典型黑土壟作區耕地溝蝕對土壤養分的影響研究①

楊 子，劉曉光，寧 靜，董芳辰，于 杰，張 鵬，王 賽

(東北農業大學資源與環境學院，哈爾濱 150030)

典型黑土壟作區耕地溝蝕對土壤養分的影響研究①

楊 子，劉曉光*，寧 靜，董芳辰，于 杰，張 鵬，王 賽

(東北農業大學資源與環境學院，哈爾濱 150030)

近年來東北黑土區溝蝕吞食耕地現象加劇，養分流失、耕地質量下降等問題凸顯。以賓縣的糖坊鎮和三寶鄉為研究區，綜合“3S”技術和統計學的模型方法，對研究區溝蝕對土壤中有機質、全氮、全磷和速效鉀含量的影響及不同壟向耕作下溝蝕對各養分的影響及差異展開研究。其中橫壟種植指作物壟的方向和地塊坡向方向成垂直的種植方式，順壟種植是作物壟的方向和地塊坡向方向平行的種植方式。結果表明：溝蝕對土壤養分含量影響較大，有機質和全氮含量較無侵蝕區分別減少33.43% 和46.67%，速效鉀與全磷含量則變化不明顯，在溝蝕區進行秸稈覆蓋能夠有效減少土壤養分的流失。溝蝕在造成養分含量下降的同時，也影響了土壤的理化結構，降低了土壤中有機質和全氮含量之間的相關性。橫壟溝蝕、順壟溝蝕及無溝蝕對照組土壤有機質和全氮含量大小均表現為無溝蝕區＞順壟溝蝕＞橫壟溝蝕。無侵蝕區土壤養分含量最高，溝蝕區順壟耕作較橫壟耕作更具保肥意義。

溝蝕；耕作壟向；土壤養分；黑土區

土壤侵蝕作為土地系統對自然過程與人類活動的一種消極響應，是導致土地退化、土壤肥力下降、區域生態環境惡化的重要原因，直接影響區域生態安全和社會經濟的可持續發展，已成為土地科學領域研究的熱點問題[1–5]。大量研究已表明土壤侵蝕能夠造成土壤營養元素的流失，導致土壤肥力的下降，并對自然侵蝕下土壤養分的變化過程進行了探討[6–8]。隨著農業生產方式和強度的變化，由于耕作方式不同而引起的耕地溝蝕現象也逐漸成為土壤侵蝕研究者關注的重要內容。壟作作為一種常見的耕作方式，是通過耕作在種植行的上部形成壟，進而在作物生長期將作物播種在壟上的一種耕作模式，是改善表層土壤物理屬性和水文屬性，影響農田系統水文學的主要因子之一[9–11]。壟向的不同在一定程度上影響了地表徑流的方向及過程，進而影響耕地溝蝕產流產沙及土壤中氮、磷、鉀等養分的運移過程[12–13]。目前耕作壟向(以橫壟和順壟為主)、耕地溝蝕的分布及其對土壤養分的影響過程已成為農業生產者及相關研究人員關注的熱點問題，而有關不同耕作壟向模式下溝蝕的產生以及土壤養分變化的影響過程則鮮有報道。我國東北黑土區以土壤肥沃、作物產量高著稱，農業生產強度大，耕作方式以壟作為主，是我國重要的商品糧、畜牧基地，但長期的不合理耕作也造成土壤侵蝕、水土流失等問題凸顯[14–16]。因此，在掌握耕地溝蝕對土壤養分影響的基礎上，結合區域農業生產特點，明確區域不同耕作壟向模式下溝蝕對土壤養分變化的影響，對區域制定科學合理的耕作模式、減少溝蝕影響、保障耕地安全具有重要的指導意義。

