田塊尺度順坡壟作改等高壟作提高黑土有機質含量

翟星雨，張興義，李 浩，鄂麗麗，陳 帥，甄懷才，谷思玉

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田塊尺度順坡壟作改等高壟作提高黑土有機質含量

翟星雨1,2，張興義2※，李 浩2，鄂麗麗1,2，陳 帥2，甄懷才1,2，谷思玉1

（1. 東北農業大學資源與環境學院，哈爾濱 150030；2. 中國科學院東北地理與農業生態研究所，哈爾濱 150081）

為了明晰等高壟作后對坡耕地土壤有機質的恢復作用，選取一塊面積為1.4 hm2的典型黑土坡耕地，采用標準柵格法，同位大樣點取樣調查了改壟前和改壟10 a后土壤有機質和含水率等性狀的變化。結果表明：1）與經典統計學相比，地統計學通過變程、塊金值與基臺值的比值以及插值繪制空間分布圖，能夠從全坡面更好地反映改壟前后性狀的空間變化；2）等高改壟10 a后，壟臺土壤含水率變程由510.7 m降低到193.2 m，塊金值與基臺值的比值由11.7%升至46.9%，空間相關性強度由強烈變為中等，水分再分配降低；3）耕層土壤有機質總體增加了2.61 g/kg，提升了8.4%，只在坡中上部西側小區的部分區域降低了3.7%；4）土壤全氮含量減少了0.04 g/kg，降低了2.8%。上述結果表明，對于嚴重侵蝕的坡耕地，改順坡壟為等高壟作，可弱化性狀空間相關性，對土壤有機質具有恢復作用，但應適當增加化肥氮素的施用量，對東北黑土區坡耕地水土流失治理具有指導意義。

土壤；農田；含水率；有機質；等高壟作；黑土

0 引 言

東北黑土發生了嚴重退化已是不爭的事實，主要表現在土壤有機質含量下降、結構趨劣、土壤生產力降低[1-2]。土地退化主要是由高強度的掠奪式經營導致用養失調，以及坡耕地水土流失致使肥沃的黑土表層變薄[3]和水分脅迫加重所致[4]。東北氣候冷涼，旱地農田絕大部分采取壟作，目的是增加地溫并保墑[5]。開墾之初為了盡快排出融雪，提高土溫，熟化土壤以及有利于耕作，多順坡或斜坡壟作[6]，然而由于夏季單峰降雨，土壤水分飽和后，降雨導致徑流匯于壟溝，當沿壟向存在比降時，水土流失發生[7]，部分雨水生成地表徑流流出地塊，降低水分利用效率，加劇坡耕地水分脅迫[4]；同時徑流沖刷剝離表土，致使坡上和坡中黑土層變薄，土壤質量下降，加劇黑土退化[8-9]。等高壟作已被證明可有效降低水土流失，緩解水分脅迫，提升土壤質量和生產力，成為東北黑土坡耕地水土保持普遍應用的措施[10]，但相關的定量研究較為缺乏[11]。

黑土保護尤其是水土流失防治已得到國家重視，自2003年起以坡耕地為主的東北黑土區水土流失綜合治理被列為國家重大工程，已投資20多億治理水土流失面積1.8萬km2 [5]。經過幾十年的水土流失治理實踐，東北黑土區已形成獨具特色且效果顯著的坡耕地水土保持措施，國家率先頒布了區域《東北黑土區水土流失綜合防治技術標準》SL 446-2009，規定3°以下改壟，3～5°修筑地埂植物帶，5°以上修筑梯田[12]，規范化和標準化的東北黑土區坡耕地水土保持生態建設，對保障治理成效有極大的促進作用[5]。

