下垫面对漓江上游小流域氮磷污染排放的影响

以漓江流域上游青狮潭灌区金龟河试区为研究对象,开展野外原位试验,在研究区域内选取农田、鱼塘、果树、养殖业等4种典型的下垫面,在这些下垫面处选取支渠(河流)断面,对支渠断面的水质进行监测。利用主成分分析法确定出氨氮、总氮、总磷为灌区小流域影响河流水质的显著污染指标,应用单因素方差分析法(ANOVA)及其最小显著性差异(LSD)多重比较法,对4种下垫面间的污染物排放差异进行分析。单因素方差分析结果表明,氨氮和总氮在这4种下垫面组间差异最大;而总磷相对小一点,氨氮和总氮显著性水平分别为0和0.145。多重比较的结果表明这4种下垫面之间的均值差异均不同,不同的下垫面对污染指标的贡献率也不同,其中,养殖业下垫面与其他下垫面差异较大,其污染物贡献量最高,造成的水环境影响最大。     

白果壳遗态HAP/C复合材料对水中氨氮的吸附

为综合利用农林废弃物，以白果壳为植物模板、羟基磷灰石（HAP）为改性材料，制备了白果壳遗态HAP/C复合材料（PBGC-HAP/C-G），并通过X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和扫描电镜（SEM）等对其进行了表征，同时研究了溶液pH、初始浓度、吸附剂投加量等对其去除水中氨氮的影响。结果表明，PBGC-HAP/C-G是一种大孔材料，孔径主要介于35~200 μm之间。在溶液pH=5时，吸附效果最佳；吸附剂投加量的增加有利于氨氮的去除；粒径大小不是影响吸附效果的主要因素。准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型能很好地描述该吸附过程，吸附过程以化学吸附为主。在氨氮初始浓度为20、50、100 mg·L^-1时，拟合计算得到的理论平衡吸附量分别为0.45、1.10、2.15 mg·g^-1，与实验测定值0.46、1.15、2.18 mg·g^-1相近，可见PBGC-HAP/C-G可用作去除氨氮的吸附剂。     

不同覆沙方式下的坡面侵蚀产沙特性研究

文中利用室内模拟降雨技术,通过不同覆沙方式和不同降雨强度的组合试验,对坡面侵蚀产沙特性进行了研究。得到结果：坡面初始产流时间基本随雨强的增大而提前。坡面覆沙后侵蚀量增多,且侵蚀量随雨强的增大而增大,半覆沙坡面的产沙量是全覆沙坡面的1.06～2.48倍。0.5、1.0mm/min雨强时半覆沙坡面产沙高于无覆沙坡面,1.5mm/min雨强时低于无覆沙坡面,而半覆沙坡面产沙则均高于全覆沙坡面。全覆沙破面含沙量受雨强影响较小,减沙效果较稳定。试验结果表明,坡面覆沙可以有效延迟初始产流时间;坡面覆沙后侵蚀程度增强,且随降雨强度的增大而增大,半覆沙坡面侵蚀程度高于全覆沙坡面;无覆沙坡面受降雨强度影响较大。文中为研究风水复合侵蚀提供了数据支撑,以期为揭示黄土坡面侵蚀发生机理和水土流失规律提供一些参考。     

广西喀斯特地区耕作对土壤水分及降雨响应机制的影响

为揭示耕作方式对土壤特性及土壤水分的降雨响应过程的影响,以广西喀斯特地区粉垄耕作和免耕甘蔗种植地为研究对象,利用田间定位监测系统对0～10、10～30、30～50 cm土壤含水量及降雨量进行连续观测,并对土壤的基本理化性质进行测定.结果表明:①粉垄耕作的土壤总孔隙度增加,容重降低.在0～10、10～30、30～50 cm土壤有机质含量分别增加35.4％、69.7％、46.2％,差异显著(P<0.05).②两种处理土壤水分对降雨的响应程度均呈现随土壤深度增加而降低的趋势.在中雨事件下,免耕仅在0～10 cm层土壤水分对降雨有较为明显的响应.在大雨和暴雨下,免耕10～30 cm层对降雨的响应时间分别滞后于粉垄耕作9 h和3 h,30～50 cm层分别为2 h和5 h.粉垄耕作的土壤含水量与降雨表现出明显的同步性,对降雨有着极为显著的响应过程.③土壤含水量变异系数整体上呈现随土壤深度先变大,后减小的趋势.在中雨、大雨和暴雨事件发生前,粉垄耕作30～50 cm的土壤平均含水量均低于免耕,而降雨发生后30～50 cm层土壤含水量及变异系数均大于免耕,表明在降雨发生后粉垄耕作的深层土壤水分能够得到及时有效的补充.综上,粉垄耕作改善了土壤环境,显著提升表层土壤的含水量及各层次土壤水分对降雨的响应程度,从而使各层次土壤水分在降雨发生时得以快速有效补充.     

