘干，并称取其质量。
优选的，S6中的基本指标包括土壤pH值、土壤有机质与土壤机械组成。
优选的，S5中的降雨设备为下喷式人工模拟降雨系统。
优选的，S1中的秸秆还田方式包括垄沟平铺和垄沟秸秆深埋。
优选的，S4中的切碎范围在12-17cm。
优选的，S3中的土槽四周与土体结合处压实。
优选的，S8中径流的结果分析情况还包括在横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋产生破垄状态时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用垄沟铺杆和垄沟底部埋杆方式对机械化作业、耕作影响小，同时将秸秆还田与横垄和顺垄相结合，研究在模拟降雨条件下不同垄作方式结合不同秸秆还田形式下径流泥沙流失随时间的变化规律，有助于深化水土流失机理，为坡耕地选择合适耕作方式提供支撑，既符合农民耕作习惯，又适合机械化作业，采用该方法，可研究不同降雨强度下垄的稳定性，径流泥沙变化，以及原位试验对土壤性质的影响，基于符合农民生产习惯的垄作方式为主，同时适合机械化作业的秸秆还田方式，将二者结合，在人工模拟降雨条件下，分析径流泥沙随时间的变化规律。以期选择适合的垄作与秸秆还田相结合的方式，为某些地区的水土流失防治，保护资源提供科学依据。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的土槽内横垄向走势，以下各图为该土槽的剖面图；
图2为本发明的土槽内顺垄向走势，以下各图为该土槽的剖面图；
图3为本发明的不同垄作结合秸秆还田方式下径流速率随时间变化图；
图4为本发明的不同垄作结合秸秆还田方式下泥沙流失速率随时间变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图4，本发明提供一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法技术方案：一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，包括以下步骤：
S1：调查区域生产习惯，根据研究需要，选择能够提升地温符合农民生产习惯的横垄和顺垄耕作方式，并对机械耕作影响较小的秸秆还田方式，秸秆还田方式包括垄沟平铺和垄沟秸秆深埋，该两种方式组合成横垄、横垄垄沟秸秆平铺、横垄垄沟秸秆深埋、顺垄、顺垄垄沟秸秆平铺和顺垄垄沟秸秆深埋；
S2：室内模拟试验土槽建设，在试验土槽底部均匀设置排水孔，用纱布填充排水孔，土槽长为2m，宽1m，深度60cm，设计土槽底部铺设10cm厚细砂，以利排水，细砂上部铺设一层细纱布，然后铺设犁底层20cm，土壤容重1.35g/cm3，耕层土壤20cm，容重1.2g/cm3；
S3：土槽垄作规格设计，调查当地生产习惯，设计垄作高度为15cm，垄间距为65cm，根据土槽规格，横垄设计为垄长1m，沿土槽长度方向布设三个垄和三个垄沟，顺垄设计为垄长2m，垄两侧各有一个垄沟，如图1至图2所示，土槽四周与土体结合处压实，以防降雨沿土槽边壁进入土体；
S4：秸秆还田形式，根据地区秸秆产出量7500kg/ha，计算土槽面积上秸秆还田数量，秸秆按照机械收割时粉碎长度切碎，范围为12-17cm，秸秆垄沟深埋埋设在犁底层上部垄沟下部位置，秸秆垄沟覆盖将秸秆均匀铺设在垄沟位置，如图1所示；
S5：降雨设备调试，降雨设备为下喷式人工模拟降雨系统，降雨覆盖面积为6m×3m，降雨高度为6m，降雨均匀度大于90％；
S6：测定基本指标与监测过程指标，为了保证试验前期土壤条件的一致性，采用30mm/h降雨强度进行预降雨至路面产流为止，采用玻璃电极法测定土壤pH值；采用重铬酸钾氧化外加热法测定土壤有机质；采用Mastersizer2000激光粒度仪法测定土壤机械组成，并采用降雨强度为45mm/h和60mm/h，试验开始后，记录产流时间，其后每隔2-5min接取径流泥沙样品；
S7：处理后期样品，模拟降雨结束后，称取径流泥沙的总质量，将其静置6-8h后，倒掉上清液并转移至铝盒中，在105℃条件下进行烘干，并称取其质量；
S8：如图3所示，径流结果分析，在所用降雨强度条件下，顺垄、顺垄垄沟秸秆平铺和顺垄垄沟秸秆深埋的产流速率均比横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋的产流速率大，包括在横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋产生破垄状态时，表示横垄对于土壤入渗、增加土壤含水量、减少地表径流有重要作用；
S9：如图4所示，泥沙结果分析，顺垄垄沟秸秆平铺方式对减少泥沙的效果显著，在横垄垄破之前，其泥沙流失速率大于横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋三种形式，而在垄破之后，其泥沙流失速率小于横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋三种方式，但横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋方式下其拦蓄泥沙，减少土壤侵蚀效果比顺垄及顺垄垄沟秸秆深埋的方式效果显著，因此在不同垄作和秸秆还田相结合方式下，对径流泥沙有不同的控制效果，该种组合方式满足了耕作需求，适应农民习惯，可量化各组合间对水土流失的控制作用，对区域选择适宜的垄作结合相应的秸秆还田方式有指导意义，有利于保护土壤资源。
本发明采用垄沟铺杆和垄沟底部埋杆方式对机械化作业、耕作影响小，同时将秸秆还田与横垄和顺垄相结合，研究在模拟降雨条件下不同垄作方式结合不同秸秆还田形式下径流泥沙流失随时间的变化规律，有助于深化水土流失机理，为坡耕地选择合适耕作方式提供支撑，既符合农民耕作习惯，又适合机械化作业，采用该方法，可研究不同降雨强度下垄的稳定性，径流泥沙变化，以及原位试验对土壤性质的影响，基于符合农民生产习惯的垄作方式为主，同时适合机械化作业的秸秆还田方式，将二者结合，在人工模拟降雨条件下，分析径流泥沙随时间的变化规律。以期选择适合的垄作与秸秆还田相结合的方式，为某些地区的水土流失防治，保护资源提供科学依据。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：调查区域生产习惯，根据研究需要，选择符合农民生产习惯的横垄和顺垄耕作方式与秸秆还田方式，耕作方式与秸秆还田方式组合成横垄、横垄垄沟秸秆平铺、横垄垄沟秸秆深埋、顺垄、顺垄垄沟秸秆平铺和顺垄垄沟秸秆深埋；
