北方土石山区植株密度对坡面流粒径分选的影响

为研究和阐明植株密度对坡面流粒径分选的影响,通过野外10°草地坡面恒流放水冲刷试验,定量研究3种植株密度(0株/m~2,20株/m~2,60株/m~2)在不同流量下(1m~3/h,2m~3/h,3m~3/h)的坡面流粒径分选性规律,从水动力学和侵蚀方式演变角度分析了植株密度对坡面流粒径分选性的影响。试验结果表明:(1)苜蓿草地侵蚀泥沙中细粉粒组分含量最多,其次是粗粉和细砂组分含量,而粗砂和粘粒组分含量最少。固定流量下,随着植株密度的增加,各粒径组分百分比及平均重量粒径(MWD)随时间的波动性增加,在侵蚀泥沙中细颗粒组分(粘粒、细粉粒、粗粉粒,粒径50μm)富集比ER相应增加,而粗颗粒组分(细砂、粗砂,粒径50μm)富集比ER有所减少。固定植株密度条件下,随着流量增加,各粒径组分百分比及MWD随时间的波动性减小,侵蚀泥沙中细颗粒组分富集比ER相应增加,而粗颗粒组分富集比ER增加,细颗粒组分富集比基本大于1,而粗颗粒组分富集比基本小于1。MWD与细颗粒含量呈负相关关系,与粗颗粒含量呈正相关。(2)细沟阶段侵蚀泥沙MWD明显大于片蚀阶段,而粒径分选过程的波动性较小。(3)水流剪切力τ及水流功率ω的增加导致片蚀阶段的缩短和细沟阶段的延长(除植株密度为60株/m~2),水流剪切力τ及水流功率ω的增加导致水流侵蚀力的增加,进而水流分离、输移粗颗粒增加。     

黄土不同粒级稀土元素分布特征及其制约因素

对宁镇地区下蜀黄土和北方黄土高原黄土进行系统的分粒级稀土元素(REE)地球化学特征对比研究,结果表明:(1)无论是北方黄土还是下蜀黄土,REE分布均存在明显的粒级效应:北方黄土的REE主要在细粒端(4μm)富集,粗粒端(64μm)富集不明显;下蜀黄土在细粒端(4μm)和粗粒端(64μm)均呈明显的REE富集特征,且粗粒端的富集更加显著;(2)北方黄土和下蜀黄土在细粒端(4μm)的REE富集主要由风化成壤作用所控制,细粒组分中富集重稀土(HREE)的特征可能与Fe-Mn氧化物对HREE的专性吸附作用有关;(3)下蜀黄土在粗粒端(64μm)则主要以富集轻稀土(LREE)为主,这可能与下蜀黄土母质来源中多近源的区域性特征矿物(榍石等副矿物)有关,揭示下蜀黄土中的粗颗粒物质可能主要来源于近距离搬运。64μm可能是凸显下蜀黄土和北方黄土REE差异的敏感粒级,该粒级中LREE富集与否是区别两者的有效标志,这为REE应用于黄土的物源示踪研究提供了新途径。     

侵蚀泥沙颗粒特征研究进展

侵蚀泥沙颗粒对深入理解和模拟泥沙及与之有关的化学污染物质输移至关重要。通过对国内外相关研究归纳整理、总结经验,重点围绕土壤水蚀的2个主要过程(细沟间和细沟侵蚀),对侵蚀泥沙颗粒输移形式、各级未分散颗粒的机械组成、不同粒径颗粒的富集规律和分选特征以及影响因素等进行综述与评价。纵观国内外的研究进展,侵蚀泥沙颗粒流失规律的研究已经较为全面和深入,取得了一些共识性成果:(1)未分散状态下的泥沙颗粒粒径分布更适合用来描述、模拟泥沙的输移行为和与之相关的营养污染物质迁移;(2)侵蚀泥沙粒径分布主要受降雨和径流能量的限制,能量小时,径流优先输移细颗粒,泥沙以细颗粒的富集为主;随着能量的逐渐增大,泥沙逐渐变粗;当能量足够大而产生细沟的时候,泥沙粒径分布趋向于接近原土;(3)团聚性好的土壤,其侵蚀泥沙粒径较团聚性差的土壤粗。     

