不同植被对晋陕蒙矿区排土场土壤养分16 a恢复程度的影响

为评价晋陕蒙矿区排土场土地复垦过程中不同植被措施对土壤肥力的恢复作用及程度,在内蒙古准格尔旗黑岱沟煤矿东排土场,分别选取已恢复16 a的7种不同人工植被(沙打旺、长芒草、紫穗槐+长芒草、刺槐林、沙棘林、杨树林、樟子松),并以周边原地貌条件下两种植被(退耕梯田长芒草、自然坡地沙棘林)为对照,分析了不同植被条件下0~10、10~20、20~40 cm土层土壤全氮、有机碳、硝态氮以及铵态氮的含量及其差异。结果表明:1)9种植被配置中除樟子松地和沙打旺草地外,土壤养分含量均随深度增加而递减。2)经过近16 a植被修复后,7种人工植被不同程度地改善了土壤肥力状况,其中刺槐纯林配置的恢复效果最佳,土壤肥力恢复程度接近或超过原地貌条件下植被的50%,沙棘次之。杨树和樟子松两种配置对土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复效果相对较差,恢复程度均不超过40%。7种不同植被措施对土壤铵态氮的恢复程度相对较好,分别恢复到自然植被长芒草样地和自然植被沙棘样地的79.50%~93.77%,89.47%~105.70%。土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复程度则相对较低,分别恢复到自然植被长芒草样地的24.70%~44.15%、25.09%~44.65%、47.25%~85.33%;分别恢复到自然植被沙棘样地的33.52%~56.85%、32.83%~54.82%、47.18%~84.66%。总之,尽管经过近16 a的复垦,7种人工植被下的土壤养分状况尚未完全恢复到该地区自然水平,但仍可认为该地区进行生态修复时可优先选择以刺槐为主的豆科乔木、以沙棘为主的灌木、以及长芒草等草本植物,并进行适当的套种、间种,以增强复垦效果。     

晋陕蒙矿区排土场不同改良模式下土壤养分效应研究

探究晋陕蒙矿区排土场不同改良模式下土壤养分效应及差异。在内蒙古准格尔旗永利煤矿排土场,选取砒砂岩沙黄土混掺(FS)、风化煤沙黄土混掺(WC)、沙黄土(SL)三种人工熟化的新构土体,与周边以长芒草为主的原地貌土壤(OL)以及新建排土场(CK)作对比,分析3种改良模式下0～20 cm表层土壤中有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷的含量变化及改良效果差异,并采用加权综合法对几种土壤类型的养分质量进行综合评价。结果表明:(1)不同改良模式排土场相比新建排土场,土壤各养分含量均有显著提高,原地貌土壤在0～10 cm和10～20 cm两个土层中,有效磷含量较对照分别降低了0.36 mg·kg-1和0.9 mg·kg-1。(2)重构小区中不同改良模式下土壤有机碳、有效磷、硝态氮均已超过原地貌土壤养分含量,土壤铵态氮基本达到原地貌水平,土壤全氮尚未恢复至原地貌水平。(3)由5种土壤养分指标计算出的土壤质量指数在0～10 cm土层中的变化范围是0.16～0.79,在10～20 cm土层中的变化范围是0.16～0.55,几种土壤类型的土壤质量指数排序为WCFSSLOLCK。总体而言,不同改良模式土壤养分质量以风化煤掺混土体最高,其次是砒砂岩掺混土体,沙黄土高于原地貌土壤,对照质量最差。     

田间条件下模拟CO2浓度升高开顶式气室的改进及其效果

为提高传统开顶式气室(Open-top chamber,OTC)在田间条件下原位模拟大气CO_2浓度升高对作物生长影响的适用性和精度,通过尺寸放大(长×宽×高=4.0 m×4.0 m×3.0 m)、形状调整(正四边形棱柱状)、新材料应用(塑钢PC结构)及内部CO_2浓度优化控制等措施对其进行了改进,并利用改进的OTC分别于2015—2016年在旱作春玉米农田原位模拟大气CO_2浓度升高的情形,通过对比玉米生育期内OTC内外CO_2浓度、温度和空气相对湿度,探讨了其模拟效果。结果表明:可控CO_2OTC内部CO_2浓度能够控制在预期值范围内,2015年控制误差范围为-17.2~0.2μmol·mol-1,2016年为-5.4~0.1μmol·mol-1,控制效果良好;可控CO_2OTC对室内气温产生了一定的影响,与气室外相比,在白天2015年平均增温0.8℃,差异显著(P0.05),2016年平均增温0.4℃,差异不显著(P0.05);可控CO_2OTC内部空气相对湿度与大田相比有所降低,2015年约降低2.4%,2016年降低了3.1%,差异均不显著(P0.05)。研究表明,改进后的开顶式气室性能稳定,模拟精度高,能够较为准确地反映CO_2浓度升高后的旱作春玉米生长,可用于今后的大田模拟试验研究。     

