三江平原白浆土白浆层埋深与厚度空间分布格局及其驱动因素

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作者 董芳瑾 张中彬 +4 位作者 蒋发辉 王健豪 王秋菊 李禄军 彭新华 《土壤学报》 北大核心 2025年第2期362-374,共13页

白浆层是白浆土土体内的主要障碍层次,其埋深与厚度显著影响作物生长。本文通过野外调查并结合文献检索获取不同区域白浆层的埋深与厚度数据,基于经典统计学与地统计学方法,研究了三江平原东南部(鸡东县、密山市、虎林市、宝清县)白浆... 白浆层是白浆土土体内的主要障碍层次,其埋深与厚度显著影响作物生长。本文通过野外调查并结合文献检索获取不同区域白浆层的埋深与厚度数据,基于经典统计学与地统计学方法,研究了三江平原东南部(鸡东县、密山市、虎林市、宝清县)白浆层埋深与厚度的空间分布及驱动因素(气候因子、地形因子、土壤矿物和人为因素等)。结果表明:(1)白浆层埋深平均为23.7 cm,自西南向东北呈现逐渐变深的趋势(13~37 cm);厚度平均为18.5 cm,自西南向东北逐渐增加(8~35 cm),局部区域埋深与厚度呈相反规律。(2)白浆层埋深主要受到人为耕作方式的影响,翻耕相较于旋耕显著增加了白浆层埋深。(3)白浆层厚度与海拔(r=-0.355,P<0.01)、年均蒸发量(r=-0.441,P<0.01)、年均气温(r=-0.273,P<0.05)和黏粒矿物蒙脱石(r=-0.432,P<0.01)呈负相关,与年均降水(r=0.463,P<0.01)、年均湿润指数(r=0.461,P<0.01)和粗粒水云母(r=0.446,P<0.01)、石英(r=0.321,P<0.05)呈正相关。三江平原白浆土白浆层埋深与耕作方式有关,厚度主要受到气象、地形和土壤矿物等因素的共同作用,形成了“西南部浅而薄,东北部深而厚”的空间分布格局。 展开更多

关键词 白浆土 白浆层 埋深 厚度 空间变异

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东北薄层黑土区根系抗土壤压实的覆盖作物品种筛选

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作者 王健豪 张中彬 +4 位作者 钱泳其 蒋发辉 董芳瑾 甘磊 彭新华 《土壤》 北大核心 2025年第1期167-178,共12页

为筛选出适宜薄层黑土区且具有消减下层土壤压实作用的覆盖作物品种,在吉林省典型薄层黑土区设置未压实与压实处理,分两个播期(春播、秋播)种植不同覆盖作物品种(苜蓿、毛苕子、草木樨、沙打旺、田箐、高丹草、萝卜、油菜、菊苣、松香... 为筛选出适宜薄层黑土区且具有消减下层土壤压实作用的覆盖作物品种,在吉林省典型薄层黑土区设置未压实与压实处理,分两个播期(春播、秋播)种植不同覆盖作物品种(苜蓿、毛苕子、草木樨、沙打旺、田箐、高丹草、萝卜、油菜、菊苣、松香草、鲁梅克斯、黑麦草、田箐+高丹草+萝卜+菊苣混播、草木樨+黑麦草+油菜+鲁梅克斯混播),分析覆盖作物根系对压实土壤的响应。结果表明:春季机械压实处理显著增加了0~50 cm土层土壤容重,3个月后压实处理10~50 cm土壤容重、0~30 cm穿透阻力仍显著大于未压实处理。多种覆盖作物在不同深度土层内的根干重占比及根干重密度受压实影响显著,其中春播试验中在30~50 cm压实土层中根干重占比最高的作物品种为苜蓿,具有较大根干重密度的作物品种有高丹草、田箐、草木樨+黑麦草+油菜+鲁梅克斯等,而秋播中根干重占比最高的是黑麦草,具有较大根干重密度的有油菜、菊苣、田箐+高丹草+萝卜+菊苣等。依据本文提出的根干重占比比值(Ratio1)和根干重密度比值(Ratio2)两个参数判断根系在30~50 cm压实土层中的穿透能力,试验筛选出根系受压实影响相对较小、穿透30~50 cm压实土壤能力强的春播覆盖作物品种是高丹草、田菁和苜蓿,秋播覆盖作物品种是油菜、田箐+高丹草+萝卜+菊苣和黑麦草。 展开更多