亚热带地区几种红壤坡面侵蚀泥沙的物质组成特性

以三种母质发育的5个红壤为研究对象,在人工降雨条件下,研究不同降雨动能下（采用裸地和纱网覆盖控制）坡面侵蚀泥沙的颗粒分布特征及物质组成状况。结果表明：侵蚀泥沙的颗粒分布受土壤母质和降雨侵蚀力影响差异较大,相同母质红壤产生泥沙的颗粒组成特征相似,纱网覆盖条件下泥沙中细颗粒相对含量普遍高于裸地,泥质页岩发育红壤(HS)和花岗岩发育红壤(TG1和TG2)泥沙（分散后）表现为黏粒和粉粒的富集,富集率为1.15~3.14,第四纪红黏土发育红壤（HQ1和HQ2）砂粒富集比较明显,富集率最高为3.84;对于HS、TG1和TG2而言,泥沙中有机质(OM)、游离氧化铁铝(Fed和Ald)主要分布在<0.05mm粒径中,而对于HQ1和HQ2而言,则主要分布在>0.25mm和<0.05mm两个粒级中,其中有机质（OM）富集最明显;泥沙中OM、Fed和Ald之间达到极显著相关(r≥0.82),而且它们与土壤中阳离子交换量（CEC）、Fed、Ald、非晶形氧化硅（Sio）、黏粒含量的相关性也达到极显著水平(r≥0.81),说明这些物质间相互影响,在侵蚀过程中随泥沙迁移行为相似。     

坡面覆沙后侵蚀泥沙颗粒分选特性

侵蚀泥沙颗粒大小的分布在一定程度上影响着侵蚀泥沙的搬运和沉积,了解侵蚀泥沙的分选作用将有助于解释泥沙的侵蚀和沉积过程。该文以覆沙坡面为研究对象,采用室内模拟降雨的方法,选取坡度12°、雨强1.5 mm/min的黄土坡面上分别覆盖0.5、1.0、1.5 cm的沙层进行试验。结果表明:坡面覆沙后,坡面粗颗粒物质大部分在产流开始0~10 min内便被冲刷带走;侵蚀泥沙颗粒主要以粉粒为主;坡面覆沙后,在细沟间侵蚀阶段,径流优先搬运大于0.054 mm的颗粒,在细沟侵蚀阶段和细沟侵蚀及细沟间侵蚀的组合阶段,径流搬运的泥沙颗粒以小于0.054 mm的颗粒为主;同时,在产流前期(0~10 min)侵蚀泥沙颗粒主要以大于0.054 mm的颗粒为主;而在产流后期(10 min以后)侵蚀泥沙则主要以小于0.054 mm的颗粒为主。坡面覆沙后,黏粒以团聚体的形式存在,粉粒以单粒的形式存在,而沙粒以细颗粒聚集体的形式存在。该文为进一步研究泥沙沉积后风蚀对水蚀的影响提供数据支撑。     

确定侵蚀细沟土壤临界抗剪应力的REE示踪方法

近年来兴起的REE示踪方法 ,可以研究土壤侵蚀的发生和发展的过程 ,及其沿坡面变化的规律。本研究采用Dy、La、Sm、Yb、Ce、Eu、Nd、Tb等 8个REE、3个雨强 (50mmh- 1,10 0mmh- 1和 150mmh- 1)和4个坡度 (8.74% ,17.63 % ,3 6.4%和 46.63 % )进行了一系列人工模拟降雨试验 ,展示了土壤侵蚀沿坡面变化与坡面细沟发展的关系 ,分析了土壤表面水流动力特征与土壤侵蚀之间的动态平衡。由土壤侵蚀沿坡面的变化 ,确定了土壤细沟侵蚀发生的临界距离 ,并由此得到侵蚀细沟土壤临界剪应力。对不同试验条件下最大细沟侵蚀率与径流剪应力和细流力之间的关系进行了回归分析     