S2：室内模拟试验土槽建设，在试验土槽底部均匀设置排水孔，用纱布填充排水孔，在土槽底部铺设细砂，细砂上部铺设一层细纱布，然后铺设犁底层；
S3：土槽垄作规格设计，调查当地生产习惯，设计垄作高度与垄间距，根据土槽规格，设计横垄垄长，沿土槽长度方向布设三个垄和三个垄沟，设计顺垄垄长，垄两侧各有一个垄沟；
S4：秸秆还田形式，根据地区秸秆产出量，计算土槽面积上秸秆还田数量，秸秆按照机械收割时粉碎长度切碎，秸秆垄沟深埋埋设在犁底层上部垄沟下部位置，秸秆垄沟覆盖将秸秆均匀铺设在垄沟位置；
S5：降雨设备调试，调节降雨覆盖面积、降雨高度与降雨均匀度；
S6：测定基本指标与监测过程指标，采用30mm/h降雨强度进行预降雨至路面产流为止，采用降雨强度为45mm/h和60mm/h，试验开始后，记录产流时间，其后每隔2-5min接取径流泥沙样品；
S7：处理后期样品，模拟降雨结束后，称取径流泥沙的总质量，将其静置6-8h后，倒掉上清液并转移至铝盒中；
S8：径流的结果分析，在所用降雨强度条件下，顺垄、顺垄垄沟秸秆平铺和顺垄垄沟秸秆深埋的产流速率均比横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋的产流速率大；
S9：泥沙的结果分析，顺垄垄沟秸秆平铺方式对减少泥沙的效果显著，在横垄垄破之前，其泥沙流失速率大于横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋三种形式，而在垄破之后，其泥沙流失速率小于横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋三种方式，但横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋方式下其拦蓄泥沙，减少土壤侵蚀效果比顺垄及顺垄垄沟秸秆深埋的方式效果显著，因此在不同垄作和秸秆还田相结合方式下，对径流泥沙有不同的控制效果。
2.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S7中的处理后期样品还包括在105℃条件下进行烘干，并称取其质量。
3.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S6中的基本指标包括土壤pH值、土壤有机质与土壤机械组成。
4.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S5中的降雨设备为下喷式人工模拟降雨系统。
5.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S1中的秸秆还田方式包括垄沟平铺和垄沟秸秆深埋。
6.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S4中的切碎范围在12-17cm。
7.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S3中的土槽四周与土体结合处压实。
8.根据权利要求1所述的一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法，其特征在于：所述S8中径流的结果分析情况还包括在横垄、横垄垄沟秸秆平铺和横垄垄沟秸秆深埋产生破垄状态时。
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| CN202011285955.8A CN112229984A (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法 |
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| CN202011285955.8A Pending CN112229984A (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种将垄作与秸秆还田相结合研究土壤流失的方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114026986A (zh) * | 2021-11-04 | 2022-02-11 | 华南农业大学 | 一种基于恢复采矿后裸地土壤生物多样性的土壤改良方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101280559A (zh) * | 2008-04-24 | 2008-10-08 | 青海省水利水电科学研究所 | 沙方格化学固沙植生的方法 |
| CN101720581A (zh) * | 2009-11-25 | 2010-06-09 | 东北农业大学 | 粉碎秸秆深施机 |
| CN102530188A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-07-04 | 武汉武船海洋工程船舶设计有限公司 | 一种内河旅游船 |
| CN206756812U (zh) * | 2017-04-25 | 2017-12-15 | 吉林农业大学 | 一种拼接式径流小区边墙装置 |
| CN111366705A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-07-03 | 吉林农业大学 | 研究径流冲刷条件下土壤颗粒及团聚体流失过程的方法 |
-
2020
- 2020-11-17 CN CN202011285955.8A patent/CN112229984A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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