岩石边坡植被重建系统中微量元素径流损失模型研究

以岩石边坡植被重建系统为研究对象,开展人工模拟降雨试验与野外验证试验,应用幂函数模型拟合岩石边坡植被重建系统中4种微量元素铁、锰、铜和锌的径流损失与降雨量间的关系.人工模拟降雨试验中,铁、锰、铜3种元素产流初始阶段径流损失量较大,但随着降雨时间的延长,其损失量逐渐减小,最后均趋于稳定,而锌元素径流损失量较稳定;幂函数模型相关指数均达0.90以上,能较好地拟合产流时刻以后的微量元素损失量随降雨量的变化过程.试验表明,幂函数模型的模拟结果与实测结果拟合度较好,其相对误差小于15％,确定性系数达到0.85以上.因此,利用该模型可初步描述微量元素径流损失与降雨量间耦合关系,为岩石边坡植被重建与恢复工程养分设计提供理论基础.     

太湖地区稻季的氮素径流损失研究

采用田间小区试验,连续三年研究了太湖地区稻季的氮素径流损失及影响因素,暴雨导致的田面水高度超过土面7 cm后通过管道流入径流收集池。结果表明:稻田氮素径流损失的主要形态是溶解态氮(DN),DN中的NH4 -N浓度基本低于NO3--N浓度,NH4 -N浓度受施氮水平的影响,而NO3--N浓度不受施氮水平的影响。稻田氮素的径流损失量为N 1.0~17.9 kg hm-2,占稻季施氮量的0.3%~5.8%。氮素径流损失量年际差异很大,在同一个稻季损失量随施氮量的增加而增加。氮素径流损失量与径流发生前田面水中氮浓度间的关系可用方程式y=ax b表示。通过调节施肥与暴雨的间隔时间、控制施氮量以及抬高田埂高度等措施,可以降低稻田氮素的径流损失风险。     

重金属污染土壤生态工程修复的试验研究

该文研究了细叶香薷(Moslem chinensis Maxim)和构树(Broussonetia papyrifera(Linn.) Vent.)对Cu、Zn污染土壤的修复及污染土壤对植物生理性状的影响。研究结果表明：随着盆栽土壤中重金属浓度的增高，植物体内吸收重金属的浓度相应增大。Cu在细叶香薷体内的含量是地上部＜地下部，Zn含量却是地上部＞地下部；重金属Cu、Zn在构树体内的浓度都是根部＞叶部＞茎部。细叶香薷的富集系数基本大于1，对Cu的最大富集系数是2.42；构树的富集系数都在0.5以下，但由于其地上部生物量很大，从土壤中移除的重金属量也很可观，而且构树能产生经济价值，建议把构树和细叶香薷组成一个立体的生态工程修复模式，既能修复污染土壤又能恢复污染地区的生态环境和土壤微生物环境，产生经济和环境效益。     

土壤溶质随径流迁移基本特征分析

土壤溶质随地表径流迁移是一个复杂的过程,受到多种因素的影响。在总结国内外相关研究成果的基础上,分析了土壤溶质随地表径流迁移的主要物理过程,以及各个物理过程的具体特征。同时分析了影响土壤溶质随地表径流迁移的主要因素的影响程度和特点,为建立描述土壤溶质随地表径流迁移过程的数学模型,以及发展控制措施提供参考。     

黄土丘陵区人工草地径流起始时间研究

运用野外人工模拟降雨方法研究了黄土丘陵区人工草地径流起始时间（ｔｐ）与降雨强度（Ｉ）、草地盖度（Ｃ）以及土壤前期含水量（Ｗ）之间的关系。结果表明，（１）当有草体覆盖时，ｔｐ主要与Ｉ和Ｃ有关，（２）当无草体覆盖时，ｔｐ与Ｉ和Ｗ有关；（３）ｔｐ与Ｉ以及与Ｃ、Ｗ间分别存在幂函数和线性相关关系。     