黄土丘陵沟壑区细沟发育形态的变化及其与侵蚀产沙的关系

细沟发育及形态特征研究对理解坡面侵蚀过程和机理具有重要意义。然而,已有细沟侵蚀研究多基于室内模拟试验,无法反映野外真实细沟侵蚀规律。该研究以黄土丘陵沟壑区辛店沟流域为例,于野外自然坡面设置5个径流小区,结合放水冲刷试验（流量为25、40、55、70、85L/min）与地基三维激光扫描技术,研究细沟几何形态（长、断面宽、断面深）,衍生特征（细沟宽深比、细沟密度、细沟割裂度和细沟平均深度等）和分形维数、地貌信息熵、分叉比的变化过程,以及不同指标与侵蚀量、沉积量、产沙量间的关系。结果表明：1）随着冲刷时间增加,各流量梯度细沟断面宽度、断面深度、细沟平均深度和细沟割裂度大多呈递增趋势。而细沟宽深比与流量大小相关,低流量（25 L/min）下细沟发育主要呈“宽浅式”,较低流量（40 L/min）和高流量（85 L/min）下发育主要呈“窄深式”,中流量（55 L/min）和较高流量（70 L/min）细沟发育在“宽浅式”与“窄深式”间交替变化。2）随着冲刷时间增加,低流量下分形维数整体趋于平稳,其余流量波动较大;中流量下分叉比呈上升趋势,其余流量下均呈下降趋势;各流量梯度下地貌信息熵无明显变化规...     

137Cs示踪分析东北黑土坡耕地土壤侵蚀对有机碳组分的影响

研究土壤侵蚀对有机碳不同组分流失的影响,可为科学评估土壤侵蚀在碳循环中的作用和探明农田有机碳变化机制提供理论依据。该研究以典型黑土区一凸型耕地坡面为研究对象,基于137Cs示踪技术,分析了坡面土壤侵蚀特征及强度分布,定量分析了坡面有机碳组分的变化幅度及侵蚀强度与有机碳组分间的关系。结果表明：研究坡面年均侵蚀速率为3 801.71 t/(km2×a),属中度侵蚀,33.33%的采样点为强烈侵蚀,极强烈及剧烈的侵蚀点占比11.11%,主要位于凸型坡中部坡度较陡处,26.67%为沉积点,主要分布在坡脚西侧。自开垦以来坡耕地土壤平均有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）含量下降了13.58%,其中矿质有机碳（Mineral-bound Organic Carbon,MOC）和颗粒有机碳（Particulate Organic Carbon,POC）分别下降了7.52%和40.49%;POC中粗颗粒有机碳（Coarse Particulate Organic Carbon,CPOC）下降幅度最大（73.24%）,细颗粒有机碳（Fine Particulate Organic Carbon,FPOC）无显著差异。坡面SOC、MOC和FPOC在沉积点均显著大于侵蚀点（P<0.01）,沉积点和轻度侵蚀点的SOC及MOC含量显著大于轻度以上侵蚀点（P<0.01）,SOC及组分MOC和FPOC均在中度侵蚀下降幅度最大,之后变化轻微。有机碳组分中MOC和FPOC含量随着土壤侵蚀强度的增大呈下降趋势,CPOC与侵蚀强度无显著相关性且沉积点及不同侵蚀强度之间均无显著差异（P>0.05）。结果说明坡耕地中CPOC和MOC减少的驱动机制可能存在差异。     

河北平山片麻岩山区微地形表层土壤养分异质性分析

以河北平山片麻岩山区7种微地形（坡顶、塌陷、巨石背阴、缓台、陡坎、谷坡、U形沟）及原状坡的表层土壤养分测定数据为基础,对比分析不同微地形及原状坡之间表层土壤养分的异质性,为片麻岩山区植被恢复提供科学依据。结果表明:（1）微地形、坡向、风化层厚度均影响了表层土壤养分的变化,而微地形是引起这种变化的主要因子。（2）微地形的表层土壤养分特征多数优于原状坡。其中,U形沟、塌陷和巨石背阴处有机质含量最大（68.94 g/kg,60.71 g/kg,62.77 g/kg）,显著高于其他微地形和原状坡,坡顶处最小（22.58 g/kg）。（3）全氮与全磷含量规律基本一致,都在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大,缓台和坡顶处较小。全钾含量在坡顶、陡坎、谷坡处最大（11.88 g/kg,12.56 g/kg,11.67 g/kg）,塌陷、巨石背阴处较小（9.39 g/kg,9.69 g/kg）。（4）碱解氮含量在U形沟、塌陷和巨石背阴处最大（6.87 mg/kg,6.54 mg/kg,5.93 mg/kg）,显著高于其他微地形及原状坡,坡顶处最小（3.75 mg/kg）。U形沟处速效磷含量最大（3.55 mg/kg）,塌陷、巨石背阴、陡坎和谷坡次之,这5种微地形显著高于坡顶和原状坡,坡顶处最小（1.27 mg/kg）。速效钾含量在坡顶、陡坎达到最大（60.09 mg/kg,58.27 mg/kg）,这2种微地形显著高于其他微地形和原状坡。（5）通过对7种微地形和原状坡的3个坡向的表层土壤养分进行灰色关联分析,得出U形沟、塌陷和巨石背阴的土壤养分条件最好,坡顶和原状坡的土壤养分条件最差。     

