柳河上游水土保持措施在“940713”暴雨中的防洪减灾作用

柳河上游流域面积４２５７．４ｋｍ２，水土流失面积３７６６．７ｋｍ２，年平均侵蚀模数５０００～１００００ｔ／ｋｍ２。重点治理前，柳河上游水土流失非常严重，强烈的水土流失使柳河成为一条多泥沙河流，造成下游河段淤积严重。重点治理后，柳河上游现治理程度达６０．７％。１９９４年７月１３日柳河流域平均降雨量２５５．７ｍｍ，达到百生一遇暴雨标准。由于水土保持措施的作用，这次降雨所产生的洪峰、洪量尚不足２０年一遇标准。在这次降雨中，水土保持措施巨大的蓄水保土作用可减少直接经济损失５．７１亿元，减少的洪水灾害损失可达数十亿元。     

土质边坡稳定性影响因素的研究

稳定性分析是边坡工程一项重要的工作,目前在工程设计中常用的边坡稳定分析方法为安全系数法,它是经过长期工程实践证明的一种有效设计方法。由于现阶段只有理论上计算边坡安全系数的公式,并不能直观感性的认识,不便于工程实践上应用。针对影响边坡稳定性的主要参数,采用极限平衡原理、强度折减法对土的抗剪强度指标粘聚力c和内摩擦角φ,边坡的坡角α和坡高H进行分析,通过不断改变单一变量的值,得出其与边坡安全系数的关系,并采用软件分析拟合出公式,从而得出简单可行的判断边坡安全系数的方法。     

Soil carbon sequestration and changes in fungal and bacterial biomass following incorporation of forest residues

Sequestering carbon (C) in forest soils can benefit site fertility and help offset greenhouse gas emissions. However, identifying soil conditions and forest management practices which best promote C accumulation remains a challenging task. We tested whether soil incorporation of masticated woody residues alters short-term C storage at forested sites in western and southeastern USA. Our hypothesis was that woody residues would preferentially stimulate soil fungal biomass, resulting in improved C use efficiency and greater soil C storage. Harvest slash at loblolly pine sites in South Carolina was masticated (chipped) and either (1) retained on the soil surface, (2) tilled to a soil depth of 40 cm, or (3) tilled using at least twice the mass of organics. At comparative sites in California, live woody fuels in ponderosa pine stands were (1) masticated and surface applied, (2) masticated and tilled, or (3) left untreated. Sites with clayey and sandy soils were compared in each region, with residue additions ranging from 20 to 207 Mg ha⁻¹. Total and active fungal biomass were not strongly affected by residue incorporation despite the high input of organics. Limited response was also found for total and active bacterial biomass. As a consequence, fungal:bacterial (F:B) biomass ratios were similar among treatments at each site. Total soil C was elevated at one California site following residue incorporation, yet was significantly lower compared to surface-applied residues at both loblolly pine sites, presumably due to the oxidative effects of tilling on soil organic matter. The findings demonstrated an inconsequential effect of residue incorporation on fungal and bacterial biomass and suggest a limited potential of such practices to enhance long-term soil C storage in these forests.     

电子穿梭物质对异化Fe(Ⅲ)还原过程的影响

选择采自吉林(JL)、四川(SC)、江西(JX)和浙江(ZJ)的水稻土样品,采用微生物混合培养和土壤泥浆厌氧恒温培养的方法,研究了电子穿梭物质蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对异化铁还原的影响。用Logistic方程对异化铁还原过程进行模拟,并对异化铁还原特征及Fe(Ⅲ)还原的最大累积量(a)、反应速率常数(c)、最大反应速率(Vmax)等参数进行了比较。结果表明,在微生物混合培养试验中。添加AQDS能够明显加速Fe(Ⅲ)的还原,随着AQDS浓度的增大,Fe(Ⅱ)产生的速率越大,且在铁还原反应中不同来源微生物对AQDS的敏感性不同。在土壤泥浆培养中,添加AQDS可明显增大Fe(Ⅱ)累积量,并且随着AQDS浓度增大,在JX和ZJ水稻土中表现出a值不断增大,其中JX水稻土的增加幅度最大,而JL和SC水稻土的a值则随AQDS浓度增大而减小;除JL水稻土外,其他水稻土中铁还原速率常数均随着AQDS浓度的增加呈先增加后降低的趋势,表明过量的AQDS对土壤中的铁还原反应具有一定的毒害作用。试验证明AQDS不仅能促进微生物对土体中易还原氧化铁的还原,而且也能使部分较难还原的晶体氧化铁被还原。     