經典統計學是將數據按獨立且隨機的樣本加以分析，而某一區域內的土壤性狀并不是孤立的，存在著空間關聯，被稱為空間自相關性，其空間變化被稱為空間異質性。地統計學現已廣泛應用于地理環境空間相關分析和空間插值制圖，其不但可分析土壤理化性狀的空間相關距離，還可量化由自然和人為因素導致空間變異的比率[13]。土壤是時空連續的變異體，具有高度的空間異質性，不論在大尺度上還是小尺度上，土壤的空間異質性均存在，地統計學已成為土壤空間變化分析的主要工具[14]。

黑土坡耕地水土保持生態建設目標是遏制水土流失，恢復土壤質量，提升土地生產力[10,14]。準確定量評價水土保持措施、遏制水土流失、提升土壤質量是科學指導水土保持生態建設的前提條件[15]。然而在坡耕地水土保持工程項目區，由于難以找到相近的未治理對照田塊，或者無長期定位觀測，截至目前對黑土坡耕地水土保持措施提升土壤質量的作用鮮見報道[16]。本文通過對實施水土保持前后全地塊大樣本取樣調查的方法，從田塊尺度系統分析了等高改壟水土保持措施在提升土壤有機質中的作用，以期為黑土坡耕地水土保持生態建設提供科學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗區位于大豆主產區黑土中部地區的黑龍江省海倫市前進鄉光榮村，年均氣溫1.5 ℃，年均降雨量530 mm。試驗坡耕地位于北緯47°20.493￠～47°20.630￠，東經126°50.354￠～126°50.405￠。南北長305 m，東西跨度78.5 m，總面積1.42 hm2，西側為分水嶺，東側為已治理完成的侵蝕溝。地勢呈西北部略高，向東南方向傾斜，南北平均坡度3.8°，東西平均坡度2.2°。土壤為薄層黑土，1942年由榛柴林開墾為農田，耕作方式為南北向壟作（見圖1）。

注：波浪線代表等高線；箭頭方向代表改壟后壟向，相鄰等高線高程差0.2 m。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗處理

供試坡耕地2006年等高改壟前，由12馬力小型拖拉機進行秋旋耕起壟，南北向壟作，耕層深度15 cm。2006年秋用103 kW中型拖拉機旋平后，沿等高線改壟，壟向坡度小于1°，耕層深度18 cm以上，此后耕作方式和壟向維持不變，試驗地一年一熟制，玉米大豆輪作，秋收籽實和秸稈全部移出農田，仍采用當地農民傳統化肥施用量，大豆播種時施底肥，氮肥和磷肥分別為120和24 kg/hm2；玉米播種時施氮、磷、鉀分別為69、69和15 kg/hm2，拔節期追施氮肥69 kg/hm2。

1.2.2 試驗方法

地形圖用無人機航拍并由三維立體攝影測量軟件PIX4D生成，并由水準儀地面測量校準。

整塊坡耕地調查采用標準柵格布點法，樣點間距南北20 m，東西10.5 m，觀測點102個[4]，分別于2004年和2016年4月中旬進行2次同位點采樣調查，采集每個樣點耕層0～20 cm土壤樣品，帶回實驗室進行分析。

土壤有機質（SOM）和全氮（TN）含量利用元素分析儀（ElementarVarioⅢ，德國）測定；土壤機械組成利用吸管法測定，采用國際制劃分標準；土壤水穩性團聚體的含量利用土壤團粒分析儀（DIK-2001，日本），采用真空慢速浸潤法測定[17]；土壤田間持水量和容重利用環刀法取壟臺2～7 cm原狀土測定；壟臺、壟溝0～20 cm土壤體積含水率使用TDR100（Spectrum Field Scout，美國）測定。改壟前土壤物理性狀見表1。

1.2.3 數據處理

采用SPSS10.0軟件包對土壤理化性狀進行經典統計學分析，用美國Gamma Design Software公司的地統計學軟件GS+5.3b進行空間相關性分析及繪制土壤理化性狀空間分布圖。

