华南典型侵蚀区土壤有机碳流失机制模拟研究

土壤侵蚀条件下的碳流失问题是目前全球碳循环研究中的新点,也是土壤侵蚀基础性研究中的弱点。目前对于土壤侵蚀的研究多侧重于侵蚀造成养分流失及土地退化方面,关于土壤侵蚀对碳循环的影响研究较少。针对华南红壤侵蚀区的碳流失问题,采用室内人工模拟降雨的方法,探讨了华南典型侵蚀区两种土壤类型(林地、弃耕荒地)的有机碳流失过程,主要取得以下一些成果,(1)土壤有机碳的流失主要以侵蚀泥沙为载体,两种土壤(林地、弃耕荒地)坡面的泥沙有机碳含量均表现出随降雨历时逐渐减小的趋势,但雨强和坡度对侵蚀泥沙中有机碳含量的影响没有明显规律;林地土壤坡面的侵蚀泥沙中有机碳含量明显高于弃耕荒地土壤坡面的侵蚀泥沙中有机碳含量。(2)林地土壤的泥沙有机碳富集比大于弃耕荒地的泥沙有机碳富集比,林地土壤有机碳富集比变化范围为0.99~1.65,而弃耕荒地土壤有机碳富集比变化范围为0.86~1.07;林地土壤的有机碳流失率大于弃耕荒地的有机碳流失率。林地土壤的有机碳流失率变化范围为1.6%~18.9%,弃耕荒地土壤的为2.2%~10.4%。土壤有机碳流失率随降雨雨强的增加而增大,坡度对土壤有机碳流失率的影响不显著。(3)土壤有机碳流失强度与侵蚀强度呈明显的线性正相关关系,试验条件下(不同地类土壤、雨强、坡度)土壤有机碳流失强度与侵蚀强度间的函数关系可表达为:y(SOC)=5.104x(Erosion)+0.036(r2=0.984)。     

不同刈割频次对呼伦贝尔羊草草原土壤碳氮变化的影响

刈割是内蒙古呼伦贝尔草原主要的管理方式,为向内蒙古地区碳汇管理提供理论依据,对围封样地、两年一割样地与一年一割样地的刈割频次与土壤碳氮含量关系开展研究.结果显示,随刈割频次的增加,0-30 cm土层中土壤有机碳和全氮含量均表现出下降趋势,各土层中响应有所不同,表现为随土层深度加深,在围封样地和两年一割样地中逐渐减少,而在一年一割样地中逐渐增加.土壤碳贮量、氮贮量存在显著的相关关系,且随刈割频次增加呈显著线性下降,碳氮固持潜力下降,表现为碳流失、氮流失.其中两年一割样地土壤碳贮量下降17.1%、氮贮量下降20.8%,一年一割样地土壤碳贮量下降21.6%、氮贮量下降29.3%.上述结果表明,呼伦贝尔羊草草原土壤碳氮变化对刈割频次较为敏感,合理控制刈割频次能够减缓碳氮流失,同时配合适当的施肥可实现草原的可持续利用.     

太湖地区农田土壤磷素动态及流失风险分析

自80年代初以来,太湖流域农田土壤（0－15cm)磷素水平有了较大的提高,全磷平均提高了0．1g/kg左右,速效磷含量大多增加了4－5mg/kg;种植经济作物的土壤由于磷盈余量大,磷素水平提高幅度更大;缺磷土壤的面积已经大大减少。与此同时,土壤磷素水平的提高增加了土壤磷向水体流失的风险。不同类型土壤的固磷能力有着较大的差别,而区内某些固磷能力较低的土壤常常被用来种植经济作物,过量的磷素投入增加了土壤磷向水体流失的风险和流失量。     

山东省主要类型土壤重金属的径流迁移系数研究

本研究借助于GIS的空间分析功能求得研究区域的坡度等影响土壤流失的因素,采用修正的土壤流失计算模型(RUSLE),探讨研究区域耕地土壤侵蚀量。结果表明,土壤侵蚀量分别是长清的褐土为6128t·km-2·a-1,商河的潮土为2659t·km-2·a-1,泰安的潮棕壤为5147t·km-2·a-1。采用合适的计算公式,在土壤中重金属为中等浓度时,褐土各重金属的径流迁移系数除Zn为2.73%外,其余均为2.72%,潮土除Pb为1.18%外,其余均为1.19%,潮棕壤Cu和Pb为2.29%,Zn和Cd为2.30%。     

