【摘 要】
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东北黑土区是我国重要的粮食基地,但土壤侵蚀日益严重。开展该区坡耕地上农田防护林带的防蚀效益研究,是东北黑土区水土流失治理以及防护林带精准构建的迫切需求。因此,本研究选择坡度、坡长和耕作措施基本一致的上坡、中坡布置有小黑杨防护林带和无防护林带坡面(简称有林带坡面、无林带坡面)作为研究对象,通过对不同坡位(坡上、坡中上、坡中、坡中下、坡下)、不同土层(0~20 cm、20~40 cm)土壤的基本理化性
【基金项目】
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项目“十四五”国家重点研发计划项目(2021YFD1500705);
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东北黑土区是我国重要的粮食基地,但土壤侵蚀日益严重。开展该区坡耕地上农田防护林带的防蚀效益研究,是东北黑土区水土流失治理以及防护林带精准构建的迫切需求。因此,本研究选择坡度、坡长和耕作措施基本一致的上坡、中坡布置有小黑杨防护林带和无防护林带坡面(简称有林带坡面、无林带坡面)作为研究对象,通过对不同坡位(坡上、坡中上、坡中、坡中下、坡下)、不同土层(0~20 cm、20~40 cm)土壤的基本理化性质、团聚体组成及稳定性、微团聚体分形及结构特征等指标的测定,并结合主成分分析法,探究了农田防护林带对坡面土壤抗蚀性的影响。结果表明:(1)坡面布置林带后土壤抗蚀性总体强于无林带坡面。此外,林带对水稳性团聚体组成的优化,稳定性的增强起到了积极作用,使坡面20~40 cm土层中>2 mm、2~1mm水稳性团聚体含量、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)相较于无林带坡面显著增加了28.60%、17.67%、10.17%、9.69%(P<0.05),而0.5~0.25 mm和>0.25 mm团聚体破坏率(PAD0.25)显著减小了11.00%、9.86%(P<0.05)。林带也改善了土壤微团聚体的组成及其稳定性,使坡面土壤微团聚体分形维数、分散系数在0~20cm土层显著小于无林带坡面(P<0.05),分别下降了0.54%、10.38%。(2)主成分分析可知,土壤抗蚀性评价模型为:F=0.546F1+0.341F2+0.113F3。各主成分中水稳性团聚体类能较好的反映黑土坡耕地抗蚀性能的强弱,微团聚体类和无机粘粒类次之,有机质含量与这三类抗蚀性指标均存在显著相关(P<0.05)。(3)林带的存在影响了坡面土壤抗蚀性的变化,表现在林带前0~20 cm、20~40 cm土层中砂粒含量、小粒级水稳性团聚体含量(<0.5 mm)、PAD0.25、微团聚体分形维数和分散系数增加,粘粒含量、中粒级水稳性团聚体含量(2~0.5 mm)、MWD、GMD和团聚度减小,土壤抗蚀性减弱;而在林带后粘粒含量、中粒级水稳性团聚体含量(2~0.5mm)、MWD、GMD和团聚度提高,砂粒含量、小粒级水稳性团聚体含量(<0.5 mm)、PAD0.25、微团聚体分形维数和分散系数减小,土壤抗蚀性增强;但随着与林带距离的增加,土壤抗蚀性有所减弱。(4)林带的布置也使坡面各坡位的土壤抗蚀性与无林带坡面存在差异,表现在坡面0~20 cm土层土壤抗蚀性在坡中上与坡中下增强;在20~40 cm土层,林带仅使坡中土壤抗蚀性减弱,在其他坡位均有增强。此外,林带还使土壤有机质含量在坡中各土层显著提升了2.38%、3.18%(P<0.05),使坡下各土层分形维数显著减小,优化了坡下的土壤微团聚体组成。综上所述,农田防护林带的布置能够增强坡面整体的土壤抗蚀性。同时也影响了坡面土壤抗蚀性的变化特征,因此,在治理坡耕地水土流失时建设防护林带并进行合理的空间配置有十分重要的意义。
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