喀斯特峰丛坡地灌木林地与梯田旱地土壤水分入渗特征

为明确喀斯特峰丛坡地土壤的入渗特性,该文测定了灌木林地和梯田旱地不同土层的入渗过程,同时分析了影响入渗的因素,并用不同入渗模型对其过程进行拟合。结果表明:(1)梯田旱地的入渗性能低于灌木林地,其平均入渗系数约是灌木林地的78.6%,尤其在土层30~60 cm的平均初渗率、稳渗率仅为灌木林地的4.3%和4.4%,存在明显的入渗隔层,其原因是梯田旱地本身的土壤黏粒含量充足,加上人为翻耕促使较细颗粒向下移动后堆积。(2)灌木林地土壤中的砂粒含量和有机质含量较高,孔隙度较大,不同土层间的性质差异较小,而梯田旱地0~30 cm与30~60 cm土层的土壤性质差异明显,表现为下层土壤容重大、土壤孔隙度小。两者入渗性能均与土壤容重、孔隙度的相关性极显著(P0.01)。(3)Horton模型对灌木林地和梯田旱地的拟合效果较好(R20.9),且对梯田旱地表层和深层的拟合度比对灌木林地的拟合度更好。Kostiakov模型和Philip模型的拟合效果较差。该文为喀斯特土壤水分管理及土壤入渗模拟提供了理论依据。     

祁连山西水林区亚高山灌丛土壤入渗性能研究

利用双环法对祁连山西水林区的亚高山灌丛植被类型(吉拉柳、箭叶锦鸡儿、金露梅、鲜黄小檗、甘青锦鸡儿)进行了土壤入渗性能试验,分析不同灌丛植被对土壤入渗性能的影响。结果表明,不同灌木林土壤蓄水能力和入渗性能存在较大差异,吉拉柳的蓄水能力和入渗性能均好于其它灌丛类型,甘青锦鸡儿最小;不同灌木林土壤的初渗率在3.80~53.93mm/min,稳渗率在0.95~24.12mm/min,总体上是吉拉柳箭叶锦鸡儿金露梅鲜黄小檗甘青锦鸡儿;Kostiakov公式和Horton公式对土壤入渗过程的拟合精度均高于Philip公式;土壤初渗速率和稳渗速率与土壤有机质含量、自然含水量和孔隙度尤其是非毛管孔隙度呈极显著正相关,与土壤密度呈极显著负相关。     

金沙江流域典型森林土壤水分入渗特征试验研究

对金沙江流域典型森林生态系统的土壤水文特征进行了研究。结果表明,研究区不同森林类型的土壤容重随着土层深度的增加而逐渐增大,土壤总孔隙度和毛管孔隙度随土层深度的增加而逐渐减小;土壤水分入渗受土壤容重的影响,随容重增加,稳渗率降低;不同森林类型土壤前120min平均入渗速率介于0.78~2.42mm/min之间,稳渗率介于0.10~0.53mm/min之间;无论是平均入渗率还是稳渗率均表现为:华山松林地滇杨林地圣诞树林地水冬瓜林地荒坡地;土壤入渗的渗润阶段发生在0~5min;渗漏阶段约发生在5~80min;渗透阶段发生在80min以后。采用Kostiakov模型拟合双环入渗法测得的入渗过程效果最佳,其次为Philip模型,而用Horton模型的拟合效果最差。     

湖南省衡山不同海拔高度土壤的入渗特征

[目的]探究衡山不同海拔高度土壤入渗性能的差异及其影响因素,为山体大尺度土壤入渗性能研究提供思路和方法。[方法]在衡山不同海拔高度区域选取9个试验点进行野外点源入渗试验。[结果]①从各试验点入渗率角度分析,稳定入渗率随海拔上升逐渐增大(山顶山腰山麓)且入渗率变化显著。从入渗开始到稳定入渗减小了50%～86%,且入渗过程呈现出一定规律性,即初始入渗率很大,随着入渗过程的推进,前10 min入渗率迅速减小,10～30 min缓慢减小,最终在30 min后趋于稳定。②影响土壤入渗性能的因素较多,在衡山试验中稳定入渗率与0.25 mm水稳性团聚体含量和海拔高度分别呈极显著正相关和显著正相关关系,而与有机质、土壤容重和质地相关性较低。③Kostiakov模型,Philip模型、Horton模型在各试验点的决定系数R~2均大于0.95,都能较好地对衡山各试验点入渗速率进行拟合,而Philip模型的参数中表征稳定入渗率的参数A均为负数,使其物理意义不明确。[结论] Horton模型能反映不同海拔区域稳定入渗率的特征(山顶山腰山麓),Kostiakov模型能较好地反映入渗速率的变化特征(山麓山顶山腰),也说明点源入渗法测量山地入渗是可行的。     