关键词 东北黑土区 土壤压实 覆盖作物 根系穿透力 品种筛选

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不同耕作方式对砂姜黑土孔隙结构特征的影响 被引量：6

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作者 钱泳其 熊鹏 +4 位作者 王玥凯 张中彬 郭自春 邵芳荣 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期52-63,共12页

砂姜黑土黏闭僵硬问题突出,耕作是改良其结构的重要措施之一。基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地,采集免耕(No-tillage,NT)、旋耕(Rotarytillage,RT)和深翻(Deepploughing,DP)处理的原状土柱(高20cm,直径10cm),利用X射线CT扫描技术... 砂姜黑土黏闭僵硬问题突出,耕作是改良其结构的重要措施之一。基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作试验基地,采集免耕(No-tillage,NT)、旋耕(Rotarytillage,RT)和深翻(Deepploughing,DP)处理的原状土柱(高20cm,直径10cm),利用X射线CT扫描技术和ImageJ软件等对土壤孔隙结构进行三维重建和可视化处理,定量分析不同耕作方式对土壤孔隙度、孔径大小分布、孔隙形态特征、网络特征以及土壤饱和导水率的影响。结果表明:(1)与免耕相比,旋耕和深翻下土壤的大孔隙度分别增加了192.7%和261.1%(P<0.05);与旋耕相比,深翻下土壤大孔隙度增加了23.4%;(2)相较于免耕,旋耕和深翻显著增加了土壤孔隙的水力半径、紧密度、分形维数和全局连通性(P<0.05),显著降低了各向异性程度和欧拉数(P<0.05),土壤饱和导水率得到显著提升,且深翻的改良效果总体优于旋耕;(3)相关分析表明土壤饱和导水率与除水力半径外的孔隙结构特征参数均存在显著相关(P<0.05),其中与连通性最大孔隙度的相关性最高(r=0.833**,P<0.01)。综上所述,深翻扩大了土壤孔隙的水力半径,改善了连通性,提升了复杂程度,从而构建了相对良好的土壤孔隙形态和网络结构,提高了导水能力,消减砂姜黑土结构性障碍效果显著。 展开更多

关键词 砂姜黑土 深翻 CT扫描技术 孔隙结构 饱和导水率

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基于稀土氧化物示踪法探究冻融循环对黑土团聚体周转的影响 被引量：1

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作者 刘雅俊 刘帅 +2 位作者 甘磊 张中彬 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期964-977,共14页

为区分土壤团聚体形成和破碎过程,阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响,本文利用稀土氧化物(REOs)示踪技术,通过室内模拟试验,探究不同初始含水量(50%田间持水量(T50)vs.100%田间持水量(T100))和冻融循环次数(0次、3次、6次、12次和20次)... 为区分土壤团聚体形成和破碎过程,阐明冻融循环对黑土土壤结构的影响,本文利用稀土氧化物(REOs)示踪技术,通过室内模拟试验,探究不同初始含水量(50%田间持水量(T50)vs.100%田间持水量(T100))和冻融循环次数(0次、3次、6次、12次和20次)对团聚体粒径分布、平均质量直径(MWD)以及团聚体周转过程的影响。结果表明:同一初始含水量下,随着冻融循环次数的增加,MWD、>0.25mm和<0.053mm团聚体含量显著降低,0.25~0.053mm团聚体含量显著增加(P<0.05)。6次冻融循环后,T50处理下的MWD显著高于T100处理(P<0.05),5~2mm和<0.25mm团聚体含量无显著差异。除5~2mm团聚体外,冻融循环处理下,相邻粒级团聚体之间周转更为激烈。在同一冻融循环次数下,5~2 mm团聚体向0.25~0.053 mm团聚体的破碎量在T100处理下显著高于T50处理(P<0.05)。冻融循环促进了>0.25 mm团聚体的破碎和<0.053mm团聚体的团聚,表现为0.25~0.053mm团聚体的累积。冻融循环过程中,MWD与各粒径团聚体相对形成量呈显著正相关,与其相对破碎量呈显著负相关(P<0.05)。随着冻融循环次数的增加,各粒径团聚体周转时间显著增加(P<0.05)。同一冻融循环次数下,>0.25mm团聚体的周转时间高于<0.25mm团聚体,T100处理下的团聚体周转时间显著高于T50处理(P<0.05)。综上所述,冻融循环次数和土壤初始含水量通过影响团聚体形成和破碎过程改变土壤结构的稳定性。本研究结果可为进一步探究冻融循环下黑土土壤结构变化提供理论依据。 展开更多

