林地土壤性质空间变异性与土壤入渗过程的研究

运用经典统计学和地统计学理论,研究了缙云山马尾松林地土壤水分、电导率和pH值的空间变异性。结果表明,各变量符合正态分布,电导率与pH值呈正相关关系(α=0.01)。行内变异性分析表明,各变量沿坡向各行变异系数的均值都大于垂直于坡向的均值。不同坡向对行间的差异分析表明,含水量在沿坡向和垂直于坡向上均无显著差异,在垂直于坡向上各行电导率和pH值存在显著差异(α=0.01)。地统计学分析结果显示,含水量在沿坡向和垂直于坡向上的变异具有漂移特征,电导率在垂直于坡向方向上具有空间结构性,在沿坡向上随机变异过大,不能体现出空间自相关的特点;pH值在垂直于坡向上具有漂移特征,沿坡向上为纯块金效应。典型植被下土壤水分入渗研究表明,农耕地和阔叶林稳渗率为4.81mm/min和3.15 mm/min,分别是针叶林的14倍和9倍;1 h入渗总量分别为1365.58 mm和518.46 mm,是针叶林的37倍和14倍。     

森林植被对农业生态环境的调控机理评述

森林植被的不断减少使区域农业生态环境出现了持续恶化的趋势。森林植被通过对生态水文过程的调控、防止土壤侵蚀的发生及养分的流失来影响区域农业生态环境,并且在不同的农林景观格局的配置表现出不同的环境效应和尺度效应。我国在森林植被与生态环境研究方面取得了一些重要进展,但还存在着研究尺度偏小、综合研究较少及缺少结合林业工程技术要求的应用理论研究等不足。针对研究中存在的问题,提出了森林植被调控农业生态环境研究应解决的四个关键性科学问题及研究技术途径。     

基于GIS的典型岩溶流域土地利用变化分析——以云南省小江流域为例

在GIS支持下,利用云南小江流域两期土地利用图形数据叠加分析,得到土地利用变化图和土地利用转移矩阵。结果发现,1982—2003年全流域610.12km2的土地利用面积发生变化,占流域总面积的59%。土地利用的类型主要是由未利用地向耕地和林地以及林地向耕地的转化,流域综合土地利用变化动态度达2.95%。土地利用空间格局的基本构型由以大斑块为主体,散布型斑块镶嵌其中转变为以中等斑块为主体,散布型斑块镶嵌其中的构型;区域土地利用的斑块数由1014个增加到1889个,平均斑块面积由1.02km2/个减少到0.55km2/个;流域土地利用空间格局指数中多样性指数增长4.14%,均匀度指数增长4.14%,破碎度指数增长84.6%,优势度指数降低1.6%;未利用地、林地的分离度分别增加114.58%和69.64%,而耕地的分离度减少45.86%;流域耕地、建设用地重心向东北方向偏移,而未利用地、林地重心向南东、南西方向偏移。引入社会、经济数据分析,人口增长、经济发展是流域耕地增加进而导致系列土地利用变化的主要人文驱动力,而生态环境保护等宏观政策是流域林地变化的主要驱动力。     

红壤区稀土矿开发导致河流泥沙淤积量的估算--以江西省信丰县崇墩沟小流域为例

不合理的人为活动是侵蚀产沙的主要原因之一。在江西省信丰县崇墩沟小流域内由于稀土矿产的无序开发,导致河流泥沙严重淤积。通过实测河流淤积泥沙断面,计算出在7 500 m长的河道共淤积泥沙30 193 t,考虑到输移比,整个流域内土壤流失量可达3 500 t/km2,平均侵蚀模数也高达1 150 t/(km2.a)以上,属于中等强度的土壤侵蚀。调查结果发现,河流中淤积的泥沙主要来源于稀土矿开发的尾矿流失;土壤流失量高到99 730 t/km2,年平均侵蚀模数为34 000 t/(km2.a)以上,属于极强度的水土流失。治理水土流失,须加强对稀土矿开发的管理,防止形成新的水土流失;将已废弃的稀土尾矿作为治理的重中之重,可有效地降低流域内土壤侵蚀的强度。     

