关中地区农田土壤有机碳固存速率及影响因素：以陕西武功县为例

以武功县为例,通过计算农田土壤碳储量及固碳速率,明确关中地区农田土壤有机碳动态变化的规律,进而揭示农田土壤有机碳与自然因素、人为因素的关系.结果表明:①80%的样点0～20 cm农田土壤有机碳含量在8.0～12.0 g.kg-1之间,总体上呈现正态分布.②武功县2011年0～20 cm农田土壤有机碳密度为26.3 t.hm-2,低于全国农田耕层土壤有机碳密度平均水平(33.45 t.hm-2).近30年农田土壤固碳速率为71.3 kg.(hm2.a)-1,近5年农田土壤固碳速率为480 kg.(hm2.a)-1,近期固碳速率高于全国农田耕层土壤平均固碳速率[380.78 kg.(hm2.a)-1].③在半湿润平原地区,土壤有机碳含量主要受土壤类型、地貌类型、有机肥投入的影响,其中土壤类型可解释30.2%的有机碳变异性,地貌类型可解释37.7%,有机肥可解释32.1%.综合分析表明,武功县农田土壤有机碳密度在过去30 a间呈增加趋势,这可能与化肥的施用和秸秆还田有关,具体有多大的影响程度还需进一步研究.     

黄土丘陵区侵蚀坡面土壤微生物量碳时空动态及影响因素

以黄土丘陵区具有典型侵蚀和沉积部位的5个有机碳水平的侵蚀坡面为对象,通过对雨季土壤微生物量碳的研究,辨析了侵蚀-沉积条件下坡面土壤微生物量碳时空变化的影响因素及影响程度.结果表明：①土壤侵蚀导致坡面侵蚀-沉积区土壤温湿度、有机碳含量出现明显的时空分异,分异程度与土壤有机碳水平有关;②雨季末土壤微生物量碳相比雨季前显著增加,增幅可达91.08%~286.83%.坡面沉积区土壤微生物量碳含量大于侵蚀区,随着土壤有机碳水平升高,侵蚀-沉积区土壤微生物量碳含量差增大,空间分异加剧;③坡面侵蚀-沉积区土壤微生物量碳对土壤有机碳含量、温度、湿度等因素的敏感程度不同,雨季前土壤微生物量碳对土壤湿度变化最敏感,而雨季末沉积区土壤微生物量碳对土壤温度变化最敏感,在侵蚀区对土壤有机碳变化更为敏感.土壤侵蚀和季节变化是导致坡面土壤微生物量碳时空分布差异的重要原因,土壤微生物量碳对影响因素的敏感性差异主要是不同时空条件下限制性要素的转换所致.     

近地表土壤水分条件对坡面农业非点源污染物运移的影响

采用人工模拟降雨实验,研究了近地表土壤水分条件,尤其是土壤水分饱和条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物运移的影响.结果表明,前期近地表土壤水分条件对土壤侵蚀过程中农业非点源污染物的迁移有着很大影响.饱和含水量时径流及泥沙中非点源污染物的流失浓度和流失量大于非饱和含水量,且前期近地表土壤含水量越大,径流及泥沙中农业非点源污染物的流失浓度和流失量越大.土壤氮素的主要流失途径是降雨所产生的径流,约占总流失量的90.4%～99.8%;土壤磷素的流失途径是降雨径流和侵蚀产沙,分别占总流失量的2.67%～23.5%和76.5%～97.3%.同时,土壤质地对磷素养分的流失有很大影响,杨凌土随泥沙流失的DP浓度和流失量均大于安塞黄绵土.最后,提出了采取最佳管理措施等控制农业非点源污染的针对性建议.     

淤地坝坝地淤积与侵蚀性降雨的灰色关联分析

水土流失是黄土高原地区重要的环境问题之一,淤地坝措施作为该区水土流失治理的重要工程措施之一发挥了巨大作用,但其淤积过程与水毁机理的研究较少.本文在全面调查黄土高原淤地坝的基础上,选取典型淤地坝,挖取剖面进行测量和分层取样,利用库容曲线和实测每个淤积层的淤积厚度求得每层淤积泥沙量,运用灰色关联分析法,系统地研究了侵蚀性降雨的4个指标(降雨侵蚀力R、降雨量P、最大30 min降雨强度,I30、平均降雨强度 I)与坝地泥沙淤积量之间的关联度.结果表明,降雨侵蚀力 R和坝地泥沙淤积量的发展趋势最为密切,呈幂函数关系;降雨量 P对淤积量的影响仅次于降雨侵蚀力,其关系呈指数型;最大30 min降雨强度,I30和平均降雨强度I对坝地泥沙淤积量的影响较小.     