渭北旱塬两种类型农林复合经营生态系统环境效应评价

为研究农林复合经营生态系统的营造及其人为管理对当地环境产生的影响,在实地监测和调查分析的基础上,运用多级模糊综合评判-灰色关联优势分析复合模型,对渭北旱塬2种主要类型农林复合经营生态系统(以苹果-农作物间作为主的T1型和以花椒-农作物间作为主的T2型)的环境效应进行了评价与对比研究。结果表明,土壤、径流水体、农副产品环境污染状况,T1、T2均为Ⅰ级;当前社会经济效益T1(Ⅱ级)高于T2(Ⅲ级);生态环境效应T2(Ⅱ级)优于T1(Ⅲ级);综合环境效应T1、T2均为Ⅰ级。在此基础上运用灰色关联优势分析进一步区分T1、T2综合环境效应的优劣,T1、T2与理想状况参考数列的关联度分别为0.6670、0.6674,T2的综合环境效应优于T1。从综合环境效应和生态可持续发展来看,以花椒-农作物间作为主的T2型优于以苹果-农作物间作为主的T1型。     

黄土丘陵区降雨后鱼鳞坑土壤水分动态模拟研究

为了明确鱼鳞坑措施下降雨后土壤水分再分布过程及范围的变化,以汇流面积2 m²,径流系数0.3为试验条件,选取规格为60 cm×40 cm×10 cm(长×宽×深)的鱼鳞坑,通过灌水试验研究了降雨强度分别为60,30 mm/h、历时1 h后连续7 d的土壤水分动态。结果表明:(1)降雨强度60,30 mm/h时灌水后第1天水分入渗深度为60,50 cm,第2天达到最大值,分别为80,60 cm,水分最大入渗深度随降雨强度增加而增大; 灌水后第1天水分水平入渗距离达到最大值40 cm,水分水平入渗距离随土层深度增加而降低。(2)灌水后7 d内,降雨强度60 mm/h时水分主要储存在深度10—80 cm距离鱼鳞坑中心0—40 cm的区域内; 降雨强度30 mm/h时,水分主要储存在深度10—50 cm距离鱼鳞坑中心0—40 cm的区域内。(3)深度10—30 cm处土壤水分在灌水后第1天达到最大值,30—50 cm处土壤水分在灌水后第3天达到最大值; 距离鱼鳞坑中心0—20 cm处土壤水分在灌水后第1天达到最大值,距离20—40 cm处在灌水后2～3 d水分达到最大值; 达到最大值后土壤水分逐渐降低至稳定。鱼鳞坑措施下降雨水分入渗深度可达80 cm,且随降雨强度增加而增大,水分水平入渗距离与降雨强度无明显关系。     

生物炭添加对黄土高原典型土壤田间持水量的影响

为确定生物炭添加对黄土高原典型土壤水分条件的影响,利用威尔科克斯法,室内条件下测定2种生物炭类型(苹果树枝生物炭和锯末生物炭)及3种生物炭添加比例(2％,5％,10％)对黄土高原3种典型土壤(填)土、黄绵土、风沙土田间持水量的影响.结果显示:(填)土、黄绵土、风沙土添加生物炭后田间持水量分别平均增加2.77％,3.09％,4.17％,显著高于不施炭处理(p＜0.05).苹果树枝生物炭对3种土壤田间持水量提高程度平均值为4.67％,显著高于锯末生物炭2.02％的提高程度;生物炭添加量与土壤田间持水量增加程度成正比例关系,添加量越大,土壤田间持水量增加程度越高,其中,苹果树枝生物炭10％添加量对3种土壤田间持水量的增加程度最大.研究表明,生物炭添加可以显著提高土壤田间持水量,不同种类生物炭及添加量对土壤田间持水量影响差异较大.     

