细沟侵蚀阶段玉米季坡耕地氮素流失特征

研究紫色土区坡耕地玉米全生育期细沟侵蚀阶段水土及氮素流失规律,以期为研究区氮素流失有效防控提供科学依据。采用人工模拟降雨与野外径流小区相结合的方法,开展降雨强度为1.5mm/min条件下玉米全生育期细沟侵蚀阶段地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。结果表明:细沟侵蚀阶段,玉米各生育期地表径流量、壤中流量和侵蚀产沙量总体表现为随降雨时间延长呈先增加后平稳的变化趋势。地表径流中总氮、可溶性总氮、硝态氮和侵蚀泥沙中总氮流失量总体呈现先增加后平稳的趋势,而地表径流中铵态氮流失量变化趋势在降雨前期呈现波动性变化,降雨后期逐渐平稳。壤中流中总氮、可溶性总氮、硝态氮、铵态氮流失量则随着降雨时间延长呈现平稳的变化趋势。细沟侵蚀阶段地表径流中氮素流失总量在玉米苗期最大,为628.77mg/m2;壤中流中氮素流失总量在拔节期和抽雄期最大;侵蚀泥沙中氮素流失总量在苗期最大,为144.95mg/m2。壤中流为氮素流失主要途径,硝态氮为氮素流失主要形态。     

不同肥料类型及用量对坡面氮素流失的影响

为研究施用不同肥料类型（尿素、鸡粪）及用量（349.6,174.8 kg/hm²）下坡面氮素流失规律,采用人工模拟降雨试验方法,探究二者氮素流失差异的原因,并阐述肥料用量对氮素流失量的影响。结果表明：施肥后坡面氮素流失以泥沙全氮流失为主,占比可达78.16%~93.46%;径流硝态氮浓度高于铵态氮浓度,且径流总氮流失以硝态氮流失为主要形式,流失量占径流总氮流失量的38.53%~48.62%。肥料类型对坡面泥沙全氮浓度影响不明显,施用鸡粪处理泥沙硝态氮浓度和铵态氮浓度较高。等氮施用鸡粪可以减少坡面径流总氮、硝态氮和铵态氮流失浓度,分别减少68.64%~74.23%,70.09%~72.54%,27.90%~39.45%。等氮鸡粪替代尿素可以减少坡面氮素流失总量的11.07%~15.81%,减少径流总氮形式流失量70.55%~73.36%。坡面施氮量增加,氮素流失浓度增加,氮素流失总量也随之增加,可增加6.00%~11.00%。全量鸡粪替代半量尿素可减少坡面氮素流失总量,其效果较半量鸡粪处理下降10.40%。农业施用氮肥时,应合理选择施用量,并少量多次施用。尽量选择有机肥替代传统氮肥,以减少地表径流氮素浓度。做好水土保持工作,以降低水土流失携带大量的氮素对环境所造成的威胁。     

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。     

安吉毛竹林分改造对地表径流及氮磷流失的影响

为了探究不同经营模式对毛竹林降雨后地表径流及氮磷流失的影响,于2013年1月至2014年10月,通过在浙江安吉县毛竹纯林中种植红豆杉、香榧、红茴香、朱砂根4种经济灌木,建立了不同的毛竹林经营模式;随后测定了毛竹林样地降雨、径流量和径流氮磷浓度等指标。结果表明,15次地表径流事件中,各样地累计径流量为3.06~9.22m3,总氮流失量为总磷的7.6倍,其中铵态氮流失量为硝态氮的2.5倍,但通过林分改造能显著降低铵态氮与硝态氮比例。与毛竹纯林对比,4种林分改造模式两年累计径流对比毛竹纯林减少40.0%~66.8%,累计总磷流失减少64.0%~83.8%,总氮流失减少49.1%~78.8%,硝态氮流失减少37.4%~76.2%,铵态氮流失减少42.8%~80.4%。4种林分改造模式对地表径流流量和氮磷流失的削减作用均为种植红豆杉最好。     

