本書基于作者主持和參與的多項科研項目的研究結果，結合其長期定點監測和實地調查及分析歸納、發表的近百篇論文、提出的系列技術規程，并匯集國內外相關研究的文獻，圍繞如何防控黑土侵蝕威脅生態環境和農業生產這一主題撰寫而成。本書主要涉及世界土壤侵蝕類型、溯源、危害，土壤侵蝕過程和影響因素以及研究方法；世界黑土分布及其利用、管理現狀，中國黑土分布、成土過程、分類及利用改良；侵蝕黑土耕層厚度對作物土壤系統的影響，有機肥恢復侵蝕黑土的機制，坡面侵蝕防控措施和效果；溝道侵蝕的分類、發生過程與影響因素，溝道侵蝕臨界理論及溝頭挺進速率和控制因素；黑土區溝道侵蝕的分類分級及特征，侵蝕溝演化、侵蝕過程、機制及影響因素；溝道侵蝕防控措施和修復模式，水土保持工程和耕作措施對侵蝕退化黑土地力的提升作用；未來黑土侵蝕管理的控制策略等內容。
目錄
前言
第一篇 世界黑土
第一章 國外黑土 3
第一節 黑土分類及共性 3
一、土壤及其分類 3
二、黑土及其共性 4
第二節 國外黑土分布及特性 5
一、北美黑土分布及特性 6
二、俄羅斯黑土分布及特性 7
三、烏克蘭黑土分布及特性 8
四、南美黑土分布及特性 8
第三節 國外黑土利用 11
一、美國黑土利用 11
二、加拿大黑土利用 12
三、俄羅斯黑土利用 13
四、烏克蘭黑土利用 13
五、阿根廷與烏拉圭黑土利用 14
第四節 國外黑土管理 15
一、美國黑土管理 15
二、加拿大黑土管理 16
三、俄羅斯和烏克蘭黑土管理 17
四、阿根廷黑土管理 18
五、烏拉圭黑土管理 19
第二章 中國黑土 21
第一節 中國黑土分布 21
一、黑土的分布 22
二、黑鈣土的分布 22
三、草甸土的分布 23
四、暗棕壤的分布 23
五、白漿土的分布 23
六、棕壤的分布 24
第二節 中國黑土成土條件及過程 24
一、黑土成土條件及過程 24
二、黑鈣土成土條件及過程 26
三、草甸土成土條件及過程 28
四、暗棕壤成土條件及過程 29
五、白漿土成土條件及過程 31
六、棕壤成土條件及過程 34
第三節 中國黑土分類 36
一、黑土分類 36
二、黑鈣土分類 38
三、草甸土分類 40
四、暗棕壤分類 42
五、白漿土分類 44
六、棕壤分類 47
第四節 中國黑土利用及改良 48
一、黑土的利用及改良 48
二、黑鈣土的利用及改良 49
三、草甸土的利用及改良 50
四、暗棕壤的利用及改良 52
五、白漿土的利用及改良 53
六、棕壤的利用及改良 54
第二篇 土 壤 侵 蝕
第三章 土壤侵蝕及其研究概述 57
第一節 土壤侵蝕及類型 57
一、土壤侵蝕的概念 57
二、土壤侵蝕的類型 57
第二節 土壤侵蝕溯源及研究歷史 59
一、世界土壤侵蝕溯源 59
二、土壤侵蝕研究歷史 60
第三節 土壤侵蝕的危害 65
一、土壤侵蝕威脅生態文明 65
二、土壤侵蝕降低土壤生產力 65
三、土壤侵蝕污染生態環境 66
四、土壤侵蝕造成重大經濟損失 67
第四節 土壤侵蝕的過程及影響因素 67
一、土壤水蝕過程及影響因素 67
二、土壤風蝕過程及影響因素 70
三、土壤侵蝕過程的時空尺度 72
第五節 土壤侵蝕研究的成就 72
一、土壤侵蝕經驗模型研究 72
二、土壤侵蝕機理與過程研究 73
第六節 土壤侵蝕影響作物產量的研究方法 76
一、全坡面空間調查和空間相關性分析 76
二、耕層土壤剝離試驗 77
三、模型模擬研究 77
四、影響因子——表土層厚度的確定方法 78
第四章 溝道侵蝕 79
第一節 溝道侵蝕及研究方法 79
一、溝道侵蝕概述 79
二、溝道侵蝕的研究方法 80
第二節 溝道侵蝕分類及普遍性 82
一、溝道侵蝕歷史追溯及其分類 82
二、溝道侵蝕的普遍性 84
第三節 溝道侵蝕發生過程與影響因素 86
一、溝道侵蝕發生過程 86
二、溝道侵蝕的影響因素 87
第四節 溝道侵蝕臨界理論及應用 90
一、溝道侵蝕發生的臨界條件 90
二、溝道侵蝕數據采集和計算方法 93
三、溝道侵蝕臨界模型因子值及影響因素 95
四、淺溝和切溝侵蝕預報模型 96
五、溝道生成臨界理論在我國的應用 98
第五節 溝頭挺進速率及控制因素 99