关键词 冻融循环 团聚体周转 黑土 稀土氧化物 团聚体稳定性

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土壤裂隙及其优先流研究进展 被引量：66

5

作者 张中彬 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期477-488,共12页

土壤在干燥脱水的过程中易收缩产生裂隙。裂隙的产生是土壤性质与外界条件等多种因素综合作用的结果,其形态结构也非常复杂,难以准确描述。裂隙能够作为优先流的路径,增加农田水分和养分的流失以及地下水污染的风险。本文总结和归纳了... 土壤在干燥脱水的过程中易收缩产生裂隙。裂隙的产生是土壤性质与外界条件等多种因素综合作用的结果,其形态结构也非常复杂,难以准确描述。裂隙能够作为优先流的路径,增加农田水分和养分的流失以及地下水污染的风险。本文总结和归纳了裂隙产生的影响因素、裂隙的表征指标与测定方法、裂隙导致的优先流的研究方法、裂隙对优先流的影响和模拟等方面的研究进展。今后应进一步加强裂隙产生机理的全面深入的研究;构建和完善裂隙三维指标体系及其测定方法;推进裂隙导致的优先流的定量化和数学模拟研究;加大田间原位裂隙及其优先流的研究。 展开更多

关键词 土壤裂隙 土壤收缩 土壤水 优先流

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新时代中国土壤物理学主要领域进展与展望 被引量：25

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作者 彭新华 王云强 +8 位作者 贾小旭 高伟达 张中彬 姚荣江 赵英 沈重阳 陈丁江 朱青 高磊 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1071-1087,共17页

在近20年的发展中,我国土壤物理学得到迅速发展,在国际土壤物理学期刊发文量占比从5%上升到30%,主要研究聚焦在土壤水文过程与尺度转换、土壤物理质量与可持续农业、水热盐迁移与生态调控、以及污染物迁移与模型模拟等领域。本文综合分... 在近20年的发展中,我国土壤物理学得到迅速发展,在国际土壤物理学期刊发文量占比从5%上升到30%,主要研究聚焦在土壤水文过程与尺度转换、土壤物理质量与可持续农业、水热盐迁移与生态调控、以及污染物迁移与模型模拟等领域。本文综合分析这些领域的研究现状与进展,指出这些进展既有国家需求的驱动,也有新技术新方法的应用,以及与相邻学科交叉融合,最后展望了这些领域的研究重点。论文还指出我国土壤物理学面临科研原创性不足、仪器设备研制滞后等挑战,同时也面临粮食安全和生态环境安全等国家需求迫切解决的机遇。 展开更多

关键词 土壤物理质量 土壤水文过程 污染物迁移 土壤盐渍化 模型模拟

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利用X射线CT研究多尺度土壤结构 被引量：44

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作者 周虎 李文昭 +1 位作者 张中彬 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期1226-1230,共5页

土壤结构是土壤水、气等贮存和运输的场所。定量获取土壤内部结构信息，是认识土壤水、气运动规律，进而准确模拟和预测土壤中各种物理过程的前提,然而由于土壤组成物质的复杂性以及土壤结构的易破碎性，直接研究土壤结构非常困难。利... 土壤结构是土壤水、气等贮存和运输的场所。定量获取土壤内部结构信息，是认识土壤水、气运动规律，进而准确模拟和预测土壤中各种物理过程的前提,然而由于土壤组成物质的复杂性以及土壤结构的易破碎性，直接研究土壤结构非常困难。利用传统的土壤微形态方法虽然可以得到二维土壤结构信息， 展开更多

关键词 土壤结构 孔隙结构 CT 图像处理

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红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究 被引量：17

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作者 吕玉娟 彭新华 +1 位作者 高磊 张中彬 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期297-304,共8页

农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据... 农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据,探讨南方红壤坡地农田生态系统N、P流失特征及其与降水特征、径流量的关系。结果表明:花生地N、P流失量明显大于橘园地,N流失浓度则是花生地小于橘园地。N、P流失量的季节变化和年际变化均与地表径流量的变化规律一致,养分流失量与地表径流量呈显著正相关关系(P<0.01),流失高峰出现在每年的雨季4—6月。两种土地利用方式,P素流失显著低于N素流失,NO3–-N是可溶性养分流失的主要形态。降雨强度(I60)和径流量是影响养分流失的两个主要因素,均与养分流失量呈显著的幂函数关系(P<0.01)。红壤坡地果园比坡耕花生地的水土和养分保持效果好,但在降雨产流高峰期仍需加强肥料施用管理和相关阻控措施的实施。 展开更多