滇中烤烟坡耕地地表径流氮素的动态变化特征

采用野外田间试验定点监测的方法,通过研究滇中坡耕地地表径流中氮素流失的形态和浓度来反映氮素动态变化特征。结果表明:雨季氮素输出主要以径流为主,占流失量的64.86%。相同降雨条件下,不同处理三氮浓度均值均表现为:CKN1N2N3N4N5,N5处理总氮和硝态氮浓度最高值达到5.52,4.36 mg/L,高出其他各处理的2.85~4.69倍和4.73~10.45倍,铵态氮浓度介于0.01~1.30 mg/L之间。滇中坡耕地地表径流输出主要以可溶态为主,可溶态氮中以硝态氮为主,硝态氮占全氮浓度比例为21.02%~83.55%,铵态氮仅占总氮的1.02%~38.58%。氮素各形态浓度与施肥量之间、总氮浓度与氮素输出量之间、施肥量与氮素输出量之间存在显著的线性关系,相关系数达到0.864 1~0.983 8。     

自然降雨条件下农田地表径流氮素流失特征研究

为探讨自然降雨条件下,农田地表径流及氮素的流失特征,以澄江尖山河流域典型坡地为研究对象,采用标准径流小区和微型试验小区的研究方法,对农田地表径流及径流中氮素流失进行了分析研究.结果表明:降雨量和降雨强度是产生地表径流的主要原因,雨季应做好坡地的保护工作;地表径流中氮素流失的最高浓度可达到30.72mg/L;农田地表径流中可溶态氮素的流失形态主要为硝态氮和铵态氮,硝态氮流失浓度约占全氮的4%～28%,而氨态氮流失浓度约占全氮的1%～8%;地表径流中氮素累积流失负荷在0.45～1.18 kg/hm2,而流失系数仅为0.10%～0.12%.     

模拟降雨条件下丹江鹦鹉沟小流域坡面径流氮素流失特征

通过野外人工模拟降雨,研究丹江鹦鹉沟小流域不同土地利用类型的坡面地表径流和壤中流中氮素的流失特征,结果表明:径流小区降雨—地表径流过程总氮浓度平均值超过10mg/L,随着降雨历时的增加,全氮流失浓度大体呈现较平稳的状态,总体变化幅度不大。硝态氮浓度输出变化过程和总氮变化表现出良好的相关性,是氮素流失的主要形态;在大雨强条件下,农田小区壤中流氮素流失浓度均小于裸坡,其中农田全氮的流失量是裸地的1/2。在其他2种雨强条件下,农田小区壤中流除全氮外流失浓度均小于裸坡;壤中流中的氮素养分流失量占径流中比例较大,其中NO3--N表现最为明显,壤中流中NO3--N含量为9.09～11.42mg/L,最大比例为61.4%。     

不同施肥对双季稻田径流氮磷流失特征的影响

通过定位试验,研究了不施氮肥(WN)、单施化肥(HF)、猪粪替代20%氮肥(ZF)、沼渣沼液替代20%氮肥(ZYF)、堆肥替代20%氮肥(DF)、早稻绿肥、晚稻稻草代替20%氮肥(LDF)6种不同施肥处理下双季稻径流氮磷含量和累积流失负荷的影响。结果表明,水稻基肥和追肥后,径流水中全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和水溶性磷含量逐渐下降。HF处理双季稻季径流水中全氮、铵态氮、硝态氮平均含量最高,分别为5.91,3.65,0.82mg/L。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥处理能够降低径流水中全氮、铵态氮、硝态氮的平均含量,其中以DF处理下降幅度最大,分别下降1.18,0.71,0.14mg/L;除DF处理外,有机物料替代20%氮肥能够增加径流水中全磷和水溶性磷的平均含量。相比HF处理,有机物料替代20%氮肥能够减少氮素径流流失负荷,以DF处理总氮、铵态氮和硝态氮累积流失负荷最小,分别为10.25,6.17,1.71kg/hm2;DF处理磷素流失负荷与单施化肥处理持平。综上,DF处理能够降低径流水中氮磷流失负荷,对于保护环境和控制面源污染具有重要意义。     

