坡面土壤有机碳迁移输出特征及其对保护性耕作的响应

aiming at the problem of soil quality decreasing due to soil and water loss in agriculture practices on gentle slope land in mountain area of southern Ningxia province, the conservation tillage experiment headed by ridge-furrow system is conducted to research on transfer and output characteristics of soil organic carbon(SOC). In natural and simulated rainfall conditions, the transfer characteristic of SOC and sink activity components, SOC in soil wate-stable aggregates were analyzed.otherwise, the SOC distribution model should be found by geostatistic method. Meanwhile, the effects of SOC mineration and sequestration and water run off on output characteristics of SOC is also discussed. The results would provide scientific surport for mountain area to decrease soil and water loss, improve soil quality and realize sustainable agriculture production.

针对宁南山区缓坡耕地在农业生产中水土流失严重、土壤质量持续下降的问题，本项目开展以垄沟系统为核心的保护性耕作条件下缓坡耕地土壤有机碳坡面迁移输出特征研究。分别在自然降雨和人工降雨条件下分析保护性耕作条件下土壤有机碳总量及其库活性组分、土壤水稳性团聚体有机碳的坡面迁移特征；应用地统计学的方法构建坡面土壤有机碳的分布模型；同时分析坡面土壤有机碳的固定、矿化特征和径流损失对土壤有机碳坡面分布的影响。为该地区缓坡耕地提高减少水土流失、提高土壤质量和实现农业持续生产提供科学依据。

课题在2016-2019年期间，在固原市西吉县将台乡火集村建立了野外径流小区田间定位试验，自制模拟降雨装置用于模拟降雨试验，以宁南山区缓坡耕地为研究对象，以当地特色作物玉米为供试作物，选择以沟垄系统为核心技术的保护性耕作方式，包括传统平作（CK）、沟垄不覆盖（NH）、沟垄秸秆覆盖（SM）、沟垄覆膜（HP）4 种耕作方式，分别开展田间定位试验和模拟降雨试验。1.初步探明了保护性耕作条件下土壤有机碳及其库活性组分、土壤微团聚体有机碳的坡面迁移特征；2.应用地统计分析方法确定了不同耕作措施条件下不同坡度土壤有机碳变异特征符合高斯函数模型；3.通过坡度与坡长拟合，建立了不同耕作措施下土壤有机碳坡面分布模型为C=a－b sinθ＋c L；4.揭示了坡面有机碳在保护性耕作措施下的固定和矿化规律，坡面有机碳流失量和土壤CO2排放损失是引起土壤有机碳变化的重要因子。5.拟合提出土壤有机碳与土壤储水量关线性关系式：y = 0.557x + 5.9924 (R2= 0.6395)； 6.估算出保护性耕作条件下有机碳碳储量的变化量，及其土壤有机碳的流失和土壤CO2排放损失的贡献率。研究成果可为构建宁南山区“农业废弃物资源化利用、土壤碳库构建和生产力提升、农业绿色健康生产”为核心的旱作型生态绿色农业技术与模式提供科学依据和技术支撑。项目发表学术论文6 篇，获授权实用新型专利1件，参加国内学术交流会4人次，培养自治区青年拔尖人才1名，培养本科生1名。