关键词 红壤坡地 雨强 地表径流 养分流失

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半干旱区科尔沁沙地土壤水分时空特征研究 被引量：20

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作者 刘凯 高磊 +1 位作者 彭新华 张中彬 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期765-772,共8页

采用经典统计和地统计学的方法，分析了2013年半干旱区科尔沁沙地（1．5hm2）不同植被类型下0～160cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明：土壤含水量在剖面上的变异系数在18％～177％之间，属于中等或强变异水平；土壤水分状况影响... 采用经典统计和地统计学的方法，分析了2013年半干旱区科尔沁沙地（1．5hm2）不同植被类型下0～160cm剖面土壤水分的时空变异特征。结果表明：土壤含水量在剖面上的变异系数在18％～177％之间，属于中等或强变异水平；土壤水分状况影响其变异性，湿季的变异性低于干季。草本植被和灌木通过截留降雨和根系吸水，加剧了土壤水分在空间上的变异。在同一时期，土壤水分的空间自相关性随着深度的增加而不断减小；相同深度的空间自相关性为湿季大于干季。在湿季各层土壤含水量具有较好的空间连续性，而干季各层土壤水分变化均较为剧烈，土壤水分的破碎化程度较高。降雨有促使土壤水分分布趋于均匀及增强空间相关性的效果。 展开更多

关键词 科尔沁沙地 土壤水分时空变异 地统计学

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南方红壤丘陵区不同土地利用方式土壤水力学性质研究 被引量：6

10

作者 王亮亮 张中彬 彭新华 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期875-882,共8页

非饱和导水率是研究土壤水分和溶质运移的重要参数。本论文利用压力膜仪法以及FDR和Watermark(R)granular matrix田间原位测定数据,分别获得室内和田间的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型间接推求非饱和导水率。同时,以原位的零通... 非饱和导水率是研究土壤水分和溶质运移的重要参数。本论文利用压力膜仪法以及FDR和Watermark(R)granular matrix田间原位测定数据,分别获得室内和田间的水分特征曲线,并利用van Genuchten模型间接推求非饱和导水率。同时,以原位的零通量内排水法直接测得的非饱和导水率作为标准,分析了不同方法所获得的非饱和导水率的异同。研究结果表明:在花生地,压力膜仪法测得的VG曲线参数推求非饱和导水率和实际非饱和导水率相近;而在橘园地由于根系空间分布异质性导致室内与田间所获得非饱和导水率差异性较大。同时直接法测得的非饱和导水率结果也说明在该地区两种不同土地利用方式下水分运动的特征存在差异。 展开更多

关键词 红壤 VAN GENUCHTEN模型 非饱和导水率 零通量

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区域尺度地下水浅埋区拟二维水流数值模型

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作者 林琳 杨金忠 张中彬 《灌溉排水学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期74-77,共4页

建立拟二维系统模型,在非饱和含水层采用沿平面积分得到的垂向一维方程,在饱和含水层采用沿侧向积分得到的垂向二维方程,推导了模型的动态耦合项,提出饱和-非饱和含水层迭代耦合算法,解决潜水面处网格变动问题。与SWMS_2D进行对比,采用... 建立拟二维系统模型,在非饱和含水层采用沿平面积分得到的垂向一维方程,在饱和含水层采用沿侧向积分得到的垂向二维方程,推导了模型的动态耦合项,提出饱和-非饱和含水层迭代耦合算法,解决潜水面处网格变动问题。与SWMS_2D进行对比,采用垂向二维水分运动稳定流解析解算例验证拟二维模型的准确度,采用非稳定流算例验证拟二维系统模型对计算效率提升的显著性。 展开更多

关键词 区域水流模型 饱和-非饱和 耦合算法

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不同耕作方式对砂姜黑土物理性质和玉米生长的影响 被引量：48

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作者 王玥凯 郭自春 +5 位作者 张中彬 周虎 洪亮 王永玖 李录久 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1370-1380,共11页

