枯季乌江河流“呼吸”作用及其性质探讨

发源于云贵高原上的乌江是长江流域的重要支流之一。乌江流域喀斯特地貌广泛发育，是中国南方典型的喀斯特河流。以枯水季节乌江流域水体中的实测温度、溶解氧、碱度和pH值等理化参数为依据，探讨了乌江流域河道水体的CO2分压(〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2)与河流“呼吸”通量的变化规律。乌江流域枯水季节河道水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2介于2913~1 530 μatm之间，平均值为9493 μatm，约为大气的3倍，各支流样点的平均值为9924 μatm，大于干流平均值9026 μatm，由此推断乌江流域干支流河道在枯季是大气CO2的“源”。受各游段流域特征以及人类活动的影响，干支流河道水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2表现出明显的空间差异。水体〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2与溶解氧的相关关系不显著，说明河道内有机质的异养呼吸不是喀斯特乌江流域枯季水体中溶解无机碳的主要来源，其河道水体中高〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2成因复杂。〖WTBX〗P〖WTBZ〗CO2的上述分布规律是流域支流汇入、地下水以及河道水体有机质氧化分解等共同作用的结果。     

上海城郊大棚蔬菜地土壤总硝化与反硝化作用研究

通过BaPS技术对上海城郊大棚蔬菜地土壤总硝化和反硝化作用速率进行了测定,利用因子分析对影响土壤硝化和反硝化的主要因素进行了分析,结果表明：各大棚蔬菜地土壤总硝化、反硝化速率差异性显著（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<001）,其中土壤总硝化速率为17758～45726 Nug/kg·h,土壤反硝化速率为23151～415 Nug/kg·h,土壤总硝化作用速率与与土壤容重呈显著性负相关（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<005）,与硝态氮含量呈极显著性正相关（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<001）,土壤反硝化作用与土壤含水量呈显著性正相关（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<005）,与土壤有机质、硝态氮呈极显著性正相关（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<001）。土壤含水量、土壤有机质含量、土壤硝态氮含量、土壤容重是影响土壤总硝化和反硝化作用的主要因素,四项指标能概括所测定全部指标包含信息的80%以上;土壤硝化作用和反硝化作用对土壤N2O排放的贡献率分别为475%、525%,土壤硝化和反硝化作用均对大棚蔬菜地土壤氮损失产生影响     

长江中游砂山的磁组构特征及古气候环境意义

为了建立长江中游风成砂的磁组构识别标志,讨论磁组构参数与古气候、古环境之间的关系,对新近发现的江西九江新港砂山剖面进行了野外考察和磁化率定向样品的采集和测试,结果表明：①新港风成砂剖面中砂层和古土壤化的亚黏土层的磁组构参数值具有较大的不同,亚黏土层的磁化率（〖WTBX〗κ〖WTBZ〗）在剖面中表现为峰值（均值143.27（10-6SI））,各向异性度（〖WTBX〗P〖WTBZ〗）值却表现为曲线的较低值段。砂层却与亚黏土层相反,〖WTBX〗κ〖WTBZ〗值为谷值（均值为2181（10-6SI））,〖WTBX〗P〖WTBZ〗值总体为高值段,但波动较大。②在新港风成砂剖面中大多数亚黏土层样品的磁面理度（〖WTBX〗F〖WTBZ〗）值大于磁线理度（〖WTBX〗L〖WTBZ〗）,而砂层中只有部分样品的〖WTBX〗F值大于L〖WTBZ〗,说明亚黏土层的磁面理发育程度较砂层的要好。③相对于河流和湖泊沉积物（河流沉积物长轴的倾角一般小于10°,短轴的倾角大于80°）而言,新港剖面风成砂的磁化率量值椭球体的长轴的倾角较大（22°～24°）,短轴的倾角较小（45°～51°）。④新港剖面风成砂的磁基质颗粒度（〖WTBX〗q〖WTBZ〗）的平均值（0668 8）比长江中游河流沉积物的〖WTBX〗q〖WTBZ〗值（024）偏大,反映风成砂的分选较河流沉积物的要差。上述特点可作为长江中游水成和风成沉积物的磁组构识别标志。⑤在325～262 m的地层剖面中共有9层发育程度不同的古土壤化的亚黏土层,说明在这一期间气候不仅有9次由干冷向暖湿的转变,且每次变化的强度也有所不同。〖     

