紫色土陡坡耕地顺坡垄作条件下的土壤及其流失特征

顺坡垄作是在长江上游特别是紫色土坡耕地上农民普遍采用的耕作模式,以往由于主流思想的影响,没有得到应有的重视。以三峡库区紫色土坡耕地为例,采用野外调查与小区实验相结合,分别采集垄沟和垄坡表层土壤,测试顺坡垄作地块沟、垄土壤容重、粒径分布、有机质含量、TN、TP、土壤含水量等指标,小区实验调查顺坡垄作条件下的土壤流失特征,进而探讨顺坡垄作导致的土壤特性差异与顺坡垄作的水土保持机制。结果表明:与垄沟内土壤相比,垄坡土壤平均含水量、容重分别降低29.74%和16.41%,土壤总孔隙度高20.56%,说明垄坡土壤具有更大的吸持水分的潜力,降雨产流阈值相比于垄沟土壤也更大。相比于垄沟内土壤,粘粒在垄沟内发生富集,垄坡土壤中的有机质、总氮(TN)和总磷(TP)指标分别高18.79%、17.30%和9.31%。侵蚀泥沙中沙粒含量出现明显富集,几乎是垄沟土壤沙粒含量的1倍,而粘粒和粉粒含量则远小于径流小区土壤成分,说明顺坡垄作有利于50μm土壤细颗粒的保持。侵蚀泥沙中有机质和TN远小于径流小区土壤成分,而TP则高于径流小区土壤成分,与侵蚀泥沙颗粒分选现象近似,说明顺坡垄作的肥力指标流失差异同样主要由侵蚀分选导致,也说明顺坡垄作有利于紫色土有机质和氮肥的保持。     

北京地区农田氮素养分随地表径流流失机理

田间模拟降雨径流试验研究了北京地区农田暴雨径流氮素流失与雨强、作物覆盖、施肥因子的关系，以及侵蚀泥沙的粒径分布特征和对氮的富集作用。结果表明：（1）降雨强度越大，地表径流模数和侵蚀模数增大，氮素流失越多；作物覆盖有效地减少地表水土和颗粒态氮流失；（2）颗粒态氮浓度占径流全氮浓度的88.9%(施尿素）和98％以上（未施氮肥），是农田径流氮损失的主要形态；（3）施用化学氮肥增大了农田径流溶解态氮浓度，化学氮肥容易通过地表径流流失；（4）侵蚀泥沙的团聚体组成和原来土壤有很大差异，粒径＜0.25mm的团聚体，尤其是含氮量较高的＜0.045mm团聚体的富集是侵蚀泥沙富集氮的主要原因。减少地表径流和土壤侵蚀，降低表土速效氮含量是减少农田地表径流氮养分流失的关键。     

土壤颗粒有机质研究进展

土壤颗粒有机质（POM）是指粒径大小为53～2000μm土壤颗粒中的有机质,主要由不同分解阶段植物残体和微生物分解产物组成,具有比重小、C／N高、易被微生物分解等特征,与轻组有机质的性质相似,是土壤营养物质的重要来源．气候条件、农业耕作与管理方式、土地利用变化、施肥等外界条件对POM有明显影响,一般认为POM变化对外界条件的响应比总有机质（SOM）的变化更为敏感．POM在土壤团聚体特别是微团聚体中的分布影响土壤C吸存．未来的研究趋势包括：标准化POM的分离方法、在控制条件下研究新形成的POM的来源与去向、POM分解对温度变化的敏感性以及结合密度、颗粒大小及团聚体分组的技术手段去研究土壤有机C动态和C吸存机制．     

水库泥沙来源定量判别方法的判别能力对比

水库淤积问题是干旱、半干旱沙区水库面临的主要环境问题之一.物源定量判别法是识别水库泥沙来源的新兴手段,而筛选某一区域泥沙来源的最优判别方法是精准识别物源区的重要前提.选取党河水库作为研究对象,基于野外调查、室内分析、模型模拟等手段,对比分析了多组复合指纹法、最优复合指纹法和距离法在党河水库泥沙来源判别过程中的适用性.结...     