施肥措施及灌木缓冲带对雷竹林径流水不同形态氮流失的影响

通过连续2a的采样测定,研究了不同施肥措施和灌木缓冲带对雷竹林径流水中不同形态氮流失的影响。结果表明,不同处理雷竹林地表径流量与降雨量间均存在着极显著的正相关关系。平均而言,灌木缓冲带可以减少雷竹林地表径流量的32.62%。与常规施肥相比,减量施肥可以使雷竹林径流水中总氮、硝态氮和铵态氮的浓度分别减少39.70%,35.14%和47.16%,累积流失量分别减少34.65%,30.15%和41.73%。灌木缓冲带可以减少常规施肥雷竹林径流水中总氮、硝态氮和铵态氮浓度的81.33%,75.78%和91.74%,减少累积流失量的87.49%,84.14%和93.99%;可以减少减量施肥总氮、硝态氮和铵态氮浓度的64.23%,59.00%和78.12%,减少累积流失量的79.32%,75.98%和86.40%;可溶性氮为雷竹林径流水中氮流失的主要成分。减量施肥措施和灌木缓冲带对雷竹林径流水中不同形态氮流失均有很好的控制作用。     

红壤坡耕地地表径流与壤中流氮磷流失比较

采用人工模拟降雨试验研究了红壤坡耕地典型旱作模式(花生常规种植)的土壤在地表径流和壤中流中所产生的氮、磷流失特征差异。结果表明:(1)壤中流和地表径流产流特征差异显著,壤中流产流时间滞后于地表径流,但产流时间长、产流量大,壤中流产流量占总径流量52.26%~67.19%,是红壤坡耕地重要的径流形式。(2)壤中流与地表径流氮、磷流失特征具有较大差异,地表径流养分输出浓度表现为降雨初期较高而后逐渐趋于稳定的特征,壤中流养分浓度在整个径流过程中保持相对稳定。(3)壤中流总氮、硝态氮含量是地表径流相应养分含量的5.97~22.19,7.82~42.57倍。壤中流的氮素输出以硝态氮为主,铵态氮较少,其硝态氮浓度是铵态氮的5.73倍以上。壤中流在红壤坡耕地降雨径流中占有相当份额,壤中流中流失的养分不容忽视。     

Effect of Raindrop Temperatures on Soil Runoff and Erosion in Dry and Wet Soils. A Laboratory Experiment

The effect of raindrop temperatures on runoff generation and erosion on clayey soil was investigated in sprinkling experiments with a laboratory rotating disk rain simulator. The experiments were applied to Rhodoxeralt (Terra Rossa) soil with two pre‐prepared moisture contents: hygroscopic and field capacity. For each moisture content, three rainfall temperatures were applied: 2, 20, and 35 °C. Erosion was generally lower in the pre‐wetted soil than in the dry soil (12.5 and 24.4 g m⁻² per 40 mm of rain, respectively). Whereas there was no significant effect of raindrop temperature on the dry soil, the soil that was pre‐moistened to field capacity was affected by rainwater temperature: runoff and erosion were high when the temperature difference between rainfall and soil surface was high, and sediment yields were 13·9, 5·2, and 18·3 g m⁻² per 40 mm of rain, for rain temperature of 2, 20, and 35 °C, respectively. It is reasonable to conclude that thermophoresis caused by thermal gradients within the soil solution reduces the stability of aggregates and then increases the soil losses. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

NPK could alleviate the adverse effects of simulated acid rain in sunflower (Helianthus annuus L.)

A study was conducted to determine the effect of macronutrients (NPK) in alleviating the adverse effects of simulated acid rain (SAR) on sunflower (Helianthus annuus L.). In addition to control (T₀), three different treatments, i.e., SAR (HNO₃) of pH 3 (T₁), NPK (T₂), and SAR + NPK (T₃), were applied on two sunflower cultivars, i.e., FH-37 and FH-385. The experiment was set up in CRD (completely randomized design) with four replicates of each treatment. Chlorophyll a, b, total chlorophyll, carotenoids, ion contents (NPK), and gas exchange characters were determined. Acid rain remarkably reduced the chlorophyll pigments, NPK ionic content, photosynthetic rate, transpiration rate, and stomatal conductance, while an increase in internal CO₂ concentration and water use efficiency was noted in both the cultivars. The mixture of NPK with SAR exhibited positive impact to lessen the toxicity caused by acid. Among cultivars, FH-385 showed better performance as compared to FH-37.     

