雅砻江-安宁河并流段水沙及养分空间差异分析

为了解人类活动影响下的流域泥沙及养分分布情况,以雅砻江及其一级支流安宁河为研究对象,选择雅砻江—安宁河并流段为研究区,沿河流纵向选取6个断面,并对断面垂向与横向进行含沙量及氮磷浓度的监测,分析不同流域水沙沿程变化及养分空间分布特征。结果表明:(1)安宁河含沙量整体大于雅砻江并流段,2条河流中下游的含沙量均大于上游,总体沿程增加。在泥沙断面垂向分布上,雅砻江无明显分层现象;安宁河分层现象明显,表现出底层＞表层＞中层的规律。在泥沙断面横向分布上,除安宁河中下游为左侧分布外,安宁河上游及雅砻江并流段均表现为右侧分布。雅砻江并流段泥沙断面均匀性总体优于安宁河。(2)雅砻江TN、TP整体均显著小于安宁河流域,且雅砻江—安宁河并流段氮磷空间分布在断面垂向和断面横向上均存在显著差异。(3)雅砻江并流段TN、TP浓度与含沙量呈线性正相关,其中断面横向拟合度优于断面垂向,且TN与含沙量的相关性高于TP;而安宁河则是断面垂向拟合度大于断面横向,TP与含沙量的相关性高于TN。     

植被毯措施对黑土农田浅沟侵蚀的防护效果研究

为了探究植被毯在植被恢复早期的浅沟侵蚀防护效果,并为黑土农田浅沟治理提供科学依据。以黑土耕作层土壤为研究对象,通过室内模拟汇流冲刷试验,定量分析了植被毯在不同汇流强度下对农田浅沟侵蚀产流产沙的影响。实验结果显示:在小于30 L/min汇流强度时,植被毯措施可减少16.23%的径流和80%以上的产沙。当汇流强度增大到40 L/min时,植被毯措施减沙效益由82.19%下降到26.63%,而减流效益由15.74%减少到1.63%,基本无减流效果。继续增加汇流强度达到50 L/min时,植被毯措施的减沙效果进一步下降,并最终失去防护作用。研究表明植被毯措施在一定汇流强度下能够有较好的减流减沙作用,且其减沙作用明显高于减流作用。因此,一定条件下,可以有效防治浅沟的进一步侵蚀,且对于改善草被前期生长及生态环境有一定帮助。     

大别山区不同降雨和植被条件下梯地产流产沙特征

大别山区是国家水土保持重点建设工程的主要区域之一,为探究不同时间尺度下不同降雨等级和植被类型对产流产沙影响,基于霍山县水土保持试验站2011—2018年的试验小区自然降雨及产流产沙量观测数据进行了定量分析。结果表明:(1)在次降雨事件的时间序列分析中,2011—2018年次降雨存在雨量更大、雨势更急的趋势,茶叶相对于黄豆等其他植被,具有显著的保沙能力,且其减沙效益高于减流效益,8年的黄豆种植使得土壤侵蚀愈发严重。(2)在99%的置信水平下,黄豆的产沙风险是茶叶的21.29倍。(3)随着降雨等级提升,产沙风险也逐步提升,其中暴雨和大暴雨产沙风险较其他降雨等级显著提升。(4)茶叶出现产沙与瞬时雨强相关,雨强对产沙的重要性高于雨量,黄豆多由产流而导致产沙,雨量对产沙的重要性高于雨强,各因子对茶叶的评价平均精度高于黄豆。(5)黄豆处于三叶期—开花期和结荚期—成熟期时具有较好的保水保沙效益,而三叶期—开花期产流产沙峰值主要由于高水平的雨量雨强导致。研究结果较好地显示了茶叶和黄豆在不同降雨及生长状态下的产流产沙特征及影响因素,可为大别山地区以减少水土流失为目的的植被种植与管护提供科学依据。     