黄河上游毛不拉孔兑表层沉积物粒度分布特征及影响因素

选取黄河上游的位于内蒙古境内的一条支流—毛不拉孔兑作为研究区,选取7个典型断面对其河床表层沉积物粒度组分进行测量分析。结果表明:(1)毛不拉流域沉积物中以砂的平均含量最高,达84.17%,其他级配的颗粒物含量均较低,粉粒(14.62%),粘粒(1.21%)。从流域上游至下游,砂粒含量呈下降趋势。(2)平均粒径的范围为1.17~5.56Φ,平均为2.62Φ,属于砂的粒级范围,平均粒径总体变化趋势为距沟头越远,平均粒径越小;所有断面的分选系数均大于1,属于分选差的级别;偏度均大于0,均为正偏,尖度值在6.99~15.63之间,均为窄峰型。平均粒径和分选系数呈正相关,偏度和尖度呈正相关。(3)毛不拉孔兑泥沙的主要运动形式为推移质。取样分析得出的泥沙粒度分布特征更多地反映出洪水过后水流分选的结果,并且显示出中小水不能挟带粗砂入黄河。(4)产沙地层颗粒组成差异可以看作沉积物颗粒组成差异的内因,水动力为影响沉积物粒度组成差异的外因。影响毛不拉孔兑泥沙粒度组成的主要因素为地貌条件,上游丘陵沟壑区是粗泥沙的主要来源。因此,控制和减少毛不拉孔兑粗泥沙入黄关键在于泥沙源的控制,应加强对上游坡道和沟道的水土保持治理。     

长江源多年冻土区热融湖塘的形成对土壤沙化过程的影响

选择长江源区五道梁为研究区域,以典型发育的热融湖塘为研究对象,运用激光粒度仪测得土壤粒径分布,并结合分形模型对高寒草甸土壤颗粒分布与水文过程进行研究。结果表明：热融湖塘的形成加快了长江源区高寒草甸土壤沙质化的进程,随着其影响程度的加剧,黏粒、粉粒含量逐渐减小,砂粒含量逐渐增大,同时土壤颗粒体积分形维数也逐渐减小,并与黏粒、粉粒呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关,土壤颗粒体积分形维数可代替土壤不同粒径颗粒组成表征土壤沙质化的进程。此外,在热融湖塘影响下的土壤水文过程的改变,是加快土壤沙质化的重要因素之一。     

山区小流域坡面和沟道侵蚀的数学模式探讨

小流域土壤侵蚀预报和模拟一直是世界土壤侵蚀研究的前沿领域,其中,坡面侵蚀和沟道侵蚀的计算方法、侵蚀能力的不均匀问题以及泥沙在塘库河道的沉积问题是研究的关键.对此,重点从侵蚀机理和计算方法上进行探讨,提出考虑到坡面土壤抗侵蚀能力和塘库沉积作用的计算方法,研讨了影响流域侵蚀和泥沙输送的主要环节和关键影响因子,分析了流域土壤抗蚀能力的空间差异及其对模拟结果的影响,提出了小流域侵蚀泥沙数学模型的基本结构框架,为进一步完善现有侵蚀泥沙过程模型提供了新的计算方法.     

侵蚀产沙研究中前处理方法对颗粒分析的影响

以原状紫色土、沟垄耕作沟道沉积泥沙及消落带沉积泥沙为研究对象,分别采用几种常见的方法进行前处理,分析不同前处理后样品颗粒组成差异,探讨了适合土壤侵蚀与泥沙输移研究的颗粒分析前处理方法。结果表明:前处理方法对不同类型样品分散效果存在明显差异:传统前处理方法对消落带沉积泥沙分散效果最好,振荡10 h对其余样品分散效果最好;经短距离搬运的沉积泥沙与土壤对前处理方法的敏感程度没有明显差异,但是消落带沉积泥沙与土壤对前处理方法的敏感程度有明显的差异。消落带沉积泥沙需经过化学处理才能得到最小中值粒径,而其他的样品在纯物理振荡下就能得到最小中值粒径。用物理方法进行前处理所测得的有效颗粒组成适用于侵蚀产沙过程的研究,而终极颗粒组成的前处理方法则需根据样品的性质合理选择,消落带沉积泥沙适合用双氧水和盐酸进行前处理,土壤样品和经短距离搬运的沉积泥沙适合用振荡为主的前处理方法。     

黑土侵蚀速率及其对土壤质量的影响

利用¹³⁷Cs示踪法,研究了东北黑土耕作土壤的流失厚度和速率,探讨了水土流失对土壤机械组成、有机质、土壤水分、容重及其N、P含量的影响。结果表明:研究区侵蚀坡面¹³⁷Cs的分布深度在0～25cm,¹³⁷Cs的活度在1246.05±85.90～1499.45±101.73Bq/m²,侵蚀厚度可达0.316～0.433mm/a,侵蚀强度3033.6～3940.3t/km²·a,已属于中度侵蚀水平。水土流失造成土壤质地粗化,从坡顶向坡底,耕层土壤有机质增加、容重变化不大,含水量增加,土壤养分的“贫化”现象明显。     

