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%。     

土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应

本研究在北京门头沟龙凤岭水土保持科技示范园内进行,降雨前后连续测定土壤微生物量和土壤呼吸,探讨土壤微生物量和土壤呼吸对降雨的响应。结果表明：干旱的土壤降雨后土壤微生物量和土壤呼吸骤升随后逐渐衰减,第1场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的3.08、2.83、2.50倍,第2场降雨后土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸分别是干旱期的1.08、1.63、1.68倍,降雨使土壤微生物量和土壤呼吸产生的激增效应仅持续1 d。第3场降雨量仅为0.40 mm,土壤微生物量和土壤呼吸增加的幅度不是很大。     

蒙古栎林生态系统的水分循环与养分循环关系

本文从群体水平上研究了蒙古栎林生态系统中的水分循环与养分循环的关系。结果表明,降雨是系统养分的重要输入。降雨对林冠的淋洗淋溶作用有助于养分的归还及缩短养分循环的途径。蒙古栎树干茎流量大,且其中含有的养分元素较多,从而使蒙古栎的根系能获得更多的水分与养分,有助于适应干旱、瘠薄的立地环境。径流是系统的水分输出,也是养分输出。蒙古栎林的下渗流约占整个径流的90％,且养分元素含量较低,从而有助于养分的积累。降雨在蒙古栎林内的分配格局不一,导致系统养分积累的明显差异。本文还探讨了干扰对养分循环与水分循环的影响。结果表明,采伐森林导致水分分配的变化,也使系统的养分发生亏损。只有把养分循环与水分循环结合起来,才能较完整地评价森林的生态功能。     

降雨减少对华北落叶松人工林土壤呼吸的影响

近年来随着降雨格局的变化,区域性干旱加剧,而干旱对土壤碳循环的影响情况仍不十分明确。为探究降雨减少对土壤呼吸的影响,2016年以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林为研究对象,设置对照(CK)、减少降雨30%(W1)和减少降雨60%(W2)3个处理水平,通过人工隔离降雨模拟干旱条件对土壤呼吸速率的影响。在6—10月份生长季,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定每月月中、月末土壤呼吸速率,并同时测定5 cm深度土壤温湿度。结果表明:减少降雨60%使土壤湿度显著降低17.8%(P0.05),而对土壤温度的影响不显著;减少降雨30%对土壤温湿度的影响均不显著;对照、减少降雨30%和减少降雨60%的平均土壤呼吸速率分别为2.45、2.29和2.16μmol·m~(-2)·s~(-1),与对照相比,减少降雨抑制了土壤呼吸,减少降雨60%使平均土壤呼吸速率降低了11.84%(P0.05),土壤呼吸通量减少了41.01 g·m~(-2),而减少降雨30%对土壤呼吸的影响不显著;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关(P0.05),土壤温度解释了66.2%的对照处理的土壤呼吸变异,适当减少降雨能够提高土壤呼吸速率与土壤温度的相关性;在2~7℃土壤温度下,土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著二元线性相关(P0.05),且在2~7℃土壤温度下减少降雨提高了土壤呼吸速率和土壤湿度的相关性;在13~17℃土壤温度下,减少降雨则降低了土壤呼吸速率和土壤湿度的相关性;减少降雨提高了土壤呼吸的温度敏感性,且随着降雨减少程度的增大而增大。可见,降雨是影响华北落叶松人工林土壤呼吸的重要因子。     

不同生物炭添加量对土壤中氮磷淋溶损失的影响

蔬菜生产中普遍存在过量施肥等不合理施肥现象,氮磷养分大量累积于表层土壤。在降雨或灌溉作用下,氮磷养分容易发生淋溶损失,造成地下水硝酸盐污染。因此,研究菜地土壤中氮磷养分的淋溶损失及其控制措施对保护地下水资源具有重要意义。作为一种新兴的功能材料,生物炭具有比表面积大、吸附性能好、稳定性强等特点,常被用作土壤改良剂来改善土壤性质和减少氮磷养分的淋溶损失。该研究采用室内模拟土柱淋溶试验,测定淋溶液中总氮(TN)和总磷(TP)含量,探讨不同生物炭添加量(质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%)对菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的影响。结果表明,土壤中添加生物炭能够有效减少TN和TP的淋失,添加量为2%、4%、6%和8%与不添加生物炭的对照相比,TN的淋失量分别显著减少17.6%、24.7%、30.6%和37.7%(P0.05),TP的淋失量分别显著降低26.0%、12.0%、15.7%和19.7%(P0.05);该试验中对土壤TN和TP淋失抑制效果最佳的生物炭添加量分别为8%和2%;施用生物炭能够有效降低土壤中TN和TP的淋失风险,是控制菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的有效措施。     

