洮河流域径流输沙演变与降雨及降雨侵蚀力的关系

[目的]揭示气候变化、人类活动耦合作用下复杂的水沙变化、水沙关系,探明降雨侵蚀力的影响及径流输沙变化的响应机理,为流域水土流失防治和生态建设提供科学参考依据。[方法]基于洮河流域及周边6个气象站点逐日降水和下游控制站逐月径流输沙数据,采用多元统计分析法、水沙曲线、相关系数、灰色关联度、弹性分析法等方法分析研究了径流、输沙、降雨(P)、降雨侵蚀力(R)演变规律,及其相互作用关系。[结果]洮河流域1956—2019年径流整体呈显著下降趋势,线性变化率-2.8×10⁷m³/a, 1987年发生突变,输沙整体呈显著下降趋势,线性变化率-4.61×10⁵t/a, 2003年发生突变,降雨、降雨侵蚀力均呈不显著上升趋势,且未出现明显突变。洮河流域R上中游小于下游,夏季(626.33)>秋季(125.31)>春季(122.22)>冬季(0),夏季降雨侵蚀力占比71.67%,夏季对泥沙侵蚀影响最大。P与R分布相反,P相对较小的下游流域R较大,P相对较大的上中游R较小,流域水沙异源,上中游产水,下游产沙。对输沙量影响最大...     

沙漠化对内蒙地区水热通量及降水影响的数值研究

ＲＡＭＳ模式被应用于内蒙干旱地区气系统水热通量交换及水循环过程研究。本文通过敏感性试验,模拟了在半沙漠化和土壤含量变化的情况下内蒙地区地气通量交换的变化及其对降水的影响。     

氮循环过程的微生物驱动机制研究进展

氮循环在生物地球化学中具有重要地位,与人类生活密切相关。氮循环在很大程度上依赖微生物驱动的氮素转化,而在转化过程中必然会造成不同形式氮的同位素效应。为更好地了解和溯源氮循环过程,本文从氮循环的物质通量、微生物作用及氮同位素效应等角度进行系统地论述,并对氧化亚氮 (N₂O) 分子内的特异同位素值区分微生物过程做了详细介绍。结果表明,人为固氮是环境中活性氮增加的主要原因,也进一步促进了氮素转化的各个环节。通过解析氮素循环中微生物过程的形成机理和评估每个过程的同位素效应,为进一步探索微生物的功能基因和氮素同位素效应的内在联系提供依据,对阐明氮循环过程中微生物驱动的分子机制具有重要意义,而两者的结合也为解决自然条件下氮素转化各过程的溯源难题指明了方向,也将成为今后研究的热点,并在揭示氮素转化机制中发挥越来越大的作用。     

日光温室山墙及栽培基质热通量特征分析

试验采用PC-2R型热通量记录仪对酒泉肃州区非耕地日光温室的山墙及栽培基质热通量进行实时监测,并对温室山墙及栽培基质热通量变化特性进行了分析.结果表明:温室东西山墙单位面积吸热量平均值分别为1.41MJ/m2和1.67MJ/m2,单位面积墙体放热量平均值为0.34MJ/m2和0.63MJ/m2;天气状况只影响山墙热通量值的大小,对其热通量达到最大值的时刻无影响;白天栽培基质表层平均吸热量为0.59 MJ/m2,夜间栽培基质表层平均放热量为0.17 MJ/m2;随栽培基质深度的增加,热通量变化幅度逐渐降低,蓄热的时间依次延迟;15cm以下基质热通量全天均为负值,晴天与阴天吸放热差异不明显;晴天夜间山墙单位面积放热量高于基质,阴天则小于基质.     

森林植被影响水文通量空间分布研究进展

森林植被层作为水文环境要素,对降水、蒸散和径流等水文通量在空间上的分布特征有着重要的影响作用。国内外对于森林植被对水文通量的空间分布的影响,在垂直方向上分层次进行水文通量变化过程的研究,在水平方向上按照林地与非林地的对比,森林植被类型之间的对比,甚至同一树冠的不同部位的对比等,进行了细致的研究。以森林植被对这3种水文通量要素空间分布的作用为基础,系统概述了近年有关的研究成果,并结合国内外研究的动向,指出将来可能着重研究的方向。     

湘西北山区“长防林”生态效益研究初报

湘西北山区长江防护林生态效益监测站，分别就“长防林”对小流域小气候、坡面产流量、产沙量、输沙率、林地最大涵水能力及保土效果进行了定位观测，资料分析表明，长防林生态效益十分显著。     