土壤和植物中元素含量的Zipf法则描述

土壤中含有人类已经发现的大多数化学元素,构成了植物矿质营养的主要来源.植物体内元素的种类也高达70余种,其含量从10-16到10-1,差异巨大.如果把土壤的化学组成和植物体内必须营养元素组成加以比较,可以看出两者之间存在相当大的差别.其中一些元素在土壤中的含量很高,但植物的需求量很低,如Si、Al、Fe等;而另一些元素在土壤中含量很低,但却是植物需求量较多的元素,如N、P、S;正是这些差异构成了土壤化学组成和植物营养之间关系的基础[1].元素的原子序数即核电荷数决定了元素的内在性质,一般的土壤和植物分析结果也表现出原子序数越大的重金属元素,其在土壤和植物中的含量也越低.Zipf法则由于具有普适性的特点,已被广泛地应用于离散型分布的研究[2],为了解土壤与植物中元素含量与元素原子序数之间存在的关系,利用Zipf法则对土壤与植物体内元素含量与原子序数之间的关系进行了研究.     

植物叶面自由能特征和水滴形态对截留降水的影响

采用浸水法和喷水法测定21种植物叶片的最大持水量,初步探讨叶面润湿性、表面自由能及其极性和色散分量对叶片最大持水量的影响,并分析2种方法测定叶片持水量不同的可能原因。浸水法和喷水法测定的叶片最大持水量物种间有显著差异(P<0.001),叶片的最大持水量变化范围分别为29.4～180.0g/m2,94.1～278.3g/m2。浸水法测定的叶片最大持水量与表面自由能、色散分量分别呈正相关(P=0.002,P=0.000),与极性分量呈乘幂关系(P=0.006),与叶接触角呈指数关系(P=0.004)。喷水法测定的叶片最大持水量与表面自由能、极性分量、色散分量、叶接触角的相关关系均不显著(P>0.05)。这可能是由于喷水过程中,在叶片表面自由能的作用首先在叶面上形成了小液滴,随着喷水过程的进行,液滴在水的表面张力和重力的作用下逐渐聚集形成大的液滴。     

坡面土壤侵蚀分布规律的初步研究

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，而尺度参数α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。     

土壤系统中溶质运移研究

为了满足日益增长的人口对粮食的需求,农用化学物质被广泛使用,这些物质可通过各种渠道进入土壤,因此研究土壤中农用化学物质的迁移、转化,对于防止环境污染和促进农业持续发展有着重要的意义.     

土壤溶质运移的色谱塔板理论模型

土壤溶质运移模型是研究土壤中农用化学物质迁移的一种重要手段.由于一维土壤溶质运移在基本机制和形式上与化学色谱分析有相似性,将化学色谱理论应用于土壤溶质运移研究,得到了土壤溶质运移的色谱塔板理论模型,该模型的解析解与常用对流弥散方程的解具有相似的结果.同时,土柱试验表明,色谱模型的模拟结果与试验结果基本一致,仅部分时段模拟结果稍低于试验值,这可能由于色谱塔板模型尚未考虑水动力弥散作用和其中采用一阶近似有关.说明色谱塔板理论可用于土壤溶质运移研究,为认识土壤溶质运移提供了一种新的方法.     

陕西省几种代表性土壤NH4+吸附、解吸动力学特征研究

采用连续液流法测定了五种土壤吸附、解吸ＮＨ＾＋４的动力学性质。研究表明：（１）ＮＨ＾＋４吸附、解吸平衡时间及反应速率，平衡时的吸附、解吸量及吸附平衡常数均随土壤粘粒和ＣＥＣ不同而变化；（２）不同动力学模型及同一模型对不同土壤的拟合性不同。