本书基于作者主持和参与的多项科研项目的研究结果，结合其长期定点监测和实地调查及分析归纳、发表的近百篇论文、提出的系列技术规程，并汇集国内外相关研究的文献，围绕如何防控黑土侵蚀威胁生态环境和农业生产这一主题撰写而成。本书主要涉及世界土壤侵蚀类型、溯源、危害，土壤侵蚀过程和影响因素以及研究方法；世界黑土分布及其利用、管理现状，中国黑土分布、成土过程、分类及利用改良；侵蚀黑土耕层厚度对作物土壤系统的影响，有机肥恢复侵蚀黑土的机制，坡面侵蚀防控措施和效果；沟道侵蚀的分类、发生过程与影响因素，沟道侵蚀临界理论及沟头挺进速率和控制因素；黑土区沟道侵蚀的分类分级及特征，侵蚀沟演化、侵蚀过程、机制及影响因素；沟道侵蚀防控措施和修复模式，水土保持工程和耕作措施对侵蚀退化黑土地力的提升作用；未来黑土侵蚀管理的控制策略等内容。
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前言
第一篇 世界黑土
第一章 国外黑土 3
第一节 黑土分类及共性 3
一、土壤及其分类 3
二、黑土及其共性 4
第二节 国外黑土分布及特性 5
一、北美黑土分布及特性 6
二、俄罗斯黑土分布及特性 7
三、乌克兰黑土分布及特性 8
四、南美黑土分布及特性 8
第三节 国外黑土利用 11
一、美国黑土利用 11
二、加拿大黑土利用 12
三、俄罗斯黑土利用 13
四、乌克兰黑土利用 13
五、阿根廷与乌拉圭黑土利用 14
第四节 国外黑土管理 15
一、美国黑土管理 15
二、加拿大黑土管理 16
三、俄罗斯和乌克兰黑土管理 17
四、阿根廷黑土管理 18
五、乌拉圭黑土管理 19
第二章 中国黑土 21
第一节 中国黑土分布 21
一、黑土的分布 22
二、黑钙土的分布 22
三、草甸土的分布 23
四、暗棕壤的分布 23
五、白浆土的分布 23
六、棕壤的分布 24
第二节 中国黑土成土条件及过程 24
一、黑土成土条件及过程 24
二、黑钙土成土条件及过程 26
三、草甸土成土条件及过程 28
四、暗棕壤成土条件及过程 29
五、白浆土成土条件及过程 31
六、棕壤成土条件及过程 34
第三节 中国黑土分类 36
一、黑土分类 36
二、黑钙土分类 38
三、草甸土分类 40
四、暗棕壤分类 42
五、白浆土分类 44
六、棕壤分类 47
第四节 中国黑土利用及改良 48
一、黑土的利用及改良 48
二、黑钙土的利用及改良 49
三、草甸土的利用及改良 50
四、暗棕壤的利用及改良 52
五、白浆土的利用及改良 53
六、棕壤的利用及改良 54
第二篇 土 壤 侵 蚀
第三章 土壤侵蚀及其研究概述 57
第一节 土壤侵蚀及类型 57
一、土壤侵蚀的概念 57
二、土壤侵蚀的类型 57
第二节 土壤侵蚀溯源及研究历史 59
一、世界土壤侵蚀溯源 59
二、土壤侵蚀研究历史 60
第三节 土壤侵蚀的危害 65
一、土壤侵蚀威胁生态文明 65
二、土壤侵蚀降低土壤生产力 65
三、土壤侵蚀污染生态环境 66
四、土壤侵蚀造成重大经济损失 67
第四节 土壤侵蚀的过程及影响因素 67
一、土壤水蚀过程及影响因素 67
二、土壤风蚀过程及影响因素 70
三、土壤侵蚀过程的时空尺度 72
第五节 土壤侵蚀研究的成就 72
一、土壤侵蚀经验模型研究 72
二、土壤侵蚀机理与过程研究 73
第六节 土壤侵蚀影响作物产量的研究方法 76
一、全坡面空间调查和空间相关性分析 76
二、耕层土壤剥离试验 77
三、模型模拟研究 77
四、影响因子——表土层厚度的确定方法 78
第四章 沟道侵蚀 79
第一节 沟道侵蚀及研究方法 79
一、沟道侵蚀概述 79
二、沟道侵蚀的研究方法 80
第二节 沟道侵蚀分类及普遍性 82
一、沟道侵蚀历史追溯及其分类 82
二、沟道侵蚀的普遍性 84
第三节 沟道侵蚀发生过程与影响因素 86
一、沟道侵蚀发生过程 86
二、沟道侵蚀的影响因素 87
第四节 沟道侵蚀临界理论及应用 90
一、沟道侵蚀发生的临界条件 90
二、沟道侵蚀数据采集和计算方法 93
三、沟道侵蚀临界模型因子值及影响因素 95
四、浅沟和切沟侵蚀预报模型 96
五、沟道生成临界理论在我国的应用 98
