河岸带耕地降雨径流产流特征分析

在孟津黄河漫滩的河岸带上开展了野外定位观测,研究了自然降雨情况下,河岸林地转变成农耕地前后降雨地表径流产流的污染特征。结果表明,河岸滩区具有较强的土壤人渗能力,径流产流的次降雨量临界值为20mm;滩区径流系数相对偏小：耕地平均3．5％,林地平均2．0％;在耕地开垦初期,由于雨滴的直接溅蚀,表土存在“板结”现象,径流系数增加较为明显。河岸滩区的降雨径流呈弱碱性（pH=8．0—9．5）,且盐分含量偏高;耕地径流和林地径流水质的差异表现在耕地径流具有较低的高锰酸盐指数和总氮含量;由于耕地的径流产生量明显大于林地,耕地径流的污染物（土壤颗粒物、有机物、总氮和总磷）产生总量约是林地径流的1．5-3．0倍。土壤翻动后的首次降雨通常会引起耕地较平时5—10倍的土壤颗粒物和总磷流失。林改耕后,径流颗粒物和总磷含量较参照耕地平均增加3倍,成为滨河漫滩农田开垦初期的应首要控制的污染物。河岸滩区在河岸缓冲、屏障和面源污染物削减方面具有重要的水文生态功能,因此在河岸滩区的开发进程中,应注重加强对原生河岸带的生态保护与管理。     

用二次曲线拟合表征土壤酸中和能力的研究

以我国7个农田长期(15～29年)施肥试验的历史样品为供试土壤,研究了土壤质子化反应的动力学过程、土壤性质(pH值和SOM)和施肥措施对土壤酸中和能力(ANC)的影响.根据土壤酸滴定曲线,采用二次曲线方程拟合,pH=3.5为参考值,图解法求解土壤ANC.结果表明,土壤质子化过程可视作由质子扩散控制的假二级反应动力学过程:在酸添加后的100 h内,土壤ANC与反应时间的对数值近似线性相关;机械振荡和提高温度可加快土壤质子化反应的进程.土壤ANC在指示土壤酸碱程度上较pH灵敏,但对SOM的变化较土壤酸缓冲容量(ABC)不敏感;土壤ANC受长期施肥措施(施无机氮组＜不施氮肥组≈有机无机氮配施组)的显著影响,影响的程度因各试验点而异.对土壤酸中和能力的研究加深了对农田土壤酸缓冲机制的认识.     

采煤沉陷坡面土壤氮磷钾养分有效性的空间变异性

探索采煤沉陷坡面上土壤氮、磷和钾养分迁移转化的作用机理,对促进矿区生态环境综合整治的科学决策有重要理论和实践价值。以焦作九里山矿典型低潜水位采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤氮、磷和钾全量及有效态养分含量在不同土地利用类型(耕地和林地)、沉陷坡位(中心、坡底、坡中、坡顶和对照)和剖面深度(0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm)的空间变异性。结果表明,沉陷坡面土壤养分含量空间变异性从大到小依次为:有效磷(118%)、有效氮(69%)、全氮(41%)、速效钾(27%)、全磷(19%)、全钾(4%)。相对于耕地,林地全磷和有效磷含量显著(P0.001)降低,速效钾含量显著(P0.001)升高。在沉陷坡面上,耕地土壤氮和钾的有效性在坡底凹陷区最大,而磷有效性在坡顶裂缝区最大;林地土壤氮、磷和钾的有效性均在坡底凹陷区最大,在中间坡面区最小。通过对土壤养分有效性在沉陷坡面上空间变异作用机理的分析,提出了低潜水位沉陷区土壤可持续管理的具体区划模式,以实现采煤沉陷区土地复垦改造的最小经济投入目标。     

有机肥的碱度及其减缓土壤酸化的机制

采用元素分析法计算了我国主要有机肥种类的平均碱度,并与相关文献进行对比,讨论了有机肥碱度的影响因素及其减缓土壤酸化的机制。结果表明,不同种类的有机肥碱度范围为58.1～372.8 cmol/kg,碳酸钙当量为29.0～186.4 g/kg,其大小顺序为:谷物秸秆 豆科秸秆 绿肥 新鲜粪便 普通堆肥 高温堆肥 厩肥。有机肥的碱度与其钙含量呈极显著正相关（r =0.98, P 0.001,n =32）,与其碳含量呈显著负相关（r =－0.64, P 0.001,n =32）,主要取决于其中有机酸盐的当量浓度。农产品移除和有机肥投入对于农田土壤酸化是互逆的两个过程,长期有机肥投入可弥补农产品移除引起的土壤盐基矿物损失。施用碱度较高的有机肥（如高温堆肥或厩肥）可有效控制农田土壤酸化,并可节约施用成本,提高有机肥的资源利用率。     

采煤沉陷区不同土地利用类型土壤水分、有机质 和质地的空间变异性

探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型（耕地和林地）、沉陷坡位（中心、坡底、坡中、坡顶和对照）和剖面深度（0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm）上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低（p<0.05）,而砂粒含量则显著增加（p<0.01）。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主,林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。     