蟹塘生态调控技术对“淤泥-水界面”N,P交换通量的影响

调节pH值、加钙和增氧是常用的蟹塘生态调控技术,为明确其对水质和N,P养分交换的影响,通过实验室模拟并测定了水体N,P含量及"淤泥-水界面"交换通量。结果表明:3种措施对水体N,P均有显著影响,且增氧对水体N,P的调节效应显著强于加钙和调节pH。增氧96 h后水体TN和NO_3^--N含量分别是不增氧处理的1.68和7.43倍,同时增氧削减了水体NH4+-N含量至试验结束,增氧处理NH_4^+-N含量平均降低70%～75%。"淤泥-水界面"N,P交换通量表明,增氧后TN交换通量平均提高2.47～3.74 mg·m^2/h,而对TP交换通量均无显著影响,平均仅为-0.1 mg·m^2/h。     

覆膜抑制土壤呼吸提高旱作春玉米产量

为从农田碳通量角度揭示地膜覆盖种植方式的增产增效机理,于2011年在山西寿阳旱作农业野外试验站对覆膜和露地春玉米田,进行了表层土壤温湿度、土壤呼吸和净碳交换规律及作物生长发育规律的研究和分析。结果表明:与露地处理相比较,覆膜处理全生育期表层土壤含水率提高了18.7%,前期可平均提高表层土壤温度1.67℃。覆膜和露地处理土壤呼吸变化规律总体一致,但前者的温度敏感系数Q10比后者低,且中后期前者排放的碳仅为后者的61.7%,说明采用覆盖地膜种植方式有利于农田土壤碳管理。前期和中期覆膜处理绿叶面积指数比露地处理平均高0.81 m2/m2,后期覆膜处理衰老较快,收获时比露地处理低1.00 m2/m2;露地处理在前期和中期日均净碳通量平均比覆膜处理大0.04 mg/(m2·s),而后期仅小0.02 mg/(m2·s),这是造成2处理最终生物产量和经济产量差异的根本原因。在地上干物质积累和地下干物质积累方面,覆膜处理始终比露地处理高,收获时差值分别为269.7和38.6 g/m2。露地处理每公顷少收春玉米籽粒1 348 kg。由此可见,覆膜种植可提高表层土壤温湿度,促进作物生长发育,抑制土壤呼吸,促进碳积累,增加农民收入的同时更有利于土壤碳管理。     

SWAT模型子流域划分引起的土地利用变化对径流和输沙模拟结果的影响

为揭示水文模型计算单元划分引起的土地利用变化对模拟结果的影响,采用SWAT模型,通过设置11种子流域阈值情景(4 000,3 200,2 000,1 500,1 100,800,400,200,100,50,25 hm²),并保持地形和土壤数据不变,定量分析了子流域划分引起的土地利用空间离散化对径流输沙模拟结果的影响。结果表明:(1)随着子流域数量的增加,流域内土地利用中面积最大的林地呈先增加后减少趋势,所有情景下林地面积均高于实际林地面积; 而随着土地利用离散程度的增加耕地面积呈减少趋势,水域、草地和建设用地面积则呈增加趋势并逐渐接近实际面积;(2)土地利用空间离散化导致年均径流量(1.85%)和输沙量(65.84%)减少,且对输沙量影响更显著;(3)土地利用空间离散化造成洪水过程和输沙峰值显著降低,并导致年最大1 d、连续最大5 d和连续最大7 d输沙量显著下降(p<0.01)。综上所述,SWAT模型不同子流域划分显著改变了流域土地利用分布,进而引起径流输沙有关参数变化,最终导致径流和输沙模拟结果的变化。     

白洋淀芦苇湿地生态系统中植硅体的产生和积累研究

植硅体(phytoliths),又称植物蛋白石,存在于大部分植物组织细胞中,主要是依靠植物的根系吸取土壤溶液中的可溶性二氧化硅,在植物细胞或细胞内沉淀硅化而形成的一种固体的非晶质含水二氧化硅颗粒物[1].植硅体主要组成部分是二氧化硅(67％～95％)、水(1％～12％)、碳(0.1％～6％)及少量的无机元素Na、K、 Ca、 Fe、 AL、 Ti等[2],由于其具有较强的抗分解、抗腐蚀和耐高温等特性,可以长时间较稳定地保存在一些岩石和土壤中[3-5],在硅的生物地球化学循环中有着重要的作用,是全球硅循环的重要参与者[6].虽然植硅体作为生物硅的重要组成部分,在全球硅的生物地球化学循环中占据着重要地位,但在湿地生态系统中植硅体产生和积累研究则鲜见报道[7].