第五节 沟头挺进速率及控制因素 99
一、沟头挺进速率 99
二、控制沟头挺进过程的因素 100
第三篇 中国黑土侵蚀
第五章 中国黑土沟道侵蚀及危害 105
第一节 基于普查的中国黑土区沟道侵蚀现状 105
一、侵蚀沟分布 105
二、侵蚀沟特征 107
三、东北黑土区侵蚀沟分类分级 111
第二节 中国黑土区侵蚀沟演化过程 118
一、乌裕尔河流域尺度演化过程 119
二、村级尺度演化过程 123
第三节 中国黑土区沟道侵蚀过程及机理研究 131
一、研究回顾 132
二、沟道侵蚀过程 136
三、沟道侵蚀外营力及机理研究 140
第四节 黑土沟道侵蚀危害及风险评估 146
一、沟道侵蚀与粮食产量 146
二、沟道侵蚀经济损失 148
第六章 中国黑土层厚度对作物的影响 150
第一节 黑土层厚度对作物产量的影响 152
一、对大豆产量及其构成的影响 152
二、对玉米产量及其构成的影响 153
第二节 黑土层厚度对大豆根系形态因子的影响 154
一、对不同土层深度大豆根重密度分布的影响 154
二、对不同土层深度大豆根长密度分布的影响 156
三、对不同土层深度大豆比根长分布的影响 158
第三节 黑土层厚度对玉米根系形态因子的影响 159
一、对不同土层深度玉米根重密度分布的影响 159
二、对不同土层深度玉米根长密度分布的影响 160
三、对不同土层深度玉米比根长分布的影响 162
第四节 黑土层厚度对大豆地上部和根部养分变化的影响 165
一、对大豆植株地上部和根部含氮量的影响 165
二、对大豆植株地上部和根部含磷量的影响 166
三、对大豆植株地上部和根部含钾量的影响 167
第五节 黑土层厚度对玉米地上部和根部养分变化的影响 168
一、对玉米植株地上部和根部含氮量的影响 168
二、对玉米植株地上部和根部含磷量的影响 169
三、对玉米植株地上部和根部含钾量的影响 169
第六节 黑土层厚度与作物效应的关系 170
一、与作物产量和根系形态空间分布的关系 170
二、与作物养分吸收的关系 171
第七章 中国黑土层厚度对土壤肥力质量的影响 174
第一节 黑土层厚度对玉米农田土壤酶活性的影响 175
一、对土壤脲酶活性的影响 175
二、对土壤蔗糖酶活性的影响 177
三、对土壤磷酸酶活性的影响 179
四、对玉米乳熟期根际和非根际土壤酶活性的影响 181
第二节 黑土层厚度对大豆农田土壤酶活性的影响 184
一、对土壤脲酶活性的影响 184
二、对土壤蔗糖酶活性的影响 186
三、对土壤磷酸酶活性的影响 188
四、对大豆R6期根际和非根际土壤酶活性的影响 190
第三节 黑土层厚度对农田土壤根际和非根际养分的影响 192
一、对玉米乳熟期根际和非根际土壤速效养分的影响 192
二、对大豆R6期根际和非根际土壤速效养分的影响 193
第四节 农田土壤酶和养分对黑土层厚度的响应 196
一、玉米农田酶活性和速效养分对黑土层厚度的响应 196
二、大豆农田酶活性和速效养分对黑土层厚度的响应 199
第五节 黑土层厚度对农田根际细菌群落的影响 201
一、对作物根际细菌16S rRNA 基因拷贝数和土壤呼吸的影响 201
二、对作物根际细菌群落结构多样性的影响 202
三、对作物细菌群落结构组成的影响 203
第四篇 黑土侵蚀修复
第八章 有机肥修复侵蚀黑土的机制 209
第一节 有机肥对侵蚀农田黑土生产力的恢复 210
一、施用有机肥对侵蚀黑土玉米产量的影响 210
二、施用有机肥对侵蚀黑土大豆产量的影响 211
三、每剥离1cm表土对玉米和大豆产量的影响 213
四、施用有机肥对侵蚀黑土作物产量构成的影响 214
五、有机肥修复对玉米和大豆品质的影响 217
第二节 有机肥对侵蚀农田黑土物理性状的修复 218
一、对侵蚀农田黑土容重和田间持水量的影响 218
二、对侵蚀农田黑土水稳性团聚体含量的影响 219
三、对侵蚀农田黑土水稳性团聚体分布的影响 220
第三节 有机肥对侵蚀农田黑土化学性状的修复 222
一、对土壤有机碳及其活性组分的影响 222
二、对侵蚀黑土活性有机碳分配的影响 224
三、对侵蚀黑土水稳性团聚体结合碳的影响 225
四、对侵蚀黑土剖面中有机碳的影响 227