喀斯特地区植被恢复过程中土壤渗透性能及其影响因素

采用空间代替时间的方法,选取喀斯特地区大湾小流域不同植被恢复阶段样地和不同经果幼林样地,以烤烟坡耕地和柳杉人工林作为对照,研究喀斯特地区植被恢复过程中的土壤渗透性能及其影响因素。结果表明:1)土壤渗透性能由高到低的顺序为李树+金银花>刺梨+猕猴桃>李树+刺梨>枣树+玉米,乔木疏林>灌木林>灌草>乔灌过渡林>草坡>柳杉人工林;2)烤烟坡耕地土壤平均入渗速率与稳定入渗速率均次于乔木疏林地,烤烟坡耕地土壤入渗性能较好;3)考斯恰柯夫方程是比较适宜于描述喀斯特地区植被恢复阶段土壤入渗特征的模型;Philip模型和Horton模型对经果幼林的土壤渗透性能模拟效果较好,Horton模型的初始入渗速率和稳定入渗速率与实测值较为接近,适宜于描述喀斯特地区的土壤入渗过程;4)土壤的渗透性能与>0.05 mm砂粒质量含量呈显著正相关关系(P<0.05),与0.05～0.001 mm粉粒质量含量呈极显著负相关关系(P<0.01);土壤渗透性能的影响因素主要是土壤>0.05 mm砂粒质量含量和0.05～0.001 mm粉粒质量含量。     

坡度影响下的砒砂岩区裸露坡面水分入渗特征及模拟

为探究不同坡度(5°,10°,20°,30°)条件下,不同质地砒砂岩土壤(灰白色、混合色、紫红色)的水分入渗特征及最优入渗模型。通过室内模拟土柱法对土壤的水分入渗特征和拟合结果进行对比分析。结果表明:(1)研究区不同坡面土壤容重在1.513~1.737 g/cm³,30°坡面下的灰白色砒砂岩土壤入渗能力较强,5°坡面下的紫红色砒砂岩土壤入渗能力较弱。(2) 在砒砂岩土壤一维垂直 入渗过程中,初始入渗率为2.000~8.600 cm/min,入渗时间3.500~5.000 min后达到稳定入渗率(0.160~1.800 cm/min)。入渗率、湿润锋运移速率与时间呈幂函数递减关系。坡度的大小、砒砂岩的质地均影响砒砂岩土壤入渗能力,坡度越小、颜色越深, 入渗率、累计入渗率越低,湿润锋运移越慢;且初始入渗速率、稳定入渗速率、初始湿润锋运移速率、稳定湿润锋运移速率的值均随着坡面坡度的减小、砒砂岩土壤颜色的加深呈现减小趋势。(3)Kostiakov模型、Philip模型对于砒砂岩区土壤水分入渗结果拟合较好,决定系数均在0.900以上。Kostiakov模型 决定系数的平均值0.948拟合效果最优;Philip模型决定系数的平均值0.937拟合效果其次;Horton模型决定系数的平均值0.688拟合效果较差。通过平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、偏差百分比(PBIAS)、纳什效率系数(NSE)验证Kostiakov模型和Philip模型模拟值与实测值的差异性小、两者吻合程度高。     