表1 2004年試驗地改壟前土壤物理性狀

2 結果與分析

2.1 改壟前后耕層土壤有機質、全氮和水分含量空間異質性

2.1.1 經典統計學分析

經典統計學通過平均值、中值、最大值、最小值、標準差和變異系數等來反映一組數據的變化。經典統計學分析顯示，改壟前（2004年），表層土壤（0～20 cm）有機質（SOM）、全氮（TN）、壟臺和壟溝含水率均有較大的變化，變化范圍分別為19.27～52.64 g/kg、0.95～2.38 g/kg、16.70%～31.30%和18.20%～45.60%，變異系數分別為0.22、0.20、0.15和0.14，說明該坡耕地土壤SOM、TN和水分含量在空間存在較大變異（見表2）。變異系數反映土壤養分含量的變異程度，SOM和TN的變異系數處于0.1～1.0之間，為中等強度變異[13,18]。理論而言，一小塊無侵蝕的平整耕地，土壤性狀在空間上無變異或有較小的變化，而坡耕地在成土過程中就存在著空間差異，開墾后水土流失將進一步加劇其土壤性狀的空間異質性。

供試坡耕地自1942年開墾為耕地至2006年采用順坡壟作，水土流失嚴重，坡上和坡中黑土表土層被地表徑流剝離，遷移并多沉積于坡下，使得中上部黑土層變薄，中部黑土層消失，變為“破皮黃”，下部原黑土層被遷移的泥沙掩埋。2004年設置于地塊中部的坡面小區監測結果顯示，生育期地表徑流系數為9.8%，土壤流失量為35.2 t/hm2，即中部表土層年剝蝕厚度為3.5 mm。田間的直觀表現為中上部田塊耕層疏松表土全部向下遷移，坡下部的壟溝全部淤平，即農民所說的“耕多深，沖走多少”，屬強烈侵蝕強度[12]。連續64 a高強度的水土流失勢必引起表層土壤性狀的空間改變，是造成該坡耕地耕層土壤SOM、TN和土壤含水率空間變異的主要因素，進而影響土壤質量和農田生產力。

表2 改壟前（2004）后（2016）土壤性狀經典統計學分析

改壟10 a后（2016年），表層土壤（0～20 cm）SOM、TN、壟臺和壟溝含水率變化范圍分別為22.85～51.01 g/kg、0.90～2.09 g/kg、11.27%～37.87%和18.27%～43.53%，變異系數分別為0.17、0.18、0.28和0.17（見表2），SOM和TN含量變化范圍以及變異系數均降低，表明實施水土保持等高改壟后，有降低土壤SOM和TN空間異質性的作用，但仍在0.1～1.0之間，屬中等強度變異。

上述分析結果表明，經典統計學通過對實測樣本土壤理化性狀的統計分析，可定量地表述理化性狀的狀況（平均值）及其變化程度（變化范圍和變異系數），但受觀測樣本數的限制，難以精準反映土壤理化性狀的空間變化特征。

2.1.2 地統計學分析

地統計學分析的前提條件是樣本數值分布需滿足或轉化后符合正態分布，數值不少于25個[19]，經檢驗本研究區土壤SOM和TN含量符合正態分布，土壤含水率經對數轉換后符合正態分布，觀測值均為102個，滿足地統計學分析要求。表3給出耕層土壤SOM、TN和水分含量半方差函數理論模型及其相應參數，改壟前后土壤SOM和TN含量決定系數均為0.99，土壤含水率決定系數也在0.88以上，表明理論變異函數模型能夠較好用于供試4個土壤性狀的空間異質性分析。