金沙江干热河谷冲沟形态发育特征及其侵蚀速率估算

冲沟侵蚀是金沙江干热河谷土壤流失的重要原因，造成严重的土地退化，威胁区域农业发展和粮食安全。探究冲沟的形态发育特征明确其侵蚀速率，对于冲沟侵蚀量化评估和土地保护等具有重要意义。为摸清冲沟发育演变规律，该研究选取元谋干热河谷金雷国家水土保持科技示范园区附近沟谷地貌流域为研究区，选择35条冲沟，通过无人机遥感影像提取冲沟形态参数，分析形态特征，并结合高分遥感影像计算冲沟侵蚀速率。结果表明：1）研究区冲沟直线长度、顶宽、底宽、深度的范围分别为25.21～180.43 、10.76～51.76、3.56～26.85、1.22～11.92 m；面积、体积的范围分别为257.50～8987.88 m²、142.64～19479.25 m³。冲沟形态参数差异性较大，长度在发育过程中受坡面限制小于其他地区。2）冲沟底部宽度和顶部宽度比值（BW/TW）的范围为0.24～0.59，冲沟主要为“V型”和“V～U型”；冲沟顶部宽度和深度比值（TW/D）的范围为2.56～26.29，均值为6.04，横向侵蚀速率远大于下切侵蚀速率。3）2015—2022年，35条冲沟中，19条长度明显增长，冲沟溯源侵蚀速率为0.02～1.10 m/a（均值0.34 m/a）；27条宽度明显增长，冲沟横向侵蚀速率为0.07～1.10m/a（均值0.36 m/a）；29条面积和体积明显增长，冲沟面积增长速率为1.64～105.40 m²/a（均值23.44 m²/a）；冲沟体积侵蚀速率为1.26～339.42 m³/a（均值51.21 m³/a）。冲沟横向侵蚀速率大于溯源侵蚀速率，在面积和体积增长中贡献较大。研究结果可为金沙江干热河谷地区大尺度冲沟的发育演变规律和侵蚀定量评估提供方法和依据。     

影响土壤浸提液电导率的化学因素及其强度研究

Time series bioaccumulation of rare earth elements （REEs） in field-grown wheat with and without a dressing of extraneous REE fertilizer at different growth stages and fractionation of REEs during their transport in a soil-wheat system were determined. Time-dependent accumulation of extraneous REEs was found in different parts of wheat. An upward transport of extraneous REEs from roots to shoots under a soil dressing and a downward transport from leaves to roots with a foliar dressing were also observed. Moreover, fractionation of REEs occurred in the soil-wheat system. Compared to the host soil a positive Eu anomaly in the stems and grains as well as heavy REE enrichment in the grains were found. The ability of the different wheat organs to fractionate Eu from the REE series was ranked in the order of sterns 〉 grains 〉 leaves 〉 roots.     