重庆梁滩河表层沉积物氮形态时空特征及影响因素

为研究流域快速城市化背景下浅水河流表层沉积物氮赋存形态时空格局特征及潜在环境风险,选择重庆主城区的梁滩河为研究对象,于2014年12月和2015年6月采集干、支流主要断面水样及表层沉积物样进行分析。结果表明:梁滩河干、支流表层沉积物总氮(TN)含量变化为2.63～8.12 g/kg,离子交换态氮(IEF—N)、弱酸可提取态氮(WAEF—N)、强碱可提取态氮(SAEF—N)和强氧化剂可提取态氮(SOEF—N)含量分别为190～1 764,119～1 139,208～2 039,159～2 829 mg/kg,受流域污染源分布格局影响,沉积物各形态氮含量空间变化幅度均较大;梁滩河沉积物TN、WAEF—N、SAEF—N、SOEF—N含量上游至下游均逐渐降低,而活性最高的IEF—N则在城市河段出现明显峰值,外源污染强度和建设用地面积对不同形态氮的空间变异性具有较高的解释量,表明流域内污染格局及人类活动强度对沉积物氮形态分布具有重要影响;沉积物中可转化态氮(TF—N)含量占TN比例的52.9%～72.3%,且在城市河段IEF—N占比均显著高于非城市段,呈现较高的氮释放风险,表明城市污染进一步促使沉积物氮的活化;大部分断面总氮及各形态氮冬季略高于夏季,但变化幅度不大;统计分析表明,各形态氮之间具有较强的相互转化的联系,而且与水体pH、DO、DOC等环境参数呈显著相关关系,沉积物中氮形态分布特征受外源有机碳输入及水体污染的影响。综上,受流域城市发展过程中形成的不同污染源格局的影响,梁滩河表层沉积物氮形态空间变异性大,特别是城市区河段内源污染风险较大,如何调控内源氮释放是未来治理河流的关键。     

基于Copula函数的泾河流域水沙丰枯遭遇频率分析

流域水沙关系变化是洪旱灾害防治、重大水利工程布局的重要理论基础,同时又对人们的生产、生活产生重大影响。根据泾河流域主要控制水文站的年径流量和年输沙量数据,采用P-Ⅲ型曲线分别拟合计算得到各水文站的径流量和输沙量序列的边缘分布函数,然后采用Copula函数建立了泾河流域水沙联合分布模型,计算泾河流域各水文站水沙丰枯遭遇频率。结果表明:(1)Clayton Copula,Frank Copula,Gumbel copula函数均能较好地拟合泾河流域各水文站的水沙数据,根据拟合优度评价结果选用Frank Copula函数拟合各站的水沙联合分布;(2)在所研究的泾河流域8个控制水文站水沙丰枯遭遇均表现为水沙丰枯同步频率大于异步频率。在水沙丰枯同步频率中,同丰的遭遇频率基本与同枯的遭遇频率相同,二者均大于同平的遭遇频率。(3)在水沙丰枯异步遭遇频率中,丰枯遭遇频率最小的组合是水枯沙丰和水丰沙枯。该水沙联合分布模型对流域治理规划、防灾减灾及生态恢复等具有重要意义。     

黄土高原典型生物结皮对坡面产流产沙过程的影响

[目的] 明确不同类型生物结皮坡面产流产沙过程及其影响因素,为评价生物结皮的水土保持功能提供理论依据。[方法] 选取黄土高原常见藻结皮和苔藓结皮为研究对象,系统研究降雨条件下结皮类型及破坏前后对坡面产流产沙的影响。[结果] ①生物结皮可显著增强土壤黏结力,藻结皮和苔藓结皮土壤黏结力是裸地（4.53 kPa）的1.52倍和1.25倍,结皮破坏后其土壤黏结力仍高于裸地,分别是裸地的1.22,1.10倍;②生物结皮可以增加坡面产流,抑制坡面产沙。藻结皮和苔藓结皮产流量分别增加了21.64%和55.75%,产沙量分别减少了94.06%和89.24%。结皮破坏后,产流量分别增加了58.76%和59.66%,产沙量分别减少了16.18%和29.45%,仍可促进产流,抑制产沙;③随累积径流量的增加,累积产沙量增长速度由大到小依次为：裸地 > 藻结皮去除 > 苔藓结皮去除 > 苔藓结皮覆盖 > 藻结皮覆盖。黏结力是表征生物结皮抑制土壤侵蚀的有效指标。随黏结力的增大,产沙量呈线性降低（R²=0.66）。[结论] 增加生物结皮覆盖并有效防止生物结皮被破坏,可最大程度发挥其水土保持功能。     