低碳农业评估数学模型的研究

为系统了解各种农业生产过程中不同农艺措施与温室气体排放的定量关系,对农业生产过程中涉及温室气体排放和固碳的环节进行了详细梳理分析,并采用量纲分析法建立了低碳农业评估数学模型。利用模型可计算得到各种农业生产过程中的具体碳消耗量、温室气体排放量、温室气体回收利用量以及碳储存量,并可综合评估区域农业温室气体排放水平。     

太行山土石山区侵蚀性降雨对典型植物措施产流产沙的影响

通过对山西省长治市白马小流域的1个标准小区和4个植物措施小区近5a(2006—2010年)的降雨和径流泥沙观测,研究太行山土石山区的降雨特征以及不同类型降雨对典型植物措施小区径流泥沙的影响。结果表明:(1)太行山土石山区侵蚀性降雨主要集中于5—8月份,7—8月份侵蚀性降雨次数占侵蚀性降雨总次数的54.55%,侵蚀性降雨量占侵蚀性降雨总量的61.19%,故该时期是防治水土流失的关键时期;(2)径流量R与降雨量P、最大30min降雨强度I30、降雨量和最大30min降雨强度的乘积PI30呈正相关且在0.01水平上显著;侵蚀产沙量E与最大30min降雨强度I30、径流量R、降雨量和最大30min降雨强度的乘积PI30之间呈正相关且在0.01水平上显著;(3)在不同类型降雨条件下,4种典型植物措施的减流效益在17.18%~91.86%之间,差异明显;在B类型降雨条件下各措施的减流效益最低,分别是乔木43.38%、灌木24.44%、人工种草26.59%、自然荒坡17.18%,在E类型降雨条件下各措施的减流效益最大,分别是乔木89.29%、灌木91.86%、人工种草75.56%、自然荒坡66.22%;(4)在不同类型降雨条件下,减沙效益:乔木林灌木林人工种草自然荒坡;降雨量最大的A类型降雨和最大30min降雨强度最大的B类型降雨对植物措施减沙效益影响显著。研究表明,在该地区不同类型降雨条件下4种植物措施的减流减沙效益明显,能够有效防治水土流失。     

氮肥减施对玉米幼苗根系分泌物影响的根际代谢组学分析

植物根系分泌物的根际代谢组学分析有助于更好地理解土壤根际微域内植物根系与土壤和土壤生物之间化学信号交流的根际过程。本文采用核磁共振氢谱(~1H nuclear magnetic resonance,~1H NMR)技术,对基于不同施氮处理下[常规施氮(180 kg×hm~(-2))、80%常规氮量和55%常规氮量]土壤培养收集的玉米幼苗的根系土壤沥出液(soil leachate,SL)、根鞘土浸提液(rhizosheath soil,RS)和根系水培液(distilled water cultivation,DWC)内的根系分泌物进行检测,并结合多维统计分析对比了不同收集方法以及不同施氮量下玉米幼苗根系分泌物的不同。结果表明:3种不同方法收集的玉米幼苗根系分泌物的核磁共振氢谱谱图轮廓及主要标志物明显不同。其中SL法的谱图峰信号及检测到的根系分泌物数目少,而RS和DWC法的谱图峰信号较多且可检测到玉米幼苗根系分泌物中的糖、有机酸和氨基酸等组分。与常规施氮量比较,在85%施氮量下,玉米幼苗根系分泌物中的α-葡萄糖、苹果酸、亮氨酸、缬氨酸水平显著增加;而当施氮量减少到55%时,玉米幼苗根系分泌物水平不再显著增加并呈现下降趋势。上述根系分泌物的变化可能和玉米根系对土壤氮营养供应水平的适应性调节有关。采用~1H NMR技术,结合RS和DWC收集方法进行根际代谢组学分析,可为根际生态及根际氮素营养研究提供重要理论依据。     