本文選擇典型黑土區賓縣的糖坊鎮和三寶鄉作為研究區，通過實地調研，綜合應用“3S”技術、統計學的模型方法，對黑土壟作區耕地溝蝕對土壤中有機質、全氮、全磷和速效鉀含量的影響及不同壟向耕作模式下溝蝕對以上 4種土壤養分的影響差異展開研究，以明確壟作條件下耕地溝蝕與土壤養分間的關系，為黑土區制定和選擇更加合理的耕作模式、保障耕地生態安全、實現耕地資源的可持續利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于我國東北典型黑土區的邊緣(地理位置為126°55′41″ ～ 128°19′17″ E，45°30′37″ ～ 46°01′20″ N)，屬松嫩高平原與張廣才嶺的過渡帶，是黑龍江省國家級黑土區水土流失治理重點工程區(圖 1)。境內海拔高度為34 ～ 952 m，地形呈南高北低之勢，南部為丘陵漫崗地，向北逐步過渡為平川地，地勢起伏較大。土壤類型以黑土為主[16]，氣候類型為中溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷干旱，夏季溫熱濕潤。多年平均氣溫4.4℃，年降水量600 ～ 800 mm，多集中在每年的6—9月，占全年降雨量的90%。漫崗地和山地上的耕地保墑能力較差，導致境內降雨的空間有效分配有顯著差異。區域土地資源開發歷史較早，農業生產活動頻繁。耕作方式以旋耕起壟為主(表 1)，耕作壟向多為橫壟和順壟，屬于典型的黑土壟作區。隨農業生產強度的增加，區域內侵蝕溝分布廣泛，橫壟斷壟垮塌、順壟沖刷壟溝現象十分明顯，區域生態環境惡化，耕地質量嚴重下降。

圖1 研究區位置及采樣點Fig. 1 Location of the study area and sampling sites

表1 研究區耕地地形及耕作方式Table 1 Cultivated land terrains and tillage methods in study area

1.2 數據來源與處理

耕作壟向及溝蝕分布：耕作壟向及侵蝕溝數據均以2013年SPOT影像(分辨率2.5 m)為基礎，結合30 m × 30 m的DEM(數字高程模型)數據與高分辨率Google Earth可視化地形起伏進行室內判讀和提取。一般情況下，橫壟種植指作物壟的方向和地塊坡向方向成垂直的種植方式，順壟種植則是作物壟的方向和地塊坡向方向平行的種植方式。壟向角為壟向與等高線之間的夾角，因等高線與坡向之間互相垂直，夾角為90°，所以壟向角是坡向與壟向之間的夾角的余角。壟向具體判別方法為：當壟向與坡向夾角在0° ～ 10°時，定義此類壟向為順壟，當壟向與坡向夾角在80° ～90° 時，定義此類壟向為橫壟[13]。為保證數據提取的準確性，于2015年4月和11月對研究區內溝蝕現狀及耕地壟向進行實地驗證，溝蝕提取及壟向判讀精度分別為95% 和92%，滿足研究需要。

樣點的布設與采集：以室內判讀的壟向和溝蝕數據為基礎，根據侵蝕溝分布及耕作壟向特征在室內制定土壤樣點的布設和采集方案，共布設40個土壤樣點(圖1)。于2015年4月播種耕作前在糖坊鎮和三寶鄉進行野外采樣，以避免人為施肥因素對土壤養分的影響。通過手持GPS進行空間定位，并盡可能與室內預布點位一致，具體采樣過程為：以橫壟耕作(HL)和順壟耕作(SL)為采樣區，在溝道中部邊緣距溝蝕20 ～ 30 cm處采用五點法分別采集12個土壤樣本作為溝蝕樣點(圖2)，其次在橫、順壟附近的無溝蝕區(DZ)采集12個土壤樣本(圖2)，作為對照組進行對比分析，并隨機在4條侵蝕溝溝底(GD)采集4個土壤樣本，共采集40份土壤樣品(表2)，采樣深度為0 ～ 20 cm。本研究的無溝蝕區與橫壟侵蝕區、順壟侵蝕區臨近，土壤及自然條件相對一致，主要耕作方式與橫壟侵蝕區及順壟侵蝕區同為旋耕起壟。最后，對土壤樣本進行簡單處理，撿出雜草碎石顆粒，留足試驗用量，并記錄采樣點周邊環境信息。

