稀土元素示踪法探究坡面侵蚀进展与热点——基于CiteSpace计量分析

稀土元素示踪法从上世纪90年代开始逐渐被相关学者重视,并在坡面土壤侵蚀的研究中得到越来越广泛的应用。笔者采用CiteSpace软件和文献计量学方法,以Web of Science数据库核心合集和中国知网(CNKI)数据库核心期刊为数据源,分析了近30年国内外稀土元素示踪法在坡面侵蚀研究的发展历程。研究发现:①总体而言,国内稀土元素示踪法在坡面侵蚀中的应用在理论和实践层面已经从初步探索走向了成熟;②随着研究的深入,稀土元素示踪法的研究与相关学科交叉更加密切,并在微观探索和宏观调控方面取得一定进展;③未来发展趋势来看,宏观方面趋向和生态系统、气候变化等互相作用机理的研究,微观方向趋向对团聚体等微观颗粒的迁移研究;④在国际相关研究方面,对于稀土元素示踪法在坡面侵蚀的应用从多个方面和角度做了大量的研究,我国的相关研究相较于国外顶尖水平的研究仍存在一定差距。     

典型黑土区陡坡植草水土流失防治效果研究

[目的]研究陡坡生物防治与影响因素的变化关系,为侵蚀沟治理、水土保持植被措施配置等决策提供科学依据。[方法]设置2个坡度,7种草本植被配置模式,于2018年6—9月开展了自然小区水土流失监测。[结果] 1∶1.5和1∶1.2坡比边坡草本建植当年分别较裸地平均减流27%和26%,减沙52%和21%,坡度由34°增加到40°,地表径流虽未增加,但土壤侵蚀量明显增加;影响产流产沙的降雨因子主要有雨量,I_(30),E,EI_(30),坡度变陡,相关性增强;建植草无芒雀麦和紫花苜蓿混播减流减沙效果最好,紫花苜蓿、无芒雀麦、早熟禾3种草种混播减流效果优于单播;1∶1.2坡比边坡随着植被盖度的增加减沙效果逐渐增强,且在植被盖度大于50%时减沙效果接近1∶1.5坡比边坡。[结论]在无芒雀麦和紫花苜蓿混播草本配置下,1∶1.2坡比削坡在侵蚀沟治理时可采用,能减少20%的削坡占地面积。     

Substrate composition determines emergence success and development of European nase larvae (Chondrostoma nasus L.)

European nase (Chondrostoma nasus) is a specialist riverine fish, characterised by a complex life cycle making it vulnerable to habitat degradation. Recent findings indicate that, analogously to salmonids, the interstitial zone quality may pose a serious bottleneck for successful recruitment of this species. In this study, nase eggs were exposed to different substrate qualities. First, standardised substrate mixtures with differing fine sediment additions were used. Second, we tested different homogenous gravel fractions for their influence on egg development and emergence success. In both setups, substrate composition significantly affected emergence success, timing of emergence and larvae size at emergence. In the substrate mixtures, emergence was most successful in substratum with no fine sediment addition (98%) and decreased to 55% in substratum with 20% fine sediment addition. Emergence was most successful in the coarsest fraction (93%) and decreased to 47% in the finest fraction. Over all treatments, the time between hatching and emergence from substrate differed by up to 156 degree days, thereby indicating that free embryos of nase use the shelter of the interstitial zone for early ontogeny. These results suggest that a loose and porous stream bed can positively contribute to the development success of eggs and larvae and thereby potentially improve the recruitment of nase populations. It is thus important to consider the substrate and interstitial conditions in the conservation and restoration management of this rheophilic cyprinid.     