采煤沉陷区不同土地利用类型土壤水分、有机质和质地的空间变异性

探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型(耕地和林地)、沉陷坡位(中心、坡底、坡中、坡顶和对照)和剖面深度(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm)上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低(p0.05),而砂粒含量则显著增加(p0.01)。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主、林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。     

测土配方施肥研究

测土配方施肥技术是涉及土壤学、植物营养学、环境科学、信息技术、应用数学和管理学等多学科的交叉技术。其在农业生产中的应用,将使我国农业迈向以优质、高产、高效、生态、安全为目标的科学施肥阶段,同时也面临一系列有待进一步解决的科学问题,如测试方法、配肥效率、信息化和系统管理问题。对我国测土施肥系统的物质、信息和资金流进行合理化构建,以期提高我国的农业生产水平。     

降雨侵蚀力对河岸滩区耕地土壤养分流失的影响

河岸滩区的人类农业活动最为直接地影响着河流的水文生态.自1997年小浪底水利枢纽工程成功截流以来,下游孟津扣马黄河滩区1 955hm2的天然滨河湿地有72%常年出露.为当地农业开发提供了原生动力.在10 a期间滩区的土地利用状况也发生了明显的改变,其中28.8%转变成鱼塘-荷花塘等人工湿地,39.8%转变成小麦棉花等旱地农作物,剩下的328 hm2的河床湿地因受农业活动的影响,正发生着严重的退化和萎缩.通过野外定位观测,对孟津黄河滩区河岸耕地土壤养分随降雨径流流失的特征进行了研究.研究结果表明,次降雨侵蚀力(R)是影响径流量和土壤养分流失的重要因素.在弱侵蚀力下,产生的径流以蓄满产流为主;当降雨侵蚀力大于19.0,产生的径流以超渗产流为主.径流土壤养分流失量与次降雨侵蚀力之间存在明显的二次曲线关系.根据滩区土壤的渗透特征,在次降雨侵蚀力R=10.0～45.0之间的中等强度降雨将产生较为严重的土壤养分流失.并强调河岸带的水土保持工作应亟待加强.     

河岸带耕地降雨径流产流特征分析

在孟津黄河漫滩的河岸带上开展了野外定位观测,研究了自然降雨情况下,河岸林地转变成农耕地前后降雨地表径流产流的污染特征.结果表明,河岸滩区具有较强的土壤入渗能力,径流产流的次降雨量临界值为20 mm;滩区径流系数相对偏小:耕地平均3.5%,林地平均2.0%;在耕地开垦初期,由于雨滴的直接溅蚀,表土存在"板结"现象,径流系数增加较为明显.河岸滩区的降雨径流呈弱碱性(pH=8.0～9.5),且盐分含量偏高;耕地径流和林地径流水质的差异表现在耕地径流具有较低的高锰酸盐指数和总氮含量;由于耕地的径流产生量明显大于林地,耕地径流的污染物(土壤颗粒物、有机物、总氮和总磷)产生总量约是林地径流的1.5～3.0倍.土壤翻动后的首次降雨通常会引起耕地较平时5～10倍的土壤颗粒物和总磷流失.林改耕后,径流颗粒物和总磷含量较参照耕地平均增加3倍,成为滨河漫滩农田开垦初期的应首要控制的污染物.河岸滩区在河岸缓冲、屏障和面源污染物削减方面具有重要的水文生态功能,因此在河岸滩区的开发进程中,应注重加强对原生河岸带的生态保护与管理.     

长期施肥下我国典型农田耕层土壤的pH演变

探索长期不同施肥措施下农田耕层土壤的pH演变,为进一步揭示农田土壤酸化的机制及其预防措施提供依据。收集了我国典型农田6个长期（18~30a）施肥试验（祁阳红壤、进贤红壤、重庆紫色土、公主岭黑土、哈尔滨黑土常量施肥和高量施肥）的历史观测资料,对耕层土壤pH在不同试验阶段（每6a）和施肥措施（对照不施肥--CK、单施化学氮肥--N、磷钾配施氮肥--NPK和有机肥配施化肥--NPKM）间的差异性进行检验,并计算土壤酸化速率。结果表明,试验期间,对照CK处理的耕层pH略有降低,平均土壤酸化速率为0.013 pH a-1;N处理的1~6a,祁阳红壤、公主岭黑土和哈尔滨黑土常量施肥试验的耕层pH较对照显著降低0.32~0.55个单位,至最近6a,所有试验的耕层pH较对照显著降低0.64~1.46个单位;NPK处理的耕层pH在试验1~12a明显低于N处理;NPKM处理的耕层pH却较NPK处理高0.30~0.53个单位,pH变化趋势与NPK相似。处理间成对T检验表明,长期施肥农田的土壤酸化速率大小顺序为：N > NPK > NPKM ≈ CK,N和NPK处理的土壤酸化速率分别为对照的4.6和3.2倍。基于湿润或半湿润地区排水良好的旱作或水旱轮作农田分析了农田土壤酸化过程。尽管存在地域差异性,长期施肥农田耕层土壤的pH演变存在对施肥措施的共性响应特征。