土壤养分空间估测方法研究综述

土壤养分是土壤提供的植物生长发育所必需的营养元素。由于受到自然因素和人为因素的共同作用,土壤养分具有高度的空间变异性。土壤的这种特性不仅表现在区域尺度上,而且也表现在田块尺度上。在研究方法上经历了从传统统计学到地统计学,再到神经网络、地理信息技术以及高精度曲面建模等新方法的不断改进过程。文章从地统计学方法引入到土壤养分空间变异研究中为出发点,论述了国内外基于地统计学的土壤养分空间变异的研究现状,主要包括利用地统计学方法来确定合理的土壤采样数目,土壤养分空间变异的定量化研究,土壤养分空间变异的尺度效应;然后简述了神经网络、地理信息技术、高精度曲面建模等技术在土壤养分空间变异研究中的研究现状和应用。最后对比分析了各种研究方法在应用中存在的缺陷,同时指明了今后应加强作物生长的不同时期土壤养分的空间变异性、土壤在四维空间尺度上的演变机理以及环境信息获取的不确定性等方面的研究。     

土壤养分空间估测方法研究综述

土壤养分是土壤提供的植物生长发育所必需的营养元素。由于受到自然因素和人为因素的共同作用,土壤养分具有高度的空间变异性。土壤的这种特性不仅表现在区域尺度上,而且也表现在田块尺度上。在研究方法上经历了从传统统计学到地统计学,再到神经网络、地理信息技术以及高精度曲面建模等新方法的不断改进过程。文章从地统计学方法引入到土壤养分空间变异研究中为出发点,论述了国内外基于地统计学的土壤养分空间变异的研究现状,主要包括利用地统计学方法来确定合理的土壤采样数目,土壤养分空间变异的定量化研究,土壤养分空间变异的尺度效应;然后简述了神经网络、地理信息技术、高精度曲面建模等技术在土壤养分空间变异研究中的研究现状和应用。最后对比分析了各种研究方法在应用中存在的缺陷,同时指明了今后应加强作物生长的不同时期土壤养分的空间变异性、土壤在四维空间尺度上的演变机理以及环境信息获取的不确定性等方面的研究。     

鼎湖山针阔叶混交林土壤酸度与土壤养分的季节动态

研究了鼎湖山南亚热带森林演替系列中处于中间阶段的针阔叶混交林土壤的pH值、水解氮、速效磷、钾、交换性钙、镁等几种营养元素的含量现状及季节动态。结果表明：混交林土壤为强酸性土壤，表层(0--20cm)土壤酸度高于中(20--40cm)、下(40-60cm)层土壤，0～40cm土壤pH值具有明显的季节波动性。降雨、温度、凋落物、植物根系以及微生物的活动等因素可能是鼎湖山混交林土壤pH值季节动态变化的主要因素。除Ca外，在同一剖面内，表层土壤养分的含量明显高于中下层，而中下层之间相差不大，养分大多在冬季较高，随着季节变动(1，4，7，10月)呈下降趋势。     

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验 Ⅱ. 土壤养分收支

持续10a的田间试验结果表明,在保持农业系统养分循环再利用的基础上,根据土壤养分供给力设计化肥施用量,可以在实现作物高产的同时,平衡土壤养分收支,从而避免土壤中肥料养分（主要是氮）过剩而进入环境。     

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅱ. 土壤养分收支辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅱ. 土壤养分收支辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅱ. 土壤养分收支辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅱ. 土壤养分收支

持续10 a的田间试验结果表明,在保持农业系统养分循环再利用的基础上,根据土壤养分供给力设计化肥施用量,可以在实现作物高产的同时,平衡土壤养分收支,从而避免土壤中肥料养分（主要是氮）过剩而进入环境。     

利用回归分析确定降水入渗补给量

目前常用降水量乘以降水入渗补给系数的方法计算降水入渗补给量,此法不能表现降水特征、蒸发等因素对降水入渗补给的影响．为解决不同时间尺度、不同降水特征和蒸发情况下的降水入渗补给量,在分析郑州地下水均衡试验场地中渗透仪实测入渗量、降水和蒸发资料的基础上,利用均匀设计法选取最优的与降水入渗补给量关系密切的前期降水量和蒸发量的期次,然后利用回归分析建立各岩性和埋深的年、月和日尺度上的降水入渗函数,可以比较准确的计算降水入渗补给量．表3,参9．     