露天鸡粪好氧堆肥氮素的径流及淋洗损失

在露天自然条件下对鸡粪进行好氧堆肥,系统研究了堆肥过程中氮素的径流和淋洗损失。结果表明,堆肥期间通过径流损失的氮素只占初始堆肥氮素的3‰~6‰,其中无机氮与有机氮约各占50%,径流中总氮浓度在不同时间和降雨量条件下差异较大,浓度平均在20 mg/L左右;氮素表现出很强的空间移动性,堆肥期间氮素至少能够迁移至150 cm土层,对当地地下水安全构成了严重威胁;堆肥过程中可能有35%~65%的氮素会通过氨挥发损失;用秸秆覆盖堆体能显著降低堆肥氮素的径流损失,而添加沸石减少堆肥氮素损失的效果不显著。     

滇中高原山地人工群落径流规律的研究

基于连续 3年的观测 ,研究了华山松人工群落的径流特征 ,分析结果表明 :区域降水量的季节分配不均 ,湿季 (6～ 10月 )降水量占全年的 80 % ,降水量主要由大于 10 mm以上的降雨带来 ,且降雨强度大部分小于 5 .0mm/ h;径流量月变化趋势与降雨量相似 ,具有较好的相关性 ;一次性降雨对地表径流的影响显著 (R =0 .91) ,一次性“最大可能”地表径流产流的降雨临界值为 2 2 .3mm。地表径流与地下径流分别占总径流量的 0 .5 8%和99.42 % ,林地具有显著的涵养水源作用。     

人工集水面降雨径流观测实验研究

野外降雨径流观测实验研究表明 :土质集水面 (自然黄土坡面、清除杂草自然黄土坡面和夯实集水面 )的降雨产流方式为超渗产流 ,受降雨强度的影响大 ,径流的产生主要是由几次高强度的暴雨引起。此类集水面的年平均集水效率在 7.4%～ 35 .5 %之间 ,因此 ,增大集水区面积是保证土质集水面收集到更多雨水的基本途径。油毡、沥青和混凝土处理集水面的产流过程受降雨量和降雨强度的影响小 ,年平均集水效率在 5 0 %～ 80 %之间 ,但投资成本较高 ,其雨水利用方向是和设施农业相结合 ,修建固定集水面 ,发展高投入高产出农业。塑料膜集水面一次性投入低且平均集水效率较高 ,但寿命较短 ,建议利用简单临时性的移动塑料集水面收集雨水以供大田作物缺水期补灌。     

半干旱黄土丘陵区坡耕地径流损失对土地生产力影响研究

采用表土人工堆积小区试验方法 ,研究了半干旱黄土丘陵区西吉县的坡耕地径流损失对土地生产力的影响。结果表明 ,干旱、半干旱黄土丘陵区由径流损失造成的坡耕地土地生产力下降不可忽视 ,坡耕地平均每年每损失 1mm径流会导致供试作物春小麦减产 9.7% ,马铃薯减产 5 .0 % ,春小麦产量受径流损失的影响是马铃薯的 2倍 ;不同坡度坡耕地春小麦每年因径流损失减产 41.7%～ 6 4.0 % ,马铃薯减产2 1.5 %～ 33.0 % ,每年由此所造成的粮食减产分别是坡耕地和农业用地粮食总产量的 73 .3%和 16 .3 %。     

模拟降雨条件下3种类型土壤氮磷钾养分流失量的比较

通过模拟降雨试验方法,研究比较了褐土、棕壤与红壤氮磷钾养分流失量。结果表明:在模拟降雨条件下,3种类型土壤中褐土径流量及产沙量最小,红壤最大;土壤全氮、有效磷、速效钾养分随径流流失量占到流失总量的77.27%~99.79%,径流是土壤养分流失的主要驱动力;红壤全氮、有效磷、速效钾养分流失总量最大,褐土最小,棕壤与褐土相比高出4.70%~41.01%,比红壤减少0.30%~17.69%。土壤类型及性质不同使土壤养分流失量存在根本差异,有效地改良土壤,控制及减少径流与泥沙流失是防治土壤养分流失的关键。     

