华北土石山区坡面溅蚀和片蚀泥沙颗粒特征研究

基于野外人工模拟降雨试验,研究3种降雨强度(35,65,100mm/h)、2种坡度(5°,15°)和3种植被盖度(0%,30%,80%)条件下,溅蚀和片蚀泥沙颗粒的粒径动态分布特征,及其与降雨强度、坡度和植被覆盖度的关系,揭示表层土壤团聚体在侵蚀过程中的破碎机制。结果表明,2种侵蚀方式下的泥沙颗粒主要集中在0.1~0.002mm粒级范围内,显著高于其它粒级颗粒含量。在溅蚀泥沙颗粒中0.1~0.05mm粒级颗粒含量较高,而片蚀泥沙颗粒中0.02mm粒级颗粒含量较高,溅蚀泥沙颗粒的平均重量直径均大于片蚀泥沙颗粒。对比泥沙颗粒粒径的变化特征,溅蚀泥沙颗粒中粗砂粒(2~0.25mm)和细砂粒(0.25~0.05mm)含量逐渐减少,粉粒(0.05~0.02mm)和粘粒(0.002mm)含量逐渐增加,而片蚀泥沙颗粒中砂粒(2~0.05mm)含量呈增加趋势,粘粒(0.002mm)含量呈减小趋势。2种侵蚀方式下不同粒径泥沙颗粒与坡面径流深和径流量的相关性分析表明,泥沙颗粒粒径分布与地表产流过程密切相关。同时,雨滴击溅侵蚀泥沙颗粒的分形特征与侵蚀土壤的相对机械破碎指数有关,能够有效预测侵蚀过程中降雨和径流对坡面土壤团聚体的分选特征。     

黄土土质对溅蚀特征的影响

土壤质地是土粒溅蚀量及溅出方式的重要影响因素。以黄土高原4种土壤(土、黑垆土、砂黄土、黄绵土)为试验用土,通过人工模拟降雨试验研究了黄土土质对溅蚀量、溅出土粒颗粒组成的影响。结果表明:(1)溅蚀量随降雨历时增加呈幂函数趋势增加。降雨开始时溅蚀量取决于土表松散颗粒含量及土粒均匀程度。随后溅蚀量增加速率则取决于黏粒(0.002mm)、细粉粒(0.002~0.02mm)及吸湿性黏土矿物含量,二者综合作用使得溅蚀量增加幅度减小。(2)溅蚀过程中溅出土粒的粒径组成决定于供试土壤的颗粒组成,0.25mm颗粒含量高的土壤溅出土粒粒径分布均匀,而0.25mm颗粒含量低的土壤溅出土粒集中分布于粗粉粒、细砂粒粒级内。(3)通过溅出土粒实际与原始颗粒含量的比值可判断土壤颗粒溅出方式。供试土壤黏粒、细粉粒、粗粉粒(0.02~0.05mm)的实际与原始颗粒含量比值1,均以团粒形式溅出,不受土壤类别影响;而土、黑垆土砂粒的实际与原始颗粒含量的比值1,以团粒形式溅出;砂黄土、黄绵土土壤砂粒实际与原始颗粒含量比值≈1,以单粒形式溅出。     

亚热带地区几种红壤坡面侵蚀泥沙的物质组成特性

以三种母质发育的5个红壤为研究对象,在人工降雨条件下,研究不同降雨动能条件下坡面侵蚀泥沙的颗粒分布特征及物质组成状况。结果表明:侵蚀泥沙的颗粒分布受土壤母质和降雨侵蚀力影响差异较大,相同母质红壤产生泥沙的颗粒组成特征相似,纱网覆盖条件下泥沙中细颗粒(0.02 mm)相对含量普遍高于裸地,泥质页岩发育红壤(HS)和花岗岩发育红壤(TG1和TG2)泥沙(分散后)表现为黏粒和粉粒的富集,富集率为1.15~3.14,第四纪红黏土发育红壤(HQ1和HQ2)泥沙中(分散后)砂粒富集比较明显,富集率最高为3.84;对于HS、TG1和TG2土壤而言,泥沙中有机质(OM)、游离氧化铁铝(Fed和Ald)主要分布在0.05 mm粒径中,而对于HQ1和HQ2土壤而言,则主要分布在0.25 mm和0.05 mm两个粒级的泥沙颗粒中,其中有机质(OM)富集最明显;泥沙中OM、Fed和Ald之间达到极显著相关(r≥0.82),而且它们与土壤中阳离子交换量(CEC)、Fed、Ald、非晶形氧化硅(Sio)、黏粒含量的相关性也达到极显著水平(r≥0.81),说明泥沙中这些物质间相互影响,而且很大程度上取决于供试土壤的自身物质含量。     

