基于GIS的次降雨分布式土壤侵蚀模型构建——以晋西王家沟流域为例

利用野外试验小区观测与人工模拟降雨资料,在定量分析羊道沟小流域坡面—沟坡—沟道侵蚀产沙关系基础上,建立了羊道沟小流域侵蚀产沙模型。借助GIS技术,将王家沟小流域划分为40个沟间地、40个沟坡地及它们组成的40个子流域和一个输水输沙通道。通过对比分析每个子流域降雨、地貌、治理、植被覆盖、耕作措施和土壤6个主要侵蚀产沙影响因子与羊道沟小流域各因子的关系,得到王家沟各子流域相对于羊道沟小流域侵蚀产沙模型相应参数的修正系数,结合王家沟流域主沟道泥沙输移关系,建立了王家沟流域次降雨分布式侵蚀产沙模型。利用王家沟流域1963-1968年22次天然降雨资料,对模型进行检验,结果较为理想,预测精度达到55％。     

棕壤与褐土击实容重对含水量的响应

土壤在农业机械或者夯实压力下,容重会发生变化,其变化的程度受到土壤含水量的影响。为揭示棕壤与褐土受力后容重变化对含水量的响应特征,对土壤在不同的含水量下进行击实试验。结果表明:随着击实能量的增大,棕壤容重迅速增大后趋于稳定,而褐土容重达到稳定状态较慢。两种土壤容重随含水量的变化,因击实次数不同而具有差异性。棕壤容重随含水量增加,总体呈先增大后小幅度减小趋势,但在较低击实次数下,含水量为88.3 g/kg时容重略微减小;褐土容重在击实次数较低时,随土壤含水量增加呈先减小后增大趋势,而在击实次数较高时,呈先减小后增大而后又减小趋势,在含水量136.5 g/kg时出现最大值。含水量与击实能量对土壤击实容重的影响存在差异。在耕作条件(容重≤1.6 g/cm~3)和工程条件(容重1.6g/cm~3)下,影响棕壤击实容重的最主要因素分别为含水量和击实次数,而影响褐土击实容重的最主要因素均为击实次数。在耕作条件下,棕壤击实容重在较低含水量(50 g/kg)下数值较低,且随击实次数增多,容重变化较小;褐土的较小容重出现在较低击实能量范围内(90 kJ/m~3),且受含水量的影响较小。在工程条件下,当棕壤与褐土的含水量为150 g/kg左右时,获得较大容重所需的击实能量最低。     

横坡耕作径流溶解态氮磷流失特征及其富营养化风险——以鲁中南山地丘陵区为例

以鲁中南山地丘陵区的坡耕地为例,在模拟降雨条件下分析了横坡耕作地表径流溶解态硝态氮(DNN)、铵态氮(DHN)和磷(DIP)的流失特征,并通过溶解态无机氮DIN(DNN+DHN)/DIP、DNN/DIP和DHN/DIP等3种氮磷比衡量其径流的富营养化风险.结果表明,在研究区典型的暴雨强度下(70mm·h-1),横坡耕作产流所需降雨量在8.07mm左右,产流后径流率在径流初期(0-5min)迅速增加,并在末期(14min后)趋于稳定,而径流泥沙浓度在降雨过程的变化表现出单峰型特征;溶解态氮、磷浓度在径流过程中逐渐降低,其中,径流末期DNN、DHN和DIN的平均浓度较初期分别下降12.1%、23.5%和12.6%.DIP浓度的下降幅度明显大于溶解态氮,为32.5%;溶解态氮、磷浓度与径流率以及原表土速效养分含量在径流初期的相关程度较高,之后则逐渐降低,与泥沙浓度的相关系数在降雨过程中则呈高-低-高变化;各溶解态氮的流失率在径流过程中呈增加趋势,而DIP流失率在径流过程中的变化不显著;溶解态氮、磷流失率与径流率存在升幂函数关系,但相关性随径流时间延长逐渐减弱.N/P率分析表明,横坡耕作径流的富营养化风险较低,但风险水平在径流过程中呈逐渐增加趋势.控制径流末期DNN的径流流失,可减轻横坡耕作径流对于受纳水体富营养化过程的影响.     