上海地区不同施肥方式氮磷随地表径流流失研究

选择上海宝山罗店镇具有代表性的旱地蔬菜农田生态系统,在从2004年3月到8月的近半年时间里,通过对径流及径流中侵蚀泥沙的氮磷流失情况的连续监测与实验分析,研究了旱地农田施肥与氮磷流失污染之间的关系,探讨了农田氮磷的迁移特征及环境效应,主要结果表明:随地表径流流失的总氮、总磷,流失形态以沉积相为主,大部分是当季施用的化肥,随径流排出农田的氮素中有37.7%是当季施用的氮素化肥,磷素中有26.9%是当季施用的磷素化肥。     

改良剂降低富磷蔬菜地土壤磷和氮流失的作用

为了解不同改良剂对土壤中磷和氮的稳定作用,进行田间试验研究在施用量为2.5t/hm2时氢氧化铝、石灰石粉、石膏、氯化钙和粉煤灰5种改良剂对蔬菜地地表径流中磷和氮浓度的影响。结果表明,改良剂施用可明显降低土壤有效磷和水溶性磷含量,轻微增加土壤中NH4+-N含量,但对土壤中NO3--N影响不大。施用改良剂可显著降低蔬菜地地表径流中总磷、溶解态磷、颗粒态磷和NH4+-N的浓度,增加水溶性有机氮浓度,但对水溶性总氮和NO3--N浓度影响不明显。与对照比较,施用氢氧化铝、石灰石粉、石膏、氯化钙和粉煤灰5种改良剂的地表径流中总磷浓度下降比例平均分别为13.68%,35.54%,38.72%,43.77%和45.02%,溶解态磷浓度下降比例平均分别为16.05%,32.42%,48.75%,55.38%和38.98%;NH4+-N浓度下降比例平均分别为24.21%,37.84%,11.31%,10.08%和55.56%。总体上,施用氯化钙和粉煤灰降低地表径流中磷浓度的效果好于其他改良剂。     

Relationship between Soil Phosphorus Availability and Phosphorus Loss Potential in Runoff and Drainage

Abstract

Elevated soil phosphorus (P) content is common in the central coastal valleys of California, the result of decades of the intensive vegetable production. Undesirably high P concentration in surface water in this region stimulated interest in evaluating techniques to rank the potential for soil P loss to the environment. Phosphorus availability of 25 representative soils from fields in vegetable rotations were evaluated by the following techniques: bicarbonate‐extractable P (P_bc)–calcium chloride, extractable P (P_cc), P extractable by iron‐impregnated paper (P_Fe), P extractable by anion exchange resin (P_ae), and the degree of P saturation (P_sat). A column study was conducted in which these soils were evaluated for soluble P concentration in runoff and leachate from two simulated irrigation events. There were strong correlations among all measures of soil P availability (r=0.66–0.90). Runoff soluble P was most strongly correlated with P_cc, P_ae, and P_bc (r=0.98, 0.93, and 0.91, or 0.98, 0.90, and 0.85 in the first and second irrigation, respectively). The relationship of runoff soluble P to P_bc, P_ae, and P_cc was characterized by a change point; runoff soluble P from soils <50 mg kg^?1 P_bc was minimal, whereas at higher P_bc runoff P reached levels of environmental concern. Leachate soluble P was also correlated with P_cc, P_ae, and P_bc (r=0.84–0.99). Across soils, leachate soluble P averaged 1.4 mg L^?1, compared to 0.11 mg L^?1 for runoff P. We conclude that P_cc, P_ae, and P_bc are useful tests to rank the potential for P loss in irrigation runoff or drainage. Given the relative complexity of the P_ae technique, P_bc and P_cc appear to be the most practical soil tests for this purpose.     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008—2010年连续3 a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明,试验区域干湿季极其分明,3 a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性,在常规施肥处理下径流量和氮磷流失量之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.897 4＊＊和R=0.529 7＊＊。坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左右。不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少。坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58%,TDP占TP的比例年均为7%,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低。在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41%、12.65%,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N。因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究。     

