陕北黄土区陡坡土壤水分变异规律研究

土壤水分是制约陕北黄土区陡坡林草植被建设主要限制因素,深入系统的研究陡坡土壤水分变异规律是科学开展林草植被建设的重要前提。目前,陡坡不同季节、不同坡向、不同坡度的土壤水分变异规律尚未见系统的研究。为此,本研究通过观测陕北黄土区坡面尺度的自然恢复流域陡坡土壤含水量,研究分析了陡坡土壤水分季节变化规律、陡坡土壤水分垂直变化规律,结果表明：（1）陕北黄土区陡坡的土壤水分消耗期、土壤水分积累期、土壤水分消退期和土壤水分稳定期分别对应3-6、7-9、10-11和12月-次年2月;（2）0~120 cm土层中0~60 cm土层土壤含水量变化活跃。土壤水分随着土层深度的增加而增加,且各层间的差异也越来越显著;（3）基于土壤水分的垂直变化规律,陡坡的土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层分别为0~40、40~60和60~100 cm。（4）在垂直于陡坡坡面方向上,深度大于40~50 cm的土壤层能为植被生长提供良好的土壤水分环境,有利于人工植被建设在陡坡开展。     

红壤坡地降雨产流产沙动态过程模拟试验研究

研究以浙江省兰溪水土保持综合试验站为研究基地,通过设定特定植被覆盖度（15%）不同坡度（8°、15°、20°）的径流试验小区,小区面积为2m2,采用野外人工模拟降雨试验方法,对降雨强度（0.8～2.9mm·min-1）范围内,红壤坡地产流和产沙随雨强和坡度的变化特性进行了模拟试验。通过32场模拟降雨试验数据的分析,得出结论如下：①产沙量与雨强呈指数函数关系,产流量与雨强呈幂函数关系,径流量与产沙量的相关性大于雨强与径流、雨强与产沙;②随坡度的增大,产流时刻提前,泥沙起动和产沙突增的雨强临界减小;③随坡度增大,累积产沙量的递增速率比累积径流量的递增速率要快;④场降雨侵蚀模数与雨强的相关性随着坡度的增大而增强。     

白盆珠水库库区坡面径流侵蚀规律初步研究

在对白盆珠水库库区开展水土流失实地调查的基础上,选择库区典型的侵蚀地貌类型与植被类型进行降雨-径流-产沙规律的初步研究.通过6个径流小区试验对比,分析了在不同植被条件下产流、产沙的差异,结果表明缺乏地表草本植被的纯飞播造林的水土保持效益十分有限;库区降雨径流产沙是白盆珠水库淤积的重要来源.     

金沙江干热河谷侵蚀陡坡植被恢复对土壤质量的影响

植被恢复关系到金沙江干热河谷陡坡冲沟侵蚀的发育,土壤质量的演化.文章以元谋干热河谷侵蚀陡坡为例,通过测定植被恢复地与侵蚀裸地的土壤质量,探讨了植被恢复对侵蚀陡坡土壤质量的影响.结果表明:侵蚀陡坡植被恢复有效地防止了土壤侵蚀的发生.与侵蚀裸地相比,植被恢复地土壤剖面层次保持完整,母质层以上有明显的A、B层,土壤厚度变异小且厚度大,物理性粘粒含量高,基本保持着母质为粘土层的变性燥红土质地粘重特征.植被恢复在3年多时间内对土壤紧实度尚没有起到明显改善作用.土壤容重依然偏大.植被恢复对雨季陡坡土壤水分的改善效果好,而在旱季改善效果不好.雨季,植被恢复地水分含量高,不同坡位土壤水分差异不明显.旱季,植被恢复地与侵蚀裸地土壤水分状况相似.两种类型的坡地土壤水分含量都很低,不同坡位土壤水分差异明显,而且土壤水分含量沿向下坡方向降低.植被恢复减弱了陡坡土壤侵蚀带来的有机质流失,促进了有机质的积累.因此,针对目前植被恢复的不足,采取有效的土壤改良措施,保土保水,提高土壤水分储量,减小土壤水分的时空差异,同时降低土壤紧实度,是今后侵蚀陡坡植被恢复值得考虑的一项工作.     