辽西低山丘陵区坡地砾石含量及粒径对土壤入渗性能的影响

基于室内土柱模拟试验对比分析辽西低山丘陵区坡地不同粒径及砾石含量的土壤入渗规律,并采用4种模型分析了含砾石土壤对传统土壤入渗模型的适用性。结果表明:粒径一定时,随砾石含量的增加土壤累积入渗量减少,随累积入渗量的增加土柱湿润锋变化速率由小变大;砾石含量小于20%时,湿润锋前进到一定深度下,土壤累积入渗量随粒径的增加而增大;当砾石含量增大到一定值时,砾石含量相同直径不同的土壤累积入渗量与湿润锋随时间的变化基本无差异。累积入渗量与湿润锋推进距离呈良好的线性关系。利用Green-Ampt模型、通用模型、Horton模型和Kostiakov模型对入渗率与入渗历时的关系进行拟合,其中砾石含量为5%时,Horton模型拟合效果最好,砾石含量为10%~30%时通用模型适用性更强,Horton模型拟合效果最差,其他模型拟合效果因砾石含量及粒径等因素的不同而异。     

太行山低山丘陵区不同植被类型土壤渗透特性及影响因素

为了探讨太行山低山丘陵区不同植被恢复类型土壤水分入渗规律及影响因素,采用双环刀入渗法和相关分析、典型相关分析方法,研究了该区域不同植被群落表层土壤的入渗特性,对土壤入渗过程进行模拟,并深入探讨了土壤入渗的影响因素。结果表明:（1）从裸地、草地、灌草地、灌丛到乔灌林地,土壤渗透性能不断增加;不同植被类型0—10 cm层土壤渗透速率大于10—20 cm层土壤渗透速率;土壤初渗速率和稳渗速率最大值均出现在侧柏林地,分别为5.96 mm/min和4.76 mm/min。（2）土壤入渗模型拟合结果表明Philip入渗模型对不同植被类型土壤入渗过程拟合效果最好,Kostiakov入渗模型拟合效果次之,Horton入渗模型拟合效果最差,不适合用于描述该区域土壤入渗特征。（3）土壤渗透特性指标与土壤容重、总孔隙度、有机质质量分数、根质量密度、根体积密度、根平均直径存在显著相关关系（p < 0.05）;土壤理化性质指标和根系结构指标中对土壤渗透性能产生影响作用最大的分别是总孔隙度和根平均直径,典型相关负荷量分别为1.299,1.084。     

等高绿篱系统土壤水分入渗特性研究

以等高绿篱(新银合欢和黄荆)前淤积土与石坎梯田为研究对象.探讨等高绿篱系统与石坎梯田不同土层深度、不同距篱/坎的土壤水分人渗特性及其影响因素,并对其土壤水分入渗过程进行模型拟合.结果显示.同一土层,随距篱坎变长,各处理土壤入渗性能坎依次减弱,不同距篱绿篱处理土壤入渗性能存在较大差异,而不同距坎石坎梯田处理土壤人渗性能差异相对不明显,随土层加深,绿篱处理土壤入渗性能相应依次减弱,而石坎梯田处理土壤人渗性能急剧减弱;表层(0-0.15 m)土壤平均人渗性能,石坎梯田处理优于绿篱处理,对于二层(0.15-0.30 m)土壤平均人渗性能.绿篱处理转而优于石坎梯田处理,三层(0.30-0.45 m)土壤,各处理土壤入渗性能基本相当;黄荆处理土壤人渗性能存在明显的空间变化规律,主要通过水平和垂直两个方向来体现.其中水平方向,距篱远近间接反映了黄荆对土壤入渗性能的影响程度,距篱越近,影响越大;土壤容重、砂粘比与有机质对土壤入渗性能均有显著影响.而初始含水量仅对初始入渗率有显著影响,其中砂粘比对初始人渗率、前30 min入渗量影响最大,容重对稳定人渗率影响最大;Green-Ampt模型和Philip模型更适合本研究土壤水分入渗过程描述与模拟,且具有较高的准确性.     