圖2 地塊尺度采樣點示意例圖Fig. 2 Sketch map of sampling sites in plot scale

表2 采樣點信息描述Table 2 Description of sampling sites

測試分析：采樣完成后將土壤樣品帶回實驗室，經自然風干，剔除石塊草根等雜物，研磨過0.25 mm和1 mm篩儲存，用以分析測定土壤理化性質。全氮(TN)采用半微量開氏法測定；全磷(TP)采用高氯酸–濃硫酸法測定；速效鉀(AK)采用乙酸銨浸提，火焰光度法測定；土壤有機質(SOM)采用重鉻酸鉀外加熱法測定。

1.3 研究方法

單因素方差分析(ANOVA)是指對單因素實驗結果進行分析，檢驗因素對實驗結果有無顯著性影響的有效方法。本文以統計分析為基礎，采用單因素方差分析法對溝蝕及不同壟向耕作下溝蝕對土壤中有機質、全氮、全磷和速效鉀含量影響的進行分析。如果存在顯著性差異，則采用最小顯著性差異法(LSD法)對以上養分的顯著性差異進行比較分析，以明確耕作壟向、耕地溝蝕與土壤養分間的定量關系。

方差計算過程主要在ArcGIS10.0和SPSS19.0中進行，相關繪圖在ArcGIS10.0和Origin9.0中完成。

2 結果與分析

2.1 耕地溝蝕對土壤養分的影響

耕地溝蝕的分布一定程度上影響了農業生產過程，大量研究也表明溝蝕的產生可以顯著改變土壤中各類養分的含量及分布格局[17–19]。通過對研究區的溝蝕區和無溝蝕區土壤中有機質、全氮、全磷和速效鉀含量進行單因素方差分析及LSD檢驗，得到耕地溝蝕對土壤中各類養分的影響過程及差異水平(表3)。

表3 溝蝕區和無溝蝕區土壤養分含量均值表Table 3 Mean soil nutrient contents of the sampling sites in gully erosion area and non-gully erosion area

由表3可知，與無溝蝕區相比，耕地溝蝕明顯改變了土壤中各養分的含量。其中，以有機質和全氮含量的變化最為顯著。無溝蝕區土壤有機質含量為31.53 g/kg，溝蝕區為21.02 g/kg，溝蝕區較無溝蝕區下降幅度達33.43%。經LSD 檢驗，無溝蝕區與 橫壟模式下溝蝕區土壤有機質含量差異達到極顯著水平(P=0.009＜0.01)，與順壟模式下溝蝕區有機質含量差異達到顯著性水平(P=0.048＜0.05)。無溝蝕區土壤全氮含量為1.65 g/kg，溝蝕區為0.88 g/kg，溝蝕區較無溝蝕區下降46.67%。LSD檢驗結果顯示，無溝蝕區全氮含量與 橫壟模式下溝蝕區全氮含量差異達到極顯著水平(P=0.008＜0.01)，與順壟模式下溝蝕區全氮含量差異達到顯著性水平(P=0.047＜0.05)，該結果與相關研究一致，即土壤溝蝕現象加快了土壤中氮素的流失過程[20]。研究區速效鉀與全磷含量則對溝蝕的響應表現不明顯，無溝蝕區速效鉀含量為221.24 g/kg，溝蝕區為202.3 g/kg，溝蝕區較無溝蝕區有輕微下降；全磷含量在溝蝕區和無溝蝕區基本沒有變化，這可能與磷素在土壤中的遷移及淋失過程有關。以上分析表明溝蝕的產生對土壤中有機質和全氮含量產生了明顯作用，造成了兩種養分的大量流失，而對速效鉀和全磷含量的影響則十分有限，因此，下文相關研究只針對土壤中有機質含量和全氮含量展開。

基于以上研究，溝蝕對土壤中有機質含量和全氮含量影響較大，為進一步探討溝蝕對土壤中有機質和全氮含量的影響過程，即溝蝕在影響土壤養分含量的同時是否對土壤的理化結構產生干擾，本文對溝蝕區和無溝蝕區土壤中有機質和全氮含量作進一步的線性回歸分析，以了解溝蝕影響下的土壤中有機質含量和全氮含量之間的相關性變化(圖3)。