华南红壤坡面侵蚀水动力学机制试验研究

华南红壤区是我国发生潜在水土流失危害的重点区域之一,红壤坡地的水土流失现象较为严重。华南红壤地区气候温暖,雨量丰沛,降雨特点通常表现为强度大、历时长,暴雨或大暴雨事件频发,因此暴雨驱动因子影响作用更为显著,研究探讨华南红壤坡面侵蚀过程及动力特征有着重要的现实意义。通过室内35场不同雨强（30、60、90、120、180、210、270 mm·h-1）、不同坡度（5°、10°、15°、20°、25°）的人工模拟降雨试验,研究了华南红壤侵蚀的水动力学机制。主要取得以下研究结果：（1）红壤坡面侵蚀水流的流态大部分均处于＂层流—缓流区＂,除平均流速随着模拟雨强的增加而增加外,其他水动力参数（坡面侵蚀水流的阻力、曼宁糙率、径流剪切力、以及水流功）均会受到雨强和坡度改变的影响,但是不呈现特定的函数关系,规律不明显;（2）从水动力学角度解析了红壤坡面水蚀过程,得出了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,可作为表征不同雨强及坡度下的坡面水蚀侵蚀产沙的特征水动力参数指标。     

黄土区不同配置人工林物种多样性研究

以黄土高原山西省方山县下昔沟流域为研究点,采用标准样地调查法,应用物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener指数、群落均匀度指数研究15种不同配置的人工林的а多样性动态特征,结果表明,在立地条件、密度、林龄相同的情况下,油松和刺槐这两种针阔混交林下的灌、草层Shannon-Weiner index、Pielou index、Richness指数最高,Simpson index最低;纯林中阔叶林下的灌、草层Shannon-Weiner index、Pielou index、Richness指数高于针叶林,但Simpson index低于针叶林;针叶林下的灌、草层Shannon-Weiner index、Pielou index、Richness指数最低,但Simpson index最高。研究结果为：针阔混交林更有利于林下植被的发育和更新,加速黄土区生态系统的恢复。     

太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程研究

太湖地区经济高度发达,劳动力紧缺,种植小麦(Triticum aestivum)经济效益不高,而且小麦-水稻(Oryza sativa)轮作中,麦季氮素淋洗损失高于稻季,为探讨和揭示太湖流域典型稻-麦轮作农田区氮素流失过程及平衡特征,选取典型太湖流域农田系统为研究对象,采用径流小区的研究方法,在太湖流域典型稻-麦轮作种植模式下,对太湖流域典型稻-麦轮作区进行连续3年(2007─2010年)原位监测,阐明了太湖流域典型稻麦轮作区氮素流失过程及其影响因素,分析了该区域氮素平衡特征,结果表明:大气氮干沉降量冬春季较多且分布较均匀;总氮(P0.001***)及铵态氮(P=0.02*)的大气湿沉降量和降雨量呈现极显著的相关性。地表径流中氮素的主要流失形态为可溶性氮素,同时,径流水量是引起氮素径流流失的主要驱动因子(P0.01)。雨水是驱动小麦季氮素下渗的唯一动力。铵态氮是氮素淋失的主要形态,在稻作期,铵态氮渗漏流失量约占总渗漏流失量的70%。太湖流域稻麦轮作区,各项氮素年平均流失去向分别为:作物收割290 kg·hm-2,占总输入量55.98%;反硝化流失130 kg·hm-2,占总输入量25.10%;径流流失59.5 kg·hm-2,占总输入量11.49%;氨气挥发22.28kg·hm-2,占总输入量4.30%;渗漏流失16.1 kg·hm-2,占总输入量3.11%。全年平均氮素流失总量为518 kg·hm-2,氮素的盈余量为91.9 kg·hm-2。该研究结果对于指导太湖农流域农田水肥管理,控制农业面源污染具有积极意义。     

生物滞留槽的径流过程特征分析

通过试验找出生物滞留槽的径流过程特征,包含径流量减控效果,径流过程减控效果,动态径流系数情况,最后通过模型数值模拟计算得到生物滞留槽动态径流系数.结果表明,若以调控径流量为主要目的,应选择颗粒级配较细、孔隙度较小的生物滞留槽;若以较快消除地表径流为主要任务,则应选择添加高炉矿渣等大粒径颗粒、孔隙度较大的生物滞留槽;生物...     