塊金值與基臺值之比表示隨機部分引起的空間異質性占系統總變異的比例，即能夠反映結構因子和隨機因子作用比例。就土壤性狀而言，結構因子為自然因子，包括地形、坡度、坡長、降雨、土壤等，隨機因子為人類活動的作用，包括開墾、施肥、耕作、種植作物以及水土保持措施。改壟前，除壟溝含水率塊金值與基臺值比值為25.5%外，其他3種性狀比值均小于25%，屬于強烈的空間自相關，說明該坡耕地盡管發生了嚴重的水土流失，土壤性狀空間異質性程度仍主要由結構因子影響。改壟10 a后，除土壤SOM含量外，其他3種性狀塊金值與基臺值比值均增大，在25%～75%之間，表明人類活動作用增強，空間自相關性由強烈變為中等強度。變程反映區域內性狀的有效空間自相關距離的閾值，即為某一點該土壤性狀與最遠的另一點土壤性狀存在空間相關關系的距離。改壟后較改壟前，除土壤SOM含量變程未變外，其他3種土壤性狀變程均減小，表明等高改壟水土保持措施可縮短空間自相關距離，降低坡面的空間異質性，相較于水土流失耕地土壤采樣調查，水土保持田塊的取樣間距應縮短。

表3 半方差函數理論模型及相應參數

2.2 改壟前后耕層土壤SOM、TN和水分含量空間分布及其變化

地統計學通過半方差分析選取最佳理論模型，結合觀測數據對研究區域進行克里格（Kriging）插值后，繪制土壤性狀及其變化（差值）空間分布圖。

2.2.1 土壤SOM含量

土壤SOM含量是農田土壤質量的重要指標，顯著地影響農田生產力[1]。東北黑土區坡耕地明顯不同于中國其他區域，其坡緩且長，多順坡或斜坡壟作，土壤侵蝕特征表現為坡上、坡中表土被剝離變薄，絕大部分沉積于坡腳，以坡中比降最大處侵蝕最為嚴重[9]。改壟前連續順坡壟作64 a后坡耕地土壤SOM含量空間分布見圖2a，呈從北向南，即從坡上向坡腳西側降低。黑土坡耕地的土壤侵蝕特征[9]很好地解釋了土壤SOM的空間分布特征，坡上土壤SOM含量最高是由于其侵蝕強度相對較低，坡中較低是由于其比降大，表土剝離程度最為嚴重，剝離后的表土逐年多在坡腳沉積，造成沉積區被剝離的土壤所覆蓋，坡中土壤SOM質量分數為30 g/kg左右，黑土層（A層）消失，過渡層（B）外露，導致沉積區被AB和B層土壤所覆蓋，土壤SOM含量較低。改壟10 a后，土壤SOM含量雖整體略有增加，但其空間分布總體特征較改壟前并未改變（圖2b）。

坡耕地實施水土保持措施，除降低或遏制水土流失外，還具有恢復土壤質量提升地力的作用[10,14-15]。自然坡面田塊難以設置對比試驗，加之缺少治理前長時間序列的土壤性狀信息，東北黑土區坡耕地水土保持增碳鮮有報道[16]。本文通過改壟前（2004年）和改壟10 a后（2016年）全地塊相同的102個樣點進行取樣測定，定量獲取了土壤SOM含量空間變化（見圖2c）。改壟前2004年土壤SOM平均質量分數為31.19 g/kg，等高改壟10 a后（2016年）土壤SOM平均質量分數為33.80 g/kg，10 a間土壤SOM含量增加了2.61 g/kg，即增加了8.4%?？臻g上土壤SOM含量變化除中上部西側小區降低3.7%外，大部分區域增加，其中以西側坡腳處增加最多（見圖2c）。

2.2.2 土壤TN含量

黑土中的C和N 95%以上以有機態存在，二者含量達極顯著相關[1,4]。改壟前TN含量（圖3a）與土壤SOM具有相似的空間分布，由坡上向坡下逐漸降低，坡腳處由西向東逐漸升高。改壟10 a后除坡腳略增高外，也與改壟后的土壤SOM含量空間分布相似。這種坡面分布特征也是由于長期的水土流失所致。改壟前（2004年）土壤TN平均質量分數為1.45 g/kg，變化范圍分別為0.95～ 2.38 g/kg。等高改壟10 a后的2016年土壤TN平均質量分數為1.41 g/kg，變化范圍為0.90～2.09 g/kg，10 a間土壤TN含量下降了0.04 g/kg，即降低了2.8%?？臻g上土壤TN含量表現為坡上和坡腳處增加，坡中及坡下部大部分地塊降低，降低區域占總面積的63%（見圖3c）。