圖3 無溝蝕區(A)與溝蝕區(B)土壤有機質與全氮相關性Fig. 3 Correlation between SOM and TN in non-gully erosion area (A) and gully erosion area (B)

從圖3可以看出，在無溝蝕區土壤中有機質含量和全氮含量的相關系數為0.631 4，呈顯著性正相關水平(P=0.002＜0.01)，這與已有的大部分研究結果相一致[21–22]。在溝蝕區土壤中有機質含量和全氮含量的相關性則表現較弱，相關系數為0.306 4，出現該結果的原因可能為：一方面溝蝕確實影響了土壤的理化結構，從而降低了土壤中有機質含量和全氮含量之間的相關性；另一方面可能受樣點分布等隨機因素的影響，對研究結果產生了干擾。但可以肯定的是溝蝕的產生對土壤中有機質及全氮等養分的含量產生了顯著影響，同時也影響了土壤的理化結構，其具體過程有待進一步的試驗驗證。

有研究表明溝底侵蝕是促進高塬溝壑區發展的重要因素之一，制止溝底侵蝕被認為是阻止徑流達到溝底、下切溝床的第二道防線[23]。為探究耕地溝蝕區有相關治理措施的溝底與無治理措施溝底土壤養分含量差異，在上述耕地溝蝕處挑選4個溝底數據進行采樣分析。溝底1、2屬于棄荒狀態沒有治理措施，溝底3雜草較多并有秸稈覆蓋，溝底4已有植被，落葉、枯枝較多，結果見表4。

從表4可知，除速效鉀和全磷兩項指標外，有機質及全氮養分均值均小于無溝蝕區養分均值，分別為22.07 g/kg和1.55 g/kg，相較于無溝蝕區分別降低30.83% 和 6.06%。因溝底數據采樣較為隨機，故較無溝蝕區降低的范圍并不能代表整體溝底養分含量與無溝蝕區含量的關系，但能夠肯定的是，溝蝕發生后由于溝底侵蝕，溝底土壤養分較無溝蝕區仍有流失。沒有治理措施的溝底1、2主要土壤養分含量均低于溝底 3、4，說明通過一定的整治，侵蝕部分的土壤能夠達到高肥力水平。有研究表明，耕地秸稈覆蓋量越大，對土壤溫度和濕度的影響越大。由于秸稈具有高的碳氮比，所以在秸稈與土壤融合后能對土壤氮起到暫時性的固持作用[24]。

表4 溝底采樣點土壤養分含量Table 4 Soil nutrient contents of sampling sites at bottom of ditch

2.2 不同壟向(橫、順)耕作模式下溝蝕對土壤養分的影響

一般認為溝蝕是坡耕地土壤侵蝕的結果，侵蝕溝形成的過程中土壤隨徑流的移動造成了土壤養分元素空間再分配和變異。壟作作為一種常見的耕作方式，長時間的壟作模式會對耕作區地表徑流產生影響，改變地表微地形，潛在性地助力侵蝕溝發生[13,25]。橫壟耕作與順壟耕作由于產生溝蝕的動力機制和方式不同，不同壟向耕作模式下溝蝕對土壤養分的影響過程也存在較大差異。為探討不同壟向耕作模式下溝蝕對土壤養分影響的差異，對不同壟向耕作模式下溝蝕區采樣點(橫壟、順壟各12個)及12個無溝蝕區采樣點土壤有機質和全氮含量均值進行了對比分析，結果見圖4。

從圖4可以看出，橫壟、順壟溝蝕區土壤和無溝蝕區土壤有機質和全氮含量存在差異，有機質含量呈現無溝蝕區＞順壟溝蝕區＞橫壟溝蝕區，其中，順壟溝蝕區土壤有機質均值為22.64 g/kg橫， 壟溝蝕土壤有機質均值為 19.40 g/kg，較順壟溝蝕土壤下降14.31%。全氮含量呈現無溝蝕區＞順壟溝蝕區＞橫壟溝蝕區，順壟溝蝕區土壤全氮均值為0.99 g/kg 橫， 壟溝蝕區土壤全氮均值為0.76 g/kg，較順壟溝蝕區土壤下降23.23%，整體變化趨勢與有機質類似。研究結果表明，橫、順壟耕作模式下溝蝕對土壤養分的影響過程存在明顯差異，較之橫壟耕作，順壟耕作更有利于減緩溝蝕對土壤中有機質和全氮含量的流失進程，是該區域應該進一步推廣的耕作模式。