更新世黄土高原强烈侵蚀期发生的环境条件

在更新世,黄土高原经历了若干堆积-侵蚀旋回。其中黄土堆积主要发生在冷干期,而强烈土壤侵蚀发生的环境条件至今尚无统一认识,其确定对了解黄土高原地貌的演化过程和更新世侵蚀期的求得均具有重要意义。通过对比黄土高原侵蚀模数分布图与新构造运动分区图,得出侵蚀模数高值区与构造抬升强烈区并不吻合,推断黄土高原侵蚀期发生的主要原因不是构造抬升。在野外考察中,寻找了多个侵蚀面,并与邻近较为完整的黄土-古土壤剖面进行比照,发现侵蚀面主要存在于黄土层上部,其上覆的古土壤层一般保存完整,说明土壤侵蚀主要发生在黄土层,即气候由冷干向暖湿的过渡时期。这一结论为求取黄土高原第四纪侵蚀期提供了理论依据。     

黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸季节变化特征与影响因素

运用红外气体分析仪测定了黄土高原水蚀风蚀交错区典型植被下土壤呼吸,分析了不同土地利用方式下土壤呼吸与土壤温度、水分和土壤养分的关系.结果表明,不同植被下土壤呼吸季节变化特征区别明显,主要受水分和温度的影响.裸地、农地、苜蓿地、柠条地、撂荒地、长芒草地、荒草地、退化苜蓿地、坡地苜蓿地、坡地撂荒地、坡地农地、梯田农地的土壤呼吸季节变化范围分别为0.32～0.82、0.41～2.83、0.74～2.81、0.76～3.07、0.67～2.79、0.51～2.12、0.56～2.05、0.59～1.66、0.42～2.09、0.31～1.86、0.32～1.93和0.41～3.17μmol.(m2.s)-1,土壤呼吸速率的季节变化幅度以农地(167%～203%)最大,依次为撂荒地(117%～154%)、柠条地(134%)、长芒草地(129%)、苜蓿地(119%～120%)、裸地(94%),最小是退化苜蓿地(92%).裸地和退化苜蓿地的土壤呼吸季节变化幅度不大,苜蓿地和柠条地月平均土壤呼吸强度显著高于其他土地利用方式,农地在7、8月土壤呼吸强度显著高于其它土地利用方式,且其温度敏感性(Q10)也最大,达1.86.不同植被下,土壤呼吸和土壤有机质及速效钾含量呈显著正相关关系,有机质和全氮主要在水热条件好的7、8月影响土壤呼吸,而在温度与水分条件不优越的条件下,土壤铵态氮的含量与土壤呼吸强度呈负相关.     

近19年干旱半干旱过渡区气温降雨变化特征分析

针对西北干旱半干旱区生态环境各要素的过渡特性,文章以位于干旱半干旱典型过渡区的定西市为例,通过整理其地面观测站1991-2009年较为完整的气温和降水资料,分析了定西地区气温、降水的年平均变化趋势和年代际变化特征。结果表明:近19年来,年平均气温总体呈上升趋势,突变时间为1996年;年均降水量呈下降趋势,突变时间为1995年。造成定西气候变化的主要原因有:(1)定西市所处的地理位置和地形条件的汇聚特征,由其引起的焚风效应和夏季青藏高原上空下沉气流的影响,叠加近十几年定西地区人为活动温室气体排放量的增加,是引起地面温度增高主要原因。(2)定西地区处于印度洋、太平洋和欧亚大陆三大环流的汇聚位置,既受夏季青藏高原高空辐散气流的控制,还受全球尺度大气环流振荡的影响,高空环流脊槽移动转换和深浅变化会给当地带来大范围的干湿变化。温度升高地表蒸发加大也是影响当地降水减少的原因之一。     