注：N-S代表北-南；W-E代表西-東；SOM代表土壤有機質。下同。

注：TN代表土壤全氮。

2.2.3 土壤含水率

2016年4月中旬在供試坡耕地上，依照2004年同時期的102個觀測點[4]，再次測定壟溝和壟臺0～20 cm土壤含水率，統計發現2016年和2004年差異較小，平均含水率幾無變化（見表2）。采用地統計學半方差分析發現，改壟后土壤含水率由改壟前的強烈的空間自相關變為中等強度空間自相關（見表3），表明等高改壟可弱化土壤含水率的空間自相關性，即降低水土流失對土壤水分空間再分配的影響，具有水土保持作用。

土壤含水率空間分布圖可直觀展示改壟前后水土流失及水土保持的影響（圖4）。2004年為南北順坡壟作，坡向和壟向重合，壟臺和壟溝土壤含水率均具有顯著的坡耕地分布特征，從北部坡上至南部坡下逐漸升高，主要是徑流沿壟溝由坡頂向坡下遷移所致，最低值區出現在坡中上位的侵蝕最嚴重區。等高改西南-東北向壟后的2016年，壟向和坡向垂直，土壤含水率不但有沿坡向由上向下增加的變化，還存在沿壟向由西南向東北的變化，主要是改壟后沿壟溝的比降趨于零，地表水存于壟溝只能緩慢運移，增加了就地入滲，降低了土壤含水率的空間異質性，尤其是在雨季的保水能力顯著增加，是降低坡耕地地表徑流損失和土壤流失的根本所在。

注：W代表體積含水率。

3 討 論

3.1 等高改壟對黑土坡耕地土壤SOM和TN的影響

已有研究表明坡耕地土壤SOM演變方向主要取決于水土流失狀況和所處的退化過程[1,20-22]，以土壤SOM含量標識的東北黑土退化過程主要分為熟化過程（開墾后20～40 a）、退化過程（開墾后40～120 a）、平衡波動3個階段，在水土流失嚴重的坡耕地還存在侵蝕退化惡化階段[20]，即在有水土流失的坡耕地上平衡階段被打破，土壤SOM含量進一步下降[1,20]。實施水土保持措施后允許侵蝕范圍內的農田土壤SOM含量若低于平衡點，則向提升的方向發展，當高于平衡點又未增加有機物料輸入時則同平地農田的退化相同，土壤SOM含量下降[22]。

本研究結果顯示全坡面改壟10 a后土壤SOM增加了8.4%，首先是由于該嚴重侵蝕的坡耕地在實施等高改壟措施后有效地遏制了水土流失，地表徑流系數和土壤流失量分別由改壟前的9.8%和35.2 t/hm2降為改壟后的0.48%和0.43 t/hm2[23]，已降為允許侵蝕范圍[12]；其次是由于研究區退化階段的土壤SOM質量分數為35～ 60 g/kg，低于30 g/kg絕大部分位于嚴重侵蝕的坡耕地 上[1]，基于國際上普遍認可的農田土壤有機碳平衡點理 論[22,24]，研究區無侵蝕農田平衡波動SOM質量分數應在33～35 g/kg[1]，改壟實施前的土壤SOM含量多低于平衡點，故向提升的方向發展。而降低區位于坡面中上部是由于改壟時SOM質量分數為50 g/kg，高于平衡點，農田用養失調導致的退化起決定作用[20]。改壟后坡耕地地力顯著提升，根系和凋落物在土壤中留存量增加是土壤碳提升的重要來源。前人研究表明，該坡耕地土壤水分是生產力的主導因素[4]，改壟后地表徑流系數僅為0.48%，年減少生育期降雨損失49.4 mm，這部分雨水補充到坡耕地中，作為有效水，可顯著提高作物生產力，改壟后大豆和玉米籽實產量分別由改壟前的1 335和3 750 kg/hm2提高到2 518和9 000 kg/hm2，作物根系、地上生物量和籽實產量密切相關，隨著產量成倍增加[23]，由根系和凋落物組成的年歸還土壤中的有機碳也必將成倍增加，為土壤有機質提升提供了碳源[22]。