五、对不同侵蚀程度农田黑土全氮和活性有机氮的影响 232
六、不同侵蚀程度农田黑土土壤活性有机氮组分占全氮的比例 234
第四节 有机肥对侵蚀农田黑土生物学性状的修复 235
一、对土壤有机酸的影响 235
二、对土壤微生物的影响 238
三、对土壤酶活性的影响 241
四、对土壤微生物过程的影响 243
第九章 侵蚀退化黑土地力恢复 246
第一节 坡耕地作物产量空间分布特征 246
一、土壤质量的空间分布差异 246
二、作物产量空间分布差异 251
第二节 影响坡耕地作物产量的主要因素 252
一、土壤侵蚀因素 252
二、根分泌物和土壤微生物活性因素 254
三、施肥因素 255
第三节 水土保持工程的地力提升作用 255
一、对土壤侵蚀的影响 255
二、对土壤理化性质的影响 256
第四节 水土保持耕作的地力提升作用 257
一、对土壤侵蚀的影响 257
二、对作物产量的影响 259
三、对土壤理化性质的影响 260
第五篇 黑土侵蚀防控
第十章 黑土坡面侵蚀防控措施 265
第一节 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
第二节 荒坡地水土保持措施 275
一、生态修复技术 275
二、水平坑造林技术 276
三、果树台田技术 276
第三节 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、作物增产效益 281
四、生态恢复效益 285
第十一章 黑土沟道侵蚀防控措施与修复模式 287
第一节 黑土沟道侵蚀治理目标与原则 288
一、治理目标 288
二、治理原则 288
三、防治策略 289
第二节 黑土沟道侵蚀治理措施 290
一、治理措施选取原则 291
二、沟头防护措施 291
三、沟头跌水措施 292
四、沟底稳固措施 298
五、护岸措施 302
六、植被恢复措施 304
第三节 黑土沟道侵蚀修复模式 306
一、石笼固沟模式 306
二、浆砌石固沟模式 308
三、干砌石固沟模式 311
四、土+灌木谷坊固沟模式 312
五、灌木封沟模式 314
六、乔木封沟模式 316
七、以连续柳跌水为主体的乔灌封沟模式 317
八、以工程为主以植物为辅治沟模式 318
九、以植物为主以工程为辅治沟模式 320
十、半干旱区沟坡一体化治沟模式 321
十一、复式地埂沟坡一体化治沟模式 323
十二、填埋复垦治沟模式 324
十三、小流域主沟道治理模式 326
十四、复合治沟模式 327
十五、立体经济开发治沟模式 329
十六、生态封育治沟模式 330
第四节 黑土沟道治理效果 331
一、水土流失治理历程 331
二、具体案例 333
三、存在的问题 339
第十二章 控制黑土侵蚀退化的策略 341
第一节 乌拉圭黑土长期定位试验的启示 341
一、作物—牧草多体轮作制长期定位试验及其构成 341
二、作物—牧草多体轮作制下土壤有机碳和碳储量的变化 342
三、不同耕作方式下多年生牧草—作物长期轮作及其土壤有机碳动态 343
四、作物—牧草多体轮作制对土壤侵蚀的影响 344
五、作物轮作与多年生牧草—作物轮作长期试验及其土壤有机碳动态 345
六、作物轮作和耕作对氧化亚氮排放的影响 345
第二节 聚丙烯酰胺在土壤侵蚀管理中的应用 346
一、土壤和水特性对聚丙烯酰胺吸附作用的影响 347
二、聚丙烯酰胺分子量及其电荷对土壤渗透作用的影响 349
三、聚丙烯酰胺在土壤和水中的降解与环境安全 351
第三节 土壤侵蚀日发布系统 351
一、土壤侵蚀日发布系统的核心组成 352
二、应用实例及在我国的应用前景 355
第四节 沟道侵蚀研究存在的问题及展望 358
一、沟道侵蚀研究存在的问题 358
二、侵蚀沟道研究展望 358
第五节 恢复土壤质量以缓解土壤侵蚀退化 360
一、恢复土壤质量的土壤有机碳阈值 361
二、养分综合管理与植被覆盖 361
三、土壤质量指数与保护性农业 362
四、土壤质量恢复策略 364
参考文献 369
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