风-水两相作用区内河床沉积粒度对地貌过程的响应:以内蒙古黑赖沟流域为例（英文）

黑赖沟流域位于内蒙古风-水两相交互侵蚀区域,主河道的泥沙输移特征较为复杂。为了分析河道沉积粒度与地貌过程的关系,文中主要通过探讨粒度参数与外营力特征的关系对沉积粒度的成因机制进行了研究。在分析过程中首先对河床沉积粒度参数、风成颗粒的最大粒径、河流功率和面积-高程积分值沿河道方向的连续变化值进行了计算,分别对不同河段的外营力活动特征进行分析,并以此为基础,将粒度参数作为因变量,其余三者作为自变量,建立了多元回归函数。分析结果显示不同河段外营力对河床沉积物的影响特征不同,其中上游河段河床沉积物主要受径流和风力作用影响;中游河段主要受河流作用影响,沉积颗粒的分选性最差,沉积颗粒的大小与河流功率关系密切,粗质颗粒难以被搬运到下游河段;下游河段受库布齐沙漠影响的可能性较大。就河道整体特征来讲,河道两侧地貌的侵蚀演化特征对河道内的沉积颗粒影响不显著,河床沉积物特征主要受河流和风力作用,其中沉积颗粒的平均粒径主要反映了河流功率的大小,风力作用对沉积颗粒的分选性具有一定影响。河道内的风成颗粒主要来自流域西部,粒径值不会大于0.88Φ,其中下游河段内的风成颗粒比上游河段略粗。总而言之,河流作用对河道沉积粒度特征的影响起主要作用,风力作用次之。     

东部沙区表土有机质和速效养分与风沙环境关系初探

东部沙区表土有机质、速效养分含量普遍较低。按照库布齐沙漠、毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地的次序,有机质和速效K含量逐渐增大,这种分布格局与区域风沙环境性质、风沙活动方式密切相关;各沙漠/沙地内部,表土有机质和速效K含量分别与植被盖度、颗粒平均粒径、分选系数之间存在较好的相关性。速效N和速效P含量未表现出上述变化规律。可见有机质和速效K含量对风沙环境的变化较为敏感,因而其在表土中的再分配可以在一定程度上反映局地风沙环境的变化,而速效N和速效P对风沙环境的指示意义不明显。东部沙区表土有机质、速效N及速效P含量普遍高于西部沙区,而速效K含量明显偏低。     

长江口外海域沉积物中有机物的来源及分布

通过分析长江口外海域不同区域有机碳和氮的分布特征及其影响因素,了解了底部沉 积物中有机碳和氮同位素的生物地球化学特征,探讨二者对长江口外海域底部沉积物中有机 物来源的指示意义。运用质量混合模型,计算了长江输入的陆源有机物的贡献及其空间变化。结果表明,长江口外海域沉积物中TOC 和TN 的分布和东海陆架的环流体系有着密切关系, 与环流的分布相对应,如果大致沿31^oN 和123^oE 作为分界线, 整个研究区的TOC 和TN 的分布可划分为4 个具有不同分布特征的区域。TOC、TN、δ¹³C 和δ¹⁵N 分别与沉积物的平均粒 径呈线性相关关系,因此,粒度效应是控制长江口外海域沉积物中有机物分布和稳定同位素 碳、氮的一个重要因素。研究区内的C/N 比值能够在一定程度上体现有机物的来源信息,但δ¹⁵N 表现出了与C/N 和δ¹³C 不同的区域分布和变化特征。陆源有机物来源比重较高的区域与 长江口外海域赤潮突发频率最高的地区相对应。长江口附近沉积物中的陆源有机物来源最高, 超过了50%,且等值线呈舌状向东北方向凸出,表明了长江冲淡水的影响。陆源颗粒态有机物沉海底后,要不断经历早期成岩作用和生物作用,因此在在相同地点,陆源有机物对沉积物中有机物的贡献,要明显小于对悬浮颗粒态有机物的贡献。     

南极普里兹湾沉积物中生物硅对粒度测量结果的影响

为了探讨生物硅对沉积物粒度测量结果的影响, 本文采用两种不同前处理方法对普里兹湾重力柱状样品进行了粒度测试。结果表明, 生物硅对沉积物的平均粒径以及黏土、粉砂、砂组分的影响较小, 而对沉积物的分选、偏态、峰态以及粒度频率分布的影响较显著。结合两组粒度组分相关性分析以及各粒级含量累积减小值, 认为生物硅对沉积物中砂、粉砂、黏土级组分含量的影响逐渐减小, 这也造成未去除生物硅的沉积物粒度测量结果偏粗。另外, 通过对比发现普里兹湾沉积物中生物硅粒径主要分布在<3Φ、5.25Φ—7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ的粒径范围。极地研究中, 沉积物粒度结果为重建古环境变化提供重要参考, 本文研究认为在普里兹湾海域沉积物粒度研究中去除生物硅对研究结果有积极作用。     