亚热带地区几种红壤坡面侵蚀泥沙的物质组成特性

以三种母质发育的5个红壤为研究对象,在人工降雨条件下,研究不同降雨动能下（采用裸地和纱网覆盖控制）坡面侵蚀泥沙的颗粒分布特征及物质组成状况。结果表明：侵蚀泥沙的颗粒分布受土壤母质和降雨侵蚀力影响差异较大,相同母质红壤产生泥沙的颗粒组成特征相似,纱网覆盖条件下泥沙中细颗粒相对含量普遍高于裸地,泥质页岩发育红壤(HS)和花岗岩发育红壤(TG1和TG2)泥沙（分散后）表现为黏粒和粉粒的富集,富集率为1.15~3.14,第四纪红黏土发育红壤（HQ1和HQ2）砂粒富集比较明显,富集率最高为3.84;对于HS、TG1和TG2而言,泥沙中有机质(OM)、游离氧化铁铝(Fed和Ald)主要分布在<0.05mm粒径中,而对于HQ1和HQ2而言,则主要分布在>0.25mm和<0.05mm两个粒级中,其中有机质（OM）富集最明显;泥沙中OM、Fed和Ald之间达到极显著相关(r≥0.82),而且它们与土壤中阳离子交换量（CEC）、Fed、Ald、非晶形氧化硅（Sio）、黏粒含量的相关性也达到极显著水平(r≥0.81),说明这些物质间相互影响,在侵蚀过程中随泥沙迁移行为相似。     

雨型和坡长对侵蚀泥沙粒径特征的影响

为揭示降雨和坡长对侵蚀泥沙粒径特征的影响,以不同坡长野外观测试验小区为对象,结合82场降雨资料,以降雨量(P,mm)、最大30 min雨强(I₃₀,mm/h)和降雨侵蚀力[R,MJ·mm/(hm²·h)]为降雨特征指标,利用系统聚类法进行雨型划分(A雨型：大雨量、高雨强、高侵蚀力;B雨型：中雨量、小雨强、中等侵蚀力;C雨型：低雨量、中雨强、中低等侵蚀力),分析了11场降雨事件中侵蚀泥沙的粒径分布特征。结果表明：(1)研究区侵蚀泥沙粒径特征受不同雨型影响,有效黏粒和最终黏粒含量在C雨型下最高,有效砂粒和最终砂粒含量在B雨型下最高,而有效粉粒和最终粉粒含量分别在A和C雨型下最高。(2)坡长对侵蚀泥沙粒径特征的影响存在临界坡长效应(14 m),小于临界坡长时,黏粒级和粉粒级颗粒含量随坡长增加而降低;超过临界坡长后,黏粒级和粉粒级颗粒含量随坡长增加而增加,该效应在最终粒径下更为显著。(3)有效砂粒输移形式受雨型和坡长影响较大,在B雨型下主要以团粒形式输移,在A,C雨型下达临界坡长时以单粒形式输移。侵蚀泥沙的有效粒径颗粒比原坡面土壤细,而最终粒径颗粒则...     

三峡库区紫色土坡地土壤颗粒流失特征

选取20°长期耕作紫色土坡面径流小区进行模拟降雨试验,分析坡面土壤的颗粒组成及其变异,比较侵蚀泥沙颗粒组成的过程变化及其与坡面土壤颗粒组成的差异。结果表明,紫色土具有较宽变幅的颗粒组成,0.002～0.25mm的颗粒含量最高,坡面土壤存在较大的异质性;降雨初期侵蚀泥沙中<0.05mm的单粒和微团聚体含量都在65%以上,富集率分别为1.30,1.44,整个泥沙中的富集率分别为1.12,1.10,是侵蚀泥沙的主体,这其中又主要是0.002～0.05mm的粉粒和微团聚体;泥沙中<0.01mm的物理性粘粒及>0.25mm的水稳性团聚体富集率分别为1.10,1.16;随着降雨时间延长,单个泥沙样的颗粒组成逐渐接近雨前表土。     