基于MTM-SVD方法的攀西秋雨变化规律分析

[目的]研究四川省攀枝花市和凉山州(以下简称攀西地区)秋雨时空变化规律,为攀西秋雨气候预测和防灾减灾提供科学依据。[方法]利用1961—2017年攀西地区18个气象站逐日降水量资料,采用MTM-SVD等方法分析攀西秋雨的时空变化规律。[结果](1)攀西秋雨EOF展开第一模态为全区一致变化型,方差贡献率达46.1%,为攀西秋雨主模态,滑动t检验显示攀西秋雨主模态在1995年前后出现过一次显著突变。(2)1961—2017年攀西秋雨有显著的3.2a周期,滑动窗口分析显示1995年之前攀西秋雨的准3a周期非常明显,之后突然消失,转变为显著的准2a周期。(3)以1995年为节点分段研究,1961—1994年攀西秋雨3.4a周期达到了99%的置信度水平,3.0a周期达到了95%的置信度水平。攀西秋雨准3a周期典型循环重建表明,第1a攀西地区整体都为正异常,第2a正异常强度迅速减弱,大部分转变为负异常,第3a攀西大部的负异常强度有所增加,即1995年之前攀西秋雨主要表现为"偏强—偏弱—偏弱"的年际变化过程。(4)1995—2017年攀西秋雨2a周期达到了99%的置信度水平。准2a周期典型循环重建表明,第1a攀西秋雨为全区一致的正异常,第2a异常情况与第1a完全相反,即1995年之后攀西秋雨主要表现为强弱交替的异常演变。[结论]攀西秋雨在1995年前后出现气候突变,1961—1994年主要表现为准3a周期振荡,1995—2017年则以准2a周期为主。     

酸雨对土壤生态系统影响的研究进展

酸雨是人类当前面临的最严重的环境问题之-,并目益成为土壤学和生态学研究的热点.现有的大量研究表明,酸雨对土壤生态系统的功能特性,包括土壤的盐基离子以及重金属与微量元素的淋溶、土壤营养、土壤酸化、土壤微生物数量及其活性、土壤缓冲性能、土壤对酸雨的敏感性、土壤结构、土壤矿物风化等方面均会产生一定的影响.本文就酸雨对土壤生态系统特性的影响研究进展进行了综述,旨在为其他学者今后开展相关研究提供参考.     

黄土高原北部水蚀风蚀交错带坡面降雨分析

为探明黄土高原北部水蚀风蚀交错带的降雨特点,进而为该地区开展土壤侵蚀、开发利用降雨及地表径流的研究提供科学依据,该文对黄土高原六道沟流域5 a （2006－2010年）雨季的坡面降雨进行了分析。采用Box Car Pro 4.3软件对降雨数据在时间轴上进行分割,分割时间间隔分别为3、5、10 min和1 h,分析了六道沟流域雨季的坡面雨强、降雨历时及降雨量的分布。结果表明,3、5、10 min和1 h时间间隔的最大雨强分别为2.2、2.08、1.68和0.7 mm/min,各时间间隔 5 a内雨季所有降雨历时的平均雨强分别为0.12、0.09、0.06和0.03 mm/min。随着单位时间间隔的增加平均降雨强度降低,各时间间隔的小雨强发生概率远高于大雨强发生概率。3 min时间间隔雨强大于1 mm/min、5 min时间间隔雨强大于1 mm/min、10 min时间间隔雨强大于0.8 mm/min以及1 h时间间隔雨强大于0.4 mm/min发生的概率分别为0.4%、0.2%、0.2%和0.1%。降雨历时小于30 min的降雨事件占总降雨事件的近50%;降雨历时在2 h以上的降雨事件约占总降雨事件的23%,其中降雨历时大于12 h的降雨事件只占总降雨事件的2.6%。降雨量小于等于1 mm 的降雨事件占年均雨季降雨事件的近50%,但其总降雨量不足年均降雨量的7%;降雨量大于20 mm的降雨事件年均5次,其降雨量占年均雨量超过20%。研究结果在一定程度上揭示了黄土高原北部水蚀风蚀交错带的坡面降雨特征。     

湿润地区连栋温室集雨量与蓄水容积计算

湿润地区降水量大,连栋温室集雨设计应以经济、适度集蓄为目标,需要确定合适集雨量和集雨池容积。为探明一种简便的计算方法,该文首先提出集雨容积模数用以描述雨水收集能力与收集程度,然后通过集雨量计算统计,选用origin8.0软件内含指数函数模型进行模拟,建立了集雨容积模数与雨水收集率的拟合方程,并提出集雨量计算式,且计算准确度不受降雨量大小影响。应用时,可利用公式和方程,测算任意集雨面积的全年可集雨总量,按集雨计划确定集雨容积模数,即可计算设计集雨池容积,计算方法对南方湿润地区的温室大棚集雨工程设计有广泛的应用和参考价值。     