一、溝頭挺進速率 99
二、控制溝頭挺進過程的因素 100
第三篇 中國黑土侵蝕
第五章 中國黑土溝道侵蝕及危害 105
第一節 基于普查的中國黑土區溝道侵蝕現狀 105
一、侵蝕溝分布 105
二、侵蝕溝特征 107
三、東北黑土區侵蝕溝分類分級 111
第二節 中國黑土區侵蝕溝演化過程 118
一、烏裕爾河流域尺度演化過程 119
二、村級尺度演化過程 123
第三節 中國黑土區溝道侵蝕過程及機理研究 131
一、研究回顧 132
二、溝道侵蝕過程 136
三、溝道侵蝕外營力及機理研究 140
第四節 黑土溝道侵蝕危害及風險評估 146
一、溝道侵蝕與糧食產量 146
二、溝道侵蝕經濟損失 148
第六章 中國黑土層厚度對作物的影響 150
第一節 黑土層厚度對作物產量的影響 152
一、對大豆產量及其構成的影響 152
二、對玉米產量及其構成的影響 153
第二節 黑土層厚度對大豆根系形態因子的影響 154
一、對不同土層深度大豆根重密度分布的影響 154
二、對不同土層深度大豆根長密度分布的影響 156
三、對不同土層深度大豆比根長分布的影響 158
第三節 黑土層厚度對玉米根系形態因子的影響 159
一、對不同土層深度玉米根重密度分布的影響 159
二、對不同土層深度玉米根長密度分布的影響 160
三、對不同土層深度玉米比根長分布的影響 162
第四節 黑土層厚度對大豆地上部和根部養分變化的影響 165
一、對大豆植株地上部和根部含氮量的影響 165
二、對大豆植株地上部和根部含磷量的影響 166
三、對大豆植株地上部和根部含鉀量的影響 167
第五節 黑土層厚度對玉米地上部和根部養分變化的影響 168
一、對玉米植株地上部和根部含氮量的影響 168
二、對玉米植株地上部和根部含磷量的影響 169
三、對玉米植株地上部和根部含鉀量的影響 169
第六節 黑土層厚度與作物效應的關系 170
一、與作物產量和根系形態空間分布的關系 170
二、與作物養分吸收的關系 171
第七章 中國黑土層厚度對土壤肥力質量的影響 174
第一節 黑土層厚度對玉米農田土壤酶活性的影響 175
一、對土壤脲酶活性的影響 175
二、對土壤蔗糖酶活性的影響 177
三、對土壤磷酸酶活性的影響 179
四、對玉米乳熟期根際和非根際土壤酶活性的影響 181
第二節 黑土層厚度對大豆農田土壤酶活性的影響 184
一、對土壤脲酶活性的影響 184
二、對土壤蔗糖酶活性的影響 186
三、對土壤磷酸酶活性的影響 188
四、對大豆R6期根際和非根際土壤酶活性的影響 190
第三節 黑土層厚度對農田土壤根際和非根際養分的影響 192
一、對玉米乳熟期根際和非根際土壤速效養分的影響 192
二、對大豆R6期根際和非根際土壤速效養分的影響 193
第四節 農田土壤酶和養分對黑土層厚度的響應 196
一、玉米農田酶活性和速效養分對黑土層厚度的響應 196
二、大豆農田酶活性和速效養分對黑土層厚度的響應 199
第五節 黑土層厚度對農田根際細菌群落的影響 201
一、對作物根際細菌16S rRNA 基因拷貝數和土壤呼吸的影響 201
二、對作物根際細菌群落結構多樣性的影響 202
三、對作物細菌群落結構組成的影響 203
第四篇 黑土侵蝕修復
第八章 有機肥修復侵蝕黑土的機制 209
第一節 有機肥對侵蝕農田黑土生產力的恢復 210
一、施用有機肥對侵蝕黑土玉米產量的影響 210
二、施用有機肥對侵蝕黑土大豆產量的影響 211
三、每剝離1cm表土對玉米和大豆產量的影響 213
四、施用有機肥對侵蝕黑土作物產量構成的影響 214
五、有機肥修復對玉米和大豆品質的影響 217
第二節 有機肥對侵蝕農田黑土物理性狀的修復 218
一、對侵蝕農田黑土容重和田間持水量的影響 218
二、對侵蝕農田黑土水穩性團聚體含量的影響 219
三、對侵蝕農田黑土水穩性團聚體分布的影響 220
第三節 有機肥對侵蝕農田黑土化學性狀的修復 222
一、對土壤有機碳及其活性組分的影響 222
二、對侵蝕黑土活性有機碳分配的影響 224
三、對侵蝕黑土水穩性團聚體結合碳的影響 225
四、對侵蝕黑土剖面中有機碳的影響 227
