紫色土农业小流域径流过程与氮流失尺度效应

为揭示紫色土丘陵区小流域径流过程和氮素流失过程中迁移转化机制,同步监测了该区域内苏蓉(3.01hm~2)、截流(35hm~2)、大兴(480hm~2)、万安(1 236hm~2)4个梯级小流域径流过程与氮素迁移特征,分析了不同雨型条件下典型农业小流域中氮素迁移转化规律与尺度效应。结果表明:流域面积越小洪峰对降雨响应越快,随着面积增大,洪峰在流域中有明显的滞后和坦化现象;全氮(TN)、硝态氮(NOx-N)浓度在降雨过程中呈现出较为明显的两段式特征,降雨产流初期及径流峰前期波动较大,退水期浓度缓慢上升。相较人为影响较强的源头小流域(苏蓉)而言,尺度较大小流域的TN浓度有较为明显的削减,但NOx-N仍是氮素流失的主要形式。根据NCL-NCF曲线可知,历时短、强度大的暴雨更容易产生"初始冲刷效应",梯级流域对AN负荷有明显消减作用。携带大量NOx-N的壤中流和地下水控制退水过程线,并不断补充水体中氮素负荷,表现出一定的"末期冲刷效应"。运用数理统计方法得出TN流失总量与流域面积之间的经验公式,可为区域内小流域氮流失通量估算提供依据。     

基于模糊数学模型的水环境质量综合评价

建立模糊综合评价模型并确定了各因子权重与选择模糊合成算子,对石亭江什邡河段水环境质量进行了5个年度和1个水文年综合评价.结果表明:(1)2007-2011年该河段水质能够达到Ⅲ类标准,但是综合评价a值反映出水质呈现不断恶化的趋势,高锰酸盐是主要污染物.(2)该河段水质受水文要素变化的影响较大,丰水期水质较好,枯水期污染程度较为严重.(3)出境断面的水质均比对照断面水质差,高锰酸盐指数污染尤为严重,特别在枯水期水质状况已逼近界限值.近年来工农业和城镇化快速发展导致污水的过度排放是造成水质污染的主要原因.     

施肥对坡地土壤团聚体与磷素赋存形态的影响

紫色土为长江上游农耕区主要土壤,多分布在山地丘陵区,其耕层较薄(30～80 cm),土壤养分质量分数普遍偏低,作物养分利用率低,但目前国内外关于团聚体尺度耕作土壤的磷素分异与循环规律的研究较少.为深入了解紫色土坡耕地长期施肥过程中的磷素养分库容和供应机制,本研究基于2002年开始的长期施肥定位试验,分析研究了西南紫色土区玉米/小麦轮作制度不同施肥方式下土壤团聚体发育特征,并结合碳、氮转化过程探讨紫色土培肥过程中磷素赋存形态及转化规律.结果表明:长期有机无机配合施肥促进大团聚体的形成,不同施肥平均重量直径(MWD)依次为:OMNPKRSDNPKNPKCK;长期施肥均不同程度提高了各粒径土壤团聚体中有机碳、全氮、全磷、速效磷及各形态无机磷(Ex-P, Al-P, Ca-P, Or-P)质量分数,其中主要提高了较大团聚体(2,0.25～2 mm)中养分质量分数.无机肥配施粪肥处理提升有机碳和全氮的效果优于无机肥配施秸秆,而对全磷和速效磷提升效果则相反.长期有机无机配合施用可有效提高各粒径团聚体中Ex-P,Al-P,Ca-P和Or-P质量分数,并促进Al-P,Ca-P向大团聚体转移,提高了土壤对有效磷素的保持能力.有机质添加处理在提高土壤有机碳和有机磷质量分数的同时,也对土壤磷素转化、提高磷素有效性具有重要影响.     

紫色土坡耕地农田生态系统蒸散发与水分利用效率及其影响因素

蒸散发与水分利用效率是农田生态系统碳水循环的重要衡量指标。本研究利用涡度相关技术对紫色土坡耕地生态系统进行连续观测,获取2014—2018年碳水通量数据,分析紫色土冬小麦-夏玉米轮作下的雨养坡耕地农田生态系统蒸散发和水分利用效率变化特征及其对主要环境因子的响应规律。结果表明:紫色土坡耕地农田生态系统蒸散发日变化规律呈单峰型趋势,最大值均在14:00前后出现;一年中8月日蒸散发最高,1月最低;夏季日变化幅度最大,春季次之,冬季和秋季变化较为平缓。叶面积指数、温度为影响紫色土坡耕地蒸散发的最主要因子,其次为饱和水汽压差。水分利用效率在9:00—17:00期间基本呈先下降后回升的变化规律,冬季水分利用效率为全年最高;叶面积指数、CO2通量为影响水分利用效率的主要因子,其次为温度,相对湿度、饱和水汽压差等水分条件也显著影响了水分利用效率。年际差异分析结果表明,紫色土坡耕地夏季玉米生长盛期的水分利用效率对降雨响应更为敏感,同时冬季土壤水分为冬季蒸散发和水分利用效率的关键影响因子。未来仍需对紫色土坡耕地农田生态系统生长盛期蒸散发与水分利用效率动态进行深入研究,从而为探明当地主要作物应对春夏季季节性干旱威胁的系统性策略提供科学依据。