為進一步驗證不同壟向耕作模式下溝蝕對土壤有機質和全氮含量變化的影響，分別對糖坊鎮和三寶鄉土壤樣品的差異性進行分析，結果見圖5。

圖4 不同壟作方式下溝蝕土壤有機質和全氮含量的均值箱圖Fig. 4 Average value boxes of contents of SOM and TN under different gully erosion

圖5 不同區域不同壟作方式下溝蝕土壤有機質和全氮含量的均值柱形圖及趨勢線Fig. 5 Column charts and trend lines of mean SOM and TN under different gully erosion in different regions

由圖5可知，三寶鄉、糖坊鎮土壤有機質和全氮含量與兩地區平均含量規律一致，均為無溝蝕區＞順壟溝蝕區＞橫壟溝蝕區。三寶鄉無溝蝕區、順壟溝蝕區、橫壟溝蝕區土壤有機質含量分別為36.16、18.40、18.14 g/kg，全氮含量分別為2.18、1.76、1.31 g/kg。糖坊鎮無溝蝕區、順壟溝蝕區、橫壟溝蝕區土壤有機質含量分別為28.23、25.67、20.30 g/kg；全氮含量均值分別為1.25、0.45、0.37 g/kg。從圖5中均值柱形圖趨勢線來看，三寶鄉土壤有機質含量降幅明顯，糖坊鎮降幅較不明顯。全氮含量在兩鄉鎮不同壟作情況下降幅相近，趨勢線成平行狀。糖坊鎮順壟模式下溝蝕區土壤有機質及全氮含量均值分別為25.67、0.45 g/kg，橫壟模式下溝蝕區土壤有機質及全氮含量均值分別為20.30、0.37 g/kg。較之順壟耕作，橫壟耕作土壤有機質及全氮含量分別下降20.91%和 17.78%。三寶鄉順壟模式下溝蝕區土壤有機質及全氮含量分別為18.40、1.76 g/kg，橫壟模式下溝蝕區土壤有機質及全氮含量分別為18.14、1.31 g/kg，較之順壟耕作，橫壟耕作土壤有機質及全氮含量分別下降1.4% 和25%。以上結果進一步表明，較之橫壟耕作，順壟耕作一定程度上可以減少溝蝕對土壤中有機質含量和全氮含量的流失，在保護耕地土壤養分方面效果更佳。

3 討論

研究區溝蝕分布較廣，溝蝕在一定程度上降低了耕地土壤中有機質和全氮的含量，造成土壤養分的流失，這與其他研究結果一致[17–18]。耕作壟向的不同也會對溝蝕區耕地土壤中各養分的含量產生影響，對其作用過程進行研究具有重要的實踐意義。

不同壟向耕作模式溝蝕產生的作用過程存在較大差異[25–27]，順坡壟作條件下，超滲徑流會沿壟溝流出，橫坡壟作條件下，超滲徑流小雨強條件下會在壟溝滯留，遇大雨強條件“渠系效應”表現明顯，會致使斷壟情況發生，耕地上的表層土壤將會受到更嚴重的沖刷，從而導致了溝蝕對土壤養分流失過程的不同。本文主要探討不同壟向耕作產生溝蝕對土壤養分累積效應的差異，順壟耕作條件下侵蝕處的養分流失低于橫壟，但不同壟向耕作條件下的水土保持效益比較有待進一步的綜合研究。本文在以往研究的基礎上對該過程作了實驗驗證與分析，闡明了不同壟作模式溝蝕產生與土壤養分含量間的定量關系，豐富了相關研究進程。耕作壟向作為干擾溝蝕發生的潛在因素，在今后的研究中需要進一步加強其對溝蝕的產生及對土壤中養分含量影響的機理過程研究，這也是區域耕地溝蝕治理和耕地質量提升的基礎。本研究還表明溝蝕的產生對土壤的理化性質產生了一定的影響，改變了土壤中有機質含量和全氮含量之間的相關性，其具體的過程及原因也是進一步試驗分析的重點。

