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。     

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。     

池塘养殖条件下当年口虾蛄生长特性的研究

为了了解口虾蛄在池塘养殖条件下的生长规律,并为其规模化生产提供科学依据。在水温15℃~31℃条件下,通过测量体重、体长等指标,对当年口虾蛄的生长特性进行了研究。结果表明:（1）30日龄口虾蛄经100天培育后,体长从(8.20 ± 0.45)cm增至(11.79 ± 0.67)cm,日均增长0.036 cm,体重从(7.14 ± 1.17)g增至(20.54 ± 3.44)g,日均增重0.134 g。（2）当年口虾蛄的体重与体长的拟合方程为W=0.016L^2.879(R²=0.978),其b值接近于3;体长、体重与养殖日龄的最佳方程均为指数函数。（3）当年口虾蛄的肥满度在30日龄时最高,90日龄最低,肥满度与养殖水温没有明显相关关系;在水温23℃以上时,口虾蛄的瞬时增长率、瞬时增重率指标逐渐升高并在90日龄达到最大值。综上所述,口虾蛄在池塘养殖条件下生长效果良好,其体长与体重的生长基本同步,适宜进行规模化人工养殖。     

基于USLE模型的滹沱河上游黄土区土壤侵蚀空间特征研究

滹沱河是山西省面积较大的支流之一,研究滹沱河上游的土壤侵蚀对于建立山西省生态修复体系具有重要意义。以忻州市滹沱河上游为研究区,以遥感影像数据、数字高程模型数据、降雨数据、土壤类型数据为基础,利用GIS、RS技术,结合美国通用水土流失方程(USLE)估算滹沱河上游流域的土壤侵蚀模数。结果表明：（1）2015年滹沱河上游的土壤平均侵蚀模数为2538.9 t/(km ²·a),整体属于中等侵蚀水平。土壤侵蚀类型主要为微度侵蚀、极强烈和剧烈侵蚀;（2）随着高程海拔的升高,土壤侵蚀强度加大,土壤侵蚀面积减少,高程与土壤侵蚀强度呈正相关关系,与侵蚀面积呈负相关关系。剧烈侵蚀在各个高程带均有分布,在[500,1000)高程带中,微度侵蚀的面积范围最大;（3）研究区在0—5°带的土壤侵蚀面积分布最大;（4）牧草地的土壤侵蚀分布范围最广,其次分别为耕地>林地>园地>城镇村及工矿用地>水域及水利设施用地>其他土地。研究结论可为政府制定土壤侵蚀治理的技术方法、治理方案以及治理工程类型、规模及布局等提出科学依据。     

黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。     

新疆红花地方种种子含油率与主要农艺性状间的灰色关联分析

为了新疆红花地方种高油品种的选育和改良提供科学数据,本研究采用灰色关联分析法,在新疆农业科学院综合试验场对来自新疆的51份红花材料的种子含油率与主要农艺性状进行分析。结果表明,新疆红花地方种的种子含油率与12个主要农艺性状的关联顺序为单株果球数>株高>三级有效分枝数>顶果球着粒数>节间长度>皮壳率>千粒重>生育期>一级有效分枝数>二级有效分枝数>分枝总数>节间数,表明单株果球数、株高、三级有效分枝数是影响新疆红花地方种种子含油率的重要因素。因此,在新疆红花地方种培育高油品种时,应优先考虑单株果球数,株高和三级有效分枝数等指标。本研究结果为培育高油红花提供科学参考数据。     

南洋楹无性系抗寒性研究

【目的】南洋楹属典型热带树种,抗寒性较差,严重制约其推广应用。开展南洋楹无性系抗寒性评价,对于提高其造林成效、拓广其栽培区域具有重要意义。【方法】以生长较好的9个南洋楹无性系组培苗为研究对象,通过系列低温处理,观测幼苗叶片形态变化,分析测定叶片相对电导率(REC)、脯氨酸(PRO)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)的活性,揭示南洋楹无性系在低温胁迫下的生理响应,并进行无性系抗寒性评价。【结果】在2℃时,所有无性系均出现不同程度落叶;0℃时所有无性系均出现顶芽死亡,其抗寒性差异主要表现在0~2℃温度区间;9个无性系的REC随温度降低呈单调上升和先上升后下降再上升的2种变化趁势,属于后者的无性系抗寒性更强,0℃下S5、S7的REC最低;PRO含量随温度降低整体上呈现递增趁势,TL18、S7、S5、A8的PRO含量增幅最大,均在1倍以上;SOD活性在同一温度下无性系之间差异显著,但随温度降低无明显变化规律。应用REC进行聚类分析,将9个无性系分为3类,S7、S5、TL18抗寒性最强,A8抗寒性最差,其它6个无性系抗寒性居中。【结论】建议生产上推广S7、S5和TL18无性系。     

Early interspecific dynamics,dry matter production and nitrogen use in Kernza (Thinopyrum intermedium) – alfalfa (Medicago sativa L.) mixed intercropping

ABSTRACT

The global interest in growing perennial grain crops such as intermediate wheatgrass (Thinopyrum intermedium) (Kernza) for production of food and feed is increasing. Intercropping Kernza with legumes may be a sustainable way of supplying nitrogen to soil and associated intercrop. We determined the competitive interactions between intercropped Kernza (K) and alfalfa (Medicago sativa L.) (A) under three inorganic nitrogen (N) rates N0, N1, N2 (0, 200, 400 kg ha^?1) and five species relative frequencies (SRF) (100%K:0%A, 75%K:25%A, 50%K:50%A, 25%K:75%A and 0% K:100%A) in mixed intercrops (MI) in a greenhouse pot experiment. After 11 weeks of growth. Kernza dry matter yield (DM) and N accumulated (NACC) were low, but alfalfa DM and NACC high at 0 kg N ha^?1. 200 and 400 kg N ha^?1 fertiliser application increased the competitive ability (CA) of Kernza and reduced the CA of alfalfa. SRF had large impacts on alfalfa DM, NACC and NFIX only at 0 kg N ha^?1 fertiliser, and insignificant impacts on Kernza at all N fertiliser levels, indicating that adjustment of SRF may not be an effective way to modulate the interspecific competition of Kernza. Further research on the other factors that influence the interspecific competition are warranted.