侵蚀泥沙颗粒特征研究进展

侵蚀泥沙颗粒对深入理解和模拟泥沙及与之有关的化学污染物质输移至关重要。通过对国内外相关研究归纳整理、总结经验,重点围绕土壤水蚀的2个主要过程(细沟间和细沟侵蚀),对侵蚀泥沙颗粒输移形式、各级未分散颗粒的机械组成、不同粒径颗粒的富集规律和分选特征以及影响因素等进行综述与评价。纵观国内外的研究进展,侵蚀泥沙颗粒流失规律的研究已经较为全面和深入,取得了一些共识性成果:(1)未分散状态下的泥沙颗粒粒径分布更适合用来描述、模拟泥沙的输移行为和与之相关的营养污染物质迁移;(2)侵蚀泥沙粒径分布主要受降雨和径流能量的限制,能量小时,径流优先输移细颗粒,泥沙以细颗粒的富集为主;随着能量的逐渐增大,泥沙逐渐变粗;当能量足够大而产生细沟的时候,泥沙粒径分布趋向于接近原土;(3)团聚性好的土壤,其侵蚀泥沙粒径较团聚性差的土壤粗。     

工程堆积体坡面侵蚀泥沙分选特性与运移机制研究

为揭示工程堆积体陡坡坡面在径流驱动下侵蚀泥沙颗粒分选特征及搬运机制,设计了3种上方来水流量(10,20,30 L/min)下的野外模拟径流冲刷试验,对杨凌弃土工程堆积体陡坡坡面(32°)侵蚀泥沙的颗粒分布特征进行分析。结果表明:侵蚀泥沙(分散前)中黏粒、细粉粒较原始土壤明显增加,易产生侵蚀;径流对团粒破碎作用影响侵蚀泥沙黏粒含量,当径流功率＜1.71 N/(m·s)时,黏粒含量与径流功率呈负相关,＞3.89 N/(m·s)时则呈正相关;侵蚀泥沙中细粉粒、粗粉粒主要以单粒的形式搬运,而黏粒以及砂粒多以团粒的形式搬运;侵蚀泥沙中黏粒表现为富集,砂粒表现为贫化;泥沙颗粒粒径决定其主要搬运形式,＜0.11 mm的泥沙颗粒以悬移/跃移搬运为主,＞0.11 mm的泥沙颗粒以滚动搬运为主;滚动搬运的贡献率随径流搬运能力的增强呈先增大后减小。研究结果将有助于揭示工程堆积体坡面水蚀过程机理,为提高工程堆积体陡坡坡面水蚀模型预测精度提供科学依据。     

黄土丘陵区两种典型灌木群落坡面侵蚀泥沙颗粒组成及养分流失的比较

在野外模拟降雨条件下,比较研究了黄土丘陵区柠条(Cnragana korshinkii)和狼牙刺(Sophoraviciifolia)径流小区产流产沙、侵蚀泥沙颗粒组成、比表面积(SSA)及养分流失特征.结果表明,两种灌木群落均能显著减小坡面径流泥沙的流失.产流后流失泥沙黏粒、SSA与养分含量随降雨时间总体呈现降低趋势,其中有机质变化显著,全磷变化不显著.受植被盖度影响,泥沙中黏粒与养分含量均表现为柠条群落>狼牙刺群落>对照裸地.侵蚀泥沙具有富集黏粒和富集养分的特征,富集率随群落盖度增大而增大(柠条>狼牙刺>裸地).不同形态养分富集率不同,其中有机质均在2.5以上,全氮平均富集率为2.13,全磷为1.23.富集率随产流时间呈线性递减.流失泥沙养分含量与黏粒(粒径<0.002 mm)含量及SSA达到极显著的正相关.坡面土壤养分主要以黏粒为载体流失.SSA的变化不仅能体现土壤颗粒组成的变化,而且能够反映土壤养分的变化.     

