基于多指标评价和分形维数的坡耕地优先流定量分析

以重庆紫色砂岩区坡耕地田间染色示踪试验为基础,采用形态学和统计学方法,对3种坡耕地土壤剖面染色图像进行指标提取,运用多指标评价法确定了优先流指数PFI,并结合几何学中的分形理论,定量评价了土壤优先流的发育程度。结果表明:6个优先流特征指标(优先流区染色面积比、基质入渗深度、优先流分数、长度指数、峰值指数和变异系数)均表现出南瓜地和柑橘地的优先流程度高于玉米地;优先流指数PFI由大到小为南瓜地(0.88)、柑橘地(0.77)、玉米地(0);通过Fractal Fox 2.0软件计算得到的优先流湿润峰迹线分形维数由大到小为南瓜地、柑橘地、玉米地。与土壤优先流指数PFI进行比较,所得结果基本一致,说明利用分形维数来评价土壤优先流发育程度是准确可行的。     

正反转旋耕后土壤和秸秆位移试验分析

土壤和秸秆在耕作后的位移变化是保护性耕作和秸秆还田重要组成部分。为分析和比较耕作后两者的位移变化,针对正、反转旋耕2种作业方式以及180、230、280 r/min 3种转速设置重复性试验。试验中按刀辊轴向布置标记铝块和横、纵向秸秆,运用示踪法(以点代面)思想,即根据标记的铝块和秸秆前后坐标变化值来代替机具在幅宽范围内土壤和纵、横向秸秆的位移变化。将得到的标记点位置进行标定,并在二维CAD中绘制出标记点在二维地表的形态,该形态与旋耕刀在刀轴上排列相似。2种耕作方式的地表形态和位移对比分析表明:正转旋耕的秸秆埋覆率要高于反旋,反转旋耕破碎率要优于正旋;土壤在耕作后分布较均匀,横、纵向秸秆在正反旋作业后均出现聚集现象,正旋作业更为明显;土壤以及地表秸秆位移反旋作业大于正旋作业,但随着机具转速增加,反旋作业位移呈递减,正旋作业位移呈递增。基于以上因素考虑,可以根据实际作业需要来改变耕作方式、转速以及刀具在刀辊上螺旋线形状来满足不同农艺要求。     

REE示踪条带施放法研究坡面土壤侵蚀垂直分布规律

通过室内模拟和野外小区试验,采用中子活化分析手段,进行了运用ＲＥＥ 示踪条带施放法研究坡面土壤侵蚀垂直分布的可行性分析。结果表明：示踪元素条带施放法研究土壤侵蚀,可定量分析黄土坡面不同坡段的相对侵蚀量,具有满意的试验精度,并揭示了产沙强度随坡长存在３ 种变化模式。     

淹水土壤中久效磷的降解及消失动态

本试验在实验室模拟土壤淹水条件下,研究微生物对久效磷残留及降解的影响。结果表明:在未经灭菌的土壤中,久效磷及其降解物的消失比在灭菌土壤中快,相应的回归方程为C_WT=5.4502e~(-0.0254)t,C_YT=5.8509—0.0423t,残留半衰期分别为27.3和69.2天。久效磷在淹水土壤中降解为甲醇可抽提态和不可抽提态残留物,对甲醇可抽提态残留物经TLC和红外光谱分析表明,其降解物为磷酸三酯、N-去甲基久效磷、O,O-二甲基乙烯基磷酸酯,0-去甲基久效磷,以及O,C-去甲基久效磷,但主要为磷酸三酯,其含量由母液中的5％增加到28—83％,这种降解过程,在未灭菌土壤中比在灭菌土壤中快。     

水稻对氮素的吸收、分配及其在组织中的挥发损失

应用¹⁵N示踪技术研究了水稻不同生育期吸收的¹⁵N在各器官中的分配,以及后期植物组织中的挥发损失。结果发现,水稻在分蘖期吸收的氮量少于在幼穗分化期吸收的氮量;在分蘖期吸收的¹⁵N,标记结束时氮素主要分配于水稻的叶片中,至成熟期¹⁵N有39%转运至水稻子粒中;水稻在幼穗分化期吸收的¹⁵N,标记结束时氮素主要分配在水稻茎和叶鞘中,至成熟期¹⁵N有46%转运至水稻的子粒中;水稻在分蘖期和幼穗分化期吸收的氮素在后期可以通过植株组织挥发损失,至成熟期损失的比例分别达16.7%和13.4%。     

基于137Cs示踪的丹江口市农用地土壤侵蚀与有机质流失分析

运用137Cs示踪技术探讨了丹江口市小流域不同土地利用方式的土壤侵蚀,并分析了137Cs含量与有机质和重金属含量之间的关系。结果表明:农用地土壤侵蚀速率从大到小依次为沟谷旱地>坡耕地>菜田>水田>草地>灌丛,耕作土的侵蚀强度多为中度和强度侵蚀,非耕作土则是微度和轻度侵蚀;不同土地利用方式对土壤有机质和重金属分布影响很大,有机质含量分布规律为草地>灌丛>菜田>水田>沟谷旱地>坡耕地;Pb与Ni含量为灌丛>草地>坡耕地>沟谷旱地>菜田>水田;Cr与Cu含量为灌丛>菜田>坡耕地>草地>沟谷旱地>水田;Zn含量为灌丛>菜田>草地>坡耕地>沟谷旱地>水田。对137Cs含量与土壤有机质、重金属含量进行回归分析的相关系数均在0.7以上,说明在景观简单的小流域,可以利用137Cs含量和数学模型预测土壤有机质和重金属的含量变化。     