稻麦两熟农田稻季养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下江苏稻麦两熟农田稻季养分径流流失规律。结果表明：稻季径流水量可达5705.55m3·hm-2;常规施肥（T0）条件下,稻田径流流失全N（TN）、全P（TP）和速效K（AK）的总量分别为11.29、0.19和13.22kg·hm^-2,流失率分别为3.8%、0.21%和9.8%;径流水中全N和速效K质量浓度随距施肥时间的延长而呈逐渐下降趋势;较常规施肥处理而言,秸秆还田（T1）和还田减肥（T2）处理不仅能够有效降低径流水中TN、TP和AK质量浓度,而且能够减少稻季养分径流流失总量,分别减少13.48%、17.55%,25.00%、31.25%和22.69%、53.48%,并降低养分流失率,分别达13.16%、-2.63%,23.81%、14.29%和22.45%、41.84%。     

陕北黄土高原陡坡耕地土壤侵蚀变异的空间格局

利用环境放射性核素137-Cs技术定量评价陕北黄土高原典型山坡地顺坡断面(240 m)土壤重新分布的空间变化及其影响因素.结果表明,黄土高原坡地土壤侵蚀率存在明显的空间格局,即山坡中、上部是土壤侵蚀最为严重的地带,土壤平均侵蚀速率高达82.8 t/(hm2(a)以上;山顶和坡脚侵蚀速率较小,土壤平均侵蚀速率分别为17.1 t/(hm2(a)及22.3 t/(hm2(a),而坡下部土壤侵蚀速率居中,土壤平均侵蚀速率为46.8 t/(hm2(a).坡度变化是影响该地区土壤侵蚀速率空间变化的主导因子.本研究结果对黄土高原坡地土壤侵蚀的预测预报和准确防治土壤流失具有重要价值.     

基于RWEQ模型的内蒙古高原土壤风蚀研究

土壤风蚀是评价气候变化与人类活动对生态系统服务功能影响的重要指标。应用RWEQ模型定量反演了20世纪90年代以来内蒙古高原土壤风蚀模数,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)自20世纪90年代以来,土壤风蚀模数呈先升后降趋势,2000年以后下降趋势显著,下降速率为0.87 t?hm~(-2)?a~(-1);(2)2000年以来,研究区87.85%的区域土壤风蚀模数呈下降态势,中度以上土壤风蚀发生面积减少4.73×104 km~2,西部区域土壤风蚀得到有效抑制,土壤风蚀模数从86.92 t?hm~(-2)?a~(-1)下降至59.46 t?hm~(-2)?a~(-1),中部土壤风蚀量明显减少,土壤风蚀模数降低了14.68 t?hm~(-2)?a~(-1),东部空间变化不明显;(3)极端天气沙尘暴发生次数减少和年平均风速降低与土壤风蚀下降显著相关(P0.001),退耕还林灌草等土地利用、覆盖变化(LUCC)对降低土壤风蚀模数,提高区域防风固沙功能具有关键作用。研究成果对促进地区荒漠化防治和区域可持续发展具有一定的科学意义。     

土壤磷素循环及其对土壤磷流失的影响

农业非点源磷的输出是造成地表水富营养化的主要因素之一,弄清土壤磷的流失机理可为进一步控制农田径流磷的流失提供理论依据.文章总结了国内外在土壤磷素循环研究成果,并对其加以评述,在此基础上分析了土壤磷素循环对研究土壤磷的径流流失的重要作用.关健词土壤磷;循环;流失     

崇明东滩旱作农田土壤磷素流失及其影响因素

对采用不同施肥和地表管理方式的梨园和菜地磷素的流失进行监测,研究了崇明东滩旱作农田土壤磷素的流失负荷、流失途径及其变化规律和影响因素,并分析了不同施肥和地表管理方式对农田土壤磷素流失的影响.结果表明,旱作农田土壤磷素径流流失、渗漏流失和泥沙流失浓度均超过水体富营养化总磷浓度临界值;土壤磷素流失以泥沙流失为主,泥沙总磷流失负荷占总磷流失总负荷的70.7%～82.2%;磷素流失主要发生在6、8和10月,这3个月总磷流失负荷占全年总磷流失总负荷的71.6%～73.0%.对磷素流失影响因素的相关分析表明,旱作农田土壤磷素流失与降雨量、降雨侵蚀力、径流量、径流水中总磷浓度等因素相关显著.与常规对照方式相比较,保持表土植被、覆盖地膜和精确滴灌,可减少旱作农田径流和泥沙产生量,降低总磷流失浓度,梨园和菜地总磷流失负荷消减率分别可达20.6%和12.6%.     