黄绵土坡耕地磷素迁移与土壤退化研究

坡地水土流失是导致区域土壤质量退化与土地生产力下降的重要原因。采用野外天然降雨-径流小区试验法,初步研究了黄土高原黄绵土休闲坡耕地一次轻度侵蚀(侵蚀量410～435t/km2)降雨前后土壤质量的退化特征。试验结果表明,降雨侵蚀前后坡地表层(0～5cm)土壤性质均具有相似的波状变化特征,其中>50μm砂粒含量与50～20μm微团聚体含量随坡长的增加呈降低趋势,而粘粒含量、比表面积(SSA)、20～2μm微团聚体含量、土壤有效磷(AP)与全磷(TP)含量以及土壤含水量均为增大趋势,表明由于长期处于侵蚀环境表层土壤的细颗粒与养分逐渐向坡下迁移,坡地土壤在向质地沙化和肥力退化方向发展。统计分析表明,坡地土壤AP与TP含量均与土壤粘粒含量及SSA呈显著正相关,TP含量与20～2μm微团聚体含量呈显著正相关。坡地土壤性质在降雨前后的变化不如其沿坡面的空间变化呈显著,但是坡地土壤与径流泥沙的分析结果仍然显示出,降雨主要导致有效养分(AP)、<20μm细颗粒以及20～2μm微团聚体在坡面的迁移与流失,这正是坡地土壤质量退化的主要原因。     

沟壁侧面蒸发与黄土高原环境旱化关系初探

 为定量研究沟壁侧面蒸发对加速黄土高原环境旱化的作用,在侵蚀强烈的水蚀风蚀交错带选择典型冲沟,分别在沟岸地（邻近沟缘的沟间地部分）距冲沟沟缘20、100、200、300、400、500、600cm处布设中子管,研究沟岸地土壤水分的垂直分布及其动态变化。结果表明:土壤水分在距沟缘500cm范围内随距离增加而增加,证明了沟壁侧面蒸发作用的客观存在;对距沟缘不同距离0～300cm土层土壤储水量动态变化的研究表明:降雨发生时,不同距离各点的储水增量并无显著差异,但距沟缘20 cm处土壤水分损失最快,而500 cm土壤水分损失最慢,证明了沟壁侧面蒸发通过加速土壤水分蒸发加速黄土高原环境旱化的客观事实。沟岸地土壤储水量与距沟缘距离幂函数关系的确定为定量化研究沟壁侧面蒸发加速黄土高原环境旱化程度奠定了初步基础。     

土壤溶质运移CDE模型参数估计的一种新方法——截距法

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应用 ,这些物质可通过各种途径进入土壤 ,因此研究土壤中农用化学物质的运移、转化对于防止水环境污染、促进农用化学物质的高效、发展可持续农业有着重要的意义[1 ] 。对流—弥散方程 (ＣＤＥ)是研究土壤溶质运移的一种经典模型 ,参数的估计是应用ＣＤＥ方程的一个关键问题。传统估计ＣＤＥ方程参数的方法有统计方法和确定性方法两种。统计方法主要包括最小二乘法、最大似然法和矩分析法[2～ 5] ,但由于未知因素太多及初值的选择不当 ,采用统计方法所得参数不唯一[6] ;同时 ,仅靠曲…     

降雨强度对黄绵土坡地磷流失特征影响试验研究

坡地磷(P)的流失是导致土壤质量退化与水环境恶化的重要原因,探讨降雨特征对土壤P流失的影响机理对于坡地养分管理和环境保护具有重要的科学意义。该文以黄绵土(质地为粉质壤土)为试验材料,通过室内模拟降雨试验研究了雨强对坡地P随径流流失的影响。结果表明：施肥条件下坡地径流中溶解态磷(DP)含量达到0.18 mg/L以上。相同雨量时,径流中DP含量随雨强的增大而降低,泥沙浸提态磷(SEP)与全磷(STP)的含量与流失量以小雨强(0.91 mm/min)时为最大。坡面产流过程中DP、SEP及STP含量的变化均表现为“低－高－低”的变化趋势,其变化与径流含沙量呈正相关,而累积流失量则表现为加速增加的趋势。黄绵土坡地径流中不同形态P的含量随雨强的增大而降低,而总的流失量受雨强与产流过程等多种因素影响。