GC-MS/MS测定土壤中16种多环芳烃

本文建立了三重四极杆气质联用仪(GC-MS/MS)测定土壤中16种多环芳烃(PAHs)含量的方法.土壤样品经二氯甲烷简单萃取后,利用Qu ECh ERS试剂进行净化,离心过滤膜后直接进GC-MS/MS测定.结果表明,在2—1000μg·L~(-1)浓度范围内,16种PAHs的相关系数均在0.996以上.在100μg·L~(-1)的加标浓度下,加标回收率在65%—119%之间,16种PAHs的最低检出限均低于0.80μg·kg~(-1).该方法快速、简单、准确,完全满足日常对土壤中PAHs的检测要求,可为土壤污染物排查提供快速检测依据.     

陕北黄土高原土壤性质及其生态化学计量的纬度变化特征

为了研究不同纬度下土壤的生态化学计量特征,为黄土高原退化生态系统的植被恢复与重建提供理论依据,通过采集黄土高原陕北地区不同纬度下5 个典型植被区的34 个典型土样,测定并分析土壤养分及生态化学计量指标随纬度和植被的变化特征。结果表明,从南到北土壤碱性逐渐增强;土壤容重逐渐增大;土壤速效钾、硝态氮、铵态氮等速效养分逐渐降低,纬度变异性较大;土壤速效磷纬度变异性小。土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷表现出一致的变化规律,随着纬度的增加逐渐降低,变异性较大,表层土壤大于下层土壤。土壤速效养分也表现出表层土壤大于下层土壤,而土壤容重及土壤pH值表现出下层土壤大于表层土壤。0~5 cm土层土壤的碳氮比(C:N)、碳磷比(C:P)、氮磷比(N:P)分别为8.79~22.00、9.91~35.92、1.06~3.25,5~20 cm土层土壤的分别为8.02~21.03、7.36~24.01、0.82~2.22。土壤的C:N受气候变化影响较小,在黄土高原陕北地区随纬度的升高无明显的变化;而土壤C:P、N:P变异性较大,随着纬度的升高显著下降。随着植被的恢复土壤碳氮磷等养分逐渐累积,森林植被明显高于荒漠植被及沙区植被。土壤有机碳与全氮、全磷之间存在极显著的正相关,C:N 与N:P 存在极显著的正相关,与C:P 存在显著的负相关,C:P 与N:P 存在极显著的正相关。黄土高原土壤C:N较为稳定,不随纬度变化;随着植被的恢复,相对于高纬度地区,低纬度地区更容易缺磷;高纬度地区的植被更容易受到N含量的限制,因此对于该区域应该更加注重N肥的施用。     

不同类型生物结皮对坡面产流特征的影响

生物结皮是黄土高原地区坡面水土流失不可忽略的影响因素,目前生物结皮对坡面产流特征的影响仍不明确.在陕北神木县六道沟小流域通过径流小区放水试验,以裸地为对照,研究了浅色藻结皮、深色藻结皮、混合结皮(藻+藓)以及藓结皮4 种类型生物结皮对坡面产流特征的影响.结果表明:① 浅色藻结皮、深色藻结皮和混合结皮较裸地显著降低了初始产流时间,三者的初始产流时间较裸地分别减少89.0%、96.2%和96.0%;而藓结皮则较裸地显著增加了初始产流时间.② 浅色藻结皮和混合结皮较裸地显著延长了退水持续时间,其退水持续时间分别是裸地小区的2.28和2.13倍;而深色藻结皮的退水持续时间与裸地差异不显著.③ 深色藻结皮和藓结皮的径流流速较裸地分别降低了29.1%和67.3%;藓结皮的径流流速显著低于其他生物结皮小区;各生物结皮小区的径流深与裸地均无显著差异;浅色藻结皮的径流深显著高于深色藻结皮.④ 不同类型的生物结皮较裸地明显改变了坡面产流过程和径流量;浅色藻结皮小区的径流系数显著高于裸地,深色藻结皮和混合结皮小区的径流系数较裸地差异不显著;浅色藻结皮小区的径流系数是深色藻结皮小区的2.44 倍,差异显著;放水时段内,藓结皮小区没有径流流出.以上结果表明,生物结皮是坡面产流特征的重要影响因素,影响程度与生物结皮的发育阶段和生物组成有关.