基于PCA方法的长江口滩涂围垦区土地利用动态综合评价及驱动力

基于1987、1995、2000和2006年长江口TM、ETM遥感影像,采用“空间代时间”和主成分分析（PCA）综合评价模型的方法,对长江口奉贤不同围垦年限土地利用动态特征进行了综合评价分析。利用南汇围垦区土地利用动态变化对综合评价的结果进行验证。表明：（1）围垦区土地利用程度指数随着围垦年限增加而呈线性升高趋势（〖WTBX〗R2〖WTBZ〗=0457 7）,GM（土地利用多样性指数）呈现指数上升趋势并在围垦后35~40 a达到稳定态;（2）PCA土地利用综合评价指数（〖WTBX〗F〖WTBZ〗）与农耕用地正相关（水田>大棚用地>旱地>林地>园地）,与反映滨海特征类型（养殖塘>草地>开放水域>光滩）呈负相关;（3）土地利用PCA综合评价指数（〖WTBX〗F〖WTBZ〗）随围垦年限增加呈现对数增长（〖WTBX〗R2=0511 9）〖WTBZ〗并在围垦后40 a左右达到稳定态,回归分析表明〖WTBX〗F〖WTBZ〗值能很好反映土地利用程度指数（〖WTBX〗L〖WTBZ〗）和多样性指数（〖WTBX〗GM〖WTBZ〗）的变化趋势;(4)不同围垦年限土地利用动态变异驱动力：人为因素>自然因素。     

长江中游宜昌至城陵矶江段浮游植物群落结构的周年变化特征

于2010年1、4、7和10月对三期蓄水后长江中游宜昌至城陵矶江段的浮游植物进行周年调查。结果显示：浮游植物共计8门74属147种,以硅藻、绿藻和蓝藻为主,分别占401%、265%和204%。优势种为颗粒直链藻（〖WTBX〗Melosira granulate）、颗粒直链藻最窄变种（M.granulata var. angustissima〖WTBZ〗 O.Müller）、美丽星杆藻(〖WTBX〗Asterione formosa〖WTBZ〗 Hass）、克洛脆杆藻（〖WTBX〗Fragilaria Crowe crisp bar〖WTBZ〗 sp.）、钝脆杆藻（〖WTBX〗Fragilaria capucina〖WTBZ〗 Desm）、普通等片藻（〖WTBX〗Ordinary film algae）、具星小环藻（Cyclotella stelligera〖WTBZ〗 Cl.et Grun.）、单角盘星藻具空变种（〖WTBX〗Pediastrum simplex var.duodenarium）、优美胶毛藻（Chaetophora elegans〖WTBZ〗 (Roth) Agardh）、小颤藻（〖WTBX〗O.tenuis）、飞燕角甲藻（Geratium hirundinella〖WTBZ〗）等11种。浮游植物种类组成的季节变化差异较明显,秋季种类数最多,为110种,夏季种类数最少,只有55种。全年浮游植物平均密度为1611×104 cells/L,平均生物量为226 mg/L,夏季生物量最大（497 mg/L）,秋季最小（044 mg/L）。Shannon Wiener多样性指数均值为122,Pielou均匀度指数均值为027,Margalef丰富度指数均值为154,四季中春季的多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均为最高。通过生物评价得出长江宜昌至城陵矶江段处于β 中污带,秋季部分江段出现富营养化     