4 結論

1) 溝蝕的分布對土壤中有機質和全氮含量影響較大，溝蝕區土壤有機質和全氮含量較無溝蝕區分別減少 33.43% 和 46.67%，速效鉀與全磷含量對溝蝕的響應不明顯，在溝蝕區進行秸稈覆蓋及治理能夠有效減少土壤養分的流失。

2) 溝蝕在改變土壤中有機質及全氮含量的同時，也對土壤的理化結構產生了明顯干擾，一定程度上降低了土壤中有機質與全氮含量間的相關性，但具體過程也有待進一步的試驗驗證。

3) 橫、順壟耕作模式下溝蝕對土壤養分的影響過程存在明顯差異，橫壟溝蝕區、順壟溝蝕區及無溝蝕區土壤有機質和全氮含量均表現為無溝蝕區＞順壟溝蝕＞橫壟溝蝕。由此可知，無溝蝕區土壤養分含量最高，溝蝕區順壟耕作較橫壟耕作更具保肥意義。

[1] 冷疏影, 馮仁國, 李銳, 等. 土壤侵蝕與水土保持科學重點研究領域與問題[J]. 水土保持學報, 2004, 18(1): 1–6 [2] 趙明松, 李德成, 張甘霖. 1980—2010年間安徽省土壤侵蝕動態演變及預測[J]. 土壤, 2016, 48(3): 588–596

[3] 張海東, 于東升, 董林林, 等. 侵蝕紅壤恢復區植被垂直結構對土壤恢復特征的影響[J]. 土壤, 2014, 46(6): 1142–1148

[4] 趙明松, 李德成, 張甘霖, 等. 基于 RUSLE模型的安徽省土壤侵蝕及其養分流失評估[J]. 土壤學報, 2016, 53(1): 28–38

[5] 陳新建, 濮勵杰. 中國資源地理學學科地位與近期研究熱點[J]. 資源科學, 2015, 37(3): 425–435

[6] 趙明松, 李德成, 張甘霖, 等. 基于 RUSLE模型的安徽省土壤侵蝕及其養分流失評估[J]. 土壤學報, 2016, 53(1): 28–38

[7] 徐國策, 李占斌, 李鵬, 等. 丹江鸚鵡溝小流域土壤侵蝕和養分損失定量分析[J]. 農業工程學報, 2013, 29(10): 160–167

[8] 張孝存, 鄭粉莉, 安娟, 等. 典型黑土區坡耕地土壤侵蝕對土壤有機質和氮的影響[J]. 干旱地區農業研究, 2013, 31(4): 182–186

[9] Burwell R E, Allmaras R R, Sloneker L L. Structural alteration of soil surfaces by tillage and rainfall[J]. Soil Water Conservation,1966, 21: 61–63

[10] Shi X H, Yang X M, Drury C F, et al. Impact of ridge tillage on soil organic carbon and selected physical properties of a clay loam in southwestern Ontario[J]. Soil and Tillage Research, 2012, 120: 1–7

[11] álvarez-Mozos J, Campo M á, Giménez R, et al. Implications of scale, slope, tillage operation and direction in the estimation of surface depression storage[J]. Soil and Tillage Search, 2011, 111: 142–153