雨强对华北土石山区坡面侵蚀及其颗粒富集过程的影响

为研究雨强对华北土石山区坡面侵蚀过程和泥沙颗粒分布规律的影响,采用室内人工模拟降雨试验,以华北土石山区2种典型土壤为研究对象,在4种雨强(30,60,90,120mm/h)条件下,分析了径流的变化过程和侵蚀泥沙的颗粒组成及其颗粒富集率的变化规律。结果表明:(1)随着雨强从30mm/h增大至120mm/h,黄土性褐土和石灰性褐土的产流时间均逐渐减小,分别缩短了79%和85%;(2)在60,90,120mm/h雨强条件下,黄土性褐土的径流强度和泥沙浓度均随降雨时间先减小后增大,而后趋于稳定状态,石灰性褐土仅在120mm/h雨强条件下出现相似规律;(3)当雨强从30mm/h增大至120mm/h,黄土性褐土泥沙流失朝粗颗粒化发展,侵蚀泥沙的砂粒和粗粉粒含量分别增加了86%和21%,而石灰性褐土的变化不明显;(4)在降雨初始阶段,粒径较小的黏粒和细粉粒明显富集,而粒径较大的粗粉粒和砂粒不易流失,但随着降雨历时的延长,不同粒径泥沙颗粒的富集率趋于1,这种现象在大雨强下表现得尤为明显。     

饲料粉碎机环流分布的试验研究

设计了一套直接测取粉碎机环流运动状态环流分布数据的装置。用数理统计的方法分析所测数据，初步揭示了粉碎机环流运动状态，粒度分布，密度分布，并提出了提高粉碎机效率的几条重要途径。     

坡面土壤侵蚀分布规律的初步分析

通过在坡面不同位置布设REE示踪元素来研究坡面的侵蚀分布规律,结果表明:坡面的侵蚀分布符合Weibull概率分布模型。其中形状参数m与降雨量、降雨历时和径流深相关,而已度参数a与平均雨强、I₃₀相关。坡面的平均侵蚀强度基本上位于从坡脚向上的28～55m内;与我们假设的平均侵蚀强度位于坡面的下2/3处基本一致。但由于侵蚀过程的复杂性与影响因子的多样性．有些问题尚未解决,还有待于进一步研究。     

基于人工神经网络的数据处理和多目标群方法用土壤传递函数(PTFs)估算保水性

Pedotransfer functions(PTFs) have been developed to estimate soil water retention curves(SWRC) by various techniques.In this study PTFs were developed to estimate the parameters(θ s,θ r,α and λ) of the Brooks and Corey model from a data set of 148 samples.Particle and aggregate size distribution fractal parameters(PSDFPs and ASDFPs,respectively) were computed from three fractal models for either particle or aggregate size distribution.The most effective model in each group was determined by sensitivity analysis.Along with the other variables,the selected fractal parameters were employed to estimate SWRC using multi-objective group method of data handling(mGMDH) and different topologies of artificial neural networks(ANNs).The architecture of ANNs for parametric PTFs was different regarding the type of ANN,output layer transfer functions and the number of hidden neurons.Each parameter was estimated using four PTFs by the hierarchical entering of input variables in the PTFs.The inclusion of PSDFPs in the list of inputs improved the accuracy and reliability of parametric PTFs with the exception of θ s.The textural fraction variables in PTF1 for the estimation of α were replaced with PSDFPs in PTF3.The use of ASDFPs as inputs significantly improved α estimates in the model.This result highlights the importance of ASDFPs in developing parametric PTFs.The mGMDH technique performed significantly better than ANNs in most PTFs.     

小兴安岭天然林土壤革螨的生态分布特征

对小兴安岭云冷杉林、兴安落叶松林、赤杨林、白桦林和阔叶红松林五种天然林生境土壤革螨的水平和垂直分布进行了调查研究。结果表明 ,广泛分布各生境的为峰革赛螨和小兴安岭螨 ,仅存在一种生境的种类较多 ,各生境仅存的种类越多 ,生境差异性就越明显。通过Jaccard相似性指数比较分析 ,兴安落叶松林和赤杨林生境土壤革螨群落最相似 ,云冷杉林和赤杨林生境及赤杨林和白桦林生境土壤革螨群落极不相似。土壤革螨的垂直分布总体上表现为表聚性 ,但各生境存在差异。土壤有机质和全氮含量高的土壤 ,土壤革螨的种类和数量都多。多数土壤革螨适宜在微酸性的条件下生存。     

珍稀濒危植物长苞铁杉群落物种多度分布模型研究

用Weibull分布模型拟合珍稀濒危植物长苞铁杉群落物种多度分布结果表明 ,长苞铁杉群落乔木层、灌木层物种多度分布均符合Weibull分布 ,Weibull分布模型应用于珍稀濒危植物长苞铁杉群落物种多度分布具可行性     