近年长江湖口江段鱼类群落组成及多样性

2007~2009年每月2次,其中4~6月每月5次对湖口江段的鱼类群落特征及其多样性组成进行了调查,共收集鱼类样本4 241尾,隶属7科19属26种。群落优势种为黄颡鱼（〖WTBX〗Pseudobagrus fulvidraco）和粗唇鮠（Leiocassi crassilabis〖WTBZ〗）,占样本个体总数的6403%;Shannon Wiener多样性指数 (〖WTBX〗H′〖WTBZ〗)为1782,Simpson优势度指数 (〖WTBX〗λ〖WTBZ〗)为054,Pielou均匀度指数 (〖WTBX〗J′〖WTBZ〗)为0547,Margalef种类丰富度指标 (〖WTBX〗D〖WTBZ〗)为2993,Wilhm 改进指数（〖WTBX〗H″〖WTBZ〗）1873,相对稀有种数 (〖WTBX〗R〖WTBZ〗)为5769%;长江湖口江段鱼类群落中体重50~500 g的中小型鱼类占绝对优势,体重>500 g的大型鱼类占的比例非常小,经济鱼类趋于小型化,鱼类群落稳定性较低,生物多样性处于较低水平。 鱼类群落可分为3个生态类型,其中江海洄游性鱼类有3种、河湖洄游性鱼类4种、定居性鱼类19种;食鱼性鱼类有8种,食无脊椎动物性鱼类11种,杂食性鱼类3种,食浮游生物性鱼类有2种,草食性鱼类2种     

污染河道的常量和微量元素特征及指示意义

河道常量元素和微量元素的分布既反映了不同的来源,又显示了污染水平。选择太湖周边具有不同污染源特征的漕桥河、梁溪河和大浦河,针对水体、悬浮物、沉积物3种不同介质,研究其化学元素含量及变化。微量元素特征及变化分析表明,3条河流整体上磷的含量较高,金属元素在城镇和工业区河段较高。元素主成分分析显示,接纳工业废水、生活污水和农田径流的河流,主成分组成差别明显。元素特征对比值结果表明,不同介质中元素对的变化并不一致,不同河道大体反映了工业废水、农田径流和生活污水的特点;分配系数〖WTBX〗KD〖WTBZ〗值的大小顺序为Fe>Al>Zn>Cr>Ni>K,多数元素的〖WTBX〗KD〖WTBZ〗值都是漕桥河最高,梁溪河最低,Zn的〖WTBX〗KD〖WTBZ〗值则是大浦河最高,漕桥河最低,反映了不同污染源的特征差别。指示元素的研究对于污染河道的治理是有意义的。     

金沙河水库鲢、鳙生长特征及起捕规格的研究

2007年在金沙河水库分别取鲢(〖WTBX〗Hypophthalmichthys molitrix〖WTBZ〗)157尾、鳙(〖WTBX〗Aristichthys mobilis〖WTBZ〗)53尾样本,对其年龄组成和生长特征进行了研究。结果表明,该水库鲢、鳙均以3~4龄为主。体长和体重的关系式分别为〖WTBX〗WH=10×10-4L2.5135,WA=27×10-5L〖WTBZ〗2.8705。鲢、鳙的生长规律符合von Bertalanffy生长方程,鲢的生长方程分别为LH=1121244［1-e-0.1544(t+0.1371)］,WH=1418916［1-e-0.1544(t+0.1371)］2.5135;鳙的生长方程分别为LA=685382［1-e-0.396(t-0.3239)］,WA=5101875［1-e-0.396(t-0.3239)］2.8705。根据此方程计算出生长速度和生长加速度方程,并得出鲢、鳙生长拐点分别为583龄和300龄。与不同水库鲢、鳙生长比较,金沙河水库鲢比鳙生长快。并对金沙河水库鲢、鳙的放养和捕捞规格提出了建议     