另外，已有的研究多報道遏制水土流失后能夠提高土壤SOM和TN含量，改善土壤質量，提升土壤生產力[24-26]。本研究的結果顯示，坡耕地除上部和下部外，改壟前侵蝕最為嚴重的約占地塊面積一半的中部區域土壤TN含量未升反降。分析主要原因是實施水土保持措施后，作物產量成倍增加，而農民仍按傳統的施肥量施用化肥，氮肥補給不足，尤其是玉米，氮素消耗量大，不足部分只能通過土壤有機氮庫中有機氮礦化分解的氮源彌補，造成土壤TN含量下降，坡耕地實施水土保持措施增加作物產量多有報道，而土壤TN含量下降鮮有報道[24]，該試驗結果表明為了提高侵蝕退化農田土壤地力，不但要實施水土保持措施，還應適當增補氮肥。

3.2 地統計學分析方法對評估田塊尺度土壤質量演變具有顯著優勢

與經典統計學方法相比，地統計學具有顯著優勢。首先，仍具有經典統計的基本結果，包括平均值、最小值、最大值、標準偏差、偏度和峰度等。其次，半方差函數分析獲取的塊金值與基臺值比值以及變程參數，可定量化評價性狀的空間異質性強度及其變化。就坡耕地而言，坡面開墾為農田，人類農作引發水土流失，導致土壤性狀空間異質性加劇，而水土保持遏制水土流失，可能降低因侵蝕導致的土壤性狀空間異質性，縮短空間自相關性距離，本研究等高改壟后，土壤SOM含量塊金值與基臺值比值由17.5%降為12.4%，空間自相關強度增加，變程仍為202.6 m，表明水土保持措施有降低土壤碳空間異質性的作用；土壤TN含量塊金值與基臺值比值由23.4%增為39.6%，空間自相關強度由強烈變為中等，變程由202.6 m縮短為154.7 m，這與人類耕種導致坡耕地中部土壤TN含量下降，坡上部和坡下部含量增加有關，表明實施等高改壟后土壤TN含量的空間相關強度減弱，空間異質性受人類活動影響增加。改壟前后，壟臺平均土壤含水率分別為22.3%和23.2%，壟溝分別為30.5%和30.6%，經典統計分析未發現差異，但地統計學分析發現塊金值與基臺值的比值，壟臺由11.7%升至46.9%，壟溝由25.5%升至29.0%，由改壟前的強烈的空間相關變為改壟后的中等空間相關，壟臺變程由510.7 m降低到193.2 m，壟溝的由200 m降低到2016年的71 m，表明水土保持措施增加了人類對坡耕地影響，有降低水土流失對土壤水分空間再分配的作用。此外，利用地統計學方法繪制的土壤性狀空間分布圖，能夠直觀反映出其空間變化，如改壟后沿壟向的土壤含水率變化，同時，通過繪制改壟前和后插值空間分布圖，可直觀地反映全坡面土壤性狀增加和降低的區域及其程度。因此地統計學是研究坡面水土保持成效更為高效的方法。

4 結 論

1）等高改壟水土保持措施可提高嚴重侵蝕坡耕地黑土SOM含量。等高改壟10 a后，土壤SOM含量增加了8.4%，以沉積最為嚴重的坡腳西側增加最多。

2）等高改壟水土保持措施降低了土壤TN含量。等高改壟10 a后，除上部和下部外，改壟前侵蝕最為嚴重的約占地塊面積一半的中部區域土壤全氮含降低了2.8%，說明為了提高侵蝕退化農田土壤地力，不但要實施水土保持措施，還應適當增補氮肥。