紫色土丘陵区土壤入渗及其测定方法研究

为了研究紫色土丘陵区林草地土壤入渗规律,并对比不同测定方法间的差异性,采用点源入渗法、双环法和环刀法对其入渗性能进行测定。结果表明:林地土壤入渗过程呈现的规律性比草地的好,且用点源入渗法和环刀法测定进入稳定阶段用时较双环法快1倍以上;采用4种入渗模型对土壤入渗过程拟合的效果表现为Horton模型(R~2=0.953)通用经验模型(R~2=0.941)Kostiakov模型(R~2=0.920)Philip模型(R~2=0.819),且草地的拟合效果比林地的好;林地的初渗速率、稳渗速率、平均入渗速率比草地的大,分别大了21.03%~116%,30.43%~102.56%,26.35%~112.73%;2种地类的初渗速率大小为点源入渗法双环法环刀法,稳渗速率表现为双环法环刀法点源入渗法,平均入渗率则为双环法点源入渗法环刀法;土壤入渗性能各项指标与其理化性质相关性差别较大。点源入渗法在紫色土丘陵区尚属新方法,在研究中应视情况而采用。     

γ-聚谷氨酸对土壤结构、养分平衡及菠菜产量的影响

通过盆栽试验研究了土壤增施γ-PGA(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)对土壤团聚结构、土壤养分平衡、菠菜产量与经济效益的影响。结果表明:随γ-PGA施量增加,水稳性团聚体(WR0.25)、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均显著增大,而团聚体破坏率(PAD)与分形维数(D)均减小,说明γ-PGA对改善土壤团聚结构具有显著的效果;随γ-PGA施量的增加,菠菜对氮、磷、钾的吸收量减少,土壤养分残留量与盈余量增加,养分表观损失量减小;5组处理中,0.1%施量的土壤养分平衡状况最优,0.4%施量对作物养分吸收与土壤养分的平衡产生负效应;菠菜产量及经济效益均随γ-PGA施量增加而显著减小,0.4%施量时较未施γ-PGA减产42.98%;菠菜经济效益拟合结果表明γ-PGA在0～0.1%施量范围内菠菜获利高于不施加γ-PGA处理。综上,0.1%施量对改善土壤结构与养分状况、促进作物增产及作物养分吸收效果较优,这对进一步将γ-PGA应用于实际生产中提供了理论参考。     

丹江土石山区景观格局模拟与社会经济响应关系

以丹江流域陕西省段为研究对象,采用GIS,IDRISI和Fragstats平台与系列经济数据,分析了丹江流域土地的数量变化及转移情况,建立了景观格局和经济指标的模型,模拟出2020年、2030年的景观格局,并通过模型计算相应年份经济数据。结果表明:(1)该流域的优势景观为草地,1980—2010年草地面积减少最大为46.65km2,林地增加最多为50.42km2;与2010年相比,2030年的林地和城镇工矿用地会进一步增加,草地大幅度减少(90.84km2);(2)研究区整体多样性增加,稳定性降低。草地、林地和城镇用地都趋于规则,更加聚集,高连通;(3)景观指数DIVISION,IJI,LPI,SHDI与经济有显著关系,其中DIVISION,SHDI与经济呈负相关,而IJI,LPI与经济呈正相关;(4)2010—2020年是经济增速明显,除人口外增幅80%～188%;2020—2030年增幅降低,保持在30%以上,但人口相比2020年开始降低。     

基于GIS技术的佳木斯地区农田开垦对表层土壤有机碳储量的影响

基于GIS技术,利用1980年和2010年佳木斯表层(0—30cm)土壤有机碳数据,研究不同农田开垦方式对表层土壤有机碳储量和空间分布的影响。结果表明:30年来佳木斯地区表层土壤有机碳储量呈现减少趋势,从1980年土壤有机碳库350.68Tg C减少到2010年的299.58Tg C,主要减少分布在东北地区和南部地区。30年来耕地面积增加了6 790.44km2,农田开垦(沼泽湿地、林地、草地)是影响土壤有机碳储量和时空变化的主要原因,而沼泽湿地的开垦导致储量变化最大,沼泽湿地开垦土壤有机碳年变化率为107.21tC/(km2·a)。农田开垦成旱田要比水田对土壤有机碳损失影响大,农田开垦是造成有机碳储量下降的原因。     