黄土和红壤坡面侵蚀差异及其与土壤性质的关系

为探究黄土和红壤侵蚀受雨强和坡度影响的差异及其与土壤性质的关系,通过测定分析黄土和红壤的各种理化性质,并分别对2种土壤在2个坡度(15°,20°)、2个雨强(60,90 mm/h)条件下开展4场降雨。结果表明:(1)与红壤相比,黄土的土壤颗粒更细,二者的毛管孔隙度、饱和含水量和田间持水量相差均在3%~6%以内,干筛时各粒级团聚体相差不大,但经湿筛破坏后二者团聚体差异较大,红壤的相对机械破碎指数(RMI)小于黄土,黄土有机质含量、阳离子交换量和络合态氧化物含量均高于红壤,无定形氧化物和游离氧化物则低于红壤;(2)同雨强、同坡度条件下,黄土产流时间均短于红壤,产流开始后,红壤比黄土先达到稳定径流率,不同雨强、坡度条件下,红壤稳定径流率为30~120 mL/s,黄土为100~220 mL/s,且在相同坡度、雨强范围内,红壤径流率变化层次分明,黄土则交错复杂;(3)红壤的产沙率和径流含沙率都较低,且多在产流几分钟即出现产沙率最大值,黄土产沙率则和径流率类似,在产流前期快速增长,10 min之后开始波动变化,再进入相对稳定产沙阶段,产沙率和径流含沙率随雨强和坡度的变化复杂;(4)不同土壤自身理化性质是影响坡面侵蚀的内在因素,与黄土相比,红壤的下渗能力更好,土壤抵抗径流剪切和剥蚀的能力更强,使得在同雨强、同坡度条件下红壤的侵蚀程度远低于黄土,规律性也更显著。     

青狮潭库区沉积物/稻田土壤中有机氯农药残留与释放规律

为了解青狮潭库区沉积物和土壤中有机氯农药(OCPs)残留及其释放特征,采用气相色谱法(GC-ECD)测定了青狮潭库区水库沉积物、池塘沉积物、河流沉积物和稻田土壤中OCPs含量,并运用室内模拟装置探讨了沉积物和稻田土壤在静置和悬浮两种情景下OCPs的释放规律。结果表明:水库沉积物、池塘沉积物、河流沉积物和稻田土壤中总OCPs残留量分别为81.55、88.60、68.96 ng·g~(-1)和92.62 ng·g~(-1)(干质量)。HCHs和DDTs是两类残留量较高的OCPs,其含量分别达到23.26～39.89 ng·g~(-1)和12.22～17.20 ng·g~(-1)。上覆水为超纯水时,静置组与扰动组的底物中OCPs向上覆水释放表现出先快后慢的特征,且扰动组的底物中OCPs释放量明显多于静置组;其中HCHs和β-硫丹的释放量最高。OCPs的理化性质、底物组成特征和外力扰动使各种OCPs在上覆水中的检出率和检出浓度存在明显差异,其中稻田土壤中OCPs向上覆水释放量最高而河流沉积物中OCPs向上覆水释放量最低。十二烷基硫酸钠可使底物中的OCPs快速向上覆水中释放(尤其促进了DDTs的释放),在扰动和静置情形下,上覆水OCPs浓度最少可提升134.44%和118.41%。因此,外界扰动和十二烷基硫酸钠汇入均可促进底物中OCPs的溶出释放。     

广西荔浦河鱼类群落结构时空格局及优势种特征

【目的】掌握广西荔浦河鱼类群落结构组成及其时空变化规律,为其鱼类多样性保护、河流生态健康评估和管理提供科学依据。【方法】于2017年1月(冬季)、4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)分别对广西荔浦河11个采样点进行鱼样采集,利用相对重要性指数(IRI)确定优势物种,并采用无度量多维排序(NMDS)对鱼类群落结构的时空变化进行分析。【结果】4次采样共渔获鱼类21192尾,隶属于6目17科62属94种,其中鲤科、鳅科、虾虎鱼科、平鳍鳅科和鲿科分别占总物种数的50.00%、9.57%、6.38%、5.32%和5.32%,但低于50 g/尾的鱼类占总渔获物数量的98.06%。广西荔浦河鱼类全年优势种有宽鳍鱲(Zacco platypus)、马口鱼(Opsariichthys bidens)、伍氏半?(Hemiculterella wui)和鲤(Cyprinus carpio),不同季节存在不同的优势种,春季的优势种为宽鳍鱲、马口鱼和美丽小条鳅(Traccatichthys pulcher),夏季为宽鳍鱲、伍氏半?和大眼华鳊(Sinibrama macrops),冬季为宽鳍鱲和鲤,其中宽鳍鱲为四季的优势种。广西荔浦河鱼类群落结构的季节性变化差异不显著(P0.05),但空间变化差异显著(P0.05),表现为自支流到干流鱼类群落结构逐渐发生变化。【结论】广西荔浦河鱼类小型化趋势加重,且鱼类群落结构在空间尺度上变化明显,主要与鱼类自身生物学特征、区域地理环境及人类活动密切相关。因此,有关部门应立即采取相应措施减缓人类活动对河流鱼类的影响,通过加大保护宣传力度、设置禁渔期、恢复鱼类生境等,更好地保护广西荔浦河的鱼类多样性。     

耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流特征的影响

岩溶区特殊的岩性地质条件,使土壤优先流现象广泛发生。以广西岩溶区内的典型农地甘蔗地作为研究对象,利用野外染色示踪技术和图像解析方法,分别对传统耕作(CT)和粉垄耕作(SRT)方式下的田间土壤优先流特征进行分析,揭示耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流的发生及其空间发展变化的影响。结果表明:①在相同外部供水条件下,传统耕作甘蔗地优先流运动分化程度相对较高,多呈指状形式,且平均湿润锋下渗深度为43.19 cm,显著大于粉垄耕作(P0.05),而粉垄耕作甘蔗地优先流以横向运动形式为主,表现为团块状湿润锋形式;②粉垄耕作甘蔗地土壤优先流发生时间显著滞后于传统耕作(P0.05),是其1.67倍;③随土壤深度的增加,两种耕作方式下的甘蔗地土壤优先流发育程度总体呈现先增加后降低的变化趋势,但粉垄耕作甘蔗地优先流比(70.72%)和长度指数(527.12%)均显著小于传统耕作甘蔗地(P0.05),且在土壤空间中对应的染色形态变异系数(1.19)是传统耕作的1.38倍,优先流发育程度显著低于传统耕作甘蔗地。粉垄耕作与传统耕作方式相比,在一定程度上降低了田间土壤优先流现象,改善了田间土层中的水肥状况。     

不同土地利用方式峰丛坡地土壤入渗特征及其模拟

喀斯特峰丛坡地的水土过程基础研究相对短缺,阻碍了相关土壤水文机理认识和适合该区模型的构建。为探明峰丛坡地上土壤入渗性能及变化过程,提出适合峰丛坡地的土壤入渗模型,通过室内一维垂直入渗试验,研究了峰丛坡地上不同土地利用方式土壤的初渗率、稳渗率及平均入渗率,并利用Horton,Philip,Kostiakov及经验通用模型拟合其入渗过程并进行评价。结果表明:(1)峰丛坡地上灌木林地的土壤砂粒含量约占50%以上,土壤渗透性能较强,而梯田旱地黏粒含量较高、有机质含量低,土壤渗透性能较差。(2)不同土地利用土壤前期入渗率均较高,为1.33～3.17cm/min,随后入渗速率急剧下降82.2%～96.2%,在20min左右达到稳定入渗率。灌木林地的前期入渗率下降幅度最大,而裸石地和梯田旱地相对缓慢。(3)Horton模型适宜于描述喀斯特峰丛坡地的土壤入渗过程,Horton模型的初始入渗率和稳定入渗率与实测值较为接近,而Kostiakov和Philip模型的拟合值与实测值存在差距。本研究为进一步认识峰丛坡地土壤水分入渗机理及构建入渗模型提供了理论依据。     

砾石对石灰土表面干缩裂隙发育特征的影响

[目的]研究砾石粒径及含量对石灰土表面干缩裂隙发育特征的影响,为探索喀斯特地区的水土流失机理提供参考依据。[方法]通过室内模拟试验和数字图像处理技术,研究了砾石粒径(2.0～5.0 mm和5.0～12.5 mm)和砾石含量(0%,10%,20%,30%,40%)条件下的石灰土表面干缩裂隙特征。[结果]①无砾石石灰土平均表面裂隙率仅为3.03%,含砾石石灰土具有更大的表面裂隙率,在大粒径(5.0～12.5 mm)高含量(40%)条件下,表面裂隙率最大,达到8.66%;②当砾石含量增加时,裂隙的形态变得细小且密集,小粒径砾石会使裂隙网络更复杂;③大粒径(5.0～12.5 mm)条件下的土壤表面裂隙率与砾石含量成正线性相关,而小粒径(2.0～5.0 mm)条件下的裂隙率与砾石含量成负线性相关;④砾石会成为裂隙发育的基点,每个砾石颗粒周围都有可能产生围绕砾石或是向外延伸的裂隙。且在砾石形态的棱角处,容易产生向外延伸的裂隙。[结论]石灰土中存在砾石会导致表面裂隙率提高,弱化土体的抗侵蚀能力,是石漠化治理不容忽视的问题。