砂姜黑土结构不良是影响其生产力的主要限制因子。为改良其土壤结构,基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作定位试验基地,设置免耕、旋耕、深松和深翻四种处理,研究不同耕作方式对砂姜黑土0~40 cm土层土壤物理结构、玉米根系发育及其产量的影响... 砂姜黑土结构不良是影响其生产力的主要限制因子。为改良其土壤结构,基于安徽龙亢农场砂姜黑土耕作定位试验基地,设置免耕、旋耕、深松和深翻四种处理,研究不同耕作方式对砂姜黑土0~40 cm土层土壤物理结构、玉米根系发育及其产量的影响。结果表明:1)在玉米生育期内,免耕处理下0~40 cm土壤平均容重和紧实度分别为1.52~1.57 g·cm^-3和926~1748 kPa,高于其他耕作处理;0~10 cm土层有效水分库容和饱和导水率低于其他耕作处理,分别仅为0.12 cm^3·cm^-3和3.5×10^-5 mm·min^-1;根系发育受到明显抑制,根长密度和根干物质的量密度较其他耕作方式分别降低42.5%~117%、35%~73.9%;2016—2017周年作物产量较深松和深翻降低8%~12%。2)与旋耕和深松相比,深翻处理下10~20 cm土壤容重和10~30 cm土壤穿透阻力分别降低至1.39~1.51 g·cm^-3和725~1575 kPa,0~10 cm土壤饱和导水率显著提高至4.15×10^-2 mm·min^-1,0~20 cm土壤有效水分库容提高至17.9%~18.4%,促进了0~10 cm土层根系发育,具有较好的增产效果。3)相关分析表明根长密度与土壤容重(r=-0.74^**,P<0.01)和穿透阻力(r=-0.73^**,P<0.01)呈极显著负相关关系。综上所述,深翻改良砂姜黑土结构效果明显,有利于作物生长,为该区较适宜的耕作模式。 展开更多

关键词 砂姜黑土 深翻 土壤结构 根系特征 作物产量

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团聚体大小分布对孔隙结构和土壤有机碳矿化的影响 被引量：25

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作者 荣慧 房焕 +6 位作者 张中彬 蒋瑀霁 赵旭 单军 彭新华 孙波 周虎 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期476-485,共10页

土壤团聚体在外部和内部因素影响下发生团聚和破碎过程,形成不同大小分布的团聚体。团聚体大小分布的变化会改变土壤孔隙结构,影响各种土壤物理、化学和生物学过程,进而影响土壤有机碳(SOC)的周转。选择三种长期施用不同量有机肥的红壤... 土壤团聚体在外部和内部因素影响下发生团聚和破碎过程,形成不同大小分布的团聚体。团聚体大小分布的变化会改变土壤孔隙结构,影响各种土壤物理、化学和生物学过程,进而影响土壤有机碳(SOC)的周转。选择三种长期施用不同量有机肥的红壤(不施肥,CK;施低量有机肥,LM;施高量有机肥,HM),过不同大小孔径筛(5 mm,S_(5);2 mm,S_(2);0.5 mm,S_(0.5))改变团聚体的大小分布,然后填装土柱(直径2.9 cm、高度4 cm),填装容重为1.3 g·cm^(-3)。利用X射线显微CT(Computed Tomography)成像技术分析土壤的孔隙结构,采用室内培养法测定土壤有机碳矿化量。结果表明,团聚体大小对孔隙结构有极显著的影响。相较于S_(5)和S_(2)处理,S_(0.5)处理土壤的大孔隙度(>16μm)降低了83.0%~93.9%,孔隙连通性降低了95%以上。而S_(5)和S_(2)处理的大孔隙度和孔隙连通性只在HM土壤中有显著差异,在CK和LM土壤中无显著差异。团聚体大小分布对土壤有机碳矿化量有显著影响。团聚体破碎增加了土壤有机碳矿化量。在CK土壤中,S_(0.5)的有机碳累积矿化量较S_(5)和S_(2)分别高64.2%和79.1%;在HM土壤中,S_(0.5)的有机碳累积矿化量较S_(5)和S_(2)分别高19.3%和14.1%。与之不同的是,在LM土壤中,S_(0.5)的有机碳累积矿化量与S_(5)无显著差异,可能是受到孔隙结构的影响。相关分析发现,土壤有机碳累积矿化量与16~30μm孔隙的孔隙度呈显著的正相关关系。团聚体大小分布的变化改变了土壤的孔隙结构,大团聚体破碎降低了填装土柱的大孔隙度。团聚体破碎促进土壤有机碳的矿化,一部分原因是释放出了被保护的有机碳。此外,团聚体大小改变导致的孔隙结构变化可能是影响土壤有机碳矿化的另一个重要因素。 展开更多