延安市退耕还林前后土壤保持生态服务功能评价

为更好地探究延安市退耕还林前后土地利用变化对区域土壤保持生态服务功能的影响,采用了InVEST模型对延安市退耕还林前后2000年和2015年的土地利用变化及土壤侵蚀量、土壤保持量进行了评估,该模型在计算生态系统土壤保持服务功能时,考虑了地块泥沙输移、沉积这一重要水文过程,在计算土壤保持量时更为精确。结果表明:(1)15年间各地类面积均发生了不同程度的变化,其中林地面积的增加量(主要来源为耕地和草地)和耕地面积的减少量(主要流向为林地和草地)分别达到了3 142.25km2及3 011.27km2,退耕还林工程取得了巨大成效。(2)延安市2000年和2015年的土壤侵蚀强度均以轻度和中度侵蚀为主,侵蚀总量分别为2.20亿t和1.38亿t,15年间各侵蚀强度类型均有向低等级侵蚀强度类型转换的趋势。(3)延安市2000年与2015年土壤保持总量分别为7.72亿t和8.50亿t,且土壤保持量呈东北向西南增加的趋势,各地类中林地和草地的土壤保持效果最佳,说明退耕还林工程的推进是增加区域土壤保持功能的重要途径。     

Background concentrations of elements in soils of China

Water, Air, & Soil Pollution - Mean concentrations of 62 elements, pH, organic matter and grain size have been computed for soil samples from 4,095 locations throughout mainland China The...     

An Environmental Risk Assessment of Radon in Lantian Karst Cave of Shaanxi,China

Water, Air, & Soil Pollution - The radiation dose and environmental health risk of radon concentration in the Lantian karst cave of China to guides and visitors were estimated based on the...     

调亏灌溉对冬小麦产量和品质及其关系的调控效应

在大型启闭式防雨棚条件下,采用筒栽土培法,以专用型冬小麦(Triticum aestivum L.)为试验材料,就调亏灌溉(regulated deficit irrigation,RDI)对冬小麦籽粒产量和品质性状及其关系的影响进行了试验研究,旨在寻求适宜的水分调亏阶段(时期)和调节亏水度,为建立节水高产优质冬小麦RDI模式与指标提供技术参数。筒栽试验采用二因素(水分调亏阶段和调节亏水度)随机区组设计,冬小麦设置3个水分调亏阶段:返青-拔节(I)、拔节-抽穗(II)、抽穗-成熟(III);每个调亏阶段设置3个水分调亏程度:轻度调亏(L)、中度调亏(M)和重度调亏(S),土壤相对含水率(绝对含水率占田间最大持水率的百分数)分别为60%~65%,50%~55%,40%~45%。结果表明:小麦籽粒蛋白质含量与土壤含水量并非总是呈负相关关系,不同生育阶段控水对蛋白质含量的影响存在明显差异性,小麦蛋白质含量仅与拔节-抽穗期土壤相对含水量呈负相关关系。在小麦拔节以前施加轻度(60%~65%)或中度(50%~55%)水分调亏,籽粒产量、蛋白质产量和氨基酸产量等不会显著降低,甚或略有增产,重度(40%~45%)调亏会导致显著减产;拔节-抽穗期,即使是轻度调亏也会导致显著减产;灌浆期轻度调亏不会导致籽粒和蛋白质产量显著减少,而氨基酸产量略有增加,并且节水效果显著。小麦籽粒产量与蛋白质含量并非总是存在显著的负相关性,在一定条件下可以减弱或改变这种关系;小麦籽粒产量与品质性状间的关系在不同阶段RDI条件下存在显著差异性。据此认为,高产与优质的矛盾并非不可协调,初步证实了RDI提高小麦籽粒品质效应的真实存在和在小麦生产中"以水调质"的可行性。     

基于核偏最小二乘的矿区土壤Cu含量高光谱反演

本文探究应用高光谱遥感手段反演铜锌矿区土壤Cu含量的可行性,以湖南省某矿区土壤为例。在对原始高光谱重采样、一阶微分、对数、连续统预处理后,分别进行与Cu含量的相关性分析,最终选用一阶微分变换光谱数据进行建模。在建模反演时,针对多元线性回归(MFL)和传统偏最小二乘(PLS)在应用过程中没有考虑变量间的非线性关系的缺点,提出了基于核偏最小二乘(KPLS)回归的土壤Cu含量预测模型。研究结果表明,相对于PLS和MFL,KPLS能较好的提升土壤Cu含量估算能力,预测样本的平均相对误差为13.25%,明显高于MFL的32.22%和PLS的14.18%。研究结果也表明了高光谱遥感手段可以反演矿区土壤Cu含量,且核偏最小二乘模型也可为其它土壤重金属的反演提供参考。     