鹰潭地区大气降水中氢氧稳定同位素特征研究

降水中氢氧稳定同位素组成与降水地区各种气象因素变化密切相关。同时,降水中氢氧稳定同位素关系是水同位素应用的主要基础,对深入研究降水中水汽来源,地下水补给等水循环过程具有重要意义。根据江西鹰潭地区2012年4月至2013年3月大气降水中氢氧稳定同位素组成和气象资料,研究了该地区大气降水中氢氧稳定同位素关系及降水量,温度等气象因素对氢氧稳定同位素组成的影响。研究表明,该地区大气降水线方程为δD=8.61δ18O＋18.34（n=72,R2=0.98）,与全球大气降水线方程（δD=8δ18O＋10）相比,鹰潭地区大气降水线的斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时重同位素的蒸发富集作用有关,同时反映了该地区湿润多雨,降水过程中受二次蒸发影响较小的气候特点。该地区降水中δD （-113.3‰～7.5‰）、δ18O（-14.9‰～-0.9‰）和氘盈余（3.8‰~23.2‰）变化幅度很大并呈现出明显的季节性变化,夏半年（4-9月）δD、δ18O与氘盈余均显著低于冬半年（10-3月）（P＜0.01）,反映出不同季节降水的水汽来源及蒸发条件的差异。对该地区降水同位素与降水量和温度相关性的分析表明,降水中δ18O 与降水量和温度存在显著负相关关系,方程式分别为：y=-0.056x-4.7（R2=0.39,P＜0.01）和y=-0.203x-2.99（R2=0.23,P＜0.01）,说明该地区降水中氢氧稳定同位素存在显著的降水量效应和反温度效应。     

近53年黄河流域降水时空分布特征

利用黄河流域76个气象台站近53 a（1960-2012）的逐日降水资料,采用国际上通用的极端降水事件指数,应用一元线性回归法、移动平均法和径向基函数空间插值法,研究了黄河流域极端降水指数时空变化特征。结果表明：（1）时间上,黄河流域年平均降水量在过去53 a下降趋势较为显著,降水倾向率为-7.2 mm/10a;极端降水量变化趋势表现较为稳定,极端降水倾向率为-0.64 mm/10a,呈不断降低趋势;极端降水强度倾向率为-0.078 mm/10a,呈不断下降趋势;极端降水比率总体表现为微弱增长趋势,倾向率为0.49 mm/10a。（2）空间上,降水量空间分布具有明显的差异性,由北至南呈阶梯式逐渐增多趋势,其中降水量最少的地区是以银川为代表的周边区域,最多的地区为黄河流域南部区域;极端降水量从北至南也具有逐渐增多态势,与降水量具有相似的空间分布特点,且极端降水量越多的地区降水总量也相对较多;极端降水强度表现出由流域西部向东部逐渐增多的趋势,西部最低值为不到20 mm/d,逐渐向东过渡到最大值为76 mm/d;极端降水比率的分布呈由北向南逐渐递减的特点,并且出现了以银川为中心的极大值和以西安为中心的极小值分布格局。     

广州市白云山、电视塔春季酸性降水的研究

本文根据10187—1988年春季在广州市白云山、电视塔区的观测结果,对酸性降水的污染状况、特征、化学成因及其来源进行了分析和探讨。结果表明.春季降水严重酸化,广州已成为典型的酸雨污染城市。     

碳酸钙自发沉淀析出的动力学研究

通过记录析晶过程中溶液各组份随时间的变化关系,研究了不同过饱和度的碳酸钙水溶液的沉淀动力学过程．实验结果显示,异相成核是主导的成核机制．通过实验数据计算出了表面二维晶核的棱自由能为２．５３ × １０－８ｍＪ·ｍ－１．实验数据表明,碳酸钙晶体生长的过程是扩散控制过程．     

磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐研究

使用磷酸盐溶液和方解石之间的反应得到方解石去除水中磷酸盐后的产物,即磷酸盐改性方解石,通过实验对比分析了方解石和磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除动力学,并考察了磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐的各种影响因素。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力明显优于方解石。当反应时间为2h时,实验条件下磷酸盐改性方解石对水中磷的去除率达到72%,而方解石对磷的去除率仅为35%。当pH为5~7时,磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力较高;当pH由7增加到10 h,对磷酸盐的去除能力略微下降;当pH由10增加到12 h,对磷酸盐的去除能力急剧下降。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的单位去除量随初始磷质量浓度的增加而增加。过高的初始磷质量浓度会导致磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除率过低。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除能力随反应温度的升高而增加。磷酸盐改性方解石对水中磷酸盐的去除动力学可以较好地采用准二级动力学模型加以描述。水中共存的钙离子有利于磷酸盐改性方解石对磷酸盐的去除,而水中共存的碳酸氢根离子抑制了磷酸盐改性方解石对磷酸盐的去除。磷酸盐改性方解石去除水中磷酸盐的主要机制是磷酸钙沉淀作用。磷酸盐改性方解石不仅会为磷酸钙沉淀反应的异质成核提供核心,促进磷酸钙沉淀的形成,而且当水处于对方解石不饱和状态时会溶解释放出可溶性钙,为磷酸钙沉淀的形成提供钙源。上述结果表明,方解石去除水中磷酸盐后的产物可以被再次用于水中磷酸盐的去除,并且对磷酸盐的去除效果优于原始的方解石。     