关键词 红壤 土壤团聚体 孔隙结构 土壤有机碳矿化 X射线显微CT

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基于Meta分析评价东北黑土地保护性耕作与深耕的区域适宜性:以作物产量为例 被引量：28

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作者 蒋发辉 钱泳其 +6 位作者 郭自春 高磊 张中彬 曹振 国佳欣 刘峰 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期935-952,共18页

为防治黑土退化、保护好利用好黑土地,本研究基于东北黑土区已发表61篇文献543组研究数据,利用Meta分析和随机森林模型等方法,分析黑土地保护性耕作与深耕对作物产量的影响及其驱动因素,耦合东北黑土地区气候、地形和土壤等信息,评价保... 为防治黑土退化、保护好利用好黑土地,本研究基于东北黑土区已发表61篇文献543组研究数据,利用Meta分析和随机森林模型等方法,分析黑土地保护性耕作与深耕对作物产量的影响及其驱动因素,耦合东北黑土地区气候、地形和土壤等信息,评价保护性耕作与深耕的适宜性。结果表明:与传统耕作相比,东北黑土地区整体而言保护性耕作增产不明显(1.21%),而深耕增产显著(12.3%),区域分析表明前者仅在辽河平原显著增产14.6%,而后者在三江、松嫩和辽河平原均增产10%以上。因素分析表明黑土区保护性耕作产量效应主要受多年平均气温(20%)、积温(19%)和干燥指数(16%)的影响,深耕产量效果则受坡度影响最大(14%),平坦区域适宜深耕,陡坡耕地适宜保护性耕作。综合上述因子评价区域适宜性程度,东北地区的西南部,包括辽宁省西部、吉林省西部以及内蒙古自治区东部(赤峰市、通辽)等严重风蚀区域实行保护性耕作效果更佳;典型黑土带以及三江平原等湿润、冷凉、低洼区域深耕的效果较好。本研究成果可为保护性耕作与深耕技术在东北黑土区的推广应用提供参考。 展开更多

关键词 东北黑土 保护性耕作 深耕 Meta分析 随机森林模型 作物产量

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覆盖作物根系对砂姜黑土压实的响应 被引量：13

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作者 严磊 张中彬 +4 位作者 丁英志 王玥凯 王永玖 甘磊 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期140-150,共11页

轮作直根系的覆盖作物被认为是缓解土壤压实的有效手段,但不同覆盖作物对土壤压实的适应性在不同气候和土壤条件下存在较大差异。为筛选更适宜缓解砂姜黑土压实的覆盖作物品种(模式),在安徽典型砂姜黑土设置不压实(Non-compacted,NC)与... 轮作直根系的覆盖作物被认为是缓解土壤压实的有效手段,但不同覆盖作物对土壤压实的适应性在不同气候和土壤条件下存在较大差异。为筛选更适宜缓解砂姜黑土压实的覆盖作物品种(模式),在安徽典型砂姜黑土设置不压实(Non-compacted,NC)与压实(Compacted,C)处理,通过种植不同覆盖作物(休闲、苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子混播),分析覆盖作物根系对压实土壤的响应。结果表明:与不压实处理相比,压实处理显著增加了0~30 cm土层土壤容重(8.65%);显著增加了0~27.5 cm和37.5~45 cm土层的穿透阻力;显著改变0~20 cm土层土壤收缩特征。同时,土壤压实大幅度降低了0~50 cm土层苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子的根干重密度,增加了苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子的根比表面积。压实处理下50~70 cm土层萝卜+毛苕子根干重密度、根体积密度和根长密度均大于苜蓿和油菜,表明萝卜+毛苕子混播种植模式下根系穿透压实土壤能力最强。压实处理下不同覆盖作物地上覆盖度和生物量均表现为由大到小依次为萝卜+毛苕子、油菜、苜蓿。与不压实处理相比,压实处理分别减少苜蓿、油菜、萝卜+毛苕子地上部分生物量的62.5%、67.6%、15.8%,地下部分生物量的61.4%、57.7%、47.8%。因此,萝卜+毛苕子种植模式下根系生长受压实影响最小,在压实土壤中适应性最好。 展开更多

关键词 土壤压实 土壤结构 根系生长 根系穿透力 萝卜 毛苕子

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淮北平原砂姜黑土玉米产量与土壤性质的区域分析 被引量：11

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作者 熊鹏 郭自春 +5 位作者 李玮 张中彬 王玥凯 周虎 曹承富 彭新华 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期391-397,共7页

