Feasibility of using FGD gypsum to conserve water and reduce erosion from an agricultural soil in Georgia

Crop production in Georgia and the Southeastern U.S. can be limited by water. Highly-weathered, drought-prone soils are susceptible to runoff and erosion. Rainfall patterns generate runoff producing storms followed by extended periods of drought during the crop growing season. Thus, supplemental irrigation is often needed to sustain profitable crop production. Increased water retention and soil conservation would efficiently improve water use and reduce irrigation amounts/costs and sedimentation, and sustain productive farm land, thus improving producer's profit margin. Soil amendments, such as flue gas desulfurization (FGD) gypsum, have been shown to retain rainfall and/or irrigation water through increased infiltration while decreasing runoff (R) and sediment (E). Objectives were to quantify rainfall partitioning and sediment delivery improvements with surface applied FGD gypsum from an Ultisol managed to conventional till (CT) and to assess the feasibility of using FGD gypsum on agricultural land in southern Georgia. A field study (Faceville loamy sand, Typic Kandiudult) was established (2006, 2007) near Dawson, GA managed to CT, irrigated cotton (Gossypium hirsutum L.). FGD gypsum application rates evaluated were 0, 1.1, 2.2, 4.5, and 9 Mg ha^− 1. Gypsum treatments and simulated rainfall (50 mm h^− 1 for 1 h) were applied to 2-m wide × 3-m long field plots (n = 3). Runoff and E were measured from each 6-m² plot (slope = 1%). FGD gypsum plots averaged 26% more infiltration (INF), 40% less R, 58% less E, 27% lower maximum R rates (R_max), and 2 times lower maximum E rates (E_max) than control plots. Values of INF and water for crop use increased, and R, E, R_max, and E_max decreased as FGD gypsum application rate increased. Values of INF, R, E, R_max, and E_max for 9 Mg ha^− 1 plots were as much as 17% greater, 35% less, 1.9 times less, 35% less, and 1.9 times less than those from other FGD gypsum plots, respectively; and 40% greater, 40% less, 2.2 times less, 52% less, and 2.9 times less than those from control plots, respectively. Applying FGD gypsum to agricultural lands is a cost-effective management practice for producers in Georgia that beneficially impacts natural resource conservation, producer profit margins, and environmental quality. Agriculture in the Southeast provides a viable market for the electric power industry to convert disposal costs of FGD gypsum into a profitable commodity.     

降雨强度对三峡库区坡耕地土壤氮、磷流失主要形态的影响

揭示紫色土坡耕地在不同降雨条件下对土壤养分流失及其环境效益的影响,对于保护三峡库区水环境具有重要意义。通过径流场试验分析2010年5月1日-7月10日6次降雨过程中紫色土坡耕地的氮、磷流失特征。结果表明:大雨时产生的径流量分别为中雨和小雨时的2.34,7.59倍,同时大雨产生的径流中TN、TP含量高于小雨和中雨时,大雨导致的氮、磷流失远远超过中雨与小雨。大雨时产生的累积泥沙量分别是中雨和小雨的8.34,111.38倍。紫色土坡耕地径流中TN、TP的主要形式是有泥沙携带的颗粒态氮、磷,降雨量越大,颗粒态氮、磷的比例越高。中雨产生的径流中颗粒态氮占TN的74.9%～75.9%,大雨产生的径流中颗粒态氮占TN的比例更高,达到85.0%～92.6%。颗粒态磷是径流中磷的主要形态,大雨、中雨、小雨产生的径流中颗粒态磷占TP的比例分别为96.6%～97.7%,93.9%～96.2%,90.5%～94.4%。紫色土坡耕地氮、磷流失主要是以泥沙为载体,这在降雨量较大时表现得尤为明显。控制坡耕地氮、磷流失应着重考虑控制降雨量较大时的氮、磷流失。     

关于平原区的水土保持问题

水土流失是指在水力、重力、风力等外营力的作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失,包括土地表层损失和水的损失。我国是世界上水土流失最为严重的国家之一,尤其在山区和丘陵区。随着经济社会的发展,人口、资源、环境矛盾问题日益突出,笔者发现平原区也存在水土流失问题,且由于平原面积大,地貌类型多,加上人为因素的影响,致使平原区水土流失带来的危害日益严重,从贯彻落实新《水土保持法》的角度出发,本文重点介绍平原区水土流失的类型和特点,并提出了治理各种类型水土流失的措施。对于保护平原区的生态环境和促进经济的可持续发展有很重要的意义。     

江苏句容水库农业流域农田土壤反硝化作用的研究

2008年6月、8月、12月和2009年3月,在江苏句容水库农业流域采集农田原状土壤样品,使用乙炔抑制实验室培养法测定土壤的反硝化速率,同时测定土壤的含水率、铵态氮（NH2-N）和硝态氮（NO_3-N）的含量,研究农田土壤反硝化速率变化、影响因素及其对流域氮损失的贡献。结果显示,旱地土壤反硝化速率范围在0．13-51．96kgN·hm^-2a^-1之间,水田土壤的反硝化速率范围在3．16-12．29kgN·hm^-2a^-1之间。相关分析表明,反硝化速率与土壤硝态氮（NO_3-N）浓度、铵态氮（NH2-N）浓度之间不具有显著相关关系;在12月和3月,反硝化速率与土壤含水率之间有显著相关关系,其他月份无显著相关关系。流域内农田土壤反硝化损失的总氮量为31．93tN·a^-1低于流域施氮总量的3．19％,可见,反硝化作用不是该流域氮损失的主要途径。     