施加NPD对黄土坡面径流流速和侵蚀产沙的影响

天然聚合衍生物(NPD)是一种新型的高分子聚合物,是坡面土壤侵蚀化学调控措施所采用的一种新型材料,通过室内人工模拟降雨试验,以裸坡为对照,研究了不同NPD施加措施(撒施和喷施)及不同施加量(1.0,3.0,5.0g/m2)条件下径流流速特征以及对侵蚀产沙的影响。结果表明:(1)施加NPD的坡面径流流速随降雨历时的变化与裸坡一致,均呈先增大后逐渐趋于稳定的趋势,且流速随降雨历时的变化过程可用对数方程描述。撒施在1.0mm/min雨强下,延迟降雨初始产流时间8～19min,而喷施在3个雨强下,初始产流的时间整体上较裸坡提前1～2min;(2)与裸坡相比,施加NPD具有显著减小流速的效应,且雨强越大,减小流速的效应越差;施加不同剂量NPD减缓坡面径流流速的效益范围13.2%～54.3%。其中撒施3g/m2剂量和喷施5g/m2剂量对坡面径流流速的减小效应相对较好;(3)与裸坡相比,施加NPD具有显著的减沙效应,且减沙效应范围为30.6%～71.2%。无论是撒施还是喷施,整体表现为5g/m2计量的减沙效应最好。(4)裸土坡面的侵蚀模数对平均流速的响应关系与撒施和喷施NPD坡面的侵蚀模数对平均流速的响应关系皆可用对数方程表示,且撒施和喷施对流速的减小作用均大于减沙作用。     

黄土高原不同植被带草本植物叶片与土壤碳氮分布特征

【目的】黄土高原植被受水热因子作用明显,植被分布自东南向西北总体呈现出森林向草原过渡的地带性规律。本研究选取黄土丘陵区从南向北形成的4种典型植被带(森林带、森林.草原带、草原带和草原.荒漠带)作为研究对象,探讨不同植被带草本植物叶片与土壤碳?、氮(N)的分布差异及影响因素,为预测黄土高原植物的生长发育前景、生态系统的植物营养元素和土壤养分状况提供理论依据。【方法】以陕北黄土丘陵区富县、甘泉县、安塞县、靖边县、横山县以及榆林市榆阳区为研究区域,基于野外取样调查和室内分析相结合的方法,分别测定研究区4种植被带草本植物叶片和不同土层碳氮含量,最后利用方差分析研究不同植被带草本植物叶片及土壤碳氮差异,并与全球、中国尺度等研究结果进行比较;同时采用相关分析,阐明4种不同植被带植物叶片和不同土层有机碳、全氮的相关关系。【结果】1)土壤有机碳和全氮含量在0—10、10—20、20—40cm各个土层中均表现出极显著的相关性(P<0.001),在0—40cm土层中,随着深度增加,土壤有机碳和全氮整体呈下降趋势,由高到低依次为森林带、森林.草原带、草原带、草原.荒漠带,但不同植被类型的垂直变化规律差异较大。2)草本植物叶片有机碳和全氮含量存在显著的相关关系(P<0.01),植物叶片碳含量平均值为442.9g/kg,略低于全球492种陆地植物叶片碳含量的平均值464.2g/kg;而氮含量平均值为25.8g/kg,略高于全球水平20.6g/kg,说明黄土高原4种不同植被带在碳氮积累上存在差异,且该地区草本植物的C∶N相对较低。3)植物叶片C、N、C∶N与土壤SOC、STN含量表现出较为显著的相关关系(P<0.05),总体来看与不同土层相关关系各不相同。【结论】不同植被带土壤C、N空间分布具有一致性,且C、N含量均存在一定的相关关系。黄土高原由南向北,呈现植物叶片C含量降低而N含量升高的趋势,因此C/N呈现减小趋势。植物叶片C、N、C/N与不同土层的土壤C、N均存在一定相关关系。