以淮北平原作为调查区域,对砂姜黑土区48个样点的玉米产量及0~20 cm耕层土壤性质进行了分析。结果表明:在涡阳县东、西部,蒙城县南部和怀远县北部,玉米产量多在8.7 t/hm^(2)以上,土壤容重较小;而在蒙城县北部,玉米产量多在7 t/hm^(2)以... 以淮北平原作为调查区域,对砂姜黑土区48个样点的玉米产量及0~20 cm耕层土壤性质进行了分析。结果表明:在涡阳县东、西部,蒙城县南部和怀远县北部,玉米产量多在8.7 t/hm^(2)以上,土壤容重较小;而在蒙城县北部,玉米产量多在7 t/hm^(2)以下,土壤容重最大,平均达到1.6 g/cm^(3)以上。涡阳县土壤有机碳含量最高,平均值达到15.4 g/kg,较怀远县和蒙城县分别增加了28.3%和55.9%。土壤全量养分和速效养分随玉米产量等级变化不明显。相关性分析表明:玉米产量与耕层土壤穿透阻力(r=–0.348,P<0.05)、土壤容重(r=–0.484,P<0.01)呈负相关,而与土壤有机碳(r=0.421,P<0.01)呈正相关。因此,土壤物理性质与土壤有机碳是影响该区玉米产量的关键因子。 展开更多

关键词 土壤物理性质 土壤容重 土壤穿透阻力 土壤有机碳

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免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响 被引量：7

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作者 刘玲玲 李超 +5 位作者 房焕 赵杨 张中彬 彭新华 尹力初 周虎 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期412-420,共9页

为探明免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响,基于湖南省洞庭湖区4a的耕作试验(2016—2019),采用X射线CT扫描技术和常规土壤物理分析方法,研究了旋耕和免耕对水稻土0~25 cm土层土壤结构的影响。与旋耕相比,免耕处理对0~5 cm土层的土壤容重... 为探明免耕对稻油轮作系统土壤结构的影响,基于湖南省洞庭湖区4a的耕作试验(2016—2019),采用X射线CT扫描技术和常规土壤物理分析方法,研究了旋耕和免耕对水稻土0~25 cm土层土壤结构的影响。与旋耕相比,免耕处理对0~5 cm土层的土壤容重和土壤有机碳无显著影响,但免耕处理显著提高了0~10 cm土层>2 mm团聚体的含量和团聚体稳定性。不同耕作方式改变了土壤大孔隙度和孔隙大小分布,与旋耕处理相比,免耕处理增加了0~5和5~10 cm土层各个孔径范围内(>25μm)的大孔隙度,其中0~5 cm土层300~500μm孔径的大孔隙显著增加了70.5%,5~10 cm土层25~300和300~500μm孔径的大孔隙分别增加了82.8%和167.2%(P<0.05)。研究表明,稻油轮作系统免耕有利于提高表层土壤团聚体稳定性和大孔隙度,改善水稻土结构状况。 展开更多

关键词 免耕 水稻土 显微CT 孔隙结构 团聚体稳定性

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孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响 被引量：7

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作者 孙钰翔 张广斌 +3 位作者 房焕 张中彬 廖超林 周虎 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期154-160,共7页

土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放。为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验。设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(... 土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放。为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验。设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理。应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程中的温室气体排放。结果显示,PD处理降低了土壤大孔隙度和孔隙连通性,而NP及RP处理的大孔隙较多且连通度高。湖白土PD处理的CH_(4)排放量分别是NP处理的2.5倍和RP处理的14.6倍,相关分析表明湖白土CH_(4)的排放与大孔隙度呈显著负相关,表明大孔隙度升高会降低CH_(4)排放。红壤性水稻土NP处理的CH_(4)排放最高,可能是由于NP处理≤30μm的孔隙度最低,促进了CH_(4)的排放;PD处理提高了N_(2)O排放,相关分析表明N_(2)O排放总量和直径30~1000μm孔隙呈显著负相关。两种土壤RP处理全球增温潜势(GWP)强度以及CH_(4)总排放量均显著低于NP和PD处理。研究结果表明土壤孔隙结构的改变影响稻田温室气体的排放,通过改变耕作方式调节土壤结构可能是稻田CH_(4)和N_(2)O减排的途径之一。 展开更多

关键词 孔隙结构 显微CT 甲烷 氧化亚氮 全球增温潜势

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淮北平原砂姜黑土区砂姜的空间分布及其驱动因素 被引量：3