底泥中三氯生残留对轮叶黑藻的生态毒性效应

为探讨三氯生(triclosan,TCS)低浓度长期暴露对水生生态系统的毒性效应,本文以典型沉水植物——轮叶黑藻为研究对象,利用HPLC-MS、UV-VIS等分析技术,研究了0.05～0.5 mg·kg~(-1)TCS底泥暴露28 d后轮叶黑藻体内TCS的残留浓度及叶绿素、可溶性蛋白、抗氧化酶活性的变化。结果表明,在处理组中轮叶黑藻叶片中TCS的含量在暴露初期(14 d)呈下降趋势,随着暴露时间延长,叶片中TCS含量逐渐升高,暴露28 d时,0.5 mg·kg~(-1)TCS处理组中轮叶黑藻叶片中TCS浓度高达2.16 mg·kg~(-1)。TCS暴露周期内,轮叶黑藻叶片中叶绿素含量呈持续下降趋势,可溶性蛋白含量呈先促进后抑制的趋势,而其茎部可溶性蛋白含量则始终呈抑制状态。此外,TCS胁迫可显著影响轮叶黑藻叶片和茎部的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性,对轮叶黑藻的抗氧化系统造成不可逆的损伤。研究结果为评估水体环境中TCS的生态风险提供了基础数据和理论依据。     

特大暴雨条件下小流域沟道的泥沙连通性及其影响因素——以陕西省子洲县为例

[目的]研究特大暴雨条件下小流域沟道泥沙输移路径、泥沙连通程度及其影响因素,旨在探讨水库溃坝的原因,为沟道防洪措施的布设提供依据。[方法]以陕西省子洲县"7·26"暴雨条件下小流域沟道泥沙连通情况为例,选取面积相近、形状相异的清水沟和蛇家沟小流域,对沟道泥沙淤积情况进行现场调查,同时将沟道分为坝地沟段和自然沟段,选取流域面积与形状系数、沟道比降,以及淤地坝的类型与分布进行对比分析两个小流域沟道泥沙连通性的差异。[结果]在此次特大暴雨条件下,清水沟和蛇家沟的淤地坝大都呈现打开状态,由上游到下游清水沟泥沙连通性呈现较强的增长趋势,蛇家沟泥沙连通性则呈现先增长后减弱的趋势。整体上清水沟的泥沙连通性比蛇家沟的强,且清水沟流域的土壤侵蚀也较为严重。串联和混联坝系以及修建有卧管、竖井和排水渠的淤地坝防洪能力更强。[结论]流域面积、流域形状和沟道比降均影响着沟道泥沙的连通性,而淤地坝类型及分布是影响沟道泥沙连通性的主导因子。     

基于GIS的福建省将乐县土壤侵蚀及保持定量分析

【目的】对福建省将乐县土壤侵蚀及保持量现状进行定量分析,为该地区制定森林经营方案及水土保持工作提供依据。【方法】以福建省将乐县为研究区,首先建立降雨侵蚀力因子(R)图层、土壤可蚀性因子(K)图层、坡长坡度因子(LS)图层,然后依据实际土地覆盖类型和植被覆盖度构建植被覆盖或作物管理因子(C)图层和水土保持措施因子(P)图层。基于地理信息系统(GIS)和修正的土壤通用侵蚀方程(RUSLE)估算土壤侵蚀量和保持量,定量分析坡度(0°,90°)、土地覆盖类型与土壤侵蚀强度之间的相关关系。【结果】2015年研究区的现实侵蚀量为42.64×10~4t/年,平均土壤侵蚀模数为189.07t/(km~2·年)。从6种土壤侵蚀类型来看,微度侵蚀面积占研究区总面积的88.31%,轻度侵蚀面积占10.36%,中度侵蚀面积占1.13%,这3种侵蚀类型的侵蚀量占侵蚀总量的比例分别为12.43%,60.44%和19.79%;强度、极强度、剧烈侵蚀面积及侵蚀量所占比例均较小。各侵蚀等级在研究区内的空间分布较为均匀,总体来说中部、北部地区侵蚀量较大。7个坡度带中,土壤侵蚀量所占比例较大的是[15°,25°)、[8°,15°)和[25°,35°)坡度带,其面积所占比例分别为35.63%,23.95%和17.53%,侵蚀量所占比例分别为44.68%,24.63%和20.90%。研究区年均土壤保持量为6.98×10~6 t,每km~2土壤保持量为3 099.36t/年;有林地和稀疏植被的每km~2土壤保持量均较高,分别为3 773.58和22 254.39t/年,明显高于其他土地覆盖类型。【结论】将乐县微度侵蚀面积所占比例最大,轻度侵蚀的侵蚀量所占比例最大;森林和稀疏植被对将乐县的土壤保持量贡献最大,进行皆伐作业设计时应该尽量减小皆伐面积。     