长江口湿沉降汞的时间分布及潜在生态危害

于2008年2月-2009年1月逐月采集长江口右岸陈行采样点的大气湿沉降样品,测试样品的总汞、溶解态汞浓度。分析结果显示,不同月份湿沉降中各形态汞的浓度变化较大,其中总汞浓度变化范围在0.09-0.45μg/L,体积加权平均值为0.22μg/L,总汞沉降通量高达199.79μg/（m2.a）,远高于其它地区,该区域的大气已经受到一定程度的汞污染。总汞、颗粒态汞月沉降量与降水量呈明显的正相关关系（除6月份）,总汞浓度与降水量在汛期（6-9月份）具有良好的负相关性,大气湿沉降汞的形态受到人为活动产生的颗粒物的影响,颗粒态汞占总汞比例变化范围在14%-89%之间,平均为62%。以地表水Ⅲ类标准0.1μg/L为评价标准,长江口湿沉降汞的潜在生态危害系数高,全年湿沉降汞平均值属于强生态危害范围。     

沉淀——吸附法处理果胶工艺废水

利用果胶废水中的Al（Ⅲ）和石灰乳沉淀,并用炉渣、活性碳脱色的方法,处理盐板法提取果胶的工艺废水。通过正效实验,研究了最佳工艺条件。该工艺处理后的废水,Al（Ⅲ）去除率96.8％,CODCr去除率为92.7％,SO4^2－去除率为61.5％,且废渣产出量少。     

Modeling radiative effects of haze on summer-time convective precipitation over North China: a case study

We modeled the impact of haze radiative effects on precipitation in North China. Shortwave heating induced by haze radiative effects would reduce heavy rainfalls. Convection was the key factor that whether precipitation was enhanced or suppressed. Precipitation was often suppressed where CAPE, RH and updraft velocities were high. The impact of haze radiative effect on summertime 24-h convective precipitation over North China was investigated using WRF model (version 3.3) through model sensitivity studies between scenarios with and without aerosol radiative effects. The haze radiative effect was represented by incorporating an idealized aerosol optical profile, with AOD values around 1, derived from the aircraft measurement into the WRF shortwave scheme. We found that the shortwave heating induced by aerosol radiative effects would significantly reduce heavy rainfalls, although its effect on the post-frontal localized thunderstorm precipitation was more diverse. To capture the key factors that determine whether precipitation is enhanced or suppressed, model grids with 24-h precipitation difference between the two scenarios exceeding certain threshold (>30 mm or<-30 mm) were separated into two sets. Analyses of key meteorological variables between the enhanced and suppressed regimes suggested that atmospheric convection was the most important factor that determined whether precipitation was enhanced or suppressed during summertime over North China. The convection was stronger over places with precipitation enhancement over 30 mm. Haze weakened the convection over places with precipitation suppression exceeding 30 mm and caused less water vapor to rise to a higher level and thus further suppressed precipitation. The suppression of precipitation was often accompanied with relatively high convective available potential energy (CAPE), relative humidity (RH) and updraft velocities.     

基于GIS的祁连山植被NDVI对气温降水的旬响应分析

利用祁连山地区SPOTVGT-NDVI数据和气象站点旬平均气温、降水资料,运用最大化合成、趋势线分析和相关分析方法分析了祁连山植被的时空变化趋势,并从旬时间尺度上分析了祁连山植被对气温和降水的响应特征。结果表明：近10年来．祁连山年最大化植被NDVI增加了3．1％,植被改善、无变化和退化的面积分别占总面积的70．21％、21．44％和8．35％。祁连山植被NDVI对气温变化的响应大于降水,对气温和降水变化的最大响应滞后都为2句左右。秋季植被NDⅥ对气温和降水变化响应最大,夏季植被NDVI对气温和降水响应的滞后期长于春季和秋季。祁连山植被NDVI对气温和降水变化的旬最大响应表现为中段大于东段和西段,NDVI对气温和降水变化的最大响应滞后期呈现出西段〉中段〉东段的空间分布特征。