城市土壤重金属含量及其对儿童健康风险的初步评价——以四川省宜宾市为例

通过对宜宾市主要街道47个土壤样中Pb、As、Zn和Cu含量的调查研究,并利用健康风险评价模型,初步评价了城市土壤中重金属对儿童(6~12岁)的健康风险。Pb、Zn和Cu采用火焰 原子吸收光谱仪测定,As采用氢化物发生 原子荧光光谱测定。结果表明,宜宾市城市土壤中Pb、Zn和Cu含量显著高于四川省土壤背景值,表现出明显的累积效应(〖WTBX〗p〖WTBZ〗=0000),As含量显著低于四川省土壤背景值(〖WTBX〗p〖WTBZ〗=002);与四川省土壤基线值相比,土壤中Pb、Zn和Cu含量的超标率分别为362%、297%和511%,As含量尚未超标。城市土壤中Pb、As、Zn和Cu的单危害指数大小(〖WTBX〗HI)依次为HIAs>HIPb>HICu>HIZn,总危害指数THI〖WTBZ〗为346×10-1。单危害指数和总危害指数均低于可接受水平1,未对儿童表现出非致癌危害。土壤中As的总致癌风险〖WTBX〗TCR〖WTBZ〗为872×10-6,在可接受水平内(1×10-6~1×10-4),未对儿童表现出致癌风险。     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

红壤坡面细沟横断面形态及水动力学特性研究

细沟是坡面侵蚀泥沙和养分流失的重要方式及输移通道,研究红壤坡面细沟形态和水流动力学特性对深入认识红壤坡面侵蚀规律和防治水土流失具有重要现实意义。以第四纪粘土发育红壤为研究对象,通过人工模拟降雨和放水冲刷相结合的室内试验,初步探讨了红壤坡面细沟横断面形态特征及其水动力学特性变化规律。结果表明：细沟横断面主要呈“V形”和“U形”,少数横断面侧壁呈向左或向右凹陷形态。细沟横断面宽深比在0.93～3.52,形态指数在0.30～0.60,且对同一细沟而言上坡位宽深比基本大于下坡位,而形态指数随坡长无明显变化。不同坡位的细沟流平均流速表现为：下坡>中坡>上坡,雷诺数和弗洛德数随坡长变化规律与流速基本一致。此外,细沟流平均流速和雷诺数仅与单宽流量呈极显著正相关（p<0.01）,而细沟流从上坡至下坡的流速和雷诺数增幅则分别与雨强和横断面宽深比呈极显著正相关（p<0.01）。结果为进一步研究红壤坡面细沟侵蚀奠定一定的理论基础。     

坡面冲刷过程中红壤分离速率定量研究

土壤分离是土壤坡面侵蚀产沙的必要途径和重要过程,准确预测土壤分离过程对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用钢制变坡冲刷水槽,在不同坡度（8.8%～46.6%）和流量（0.2～1.0 L/s）组合下,研究了第四纪粘土发育红壤分离速率与流量、坡度以及水流剪切力、水流功率、单位水流功率3种水动力参数的关系。研究结果表明红壤分离速率是流量、坡度的幂函数,且坡度和单宽流量的多元回归方程能准确预测土壤分离速率（R²=0.966）;水流剪切力、水流功率和单位水流功率3个水动力参数指标与土壤分离率均呈线性关系,相关系数R²分别为0.950、0.965和0.849,水流功率是描述土壤分离速率最为确切的水动力参数;描述红壤分离速率的相关水蚀因子方程类型和前人研究结果相同,但表征土壤可蚀性的系数值相差较大。〖     