Evidence of sedimentation inequality along riparian areas colonised by Impatiens glandulifera (Himalayan balsam)

Soil loss from riparian areas supporting the annual invasive weed, Impatiens glandulifera (Himalayan balsam), was measured and compared with equivalent values recorded at nearby, topographically similar areas supporting perennial vegetation over a cumulative seven-year period, along sections of two separate river systems; one in Switzerland, and one in the UK. Soil loss from colonised locations was significantly greater than from reference locations in four of the seven measurement periods. Despite contrasting results, standard deviations, based on soil losses and gains, were predominantly higher for colonised areas at both rivers over most monitoring periods. These findings indicated that areas colonised by Himalayan balsam experience higher sediment flux in comparison with areas free of invasion. Here, we test those original interpretations by reinterrogating the datasets using a more robust analysis of inequality. Nine datasets were tested, five of which (i.e. 56%) showed that sediment flux was significantly greater at Himalayan balsam-invaded areas than at reference areas. Three datasets showed no difference in sediment flux between invaded and reference areas (33%), and one (11%) showed higher sediment flux at reference areas. Most results uphold our original interpretations and support our hypothesis that hydrochory probably dictates where colonisation initially occurs, by depositing Himalayan balsam seeds in slack or depressional areas along river margins. Once Himalayan balsam becomes established and sufficient perennial vegetation is displaced, seasonal die-off and depleted vegetation cover may increase the risk that some areas will experience significantly higher sediment flux.     

不同植被措施下排土场边坡细沟发育时空特征

为明确不同恢复年限植被措施对煤矿排土场边坡水土流失的防治效应,采用样方调查法,以内蒙古准格尔旗永利煤矿矿区排土场边坡为研究对象,以裸露边坡(CK)为对照,研究不同恢复年限(1a、3a、5 a)的沙柳方格+沙棘+沙打旺(SHA)和沙柳方格+沙打旺(SA)2种措施对细沟发育的影响。结果表明:(1)1a时CK、SHA与SA措施细沟宽度均集中分布在4～8 cm,细沟深度均集中分布在2～4 cm;3 a时CK、SHA与SA措施细沟宽度则集中分布在4～8 cm、8～12 cm、4～8 cm,细沟深度均集中分布在4～6 cm;5 a时CK与SHA措施细沟宽度均集中分布在8～12 cm,而细沟深度则集中分布在4～6 cm和8～14 cm;(2)CK(1～5 a)、SHA措施(1～5 a)和SA措施(1～3 a)的细沟平均宽分别为7.57～11.35 cm、7.58～13.31 cm和5.57～6.14 cm,细沟平均深分别为3.38～6.23 cm、4.19～10.34 cm、2.59～4.24 cm,三者的细沟平均宽深比分别为2.39、2.12和2.05,平均细沟密度分别为1.52～5.25 m·m–2、1.42～1.68 m·m–2和1.88～2.25 m·m–2;(3)1 a时CK、SHA和SA措施的细沟宽深比随坡长变化幅度较大,随着恢复年限增加,宽深比则呈下降趋势,CK、SHA措施和SA措施的细沟密度和细沟侵蚀量均随坡长增加呈增大趋势;(4)与CK相比,1 a时SHA和SA措施边坡细沟侵蚀模数分别减小25.0%和25.86%,两种措施减蚀效果差别不大,而3 a时则分别减小了61.73%和35.31%,SHA措施减蚀效果显著增强。研究结果可以为矿区排土场边坡的植被合理布设提供科学依据与理论指导。     