氮肥减量配施微生物菌剂对灌淤土花椰菜产量及土壤微生物的影响

采用biolog微生物鉴定系统和平板稀释法探讨了氮肥减量配施自制微生物菌剂对花椰菜产量及根际土壤微生物的影响研究。结果表明:T₄（2/3倍N肥用量+微生物菌剂）、T₅（3/4倍N肥用量+微生物菌剂）和T₆（常规N肥用量+微生物菌剂）处理土壤细菌、放线菌和微生物总数数量分别增加了57.6%~321.54%,66.81%~83.62%和135.40%~232.07%,而土壤真菌数量降低34.08%~41.80%。与对照相比各施肥处理增加了土壤细菌占微生物总数的比例,降低了真菌和放线菌的比例,T₅和T₄处理效果最显著。与对照相比T₄,T₅和T₆处理显著提高了土壤微生物群总落碳源利用能力。T₄,T₅和T₆处理显著增加了土壤微生物群落对碳水化合物、羧酸类、聚合物类和氨基酸类碳源的代谢水平,T₃（单施微生物菌剂）处理显著增加了土壤微生物群落对羧酸类和聚合物类碳源的代谢水平。T₅和T₆处理对增加花椰菜产量、生物量效果接近,花椰菜产量分别增加了12.35%和10.75%,地下干生物量增加了57%左右,T₂（单施氮肥）和T₄处理增加花椰菜产量5%左右。     

黄河中下游湿地土壤铁还原氧化过程的温度敏感性

土壤中铁的还原氧化过程因与重金属的生物有效性、有机污染的降解及含碳温室气体排放等环境问题关系密切而备受关注。温度可能通过影响铁还原菌或者Fe(II)氧化菌的活性、底物的生物可用性等而影响铁的还原过程。以黄河中下游地区新乡市原阳大米产区的湿地土壤为样品,利用厌氧泥浆控温培养试验方法研究了黄河中下游湿地中土壤铁还原氧化过程的温度敏感性。结果表明:黄河中下游湿地土壤铁的还原容量在16~31℃范围内不受温度影响,但在16~40℃之间升高温度可显著增加铁还原过程的最大速率、速率常数,亦可缩短最大速率出现的时间。铁还原的温度敏感系数介于1.18~3.05之间,且随温度上升而升高。光照可降低铁还原的温度敏感性,平均降幅39.0%。光照时土壤中Fe(II)氧化对温度不敏感。光照条件和铁氧化物的种类和数量可能是影响土壤有机碳矿化的因素之一。研究结果对于深入理解土壤铁的生物地球化学循环及其与土壤呼吸的关系具有重要意义。     

家畜圈舍粪尿表层酸化对氨气排放的影响

氨气是形成雾霾前体物的关键物质,而家畜养殖圈舍是氨气的重要排放源。本文选择圈舍环节新鲜猪粪和牛粪作为试验样品,利用动态箱-硼酸吸收法,研究了不同类型酸和不同剂量酸的表层酸化对圈舍粪尿氨排放的影响,探讨圈舍氨减排的方法。研究发现：按0.31 mL·cm^-2的喷施量在猪粪表层喷施0.012 mol·L^-1和0.006 mol·L^-1乳酸,24 h氨累积排放量可分别减少43%（P<0.05）和32%（P=0.07）;喷施0.017 mol·L^-1和0.009 mol·L^-1磷酸后,氨排放可分别减少74%（P<0.01）和61%（P<0.05）;粪尿表面喷洒0.017 mol·L^-1磷酸72 h后仍可减少氨排放64%（P<0.01）。另外,用同样方法对牛粪酸化可降低氨排放80%左右,且在不添加新粪的情况下,粪尿表层酸化间隔对24 h内氨减排效率无显著影响。同时,粪尿表面酸化仅改变粪尿表层pH,对粪尿整体pH无显著影响。综上所述：圈舍粪尿表面酸化可以大幅度降低氨气挥发,其减排效果与酸的种类、浓度及粪尿类型有关,是一种实现圈舍氨减排且经济可行的方法,此研究也可为家畜养殖业圈舍酸化氨减排技术提供科学数据支撑。