Contents and bioavailability of rare earth elements in agricultural soils in Hesse (Germany)

With increasing agricultural and industrial use of rare earth elements (REEs), input of REEs into the pedosphere has risen in parallel. Since total REE budgets for soils in Germany are mainly unknown, this pilot study investigates the concentrations of REEs in three loess soil profiles under agricultural land use in the Wetterau region, Germany. There were no significant REE applications in the past, so the presented data can be considered as background concentrations of REEs in soils. In addition to the total REE contents (aqua regia digestion), potentially plant‐available (EDTA) and at actual conditions available, mobile (NH₄NO₃) REEs have been determined for each horizon. Interactions between REE availability and properties of soils are explained after assessing several chemical and physical properties. The results reveal a wide range of total REE contents, ranging from 222 to 423 mg kg^–1. With 10.1% of total REE amounts, the potentially plant‐available proportions of REEs are generally low. In contrast, yttrium, which showed high available proportion of 24.8%, was found to be comparable with Cd. Cerium is the most abundant REE in aqua regia digests, whereas only small amounts in the potentially plant‐available fraction were found. Thus negative cerium anomalies could be concluded concerning its potential availability. Generally, bioavailability of REE had significant correlations between clay contents and Fe and Mn oxides for the majority of REEs. Due to moderately high pH (CaCl₂) in soils (average 6.6) the mobile fraction for most of the elements was not detectible.     

江西省土壤可溶态稀土元素含量和分布规律的研究

对江西 1 1种母质发育的有代表性的水稻土、旱作地、自然土壤 ,61个剖面 ,4 1 2个土样的可溶态稀土元素分析测定 ,统计结果表明 :江西土壤稀土元素的强度因素处于较高水平 ,平均值为 1 9 0mg/kg ,有 4 2 80 %的样点处于丰富级 ;有由南向北 ,由东向西逐渐降低的趋势 .其含量最高的地区是赣南由花岗岩、泥质岩、第四纪红粘土、酸性紫色土、碳质岩类风化物等母质发育的土壤 ,较低的为赣西北由石英岩 ,第三纪红砂岩、石灰岩、下蜀系黄土等母质发育的土壤 ;在土壤剖面分布中 ,旱作地表层低于底层 ,水稻土表层有生物富集作用高于底层 ;影响土壤中可溶态稀土元素含量的主要因子有 :成土母质 ,气候条件 (温度 ,降水量 ) ,土壤 pH ,土壤质地和耕作类型     

朱溪流域地形对土壤稀土元素空间分布规律的影响

以长汀县朱溪流域为例,采用ArcGIS中的克里金插值法生成流域土壤稀土元素含量的空间分布图,采用地形分析功能模块生成地形因子包括高程、坡度和坡向,通过空间分析和相关性分析研究地形因子对稀土元素空间分布规律的影响.分析结果表明:①朱溪流域表层土壤稀土元素含量的空间分布总体上呈现出西南高东北低、自西南向东北倾斜的特征;②稀...     

模拟酸雨对红壤稀土元素释放的影响研究

模拟酸雨作用下红壤中稀土元素的释放水平大小依次为Pr＞Ce＞Nd＞Tb＞Sm＞La＞Er＞Ho＞Gd＞Dy＞Eu＞Y＞Lu≈Yb,轻稀土元素的释放水平要高于重稀土元素.酸雨对稀土元素的释放有明显的促进作用,且不同元素的CAR1/CCK、CR2/CCK比较接近(CAR1、CAR2和CCK分别表示pH4.5的酸雨、pH3.5的酸雨和对照3种情况下淋出液中稀土元素的含量).CAR1/CCK介于1.43～1.93之间,平均为1.61;CAR2/CCK介于1.76～2.27之间,平均为2.06,经过9 150～10 650 mm的模拟酸雨淋溶以后,pH4.5的酸雨使稀土总累积释放量平均提高37.61%,pH3.5的酸雨使稀土总累积释放量平均提高78.05%.稀土总释放量与Fe、Mn的释放量相关分析表明:多数红壤稀土总释放量与Fe、Mn的释放量呈显著或极显著性相关.初步推断红壤中的稀土释放可能是由于吸附载体Fe-Mn氧化物因H 的输入而解离所致.     