五、對不同侵蝕程度農田黑土全氮和活性有機氮的影響 232
六、不同侵蝕程度農田黑土土壤活性有機氮組分占全氮的比例 234
第四節 有機肥對侵蝕農田黑土生物學性狀的修復 235
一、對土壤有機酸的影響 235
二、對土壤微生物的影響 238
三、對土壤酶活性的影響 241
四、對土壤微生物過程的影響 243
第九章 侵蝕退化黑土地力恢復 246
第一節 坡耕地作物產量空間分布特征 246
一、土壤質量的空間分布差異 246
二、作物產量空間分布差異 251
第二節 影響坡耕地作物產量的主要因素 252
一、土壤侵蝕因素 252
二、根分泌物和土壤微生物活性因素 254
三、施肥因素 255
第三節 水土保持工程的地力提升作用 255
一、對土壤侵蝕的影響 255
二、對土壤理化性質的影響 256
第四節 水土保持耕作的地力提升作用 257
一、對土壤侵蝕的影響 257
二、對作物產量的影響 259
三、對土壤理化性質的影響 260
第五篇 黑土侵蝕防控
第十章 黑土坡面侵蝕防控措施 265
第一節 坡耕地水土保持措施 265
一、工程措施 265
二、耕作措施 270
三、植物措施 273
第二節 荒坡地水土保持措施 275
一、生態修復技術 275
二、水平坑造林技術 276
三、果樹臺田技術 276
第三節 坡面水土保持措施效果 276
一、水土保持效益 277
二、土壤肥力培育效益 279
三、作物增產效益 281
四、生態恢復效益 285
第十一章 黑土溝道侵蝕防控措施與修復模式 287
第一節 黑土溝道侵蝕治理目標與原則 288
一、治理目標 288
二、治理原則 288
三、防治策略 289
第二節 黑土溝道侵蝕治理措施 290
一、治理措施選取原則 291
二、溝頭防護措施 291
三、溝頭跌水措施 292
四、溝底穩固措施 298
五、護岸措施 302
六、植被恢復措施 304
第三節 黑土溝道侵蝕修復模式 306
一、石籠固溝模式 306
二、漿砌石固溝模式 308
三、干砌石固溝模式 311
四、土+灌木谷坊固溝模式 312
五、灌木封溝模式 314
六、喬木封溝模式 316
七、以連續柳跌水為主體的喬灌封溝模式 317
八、以工程為主以植物為輔治溝模式 318
九、以植物為主以工程為輔治溝模式 320
十、半干旱區溝坡一體化治溝模式 321
十一、復式地埂溝坡一體化治溝模式 323
十二、填埋復墾治溝模式 324
十三、小流域主溝道治理模式 326
十四、復合治溝模式 327
十五、立體經濟開發治溝模式 329
十六、生態封育治溝模式 330
第四節 黑土溝道治理效果 331
一、水土流失治理歷程 331
二、具體案例 333
三、存在的問題 339
第十二章 控制黑土侵蝕退化的策略 341
第一節 烏拉圭黑土長期定位試驗的啟示 341
一、作物—牧草多體輪作制長期定位試驗及其構成 341
二、作物—牧草多體輪作制下土壤有機碳和碳儲量的變化 342
三、不同耕作方式下多年生牧草—作物長期輪作及其土壤有機碳動態 343
四、作物—牧草多體輪作制對土壤侵蝕的影響 344
五、作物輪作與多年生牧草—作物輪作長期試驗及其土壤有機碳動態 345
六、作物輪作和耕作對排放的影響 345
第二節 聚丙烯酰胺在土壤侵蝕管理中的應用 346
一、土壤和水特性對聚丙烯酰胺吸附作用的影響 347
二、聚丙烯酰胺分子量及其電荷對土壤滲透作用的影響 349
三、聚丙烯酰胺在土壤和水中的降解與環境安全 351
第三節 土壤侵蝕日發布系統 351
一、土壤侵蝕日發布系統的核心組成 352
二、應用實例及在我國的應用前景 355
第四節 溝道侵蝕研究存在的問題及展望 358
一、溝道侵蝕研究存在的問題 358
二、侵蝕溝道研究展望 358
第五節 恢復土壤質量以緩解土壤侵蝕退化 360
一、恢復土壤質量的土壤有機碳閾值 361
二、養分綜合管理與植被覆蓋 361
三、土壤質量指數與保護性農業 362
四、土壤質量恢復策略 364
參考文獻 369
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