半导体工业废水污染特征因子初探

指出了集成电路和印制电路板是半导体工业的主要组成部分,而在生产过程中会大量使用氢氟酸,使得虽经过处理后的生产废水中氟离子浓度仍较高,达到7 mg/L左右;通过将半导体企业排放废水与生活污水、地下水及地表水中氟离子浓度进行比较,提出了以氟离子浓度作为半导体工业废水的污染特征因子,并结合不同雨污混接类型污染特征因子,依据物料和水量守恒得出不同混接类型的近似混接水量比例计算公式,以期为后续的雨污混接溯源和雨污改造工程提供借鉴。     

利用膜进样质谱仪测定水稻土几种厌氧氮转化速率

为了在同一体系下区分和测定水稻土反硝化、厌氧氨氧化(Anammox)和硝酸根异化还原成铵(DNRA)过程发生速率和相互关系,并获取近似原位情况下的净脱氮速率,本研究通过将~(15)NH_4~+化学氧化法测定DNRA速率和添加尿素模拟原位土柱测定净脱氮速率与膜进样质谱法(MIMS)进行联用,完善了一套基于膜进样质谱法(MIMS)的稻田硝态氮转化测定方法体系,利用该方法测定了5种典型的水稻土[辽宁营口(YK)、江苏宜兴(YX)、浙江金华(JH)、广西桂林(GL)和四川广安(GA)]的反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮4种氮转化速率。结果显示:基于MIMS的方法体系可实现对水稻土中反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率的测定,5种水稻土反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率范围分别为(358.63±25.37)～(479.96±22.12)、(-14.81±0.22)～(5.29±1.22)、(25.76±12.71)～(109.87±3.88)g N·hm~(-2)·h~(-1)和(33.33±11.16)～(72.74±14.18)g N·hm~(-2)·h~(-1),相关结果与其他方法研究结果具有可比性。相关性分析显示:水稻土NO_3~-、可溶性有机碳(DOC)和土壤Fe~(2+)含量是反硝化过程的主要限制因素;NO_3~-是Anammox的关键限制因素;而土壤DOC和Fe~(2+)含量是DNRA过程的主要限制因素。基于MIMS的方法体系可以在短时间内(1周)测定水稻土四种厌氧氮转化速率,且所需样品量低、精确度高,在稻田或湿地土壤厌氧氮转化过程研究中有很好的应用前景。     

鹫峰国家森林公园不同林分下土壤优先流现象研究

优先流是土壤中普遍存在的一种水分和溶质运移现象,为初步了解土石山区植被下的土壤水分运动,用亮蓝野外染色示踪试验研究了位于北京西北部的鹫峰国家森林公园不同林分下土壤中的优先流。从染色结果来看:在3种不同林分下的土壤中均存在较明显的优先流现象,且不同林分下土壤优先流的表现形式不同。染色面积的百分比显示了示踪剂在剖面上的分布,反映出部分水分通过优先流直接进入到土壤下层。优先流的存在对土石山区降雨条件下的水文过程产生重要影响。     

基于15N示踪技术的干旱区滴灌葡萄氮素利用分析

为研究水氮调控对干旱区滴灌葡萄氮素吸收利用的影响,以新疆鲜食葡萄弗雷为试验材料,利用¹⁵N 示踪技术,设置2种灌水处理(灌水量为4 950、5 400 m³·hm^-2,分别记作W1、W2),3种施氮处理(施氮量为177、235、292 kg·hm^-2,分别记作F1、F2、F3)进行大田试验。结果表明,各处理土壤全氮含量和¹⁵N丰度差异极显著(P<0.01),并且在0~20 cm土层出现富集现象。各器官征调氮素能力随水氮投入加大极显著增强(P<0.01)。根系、茎秆、叶片器官的生物量随着吸氮量的增加极显著提高(P<0.01),而较高施氮量(F3)不利于果实器官生物量的积累。果树吸收的肥料氮量随水氮投入的加大逐渐增加,受水氮调控影响极显著(P<0.01),果树吸收的土壤氮量大于肥料氮量。W2F1的¹⁵N标记氮肥利用率和¹⁵N标记氮肥偏生产力最高,分别为38.36%和114.20 kg·kg^-1,W2F2的产量最高,为20 253 kg·hm^-2,但与W2F1差异不显著。表明水氮投入过多会引起茎秆和叶片器官徒长且不利于提高¹⁵N标记氮肥利用率。综上所述,灌水量5 400 m³·hm^-2、施氮量177 kg·hm^-2(W2F1)是兼顾经济效益与生态效应的可行水氮运筹模式。本研究结果为干旱区滴灌葡萄高产高效种植提供了参考。