基于农田氮磷收支的区域养殖畜禽容量分析——以山东禹城为例

根据区域生态环境健康控制评价指标层次结构,利用农田养分平衡理论基础,逐级测算了区域农田土壤承载畜禽粪便量,进而确定区域农田畜禽承载量及承载力.在禹城目前种养结构和产出水平条件下,基于农田N收支状况分析表明:当农刚施用粪便N分别占总施N的100%、60%和30%时,禹城全区平均耕地畜禽承载容量分别为13.8、8.3和4.1 LU·hm~(-2),相应其耕地畜禽负载指数分别是0.7、1.1和2.2;基于P收支状况分析表明:当农田施用粪便P2O5分别占总施人P2O5的100%、60%和30%时,禹城全区平均耕地畜禽承载容量分别为22.5、13.5和6.7 LU·hm~(-2),相应其耕地畜禽负载指数分别是0.4、0.7和1.3.由此可见,基于N收支的耕地畜禽承载容量小于基于P收支的耕地畜禽承载容量,相应基于农田N收支的耕地畜禽负载指数明显大于基于农田P收支的耕地畜禽负载指数,而且,当前各乡镇之间的耕地畜禽负载指数差异较大,说明禹城地区今后在制定减少农田环境污染对策时,可优先从着重考虑粪便N数量和农田N收支管理出发确定适宜的畜禽养殖规模,并且在乡镇之间进行协调平衡.     

河北省不同养殖模式的畜禽粪尿资源及污染风险分析

利用统计数据和实地调研数据,借鉴国内外研究方法,系统地估算了河北省各地区规模化养殖和农户散养模式下的畜禽粪尿资源数量与粪尿农田负荷量.研究结果表明,2004年,河北省的畜禽规模养殖粪尿量比例达到49.6%,基本接近农户散养比例.廊坊和石家庄的规模养殖产生的粪尿比例在河北省位于前列,分别为72%和59%;河北省畜禽养殖对于农田的污染风险主要以规模养殖为主,规模养殖下农田负荷量为114.1 t·hm-2,该模式下单位面积农田氮负荷量为0.56 t·hm-2,磷为0.17 t·hm-2,高于全国平均水平.     

杂色鲍对底泥悬浮物胁迫的生理响应

研究了不同浓度的底泥悬浮物(100、200、300、400 mg/L)对杂色鲍Haliotis divericolor的急性毒性以及对其血清中一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的影响。分别在处理后24、48、72、96 h从杂色鲍足部取血,测定其血清中NO含量和NOS、SOD、CAT活性,并记录了24、48、72、96 h时杂色鲍的存活情况。结果表明:在处理后96 h内,对照组和试验组的杂色鲍均未出现死亡,但300 mg/L和400 mg/L试验组鲍的活性明显下降;用悬浮物处理后,杂色鲍血清中NO含量及NOS活力显著高于对照组(P<0.05),且NOS活性的最大值出现的较NO最大值早;试验组SOD活性和CAT活性在24 h后显著低于对照组(P<0.05)。表明底泥悬浮物浓度对杂色鲍的生理生化存在一定影响。     

京杭大运河(徐州段)底泥重金属形态分布与有机碳的关系研究

采用三步连续提取法,并用电感偶合等离子质谱(ICP-MS)和总有机碳测定仪(elementar Germany)对底泥中的重金属(Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni)总量和形态进行测定,研究了京杭大运河(徐州段)6个底泥样品中的重金属含量及形态分布和有机碳的关系.结果表明.Cr、Zn、Cu大部分是以残渣态形式存在,6点分别为80.O%～93.6%,52.7%～99.5%和62.7%～92.8%.CA、Mn、Pb的醋酸可提取态含量很高,Ni的可氧化提取态含量高.相关性分析表明有机碳的含量与可氧化提取态的相关性较好.