土壤管理措施对坡耕地侵蚀退化耕层的恢复作用

【目的】紫色土坡耕地土壤侵蚀严重,研究土壤管理措施对不同侵蚀程度坡耕地耕层侵蚀恢复作用,为紫色土坡耕地耕层质量调控和坡耕地持续利用提供理论及实践依据。【方法】采用单因素方差分析（One-way ANOVA）检验各指标的差异显著性,研究不施肥（CK）、施化肥（F）、施生物炭+化肥（BF）3种土壤管理措施对侵蚀0 cm（S_-0）、侵蚀5 cm（S_-5）、侵蚀10 cm（S_-10）、侵蚀15 cm（S_-15）、侵蚀20 cm（S_-20） 5个不同侵蚀程度坡耕地耕层土壤属性的恢复作用。【结果】（1）随侵蚀程度增加,土壤砂粒含量由38.1%—42.4%逐渐增至44.2%—46.4%,土壤黏粒含量由12.6%—14.8%逐渐减少至9.6%—11.0%;与S_-0、S_-5、S_-10相比,S_-15、S_-20土壤容重显著增大;S_-10侵蚀程度下,土壤抗剪强度最大,在8.71—9.56 kg·cm^-2之间;F、BF处理下S_-15侵蚀程度的土壤稳定入渗率、平均入渗率降幅均最大。（2）不同管理措施下坡耕地耕层土壤属性差异显著,BF处理下土壤砂粒含量小、黏粒含量最大,0—10 cm、10—20 cm土层土壤容重显著低于CK（P<0.05）,土壤总孔隙度、毛管孔隙度均显著高于CK、F处理;BF处理下土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率均最大,CK处理最小;与CK处理相比,BF处理土壤抗剪强度显著增大。（3）随侵蚀程度增加,土壤可蚀性K值显著下降,与S_-0相比,S_-20侵蚀程度下土壤可蚀性K值下降0.1960%—0.2192%;BF处理下土壤可蚀性K值最大,F处理次之,CK最小;S_-10侵蚀程度下F、BF处理的K值均较CK增加幅度最大,分别增加0.0684%、0.1404%。【结论】施加生物炭+化肥在改善土壤物质组成、结构特征、提高土壤蓄渗性能等方面较单施化肥效果更为显著,可有效减轻紫色土坡耕地耕层土壤侵蚀,对侵蚀10 cm条件下的坡耕地耕作层（0—20 cm）土壤的改良效果最佳。     

基于137Cs的新疆准东地区不同土地利用类型 土壤风蚀特征研究

风力侵蚀是准东干旱与半干旱地区土地沙漠化的关键因素,通过野外考察和土壤~(137)Cs取样分析,对准东地区不同土地利用类型下土壤~(137)Cs分布特征及风力侵蚀进行了初步研究。研究表明,不同土地利用类型土壤~(137)Cs剖面分布特征不同,~(137)Cs基本分布在0~20 cm,甚至更浅,~(137)Cs活度值介于0~65.50 Bq/kg;各样点~(137)Cs总量介于0~1 698.29Bq/m~2,其中背景值为1 698.29 Bq/m~2,不同地类~(137)Cs总量排序为:低平地草甸(背景值样点)灌丛沙堆荒漠草地砾石戈壁盐碱地耕地固定沙地半固定沙地风蚀裸地;估算出耕地和非耕地各样点的风蚀速率,耕地平均风蚀速率为744.50 t/(km~2·a),非耕地风蚀速率介于945.06~4 404.01 t/(km~2·a)之间,平均值为2 589.96 t/(km~2·a)。