稀土元素对作物生长及作物品质影响的研究进展

稀土作为一类有益元素在农业领域广泛应用,近年来在粮食、蔬菜、水果等作物增产增质应用方面取得了丰硕成果。本文分别从稀土元素在作物不同器官的积累、作物体与土壤稀土含量的相关性、作物对稀土元素的选择吸收等方面综述了稀土元素在作物体内转运;概述了国内外稀土元素对作物保护酶活性、营养元素吸收与光合作用效率等影响的生理效应,以及稀土元素对作物生长发育影响和稀土元素对提高作物产量,改善品质,增长经济效益影响的研究进展,提出加强开展稀土对复合重金属和作物品质影响的分子机制,旨在为探索稀土纳米微粒的开发利用提供理论依据。     

南方稀土矿区植物根际与非根际土壤碳氮含量与pH值变化

[目的]揭示南方稀土矿区根际与非根际养分含量变化,为南方稀土矿区的生态恢复和侵蚀退化区的水土保持提供科学依据。[方法]以福建省长汀县稀土矿治理区为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,选取3个稀土矿开采区进行植物样方调查及土壤取样,对研究区的主要水土保持植物(芒萁、枫香)根际与非根际土壤碳氮含量、pH值变化以及根际与非根际间土壤碳氮含量、pH值的差异性进行研究分析。[结果](1)随着治理年限的增加,芒萁根际土壤的有机碳、全氮含量逐渐升高,硝态氮含量逐渐减少,pH值先增加后减少,铵态氮含量无显著性差异;枫香根际土壤的硝态氮随着治理年限的增加而减少,而有机碳、全氮、铵态氮含量和pH值均无显著性差异。(2)随着治理年限的增加,芒萁非根际土壤的有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮均无显著性差异,pH值先增加后减少;枫香非根际土壤的有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、pH值均无显著性差异。(3)芒萁根际土壤的有机碳含量显著高于非根际土壤的有机碳含量,全氮、铵态氮、硝态氮和pH值均无显著性差异;而枫香根际与非根际土壤养分含量均无显著性差异。[结论]植被能够改善土壤,但土壤肥力恢复却是一个长期的过程。     

Rare Earth Elements in Soils

Abstract

Rare earth elements (REEs) comprise a group of 17 elements with very similar chemical and physical properties, which include scandium (Sc, Z=21), yttrium (Y, Z=39), and the lanthanides with successive atomic numbers (Z from 57 to 71). Lanthanides are the elements lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu). REEs are required in modern industry, and their use in agriculture yielded positive effects in terms of crop yield and body weight of poultry. However, the question of whether the use of REEs in agriculture yields an enrichment of these elements in the environment remains open. It was the aim of this review to summarize the data about REEs in soils with view to their content, fractions, availability, chemical behavior, and translocation in soils and to elucidate further research needs.     

干旱条件下硝酸稀土对花生幼苗生长的影响

适宜浓度的硝酸稀土溶液浸种后 ,花生种子的发芽率、发芽势、平均生长势和活力指数得到提高 ,种子出苗期缩短 1～ 2天 ,出苗率明显提高。在干旱条件下 ,经处理后的花生其幼苗抗旱性明显增强 ,根系发达、植株矮化、单株叶面积增大 ,分枝数增多 ;花生幼苗叶片的叶绿素含量和净光合速率也较高 ,细胞质膜透性降低 ,脯氨酸含量增加。硝酸稀土处理后 ,花生幼苗在干旱条件下表现出较强的抗旱性和较好的光合效能。在 5种不同浓度处理中 ,以 5 0 0mg/L硝酸稀土溶液浸种效果更好     

稀土元素对增强UV-B辐照下小麦抗氧化酶的影响

盆栽条件下,研究了增强紫外线B(UV-B,280～320nm)辐照对小麦幼苗抗氧化酶的影响以及施用稀土元素后的修复作用。结果表明, 与对照（CK）相比,增强UV-B辐照处理的小麦幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量显著升高（Ｐ＜0.05）,而超氧歧化酶(SOD)活性有所升高,峰值后移。施用稀土元素后可以抑制由于紫外线辐照所导致的MDA含量及POD活性的增加,且SOD、CAT的活性增强,提高了清除活性氧的能力,减弱了UV-B辐射对小麦抗氧化酶的影响。研究发现,各施用浓度为0.3%、0.1%和0.075%的稀土元素处理下,以0.075%的处理对紫外线B的抗逆效应最好。施用适量的稀土元素可改变小麦的抗氧化酶活性,提高小麦抗逆性。