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作者 陈月明 高磊 +3 位作者 张中彬 郭自春 邵芳荣 彭新华 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期148-160,共13页

砂姜黑土的典型特征就是土体内含有"砂姜"。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西(河南上蔡到安徽泗县)及南北(河南鹿邑到安徽怀远)两条典型样带0~100 cm土层内砂姜含量分布及0~20 cm土壤性质、地形因... 砂姜黑土的典型特征就是土体内含有"砂姜"。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西(河南上蔡到安徽泗县)及南北(河南鹿邑到安徽怀远)两条典型样带0~100 cm土层内砂姜含量分布及0~20 cm土壤性质、地形因子和气候特征。结果表明:(1)东西样带内从西向东、南北样带内从北向南,砂姜含量逐渐增多,埋深也逐渐变浅;(2)两条样带砂姜含量随土层的加深呈增加的趋势,而极大值出现在20~60cm土层,砂姜以2~5mm粒级的占比最大(40%~44%);(3)相关分析表明砂姜含量与蒙脱石组成比例(r=0.321,P <0.01)、年均降水量(r=0.416,P <0.01)、年均温度(r=0.369,P <0.01)呈正相关,而与土壤全钙(r=–0.279,P <0.05)、高程(r=–0.387,P <0.01)、年均蒸发量(r=–0.392,P<0.01)呈负相关。可见,淮北平原砂姜含量受地形、气候条件和土壤性质等因素的共同作用,形成了"西低东高,北低南高"空间分布格局。 展开更多

关键词 淮北平原 砂姜黑土 钙质结核 空间变异 地统计学

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不同覆盖作物对砂姜黑土剖面硝态氮动态的影响 被引量：2

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作者 徐静怡 张中彬 +4 位作者 王玥凯 赵馨雅 孙海军 郭自春 彭新华 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2281-2290,共10页

为探究不同覆盖作物整个生育期内[覆盖作物播种后(2021年11月5日)、营养生长期(2022年3月12日)和生殖生长期(2022年5月5日)]砂姜黑土剖面中硝态氮的动态变化,本研究在安徽省龙亢农场典型砂姜黑土区设置压实(Compacted,C)与不压实(Non-co... 为探究不同覆盖作物整个生育期内[覆盖作物播种后(2021年11月5日)、营养生长期(2022年3月12日)和生殖生长期(2022年5月5日)]砂姜黑土剖面中硝态氮的动态变化,本研究在安徽省龙亢农场典型砂姜黑土区设置压实(Compacted,C)与不压实(Non-compacted,NC)处理,并裂区设置冬季休闲(Con)、苜蓿(Alf)、油菜(Rap)、萝卜+毛苕子混播(Rhv)4个处理,动态监测0~120 cm土层中土壤硝态氮含量、储量和植株地上地下生物量及其氮素积累量。结果表明:整个覆盖作物生长季,Alf、Rap、Rhv处理土壤硝态氮含量持续下降,各处理0~120 cm土层平均分别下降43.3%、53.9%、57.5%。营养生长期与生殖生长期3个覆盖作物处理(除生殖生长期不压实条件下Rhv处理)硝态氮储量均较Con处理降低(P<0.05),且营养生长期的平均降幅(压实52.7%,不压实60.7%)高于生殖生长期(压实40.2%,不压实35.6%)。营养生长期,不压实条件下Alf处理土壤硝态氮储量是Rap和Rhv处理的1.41倍(P<0.05)。生殖生长期,压实与不压实条件下3个覆盖作物处理土壤硝态氮储量间无显著差异。营养生长期,Alf处理地上部生物量和氮素累积量低于Rap处理(P<0.05),地下部生物量和氮素累积量低于Rhv处理(P<0.05);但生殖生长期,Alf处理地上和地下部氮素累积量均显著高于Rap和Rhv处理(P<0.05)。相关分析表明,土壤中硝态氮储量与覆盖作物生物量以及氮素累积量呈负相关(P<0.05),表明覆盖作物对氮的吸收利用是土壤硝态氮下降的主要原因。综上,与Con处理相比,Alf、Rap和Rhv处理均可以有效降低土壤剖面中残余硝态氮,但Alf处理在前期生长缓慢,降低土壤剖面硝态氮的能力低于Rap与Rhv处理。因此,在砂姜黑土区种植油菜或萝卜+毛苕子更有利于降低覆盖作物生长期的硝态氮淋溶风险。 展开更多

关键词 砂姜黑土 覆盖作物 土壤硝态氮 生物量 植株氮素累积

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