垃圾填埋场空气微生物浓度的时空分布特征

为了了解垃圾填埋场空气微生物浓度的时空分布及变动规律,在北京市某垃圾卫生填埋场填埋区、渗滤液处理区、生活区分别选定监测点,利用安德森六级微生物采样器,对填埋场空气微生物进行了系统的定点取样和分析。结果表明,垃圾填埋场空气微生物浓度分布填埋区〉渗滤液处理区〉生活区。填埋区空气微生物浓度达到6 000 CFU·m^-3以上,生活区约为3 500 CFU·m^-3,填埋区空气微生物浓度显著高于生活区（P〈0.05）。填埋区不同时段空气微生物浓度不相同,呈4—7月份9：00—11：00浓度低于15：00—16：00,而8、9月份以后9：00—11：00浓度高于15：00—16：00的趋势,但没有统计学差异（P〉0.05）。2006年4月—2007年1月空气微生物总浓度变化曲线呈双峰型,两个高峰分别出现在5月和9—11月。填埋场环境温度对空气微生物浓度的影响大于湿度。     

芜湖燃煤电厂周边土壤中砷汞的分布特征研究

探讨了芜湖燃煤电厂周边随距电厂水平方向、垂直剖面土壤中砷汞总量及形态分布特征,并分析了土壤中砷汞与理化性质之间的相关性。结果表明:土壤中As、Hg的变幅分别为3.821～19.264mg/kg,0.025～1.696mg/kg,平均含量分别为6.671mg/kg和0.212mg/kg。As、Hg含量总体分布特征为:距电厂1km处最大,距电厂1km距离内次之,距电厂1km以外,随距离增大而减小,其中汞随距离衰减明显。土壤汞含量在东南-西北(SE-NW)主导风向上明显大于东北-西南(NE-SW)非主导风向,而As含量在不同风向上基本无差异;土壤汞含量随剖面深度的增加明显减少,而砷在剖面上的分布规律不明显。土壤中砷主要以硫化物态和残渣态存在,而汞以残渣态和腐殖酸结合态为主。表层土中As、Hg与理化性质之间存在不同程度的相关性。     

陕北黄土高原月降雨理论分布的初步研究

利用陕北两个典型气象站点多年降雨强度数据,使用数学方法描述月雨强分布的形状,从而满足水文模型、土壤侵蚀模型等对降雨强度数据的需求。通过探讨小时雨强在月时间尺度上应符合的理论分布函数,并采用统计学参数估计方法进行参数拟合,来选择合适的数学方法对月雨强分布进行描述。使用最大似然法对常见的7种理论分布函数进行拟合的结果表明,LOGN、GAMA、WBL等理论分布函数都可以较好地再现月降雨强度分布,90%以上的月份COE值大于0.7,一半以上的月份COE值大于0.9。另外,WBL分布对降雨强度峰值亦有良好的表现能力,因此推荐在陕北黄土高原降雨分布的模拟过程中使用。     

不同镉耐性水稻非蛋白巯基及镉的亚细胞和分子分布

采用镉（Cd）耐性不同的水稻品种N07-6和N07-63,通过室内水培试验,比较了50 μmol·L-1Cd胁迫下水稻的非蛋白巯基（NPT）、Cd的亚细胞和分子分布的差异。结果表明,Cd处理后,两品种水稻植株Cd含量存在明显差异,N07-63根部向地上部转移的Cd显著少于N07-6。Cd胁迫诱导了两个品种NPT含量的增加,N07-63的增幅显著高于N07-6。Cd绝大部分分布在水稻的细胞壁和细胞可溶部分。N07-63茎叶和根部细胞壁结合的Cd占总Cd的比例高于N07-6,而细胞可溶部分Cd的比例低于N07-6。从Cd的分子分布来看,水稻茎叶细胞可溶部分的Cd一部分与大分子量蛋白质结合,其余大部分与植物螯合肽（PCs）结合,而根细胞可溶部分的Cd绝大部分与PCs络合,N07-63的Cd-PCs结合程度高于N07-6。由此说明,与N07-6相比,N07-63细胞壁对Cd的束缚和细胞可溶部分Cd-PCs的络合程度更高,Cd的毒害效应更小,向地上部转运的Cd更少。