紫色土坡地泥沙养分与泥沙流失的耦合特征

通过人工降雨模拟试验,研究紫色土坡地泥沙全氮、全磷与泥沙三者流失的耦合特征及其受降雨和地形的影响。结果表明,泥沙全氮流失量随坡度及雨强的增加而减小,而全磷的流失量受雨强及坡度的影响均较小;相关性分析表明泥沙流失量愈大,全氮流失量愈小,而全磷愈大。全氮与泥沙流失随降雨时间而呈峰值特征,而全磷随时间变化较小。泥沙养分流失量的累积过程与泥沙累积过程一致,随泥沙累积量的增加而增加,且全氮流失累积量明显低于全磷流失累积量;坡地泥沙流失养分的富集比具差异性,即泥沙流失量愈大,氮富集比越低,磷富集比越高。分析坡地泥沙流失养分的富集比,可知全磷与泥沙的耦合稳定性较全氮高,更易呈现影响下游水质的滞后效应。     

Rare earth elements tracing the soil erosion processes on slope surface under natural rainfall

A field experiment using rare earth elements (REEs) as tracers was conducted to investigate soil erosion processes on slope surfaces during rainfall events. A plot of 10 m × 2 m × 0.16 m with a gradient of 20° (36.4%) was established and the plot was divided into two layers and four segments. Various REE tracers were applied to the different layers and segments to determine sediment dynamics under natural rainfall. Results indicated that sheet erosion accounted for more than 90% of total erosion when the rainfall amount and density was not large enough to generate concentrated flows. Sediment source changed in different sections on the slope surface, and the primary sediment source area tended to move upslope as erosion progressed. In rill erosion, sediment discharge mainly originated from the toe-slope and moved upwards as erosion intensified. The results obtained from this study suggest that multi-REE tracer technique is valuable in understanding the erosion processes and determining sediment sources.     

三峡库区坡地果园间植草篱的水土保持效应

坡地果园水土流失对三峡库区生态环境和农业可持续性发展构成双重压力。以皇竹草篱为纽带间植于坡地果园营建复合生态模式,对草篱拦蓄泥沙、径流的效应进行了长期观测。结果表明：草篱间植的应用能有效减少坡地果园的水土流失,尤以侵蚀量减少更为显著,与传统果园经营模式相比,径流量减少了5871%~6574%,侵蚀量减少了7070%~7792%。同时,草篱间植的应用对减少养分的流失总量效果也相当显著,对减少库区面源污染,保持和提高坡地果园的土地生产力具有重要作用,为三峡库区坡地果园的利用与保护提供了技术与模式支撑。     

黄壤坡面土壤分离速率研究

黄壤坡面侵蚀是长江中上游泥沙的主要原因之一,因此对该地区的土壤分离过程的量化研究对土壤侵蚀机理研究的深入和水土流失防治具有一定的理论和实践意义。通过变坡水槽冲刷实验,研究了黄壤坡面土壤分离速率与坡度、流量及主要水动力参数间的关系,探寻模拟土壤分离过程的最优参数。试验结果表明：土壤分离速率与流量、坡度和多个水动力学参数都呈正相关关系。坡度和流量的幂指数均＞1,表明二者在实验测定范围内对土壤分离速率有叠加增大作用。水流功率（R2=0.93）与土壤分离速率拟合方程的决定系数最高,表明用水流功率来描述土壤分离速率能获得更多有效信息。当单位水流功率＞0.281 m/s后,土壤分离速率随其增大而剧烈增加。但是径流剪切力（与土壤分离速率的决定系数为R2=0.83）值的计算只需获得坡度和水深等数据,水流功率值的计算不仅要采集坡度和水深等数据,还要获得流速等获取难度相对较大的数据。因此,采用径流剪切力来描述土壤分离较水流功率更为方便,而采用水流功率来估算土壤分离速率更为精确。     

