中国表层土壤有机质空间分布模拟分析方法研究

气候变化背景下,对土壤有机碳的研究是目前大尺度上土壤性质研究的热点。基于第二次全国土壤普查5 374个典型土壤剖面数据,分析表层土壤有机质(20 cm)与环境因素的相关关系,利用多元回归模型和HASM模型结合的方法模拟中国国家尺度上表层土壤有机质含量的空间分布格局,探讨该方法的模拟误差,为国家尺度上有机碳的估算提供方法参考。研究结果表明,对350个检验点模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差为15.61 g.kg-1和56.59%,与普通克里格法相比分别降低了1.61 g.kg-1和20.84%;对样点分布较少以及无样点的西北地区和台湾省的模拟结果也更符合实际情况。建模样点减少一半的情况下,模拟结果的平均绝对误差和平均相对误差仅分别增加了0.14 g.kg-1和1.07%。因此,论文方法可作为模拟国家尺度上有机质空间分布相对有效的方法,同时如何使模型解释更多的土壤有机质空间变异将是进一步提高模拟精度的关键。     

中国水土保持生态服务功能价值估算及其空间分布

水土资源是人类赖以生存的重要的物质基础,水土保持作为人类对生态系统干预的有效手段,其生态服务功能价值也受到越来越多的重视。论文选取土壤保持价值和涵养水源价值两项指标,结合遥感数据、气象数据以及地面数据,对原有的基于遥感的水土保持生态服务功能价值估算模型进行改进,以期更好地体现水土保持生态服务功能应有的价值。论文运用改进后的模型估算2001年全国水土保持生态服务功能价值达16 760.55×108元,基本呈自东南向西北递减趋势。     

延河流域降雨侵蚀力时空分布特征

降雨侵蚀力(R)反映了降水引起土壤水蚀的潜在能力,其时空分布规律定量研究是进行土壤侵蚀预报的基础.利用延河流域22个雨量站24a逐日降雨资料,分析了该区降雨侵蚀力的时空分布特征.结果表明,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量具有一致的年内年际变化趋势.降雨侵蚀力年内变化为单峰型,集中分布在5～9月,占全年R值的91.61%.降雨侵蚀力多年平均值为1580.58MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最高值(1981年)为2417.70MJ.mm.(hm2.h.a)-1,最低值(1999年)仅585.29MJ.mm.(hm2.h.a)-1,年际间变化为中等变异,变异系数为0.32.烧房砭站多年平均R值最大,为2190.33MJ.mm.(hm2.h.a)-1,镰刀湾和杨山站多年平均R值最小,分别为1151.37MJ.mm.(hm2.h.a)-1和1146.87MJ.mm.(hm2.h.a)-1.R值与侵蚀性降雨量具有一致的空间分布格局,北部雨量站R值年际变化呈现轻微的增加趋势,其它站点R值年际变化相对呈现出轻微的减少趋势,总体上延河流域降雨侵蚀力呈现下降趋势,趋势系数为-0.004.     

重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的吸附和迁移

采用静态吸附和土柱淋溶实验研究了重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的迁移转化规律.吸附实验结果表明,土壤对Pb和Cd阳离子的吸附大于对Cr(VI)和As(V)阴离子的吸附,对Cr(VI)的吸附大于对有机氯农药六六六(BHC,包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC)和滴滴涕(DDT,包括o,p'-DDT、p,p'-DDT)的吸附能力.土柱淋溶实验结果表明,Cr(VI)和As(V)在耕层土壤中的迁移速度远大于Pb、Cd的迁移速度,α-BHC由于淋溶液初始浓度较低,因而迁移速度较慢.淋溶实验后,具有较高生物可利用性和迁移性的可交换态重金属的相对含量增加了1.2%～5.4%,从而增加了Pb、Cd、Cr和As等重金属对生态系统的威胁.结合吸附和迁移实验结果可知,所研究污染物中,Cr(VI)和As(V)对地下水的威胁较大,Pb和Cd对农业生产的威胁较大,而目前有机氯农药已被国家明令禁止使用,土壤中的部分残留有机氯农药由于土壤的吸附作用,使得其对农业生产的威胁逐渐减小,对地下水的威胁性也较小.     

污泥对樟子松生物量及其重金属积累和土壤重金属有效性的影响

采用盆栽试验研究了不同剂量污泥(体积分数,即污泥体积占污泥和沙土总体积的百分比,分别为:0、20%、33.3%、50%和100%)施用于风沙土条件下,污泥剂量对樟子松幼苗生物量及其对重金属的累积和土壤中重金属有效性的影响.结果表明,在养分含量低的风沙土中,施用污泥能够显著提高樟子松幼苗生物量,最适剂量为50%;污泥剂量的增加可促进樟子松植株对重金属的吸收和累积,在最适剂量(50%)条件下,樟子松植株中Cu、Cd、Pb、Zn的累积量分别是对照(不施污泥)的18.0、8.9、17.1、11.5倍;樟子松植株重金属吸收速率顺序为:ZnCuPbCd,而迁移系数顺序为:ZnCdCuPb;土壤中有效态重金属含量随污泥剂量的增加而增加,而植株收获后土壤中有效态重金属下降幅度均小于对照.     