模拟降雨条件下农田径流中氮的流失过程

在室内降雨模拟试验条件下,研究暴雨径流中农田氮素养分流失及施肥处理的影响。结果表明,农田暴雨径流氮养分的流失量与累积径流量成正相关;施用NH     

漓江流域红壤侵蚀区植被演替与复合农林试验

漓江季节性的干旱和洪涝并存成为地方政府、有关专家和旅游行业密切关注的环境问题,漓江流域的环境建设尤其是上游森林植被恢复,成为生态治理重点内容。漓江上游红壤区植被类型主要包括针叶林、阔叶林、竹林、灌丛和草丛,植被的水分特征差异较大,植被的生态调节、水源涵养功能各异。在漓江上游红壤区开展4种模式的植被恢复和复合农林试验示范,3年的试验表明,乡土常绿阔叶树适应性强、有效保持水土,果林经济效益显著、但生态功能较差,木本药材林具有较好的生态功能和潜在的经济效益。通过调查和试验示范,提出亚热带红壤退化山地农林经营的植物种类和复合模式,对漓江流域水资源调控和水土流失治理提出建议和对策。     

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.     

黄土高原沟坡地土地生产力评价的指标体系与评价方法

通过对渭北黄土高原地区沟坡地土壤理化性质的分析和对当地社会经济状况的调查研究,应用层次分析法对沟坡地土地自然生产力和现实生产力进行了分析和评价.在分析过程中,把当地主要造林树种根系垂直分布特征及其根系抗旱性特性纳入了分析评价体系.结果表明,嘴头村和西坡村不同树种沟坡地上刺槐(Robinia pseudoacacia)的自然生产力属于中等稍微偏上水平,而山杏(Prunus armeniacia var. ansu)、油松(Pinus tabulaeformis)和侧柏(Platycladus orientalis)的自然生产力水平则较低.两地沟坡地上的现实生产力计算结果则证明刺槐和山杏两个树种表现出了较高的水平,具有较好的发展前途;而油松和侧柏的现实生产力水平则较低,其发展推广受到了限制.群众对沟坡开发治理的态度和对开发方案的认可对沟坡开发的成功起到了重要作用.     

黄土高原道路边坡绿化土壤基质筛选

目前边坡绿化中,喷播绿化基质通常使用木纤维和稻纤维,在北方地区由于其成本过高等原因,限制了该地区边坡绿化的进程.以本地所产的小麦及玉米秸秆加工成的基质纤维对原本木纤维及稻纤维进行对比试验,利用面积为60 cm×60 cm的土胚培养供试草种,用不同纤维种类和含有不同纤维质量分数的土壤基质对禾本科、豆科的种子发芽率和苗生长状况进行差异性分析,结果表明,纤维种类对于供试种子的发芽率和苗生长均无显著影响,只是表现在木纤维的起初发芽率较高上,而不同纤维质量分数的土壤基质的变化对发芽率和苗生长也均无显著影响,但根据该试验和前人的研究结果,最终得出本地所产的植物纤维可以替代稻纤维及木纤维,且纤维质量分数建议选用3%.     

Effects of alfalfa coverage on runoff, erosion and hydraulic characteristics of overland flow on loess slope plots

An evaluation of the interactions between vegetation, overland and soil erosion can provide valuable insight for the conservation of soil and water. An experiment was conducted to study water infiltration, runoff generation process, rate of sediment erosion, and hydrodynamic characteristics of overland flow from a sloping hillside with different draw-off discharges from alfalfa and control plots with 20° slope. The effect of alfalfa on runoff and sediment transport reduction was quantitatively analyzed. Alfalfa was discussed for its ability to reduce the overland flow scouring force or change the runoff movement. Compared to the bare-soil plots, alfalfa plots generated a 1.77 times increase in infiltration rate. Furthermore, the down-slope water infiltration rate for the bare soil plots was higher than in the up-slope, while the opposite was found in the alfalfa plots. In addition, alfalfa had a significant effect on runoff and sediment yield. In comparison to the control, the runoff coefficient and sediment transportation rate decreased by 28.3% and 78.4% in the grass slope, respectively. The runoff generated from the alfalfa and bare-soil plots had similar trends with an initial increase and subsequent leveling to a steady-state rate. The transport of sediment reduced with time as a consequence of the depletion of loose surface materials. The maximum sediment concentration was recorded within the first few minutes of each event. The alfalfa plots had subcritical flow while the bare-soil plots had supercritical flow, which indicate that the capability of the alfalfa slope for resisting soil erosion and sediment movement was greater than for bare soil plots. Moreover, the flow resistance coefficient and roughness coefficient for the alfalfa plots were both higher than for the bare-soil plots, which indicate that overland flow in alfalfa plots had retarded and was blocked, and the flow energy along the runoff path had gradually dissipated. Finally, the ability to erode and transport sediment had decreased.     