甘肃农田土壤氮磷钾养分变化特征

自1983年全国第二次土壤普查以来,由于经过多年的地力培肥,农田土壤养分发生了变化。1998年土壤养分调查结果揭示了甘肃省不同地域的主要耕种土类及耕地类型的土壤氮磷钾养分变化特征,为今后土壤养分资源的综合评价和科学施肥管理提供了基础资料。     

耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

有机养分替代对小麦产量、土壤肥力及麦田氮磷径流流失的影响

为探讨不同有机肥替代率对小麦减肥增效及减少麦田氮磷流失的效果,在等氮有机养分替代条件下进行田间小区监测试验,设置8种不同处理,分别为空白对照(CK),常规施肥(CF),100%、50%、30%猪粪有机养分替代氮肥(M1、M2、M3)及100%、50%、30%秸秆有机养分替代氮肥(F1、F2、F3),研究有机肥替代率对小麦产量、麦田氮磷流失、肥料利用率和土壤肥力的影响。结果表明,100%有机养分替代处理与常规施肥处理相比小麦产量均显著降低,但减少了麦田氮径流流失,提高了土壤肥力。麦田不同处理下总氮流失量为21.90~33.66 kg·hm^-2,与常规施肥处理相比,不同比例猪粪、秸秆有机养分替代处理总氮流失量减少了8.44%~25.94%;总磷流失量为0.60~2.00 kg·hm^-2,100%有机养分替代处理相比于常规处理总磷流失量升高了24.64%~44.93%。不同处理下小麦氮、磷肥利用率分别为17%~35%、5%~19%,其中30%~50%猪粪有机养分替代处理下氮、磷肥利用率较高,而100%猪粪、秸秆有机养分替代氮、磷肥利用率较常规施肥处理均显著降低。有机养分替代能够缓解土壤酸化,使土壤pH值维持稳定,与常规施肥处理相比,有机养分替代处理下土壤肥力有所提高。综合不同比例猪粪、秸秆有机养分替代对小麦产量、土壤肥力及麦田氮磷径流流失的影响,30%~50%猪粪有机养分替代在保证小麦高产稳产的同时,能有效降低麦田氮径流流失量,且维持较低水平磷径流流失量,是一种适宜的资源有效利用、节肥增效的有机养分替代模式。本研究结果为小麦生产中合理利用养分资源、减少化肥投入、控制麦田氮磷径流流失提供了参考。     

土壤速效氮磷钾测定进展

本文就过去大约二十年来土壤速效氮磷钾的测定方法的进展做一综述。主要进展表现在硝态氮测定中水杨酸法、试纸法、氮测定中梅森瓶法、磷测定中孔雀绿法的应用及依据不同原理的流动分析方法等方面。     

秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控

为揭示秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控,通过田间试验,探讨秸秆覆盖模式下,玉米生育期对不同坡度试验小区径流、泥沙和氮磷流失的阻控效果。结果表明:随着耕地坡度的增加,地表径流量、土壤及氮磷流失量逐渐增加。玉米种植条件下,地表径流量与降雨量呈正相关,土壤流失量与降雨量不相关。秸秆覆盖模式对土壤流失的阻控效果均为随坡度的降低,阻控率增加,秸秆覆盖对地表径流和土壤流失阻控率均超过90%。土壤中氮素流失以溶解态氮为主,溶解态氮占总氮的60%以上;磷素流失以颗粒态磷为主,颗粒态磷占总磷的80%以上。秸秆覆盖对土壤中总氮、总磷阻控率均超过85%,对于控制水土流失和降低面源污染风险具有积极意义。