西江水体有机碳含量变化及悬浮物碳同位素的意义

以西江马口断面水体为研究对象,讨论其有机碳含量、悬浮物同位素组成(δ¹³C、Δ¹⁴C)与环境之间的关系。西江马口断面有机碳含量呈现季节性变化,其中颗粒有机碳(POC)含量范围介于0.13~4.98mg/L之间,溶解有机碳(DOC)含量范围介于0.98~4.17mg/L之间,DOC/POC比值为1.34,远低于世界多数河流之比值。近年来马口断面悬浮物POCδ¹³C的变化范围介于-21.3‰~-26.1‰之间,随时间出现整体性漂移现象,表明流域生态环境整体改善。POCΔ¹⁴C变化范围介于-132‰~-425‰之间,与取样期间的流域降水过程及土壤的侵蚀相关。     

呼伦湖西南部咸水湖干涸湖滨带沉积物粒度特征

沙粒是区域地表沙化的重要物质基础，以呼伦湖西南部典型间歇性干涸盐湖的湖滨带为研究对象，通过野外采样和室内测定，分析沉积物粒度组成及平均粒径、标准偏差、偏度和峰态值等粒度参数，探讨粒度与可蚀性特征。结果表明：区内干涸盐湖湖滨带沉积物属沙壤土，干涸湖滨带是潜在的风蚀粉尘释放源；粉砂和细砂是湖滨带沉积物呈现空间变化的主要粒级，从湖心到湖滨带，沉积物粒径频率分布曲线呈三峰态向双峰态渐变，地表粗化现象明显；风力搬运侵蚀是表层沉积物粒度发生变化的主要原因。受主风向影响，呼伦湖西南部咸水湖干涸湖滨带存在沿主风向扩大趋势，如进一步连通成片可能发展为呼伦贝尔沙地新的风蚀区，应该引起重视。     

侵蚀泥沙、有机质和全氮富集规律

Serious soil erosion has already resulted in degradation of the Loess Plateau of China. Soil erosion is commonly accompanied by extensive soil nutrient loss. Because of enrichment processes,sediment nutrient content is often higher than that of natural soil. The objective of this study is to determine the enrichments of organic matter and total nitrogen in sediment in hilly and gully loess areas on the Loess Plateau of China. Measurements of enrichment ratios (ER) of organic matter (EROM) and total nitrogen (ERTN) in sediment as affected by rainfall, slope gradient, tillage, and fertilization were made in the field under natural rainfall conditions. The results showed that the enrichment of clay in sediment resulted in the enrichment of organic matter (OM) and total nitrogen(TN) in sediment. The averages of sediment clay ER, EROM and ERTN for the various slope gradients were 1.77, 2.09 and 1.61, respectively. The soil erosive module was negatively correlated with EROM and ERTN. Our results indicate that measures to reduce soil erosion, i.e. reducing rainfall erosivity, decreasing soil slope gradient, decreasing fertilizer use, and using level trenches, may increase EROM and ERTN. Both quantity and quality of sediment yield should be considered when implementing erosion control measures.     

The enrichments of organic matter and total nitrogen in sediment as affected by relavant factors

Serious soil erosion has already resulted in degradation of the Loess Plateau of China. Soil erosion is commonly accompanied by extensive soil nutrient loss. Because of enrichment processes, sediment nutrient content is often higher than that of natural soil. The objective of this study is to determine the enrichments of organic matter and total nitrogen in sediment in hilly and gully loess areas on the Loess Plateau of China. Measurements of enrichment ratios (ER) of organic matter (EROM) and total nitrogen (ERTN) in sediment as affected by rainfall, slope gradient, tillage, and fertilization were made in the field under natural rainfall conditions. The results showed that the enrichment of clay in sediment resulted in the enrichment of organic matter (OM) and total nitrogen (TN) in sediment. The averages of sediment clay ER, EROM and ERTN for the various slope gradients were 1.77, 2.09 and 1.61, respectively. The soil erosive module was negatively correlated with EROM and ERTN. Our results indicate that measures to reduce soil erosion, i.e. reducing rainfall erosivity, decreasing soil slope gradient, decreasing fertilizer use, and using level trenches, may increase EROM and ERTN. Both quantity and quality of sediment yield should be considered when implementing erosion control measures.     

艾比湖地区南北典型断面的土壤粒度特征

通过对艾比湖典型断面土壤粒度特征分析,发现研究区粒径组成以中粉沙为主,质地以砂质壤土为主,土壤垂向粗骨化明显。土壤分选性较差,粒度分布多为正偏,峰态多为窄峰态,表明该区土壤母质来源丰富,搬运-沉积环境异质性显著,但流水作用突出。北断面的分维值高于南断面,这与南断面分选性好于北断面相吻合。不同地区的概率累计曲线类型各异,但都富含悬移组分,并且对环境敏感的粒度组分大都在60 μm上下,说明研究区土壤母质以水成沉积环境为主的基础上,叠加有风成碎屑。