3）與經典統計學相比，地統計學不但量化改壟前后土壤性狀的變化，還定量揭示了水土保持措施對土壤性狀空間異質性的作用，通過繪制土壤性狀空間分布圖，可直觀看出改壟前后空間變化，從空間上揭示水土保持作用。

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Improving mollisols organic matter content as downslope tillage replaced by contour tillage in field scale

Zhai Xingyu1,2, Zhang Xingyi2※, Li Hao2, E Lili1,2, Chen Shuai2, Zhen Huaicai1,2, Gu Siyu1

(1.,150030; 2.,,150081,)

The Mollisols degradation induced by water erosion is a big issue in the slope farmland of northeast China. Ridge direction as the same with contour line (contour tillage) could markedly decrease surface runoff and soil loss compared to downslope tillage, which was wildly applied to control soil erosion in the northeast of China. In order to identify the recovery of soil organic matter (SOM) under contour tillage, 102 soil samples were collected and measured in a 1.4 hm2and 3.8° slope farmland by standard grid method in Guangrong village, Heilongjiang province, northeast China, and the soil properties such as SOM and soil water content were measured and compared before and after 10 years of contour tillage by classic statistics (CS) and geostatistics (GS) analysis. The results showed: 1) There was no difference of soil water content before and after 10 years of contour tillage by CS analysis, while GS analysis could well reveal the spatial variation of soil properties in the field before and after ridge direction changed by Range, ratio of Nugget to Sill and spatial distribution maps. 2) The Range of soil water content decreased from 510.7 to 193.2 m, which revealed the spatial heterogeneity of soil water content decreased by contour tillage, namely the water redistribution by surface runoff declined after 10 years of contour tilleage. Meanwhile the ratio of Nugget to Sill of soil water content increased from 11.7% to 46.9% indicated that the spatial autocorrelation level changed from intense to medium. 3) The soil erosion was well controlled by contour tillage in the field with the surface runoff coefficient decreased from 9.8% to 0.48%, and annual soil loss changed from 35.2 to 0.43 t/hm2. 4) The SOM in the top soil layer of 0-20 cm was increased with 2.61 g/kg and improved by 8.4%, except for a decrease of 3.7% in a small area of the west part of the middle-upper part of the slope after 10 years of contour tillage. 5) The soil total nitrogen (TN) content in the top soil layer of 0-20 cm decreased with 0.04 g/kg and reduced by 2.8%. The TN content increased in the upper slope and foot slope, as that in most part of the middle and lower slope decreased and the area amounted to 63% of the total. Therefore, in order to improve the soil fertility of degraded farmland, water and soil conservation measures are not enough, more nitrogen fertilizer should also be added properly. This study presents important references for soil and water conservation in the Mollisols slope farmland of Northeast China.

soils; farmland; moisture; organic matter; contour tillage; Mollisols

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.19.020

S157.2

A

1002-6819(2018)-19-0155-07

2018-04-10

2018-08-03

國家重點研發計劃（2017YFC0504200）；國家自然科學基金（41571264）

翟星雨，主要從事黑土水土保持研究。Email：1042880447@qq.com

張興義，博士，研究員，博士生導師，主要從事黑土水土保持研究。Email：zhangxy@iga.ac.cn

翟星雨，張興義，李 浩，鄂麗麗，陳 帥，甄懷才，谷思玉. 田塊尺度順坡壟作改等高壟作提高黑土有機質含量[J]. 農業工程學報，2018，34(19)：155－161. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.19.020 http://www.tcsae.org

Zhai Xingyu, Zhang Xingyi, Li Hao, E Lili, Chen Shuai, Zhen Huaicai, Gu Siyu. Improving mollisols organic matter content as downslope tillage replaced by contour tillage in field scale[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(19): 155－161. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.19.020 http://www.tcsae.org