模拟酸雨致酸土壤对小麦幼苗生长发育的影响

用模拟酸雨淋洗土壤,造成土壤酸化和盐基流失,然后播种小麦(Triticumaestivum)。幼苗长至5片叶子时的测定表明:幼苗的生物量、叶片叶绿素含量和光合速率均降低,次生根减少,根系活动下降。酸化土壤对根系生物量和某些生理活动的影响大于对地上部的影响。     

传统农业区土地利用对土壤氮素季节动态变化的影响——以官厅水库上游延庆盆地为例

土地利用对土壤养分时空动态变化的影响,不仅影响到土壤中养分元素的利用效率,同时会影响到养分流失的危险性和区域非点源污染的形成。本文通过野外采样分析,按照不同时期对官厅水库上游延庆盆地内的玉米地、蔬菜地、果园、其他经济类用地的土壤全氮含量进行了测定;分析了不同农业用地影响下土壤氮素的季节动态变化特征和土壤垂直剖面变化。结果发现:(1)0～40cm是玉米地养分活跃层;蔬菜地的养分含量在0～10cm土层变化最剧烈;果园整个剖面上养分变化均较剧烈;其它经济用地在25～40cm土层养分变化较大;(2)果园和蔬菜地是研究区内养分活动最活跃的土地利用方式,蔬菜地的表层养分流失风险性最高,对于地表水和地下水具有很高的潜在影响;果园在整个剖面上养分变化较大,其发生养分的淋溶流失的风险性最高;玉米和其他经济用地养分变化不大。研究结果建议,传统农业区在开展农业结构调整时,尤其是将传统的农作物种植改为蔬菜地和果园时,必须加强对农田生态系统研究,实施严格的科学管理,提高养分的利用效率,降低对环境的影响。     

紫色土小流域土壤及氮磷流失特征研究

紫色土区土壤及其养分流失对长江水环境产生严重威胁。然而,有关该地区自然降雨侵蚀下土壤及氮磷流失规律的研究却较为少见。以紫色土农田利用为主小流域为研究对象,监测自然降雨侵蚀下土壤及其氮磷的流失过程,以期服务于流域尺度土壤及养分流失的模拟与控制。结果表明,次降雨径流含沙量与流量的变化基本同步,峰值含沙量往往出现在峰值流量处或略有提前,此后,含沙量迅速降低。硝态氮流失浓度与流量的变化成反比,峰值流量处流失浓度一般达到最低,此后,随着流量的降低,其流失浓度存在较为明显的升高过程。铵态氮与水溶性磷的流失表现为剧烈波动的变化特征。氮素流失的主要形态是硝态氮,其占到次降雨无机氮流失总量的88%～97%。     

模拟酸雨致酸土壤对小麦幼苗生长发育的影响

用模拟酸雨淋洗土壤，造成土壤酸化和盐基流失，然后播种小麦(Triticum aestivum)。幼苗长至5片叶子时的测定表明：幼苗的生物量、叶片叶绿素含量和光合速率均降低，次生根减少，根系活动下降。酸化土壤对根系生物量和某些生理活动的影响大于对地上部的影响。     

不同放牧制度草地径流中氮流失及模拟研究

为了探究不同放牧制度对草原地表径流和各形态氮流失特征的影响,以及氮流失过程中主要的影响因素,以呼伦贝尔砂质土壤草地为研究对象,分别在实行自由放牧、轮牧、休牧3种放牧制度的草地,调查采集主要植被及土壤特征数据,并进行25.2、44.4、64.8、90 mm·h~(-1)雨强的降雨模拟实验。结果表明:地表径流与降雨强度和载畜率存在显著正相关,与植被覆盖程度呈负相关。3种放牧草地中,自由放牧草地氮流失最多,轮牧草地次之,休牧草地流失最少。随降雨强度的增加,径流中氮流失量增加显著(P0.05),而径流中氮浓度增加不显著(P0.05)。不溶态氮是降雨径流中氮的主要流失形式,在同一放牧草地,高强度的降雨会引起溶解态氮流失比例下降,不溶态氮的流失比例上升。各形态氮流失量的主要影响因素为径流速率、径流量和产流时间。利用简化参数的有效混合深度模型对土壤氮迁移过程进行模拟,不完全混合模型模拟效果优于完全混合模型,模拟精度较高,误差不超过5%。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草地向休牧和轮牧草地转变,将有利于减少土壤氮的损失,可以为放牧制度的选择和管理提供基础信息。     

水土流失问题

我国地形特点是“天倾西北,地陷东南”,由于坡大土层薄,受季风影响而雨水集中,山地多,开发早而植被差,因而水土流失非常严重。水土流失按流失的动力可分为雨失、径流冲失和重力流失;按表现形态通常分为面状流失、沟状流失、塌失和泥石流。正常情况下,土壤也会有些流失,但强度微小,不会影响和破坏永续利用土地生产力,这称为正常侵蚀或常态流失;当流失强度能维持永续利用土地生产力时,称为允许流失强度;而流失强度已达到破坏土地生产力时则称为水土流失。纯粹自然因素,如降雨、地形、岩性、土壤、植被,不论其他因素是好是坏,只要植被茂密,是不会     