基于土壤侵蚀模型的滑波临界雨量估算探讨

针对滑坡临界雨量确定目前存在的问题,提出一种基于土壤侵蚀模型的滑坡临界雨量估算的新方法。该方法基本思路是：降雨引起土壤侵蚀,当土壤侵蚀达到一定强度时可诱发滑坡,因此利用土壤侵蚀模型可以推算滑坡临界雨量。以湖北省秭归县为例进行试验,从降雨-土壤侵蚀-滑坡的成灾机理入手,利用卫星资料、地理信息资料及降雨资料,计算降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形（坡长、坡度）、植被覆盖和土地利用类型等因子,基于USLE土壤侵蚀模型,计算滑坡发生时土壤侵蚀强度,通过分析多个滑坡个例,确定滑坡临界土壤侵蚀强度,再根据降雨侵蚀力与降雨量之间的关系,推算不同预警点滑坡临界雨量。相比以往仅仅分析灾情与降雨之间关系的传统方法,该方法有较为清晰的物理意义,实际业务中也易于实现,在滑坡预警预报中有较高实用价值     

GIS支持下土壤侵蚀潜在危险度的分级研究

根据土壤侵蚀特点，在IDRISI地理信息系统（GIS）支持下，研究设计了小流域空间与属性数据库的建设，在GIS系统支持下可有效地实现区域土壤侵蚀潜在危险的分级及其空间分析。首先，采用侵蚀预报的数学模型来估算土壤侵蚀星，用土壤详查资料编制土层厚度和土壤容重图，然后，由土壤年均侵蚀量，土层厚度和土壤容重得到土壤抗蚀年限图，按水利部标准将土壤侵蚀潜在危险度分为5级。最后，为表明某一地区或地类土壤侵蚀潜在危险的大小，还提出了土壤侵蚀潜在危险指数（SEPDI）。以三峡库区的王家桥小流域为例进行了研究，并且分析了其空间分布特点。     

川中丘陵区柏木边坡防护林对相邻农田大型土壤动物群落的影响

为了研究川中丘陵区柏木(Cupressus funebris)边坡防护林对相邻农田中大型土壤动物群落的影响,分别以油菜(Brassica campestris L.)地和玉米(Zea mays L.)地为研究样地,分别调查了有边坡防护林和无边坡防护林农田的大型土壤动物类群数、密度、多样性和生物量。结果显示:共捕获大型土壤动物4 525只,隶属3门8纲18目25科。优势类群为正蚓科、蚁科、链胃蚓科和地幺蚣科,常见类群为铗科、蟋蟀总科、地蜈蚣科、大赤螨科、狼蛛科和跳蛛科。有边坡防护林的农田大型土壤动物类群数、密度、多样性指数和生物量均明显高于无边坡防护林农田(P0.05)。距边坡防护林5 m处的大型土壤动物类群数、密度、多样性指数明显低于0 m处(P0.05)。对大型土壤动物进行功能群划分后发现,边坡防护林明显增加了植食性、捕食性和腐食性土壤动物数量,对杂食性大型土壤动物数量影响不明显。结果表明川中丘陵区柏木边坡防护林促进了相邻农田大型土壤动物群落的发展,但随着距离的增加其对农田大型土壤动物群落的影响逐渐减弱。     

基于SCS-CN与MUSLE模型的三峡库区小流域侵蚀产沙模拟

传统土壤侵蚀模型模拟次降雨产沙时难以确定泥沙输移系数,分布式的侵蚀产沙模型对数据量需求量大。选择三峡库区宋家沟小流域为研究对象,基于2013年的降雨、植被盖度、地形、土壤等数据,利用SCS-CN和MUSLE模型耦合模拟流域的场降雨的产沙量。结果表明:该模型的模拟值的精确度在可接受范围内,整个流域2013年的泥沙流失量是3 923t,全年中5场较大的降雨贡献了泥沙流失量的80%以上;不同土地利用类型的泥沙输出量差异很大,耕地(面积44.63%)贡献了81.54%的泥沙,有林地(面积47.61%)贡献了17.63%的泥沙;坡度在0~8度的区域贡献的产沙量仅为1.75%,大于25度的区域占流域面积的比例是39.21%,产沙量占55.77%;泥沙模拟值相比实测值偏大,其原因可能是流域中分布的池塘改变了径流过程,发挥拦截泥沙功能。