黄河三角洲盐地碱蓬对镉的吸收富集特征

为明确调水调沙背景下碱蓬对Cd污染的吸收富集特征，本研究以该区主要潜在生态风险因子镉（Cd）为切入点，利用温室栽培实验，分析了Cd输入对碱蓬生物量、Cd含量、富集系数及转移系数的影响。结果表明：少量的Cd输入（≤4.0 mg/kg）时碱蓬生物量高于对照，并在2.0 mg/kg处理时总生物量、茎和叶生物量取得最大值，而过高的Cd输入（>5.0 mg/kg）时生物量低于对照；随着Cd输入的增加，碱蓬根、茎及叶中Cd含量呈现增加趋势，而Cd富集系数则呈现先增高后降低的变化趋势，且在Cd输入量为2.0 mg/kg时，富集系数取得最大值（42.67、4.82和6.18）；整体上碱蓬根是富集Cd主要部位，但在低水平Cd输入（0.0 mg/kg和1.0 mg/kg）时，茎和叶部转运系数大于高水平Cd输入，表现出较强富集作用。以上结果表明碱蓬能有效富集土壤中的Cd元素，且在一定范围内碱蓬的富集能力随着Cd输入的增加而增加，但是过高的Cd浓度输入会抑制碱蓬的Cd富集能力。     

控释肥养分释放对坡耕地土壤磷钾损失及花生产量的影响

以沂蒙山区坡耕地花生为研究对象，探究控释肥养分释放对土壤磷钾流失特征、花生产量及磷钾利用率的影响。试验设五个处理，分别为全量和减量30%控释肥（CRF1，CRF2），全量和减量30%普通复合肥（CF1，CF2）及不施肥处理。结果表明：控释肥在田间土壤中的释放规律与花生植株磷钾吸收特征曲线相吻合，配合土壤磷钾供应量，满足了不同时期花生植株养分需求。等量施肥下，控释肥处理荚果产量较普通复合肥处理显著增加5.75-12.01%，且减量30%控释肥处理较CF1增产3.75%；控释肥处理中植株磷钾吸收量分别较普通复合肥提高11.46-11.78%和10.44-12.38%，其中CRF2磷钾表观利用率最高，分别为45.48%和51.84%。土壤有效磷和速效钾含量均随深度的增加而下降，CF1和CF2苗期时0-40 cm的表层土中有效磷含量高于控释肥处理，花针期以后趋势相反，但40 cm以下土层中各处理差异不显著；控释肥处理显著提高了花针期以后0-60 cm土层速效钾含量，各处理不同时期60-100 cm土层速效钾差异不显著。前三次产流事件中，控释肥处理显著减少了地表径流水中有效磷和速效钾含量，各处理后期径流水中水溶性磷和钾含量降低且趋于稳定，处理间差异不显著。因此，控释肥能够减少坡耕地土壤有效磷和速效钾的径流和淋溶损失，提高花生养分利用率和产量，促进生态农业的可持续发展。     

沂蒙山区土壤侵蚀垂直景观格局的分形特征

以北方土石山区的典型代表沂蒙山区为研究区，以TM影像和地形图为源数据，根据全国土壤侵蚀分类分级标准，综合运用GIS和RS技术，获取以50 m为带宽的土壤侵蚀强度垂直分带数据。在Fragstats3.3中提取周长面积分维数（D），计算稳定性指数（SI），旨在揭示沂蒙山区土壤侵蚀分形的垂直变化特征。结果表明，土壤侵蚀景观在垂直维度上具有明显的分异性。在景观水平上，土壤侵蚀景观周长面积分维数（D）随高程呈先迅速增大后缓慢增大趋势，稳定性指数（SI）则呈先急剧减小后缓慢减小趋势。在缀块类型水平上，对于研究区，D值