[12] 王勇強, 王玉寬, 傅斌, 等. 不同耕作方式對紫色土侵蝕的影響[J]. 水土保持研究, 2007, 14(3): 333–335

[13] 趙玉明, 劉寶元, 姜洪濤. 東北黑土區壟向的分布及其對土壤侵蝕的影響[J]. 水土保持研究, 2012, 19(5): 1–6

[14] 雷國平, 代路, 宋戈. 黑龍江省典型黑土區土壤生態環境質量評價[J]. 農業工程學報, 2009, 25(7): 243–248

[15] 許曉鴻, 隋媛媛, 張瑜, 等. 東北丘陵區溝蝕發展現狀及影響因素分析[J]. 土壤學報, 2014, 51(4): 699–708

[16] 黑龍江土地管理局. 黑龍江土壤[M]. 北京: 中國農業出版社, 1992

[17] 李強, 許明祥, 趙允格, 等. 黃土高原坡耕地溝蝕土壤質量評價[J]. 自然資源學報, 2012, 27(6): 1001–1012

[18] 閆業超, 岳書平, 張樹文, 等. 黑土區土壤侵蝕經濟損失價值估算及其特征分析——以黑龍江克拜東部黑土區為例[J]. 自然資源學報, 2009, 24(12): 2135–2146

[19] Zhang X Y, Sui Y Y, Zhang X D, et al. Spatial variability of nutrient properties in black soil of Northeast China[J]. Pedosphere, 2007, 17(1): 19–29

[20] 葛方龍, 張建輝, 蘇正安, 等. 坡耕地紫色土養分空間變異對土壤侵蝕的響應[J]. 生態學報, 2007, 27(2): 459–464

[21] 雷建容, 莫太相, 李孝東, 等. 川中丘陵區土壤有機質與全氮關系研究[J]. 西南農業學報, 2013, 26(2): 663–666

[22] 孫冬梅, 陳學昌. 黑龍江省土壤有機質與全氮和堿解氫的相關分析[J]. 黑龍江八一農墾大學學報, 1995, 8(2): 57–60

[23] 陳紹宇, 許建民, 王文龍, 等. 黃土高塬溝壑區董志塬溝頭溯源侵蝕特征及其防治途徑[J]. 水土保持通報, 2009, 29(4): 37–41

[24] Cheshire M V, Bedrock C N, Williams B L, et al. The immobilization of nitrogen by straw decomposition in soil[J]. European Journal of Soil Science, 1999, 50: 320–341

[25] 孟令欽, 李勇. 東北黑土區坡耕地侵蝕溝發育機理初探[J]. 水土保持學報, 2009, 23(1): 7–11

[26] 劉前進. 棕壤橫壟土壤侵蝕特征及其影響因素[D]. 武漢:華中農業大學, 2014

[27] 馬琳琳, 安娟, 劉前進. 橫坡壟作壤中流條件下壟高對徑流態氮磷流失的影響[J]. 水土保持學報, 2014, 28(6): 56–60

Effects of Gully Erosion on Soil Nutrients in Ridge Area of Typical Black Soil

YANG Zi, LIU Xiaoguang*, NING Jing, DONG Fangchen, YU Jie, ZHANG Peng, WANG Sai
(College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

In recent years, the gully erosion cutting up the cultivated land in the black soil region has become more and more serious, which has caused severe the loss of nutrients, the decline in the quality of arable land and other problems. Two towns in Binxian County of the Heilongjiang Province were selected as the study areas, “3S” techniques and statistical models were used to explore the effects of gully erosion on soil organic matter (SOM), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and available potassium (AK), to explore the effects of gully erosion under different directions of tillage ridge on the four nutrients, in which horizontal ridge or dip ridge was referred to crop ridge vertical or horizontal with plots slope aspect. The results indicated that: gully erosion had a great influence on soil nutrient contents, compared with non-gully erosion area, SOM and TN in gully erosion area decreased by 33.43% and 46.67%, respectively, but the changes of AK and TP were not obvious. Straw mulching could effectively reduce the loss of soil nutrients in gully erosion area. Gully erosion also weakened the correlation between SOM and TN. SOM and TN were non-gully erosion region＞ dip ridge ＞horizontal ridge, dip ridge tillage is better than horizontal ridge one in maintaining fertility in gully area.

Gully erosion; Direction of tillage ridge; Soil nutrient; Black soil region

S157；S158.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2017.02.025

黑龍江省教育廳科學技術項目(12531035)和黑龍江省重點實驗室開放項目(ht2012-10)資助。

* 通訊作者(lxgneau@163.com)

楊子(1991—)，女，山東聊城人，碩士研究生，主要從事土地生態問題及3S技術應用方面研究。E-mail: yzspace1001@163.com