Modeling the e ects of constructed wetland on nonpoint source pollution control and reservoir water quality improvement

This article describes the integrated modeling approach for planning the size and the operation of constructed wetlands for maximizing retention of nonpoint source pollutant loads and reservoir water-quality improvement at a catchment scale. The experimental field-scale wetland systems (four sets, 0.88 ha each) have been in operation since 2002, where water depth was maintained at 30–50 cm and hydraulic loading rate was at 6.3–18.8 cm/day. The wetland system was found to be adequate for treating polluted stream water with stable removal e ciency even during the winter. The integrated modeling system (modified-BASINS) was applied to the Seokmoon estuarine reservoir watershed and calibrated with monitoring data from constructed wetland, stream, and reservoir. The calibrated integrated modeling system estimated that constructing wetlands on 0.5% (about 114 ha) of the watershed area at the mouth of reservoir could reduce 11.61% and 13.49% of total external nitrogen and phosphorus loads, respectively. It also might improve the nitrogen and phosphorus concentration of the reservoir by 9.69% and 16.48%, respectively. The study suggested that about 0.1%–1.0% of the watershed area should be allocated for constructed wetland to meet specified water-quality standards for the estuarine reservoir at the polder area where land use planning is relatively less complicated.     

Effect of lime application on microbial community in acidic tea orchard soils in comparison with those in wasteland and forest soils

Lime application is a conventional technology to control acidification in tea orchard soils. We investigated the e ect of lime application on soil microbial community diversity in the soils of three tea orchards, wasteland and forest. The BIOLOG data showed that both the average well color development of all carbon sources and the functional diversity index increased with the liming rate in the tea orchards and the forest, but decreased in the wasteland. The phospholipid fatty acid (PLFA) analysis showed that the structural diversity index of soil microbial community increased with the liming rate in all the tea orchards, the wasteland and the forest. Lime application also increased the soil-bacterial PLFA content in all the soils. Soil fungal and actinomycete PLFAs in the tea orchards showed an increasing trend from 0 to 3.2 g CaCO3/kg application and then a decreasing trend from 3.2 to 6.4 g CaCO3/kg application. The principal component analysis of BIOLOG and PLFA data suggested that lime application had a significant e ect on soil microbial community structure, and land use had a greater e ect on soil microbial community structure compared to lime application.     

AnnAGNPS模型在潋水河流域产水、产沙的模拟评价

日益严重的土壤侵蚀造成了土地退化、水体污染等一系列的环境和生态问题,利用基于过程的数学模型已成为流域土壤侵蚀状况定量评价和控制的有效方法.利用美国农业部开发的流域尺度AnnAGNPS模型,设计了基于地形特征的cell离散方案,在多种地理数据采集和参数化的基础上,对江西兴国潋水河流域1991～2005年的径流、产沙过程进行了分布式计算机模拟.在对产水量进行径流滤波分析的基础上,分别对模型模拟的地表径流和产沙量进行了校正和验证.地表径流模拟结果多年平均相对误差为11.8%,确定性系数R2为0.94,产沙量模拟结果的多年平均相对误差为19.71%,确定性系数R2为0.77.表明AnnAGNPS能较好地模拟潋水流域年、月尺度的地表径流和产沙过程.地下径流模拟结果误差较大,其原因和地下径流模拟模块在潋水流域的适用性有待进一步研究检验.对潋水流域土壤侵蚀定量分析表明,潋水流域的年平均侵蚀模数为1 150.29.t(km2.a)-1,属于轻度侵蚀等级,流域内侵蚀较严重的区域集中分布于居民地附近和公路沿线,其水土流失与人类活动有很大关系.     

沉积物与土壤有机质化学发光分析技术研究

文章提出了一种新的快速、现场分析沉积物和土壤中有机质含量以及组成特征的方法。该方法的提出建立在臭氧与沉积物和土壤中有机质发生氧化反应过程中会产生化学发光现象基础上。研究发现,不同沉积物和土壤样品由于组成结构不同,所产生的化学发光动力学曲线具有明显特异性差异。利用这种差异,通过原理试验样机所获取的样品化学发光动力学曲线,文章针对沉积物和土壤中有机质进行了初步的定量、定性含量研究,并结合现有检测方法,验证了臭氧氧化发光分析方法分析沉积物和土壤中有机质的可行性。根据实验中得到的不同沉积物和土壤样品化学发光动力学曲线具有很大信息差异的现象,进一步提出了建立沉积物和土壤中有机质特征编码"有机质指纹"的概念。     

南京和宜兴市土壤中多环芳烃(PAHs)的纵向分布

采集了江苏省南京和宜兴市的土壤剖面样品,用高效液相色谱分析了16种PAHs在土壤样品中的含量,研究了PAHs在土壤剖面中的纵向分布特征和影响因素。结果表明,在采样点土壤0～10cm的表土中16种PAHs总量最高,为280.8～717.1μg/kg,随着土壤剖面的加深PAHs总量减少,在70～80cm土层中为8.7～97.5μg/kg。不同PAHs组分在土壤中分布的特点不同,低环的PAHs(≤3环)含量在0～80cm土层中都有分布且随土壤深度加深而减少,而高环的PAHs(≥4环)主要分布在0～30cm土层中,30cm以下土层中含量较少甚至检测不到。相关分析表明,在每个土壤剖面中PAHs总量与其土壤有机碳含量显著相关,PAHs在农田土壤剖面中的纵向分布与土壤有机碳含量、PAHs的理化性质有很大的关系。