酸雨致酸土壤对小麦幼苗若干营养代谢的影响

通过模拟酸雨淋洗土壤,造成土壤酸化和盐基流失.将小麦幼苗栽培于由酸雨致酸的土壤,其体内的碳素代谢和氮素代谢受到抑制,从而导致体内可溶性糖含量和含N量下降.其中致酸土壤对根系碳素代谢和氮素代谢的抑制作用大于对茎叶碳素代谢和氮素代谢的抑制作用.表4参23     

黄土高原生态系统中土壤氮库的储量、流量及其消长趋势

本文以黄土高原生态系统中土壤氮库为中心,研究了土壤氮库的能量、流量以及消长趋势。研究结果表明,黄土高原表层(0—20cm)土壤氮库储氮量为1.5×10~8t,主要吸肥层(0—1m)为5.0×10~8t。高产农田土壤氮库储量为2—3t/ha,中产农田土壤为1.5—2.0t/ha,低产农田土壤仅1.0—1.5t/ha。黄土高原土壤氮库的流入量为235×10~4t,其中化学氮肥流入量占总流入量57.0％,有机肥占36.6％;流出量为250×10~4t,其中由作物收获流出氮量占69.6％,水土流失占12.8％,土壤氮库呈现负平衡,其中氮储量有缓慢下降趋势。为此,要大力增加化学氮肥与有机肥投入量。同时应采取多种措施,以提高有机氮流入量,还应大力降低非生产性氮流出量,使土壤氮库保持动态平衡与稳步增长。     

不同减量施肥条件下稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究

采用过量施用化肥获得高产已成为近年来太湖地区的普遍现象,而由此引发的农业面源污染对水体生态环境恶化的贡献值也越来越大。通过对苕溪流域地区的田间试验,研究了8种不同减量施肥处理条件下,稻田田面水中氮素的动态变化特征和径流损失量,研究结果表明,（1）各处理铵氮浓度在施肥后迅速上升,1～3d达到最大值,而总氮在施肥后第1天便达到峰值,之后随时间变化逐渐下降,铵氮、总氮浓度在一周之后均降至较低水平。（2）田面水中铵氮／总氮比在施肥后3～7d达到峰值,之后逐渐下降。（3）田间任何1次的径流排水均会造成田面水氮素的流失,径流排水发生的时间与施肥时间间隔越小氮素的流失负荷就越大。（4）各减量化施肥处理年度累计流失负荷较常规施肥处理下降6％～53％,当季稻田氮素流失率在1．4％～2．6％之间。为减少农田氮肥使用量,降低氮素流失量,减缓农业面源污染提供理论依据。     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。     

桑园地和玉米轮作地土壤pH变化的比较研究

随着桑园植桑年龄的增加,桑地土壤质量降低,桑树生物量减少,严重制约着养蚕业的可持续发展。这可能与土壤p H降低、营养元素的流失和有害元素的积累有关。选取广西宜州和贵州荔波的桑树(Morus alba)种植园和临近种玉米(Zea mays)轮作地的土壤,分析土壤可交换性盐基阳离子(Ca,Mg,K和Na),可交换性铝(Al)、土壤p H等土壤参数,研究土壤p H在桑树地和玉米轮作地之间的差异,讨论影响土壤p H变化的因素。实验结果表明,相对于玉米轮作地,桑园地土壤p H 5年下降了0.38个p H单位。相应地,桑园地土壤可交换性盐基阳离子(Ca,Mg和K)的含量略低于玉米轮作地,桑地土壤交换性Al的含量(2.35±2.68)mmol·kg-1却显著高于玉米轮作地(1.44±2.13)mmol·kg-1(P=0.002)。因此,桑园地和玉米轮作地土壤可交换性Ca和Al之间呈现出显著的负相关关系。桑园地土壤可交换性NH4+-N含量略高于玉米轮作地。得出结论:随着桑园经营年代的增加,土壤酸化的同时,营养元素(Ca,Mg和K)的流失和有害元素(Al)的积累,土壤质量下降。玉米轮作缓解土壤酸化。显然,不同的经营模式要影响土壤p H变化。导致土壤p H变化的主导因素是碳和氮的循环。在农业生产过程中,我们应该提倡不同作物轮作,以适当的方式将秸秆还田,以保持良好的土地质量。