坡地径流与溶质输出研究进展

坡耕地是我国水土流失的重要策源地,也是农业面源污染重要污染源。坡地径流和溶质输出是水土流失及其面源污染的一个重要过程,也是坡地农业生态系统水和物质循环的一个重要过程。坡地水文过程和溶质迁移转化不仅是土壤学近期的重点研究内容,也是需解决的资源环境问题之一。文章从坡地降雨水文过程的地表径流、壤中流和地下径流的输出研究,壤中流模拟研究以及坡地降雨条件下土壤溶质运移模拟等3个方面总结了国内外坡地径流与溶质输出的相关研究结论。同时指出：（1）红壤坡地地表径流、壤中流和地下径流的输出特征及规律还有待进一步研究。（2）对于土壤溶质运移模拟研究,现有成果主要是研究径流和溶质在土壤中的垂向运移,而对其输出过程却很少研究,尤其是坡面径流和土壤溶质分层输出的耦合关系还没有深入的研究。（3）土壤溶质运移理论的研究亟需从封闭的室内土柱试验扩展到野外大田观测,以获取足够的数据资料来确切地描述溶质运移过程,使理论研究与生产实际问题联系得更紧密。（4）同位素方法应用、野外长期定位试验和模拟模型是未来坡地径流与溶质输出研究需加强的几个方面。     

乌江流域水沙特性变化分析

对乌江流域水沙特性变化进行分析,是解决长江上游泥沙问题、提高水资源利用率和防灾减灾的根本出发点,同时可为喀斯特地区水土流失治理和生态恢复提供理论依据.文章通过对乌江流域主要水文站鸭池河站、乌江渡站和思南站的降雨-径流-泥沙随时间的变化、降雨-径流和径流-泥沙的相关性和双累积曲线进行分析,研究结果为:降雨量、径流模数和输沙模数随时间的变化无明显趋势,历年输沙模数是鸭池河>乌江渡>思南.1980年以后由于实施了大量水土保持工程使得输沙模数大量减少.在年均径流模数相同的情况下,1971-1979年这一时期的产沙量要高于1961-1970年.从1971年开始输沙模数相对于径流而言出现趋势性增多,这主要是由人类活动造成.三个站点的双累积曲线变化趋势相似,说明人类活动对河流泥沙的影响,既取决于人类活动的方式、程度,也受制于流域环境条件.     

Changes in glucose uptake rate and in the energy status of PC-12 cells acutely exposed to hexavalent chromium,an established human carcinogen

In the 1920s, Otto Warburg reported a striking metabolic shift in solid tumors: contrary to their normal counter parts, which exhibited a nearly pure respiratory metabolism, where cancer cells relied strongly on lactic fermentation for energy production, even in the presence of ample oxygen. This metabolic shift, later named the Warburg effect, is now viewed as a nearly universal cancer phenotype. To investigate whether it is operating in hexavalent chromium (Cr(VI))-induced carcinogenesis, PC-12 cells were exposed to low Cr(VI) concentrations and effects determined on the rates of glucose uptake, lactate production and oxygen consumption, critical indicators of the type of energy metabolism adopted by the cells. Further, the influence on the cells’ energy charge, an important parameter in the evaluation of the cellular physiological state was assessed. In the presence of ample oxygen, concentration-dependent, statistically significant decreases in the energy charge were detected, which were accompanied by an increased glucose uptake rate. This enhanced uptake may constitute the first step in a compensatory mechanism aimed at counteracting the decrease in energy charge. Although these changes may be too small to exert an impact in the cellular functions, they may provide insight into the initial steps of Cr(VI)-induced carcinogenesis.     

黄土小流域水沙输移过程对土地利用/覆被变化的响应

以甘肃定西安家沟小流域为典型研究区,基于TM、ALOS遥感影像解译和地面长期水文数据,深入分析了1997至2010年间流域土地利用变化特征及其产流产沙效应。结果显示,（1）14年间,流域林灌草面积分别增加160.23%、176.33%和80.75%;坡耕地、居民地、裸地和梯田面积分别减少25.57%、0.16%、48.45%和21.52%。以2005年为时间节点,发现前期灌草增加较多、裸地减少明显,后期则是乔木增加比例和坡耕地减少比例更为显著,彰显出不同历史阶段植被恢复的策略变化。（2）流域出口多年平均径流量和输沙量分别由前期的18 249 m3和6 383 kg锐减至后期的2 292 m3和2 267 kg,流域土地利用/覆被有效增加是其主要驱动。（3）春冬季节,由于降雨稀少、径流泥沙的本底值很低,前后两个阶段的水沙输移量差异较小,土地利用/覆被变化的影响相对尚不显著。但在夏秋季节,随着降雨事件增多,土地利用/覆被变化减水减沙的效应趋于显性化。