滇池流域农田土壤氮素流失影响因子研究

本试验采用田间原位模拟降雨并结合多元线性回归(逐步)的统计分析方法,分别在滇池流域的6个点位研究了旱季和雨季农田土壤的理化性质与氮素流失的关系。结果表明:各点位进行的模拟降雨的产流起始时间、产流历时和平均出水速度,在径流和渗漏两种流失方式下差异显著;两次径流试验中,质地为砂质黏壤土的C-2点(大渔乡元宝村)的初始产流强度和平均产流强度均最大。渗漏是氮素流失的主要方式,流失的形态主要是与NO3--N为主。土壤的孔隙度与降雨平均入渗率呈显著正相关,与径流中总氮(TN)和铵态氮(NH4+-N)的流失量呈负相关。0～20 cm的土壤硝态氮含量与地表径流和渗漏中总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)的流失量呈极显著的正相关,是影响氮素流失的最重要因子,且0～20 cm土壤有机质含量与氮素的流失量呈正相关,土壤pH、5～20 cm的土壤含水量均与TN及NO3--N的流失量呈负相关。0～5 cm土壤铵态氮与NH4+-N的流失量呈正相关。     

侵蚀条件下土壤有机碳流失研究进展

全球土壤有机碳库储量丰富且活跃,而作为碳流失主要驱动力的土壤侵蚀对陆地碳循环影响巨大,揭示其影响将对气候变化背景下深刻理解碳收支过程和相关政策的制定具有重要意义。该文主要介绍了近年来国内外关于水蚀和风蚀影响土壤有机碳流失过程的研究进展,分析了侵蚀条件下土壤碳的源汇争议,简述了土壤有机碳流失的原位和异位环境效应,并提出了相关研究的主要现实问题和未来发展方向。在侵蚀进程中,土壤有机碳的固定与流失并存,流失部分主要包括在地表径流泥沙和土壤呼吸过程中,当前相关研究多集中于侵蚀有机碳的去向问题。在一定的景观范围内,定量刻画侵蚀过程中土壤碳输入输出关系是今后区域碳循环研究领域亟待解决的关键科学问题。     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

土壤容重对草甸土坡面养分流失特征的影响

通过室内模拟降雨试验对不同土壤容重的草甸土坡面养分流失特征进行研究。结果表明:土壤容重是坡面草甸土养分流失的重要影响因子,土壤容重不同,降雨引起的坡面表土养分流失的程度不同。硝态氮主要随径流流失,占总流失量的55%～79%,70%～84%的有效磷和速效钾随泥沙流失。不同形态的养分在流失泥沙中有富集现象,但富集比各不相同。土壤容重在0.8～1.2g/cm3之间变化时,随土壤容重增加,土壤孔隙度减小,入渗能力减弱,土壤养分在降雨侵蚀力作用下流失量不断增加。但随容重的继续增大,土壤抗蚀性增大,产沙量减小,养分流失量也有减小的趋势。在降雨、坡度等一定的条件下,土壤最容易被侵蚀而发生养分流失的容重范围为1.2～13g/cm3。     

Soil Phosphorous Status and Phosphorus Cycling as Influenced by Soybean Genotypes on an Acidic Low-Phosphorus Soil of Southern China

Low soil phosphorus (P) availability is the primary limiting factor to soybean production in southern China. Field experiments with P-efficient (BX10 and BX11) and P-inefficient (BD2 and GD3) soybean genotypes were conducted to study the effects of soybean cultivation on P status and budget. The results showed that after four seasons of cultivation (2003–5), zero application of P resulted in a decrease of soil-available P and total P but high-P (80 kg ha^?1) treatment resulted in an increase; there were no significant differences among genotypes. All genotypes had deficit of P under zero application of P, P-efficient genotypes had a larger deficit, and there was significant difference between BX10 and BD2. There was surplus P under high-P application, but there were no significant differences among soybean genotypes. These findings imply that it is necessary to apply P fertilizer for P-efficient genotypes although they can better adapt to low-P soil.     

基于GIS/RS和USLE鄱阳湖流域土壤侵蚀变化

将空间信息技术（RS和GIS）和通用土壤流失方程（USLE）相结合对鄱阳湖流域土壤侵蚀量进行计算。分别利用1990年和2000年TM/ETM+影像分类得到两期土地利用/覆盖类型图,结合鄱阳湖流域数字高程模型（DEM）、土壤类型分布图和流域降雨资料分别获取USLE模型中各因子值的空间分布,最后计算流域2个年份的土壤侵蚀空间分布图。研究表明：鄱阳湖流域土壤侵蚀区域主要分布在赣江上游,信江上游,抚河上中游和修水上游地区;鄱阳湖流域1990年和2000年大范围土地经受着Ⅰ级微度与Ⅱ级轻度侵蚀,其侵蚀面积之和分别占流域面积的97.38%和97.30%;而流域产沙主要来源于Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀,所占土壤侵蚀总量分别为58.16%和51.20%,其中中度以上等级的侵蚀对产沙量的贡献是不可忽视的;从1990年到2000年土壤侵蚀等级变化呈现了由中等级侵蚀（Ⅱ级轻度侵蚀和Ⅲ级中度侵蚀）向低等级（Ⅰ级微度侵蚀）和高等级侵蚀（Ⅴ级极强度和Ⅵ级剧烈侵蚀）的2个极端演化的趋势。鄱阳湖流域土壤侵蚀量从1990年到2000年增长幅度达6.3%;土壤平均侵蚀模数都约为1 100 t/(km2·a),属于Ⅱ级轻度侵蚀。分析2个年份的土地利用/覆盖变化,发现鄱阳湖流域湿地和农田面积减少,建筑用地增加均是造成土壤侵蚀量增加的因素,而降雨侵蚀力因子空间格局也对土壤侵蚀空间分布具有重要影响,最后提出了鄱阳湖流域水土保持规划措施。