模拟降雨条件下流域地貌动态变化过程研究

通过室内模拟实验对降雨侵蚀条件下流域地貌变化过程进行了研究，研究表明，单位降雨量所产生的流域表面面积、沟道投影面积和流域体积的变化量在整个流域发育过程中呈现出一定规律性，沟道投影面积和流域体积均表现为先逐渐增加，达到一定程度后又逐渐下降，而表面面积则表现为先逐渐增加，达到一定程度后则处于上下波动的状态。     

酸雨对土壤呼吸的影响机制研究进展与展望

土壤呼吸是陆地生态系统与大气之间进行碳交换的主要途径,其动态变化直接影响着全球碳平衡。由于人类活动的影响,酸雨成为人类当前面临的最严重的生态环境问题之一,但其对土壤呼吸的影响及其机理尚无定论。本文综述了不同生态系统土壤呼吸对酸雨的响应特征,多数文献表明,高强度的酸雨抑制土壤呼吸,而在低强度的酸雨作用下土壤呼吸的响应存在差异。从影响土壤呼吸的4个关键生物因子,即光合作用、微生物、凋落物和根系生物量,重点讨论了酸雨对土壤呼吸的影响机制。在此基础上,提出了以下研究展望:①开展土壤呼吸对不同组成类型酸雨的响应研究;②开展与土壤碳排放相关的功能微生物对酸雨的响应研究;③开展不同物候期土壤呼吸对酸雨的响应研究;④开展土壤呼吸各过程对酸雨的响应研究;⑤建立全球酸雨地区土壤碳排放监测研究网络。     

Chemical response of soil leachate to alternative approaches to experimental acidification

Abstract

One approach to evaluating computer models which predict terrestrial‐aquatic ecosystem response to acid deposition is the experimental acidification of soils with subsequent comparisons among predicted and measured soil solution response. Using a soil microcosm experimental approach, comparisions between simulated acid rain (i.e. dilute H₂SO₄), dry NH₄NO₃, and prilled reduced S were made for suitability for large‐scale field experiments. Soil microcosms consisting of reconstructed soil profiles received a background simulated throughfall dosing over the six month treatment period. Results indicated that simulated throughfall, applied at twice the ambient rate, acidified soil leachates approximately 0.5 pH units over the treatment period. Along with the decline in leachate pH was an apparent release of base cations as well as Fe and Al. Over the length of the treatment period, very little of the prilled S dissolved and the simulated acid rain treatment did not have significant effects on leachate chemistry.     

黄土和红壤坡面侵蚀差异及其与土壤性质的关系

为探究黄土和红壤侵蚀受雨强和坡度影响的差异及其与土壤性质的关系,通过测定分析黄土和红壤的各种理化性质,并分别对2种土壤在2个坡度(15°,20°)、2个雨强(60,90 mm/h)条件下开展4场降雨。结果表明:(1)与红壤相比,黄土的土壤颗粒更细,二者的毛管孔隙度、饱和含水量和田间持水量相差均在3%~6%以内,干筛时各粒级团聚体相差不大,但经湿筛破坏后二者团聚体差异较大,红壤的相对机械破碎指数(RMI)小于黄土,黄土有机质含量、阳离子交换量和络合态氧化物含量均高于红壤,无定形氧化物和游离氧化物则低于红壤;(2)同雨强、同坡度条件下,黄土产流时间均短于红壤,产流开始后,红壤比黄土先达到稳定径流率,不同雨强、坡度条件下,红壤稳定径流率为30~120 mL/s,黄土为100~220 mL/s,且在相同坡度、雨强范围内,红壤径流率变化层次分明,黄土则交错复杂;(3)红壤的产沙率和径流含沙率都较低,且多在产流几分钟即出现产沙率最大值,黄土产沙率则和径流率类似,在产流前期快速增长,10 min之后开始波动变化,再进入相对稳定产沙阶段,产沙率和径流含沙率随雨强和坡度的变化复杂;(4)不同土壤自身理化性质是影响坡面侵蚀的内在因素,与黄土相比,红壤的下渗能力更好,土壤抵抗径流剪切和剥蚀的能力更强,使得在同雨强、同坡度条件下红壤的侵蚀程度远低于黄土,规律性也更显著。