碱性矿化水灌溉对土壤溶质运移的影响

经过连续几年的灌溉试验可知,应用2.5 g稬-1以下的低矿化水灌溉是安全的,超过此值土壤积盐和碱化明显。灌溉后,土壤中溶质运移受多因素影响。在阳离子分布中,水平方向Na+随灌溉水矿化度增大而增多,Ca2+、Mg2+变化不大;土壤剖面上,从表层至60 cm土层,先以Ca2+、Mg2+为主,过渡到Na+、Ca2+、Mg2+共同占优,再发展为以Na+占优。阴离子的分布中,水平方向,随灌溉水矿化度增大HCO3-增多;土壤剖面上,从表向里,先以Cl-或SO42-为主,过渡到C1-、SO42-、HCO3-均分局面,再发展以HCO3-占优。灌溉后土壤pH值在0~20 cm变化不明显,大于20 cm土层有一定增加。土壤中的SAR和ESP均以大于1.5 g稬-1的碱性低矿化水灌溉后增加明显,碱化层由下向上抬升,小麦田碱化速度快于玉米田。     

土壤污染物运移轨迹模拟研究

研究土壤污染物的运移轨迹,可以掌握污染物在土壤中迁移的时空规律,为土壤环境质量评价及污染预测、污染防治提供科学的根据与途径,具有重要的理论和实际意义.本文以对流扩散传输理论为依据,建立了土壤环境下污染物运移的数学模型,然后基于COMSOL对几种特定初始及边界条件下的对流扩散问题进行数值模拟,计算了稳定连续、指数变化、瞬时释放三种典型污染源排放模型,并探讨模型中的一些因子对污染物浓度分布的影响,最后对污染物浓度分布的计算结果进行了相关分析.     

农药在土壤中归趋模型的研究进展

农药在土壤中的归趋模型是定量研究农药在土壤中分布和运移规律的主要手段 ,也是目前土壤环境学研究的重要内容之一 本文就几类常见的农药在土壤中的归趋模型作简要评述 ,分析它们的适用范围和局限性 ,并指出了今后的主要发展趋势和需要进一步研究的科学问题     

三江平原典型小叶章湿地土壤中硝态氮水平运移的模拟研究

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上草甸沼泽土和腐殖质沼泽土2种土壤类型作为研究对象,以KNO3为示踪剂,模拟研究硝态氮在湿地土壤中的水平运移过程。结果表明,2种土壤各土层硝态氮水平运移浓度和速率均与运移距离呈极显著负相关（P〈0．01）,并随运移距离增加呈一阶指数衰减曲线变化,各土层硝态氮水平运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制;土壤各土层中硝态氮水平运移速率与土壤含水量呈显著正相关（P〈0．05）,并随土壤含水量增加呈指数增长曲线变化;土壤各土层中硝态氮水平运移浓度与土壤水分扩散率呈极显著正相关（P〈0．01）,0—20cm土层硝态氮水平运移浓度随水分扩散率升高呈Boltzmann曲线变化,其他土层则呈指数增长曲线变化;草甸沼泽土比腐殖质沼泽土相应土层更利于硝态氮的水平运移,这主要与土层颗粒组成和孔隙度等物理性质的显著差异有关,而湿地水文条件可能对2种土壤物理性质的塑造有着重要影响。     

风蚀条件下人类活动对高寒草地水分保持功能影响的定量模拟

青藏高原是我国重要的生态屏障,具有重要的水源涵养功能。高寒草地生态系统退化将严重地影响高原的水源涵养功能。为了定量研究人类活动对青藏高原高寒草地水分保持功能的影响,采用大型风洞实验,模拟人类不同的干扰方式和干扰程度对高寒草地土壤水分保持功能的影响。实验样品采自青藏高原三个草地类型:高寒草甸、草原化草甸和高寒草原。干扰方式包括破坏草地地上部分和根系,干扰程度包括轻干扰、中度干扰、重度干扰和全部破坏。实验结果表明,地上部分破坏后,土壤含水率均有下降,降幅分别为:QZ1为6.9%～9.2%、QZ2为6.8%～10.1%、QZ3为9%～10%;当根系遭到破坏后土壤含水率的降幅则分别为:QZ1为16%～30%,QZ2为17.25～32.1%,QZ3为22%～50%,显然,根系破坏后土壤含水率降幅远大于地表植被破坏后的情形。因此,植被根系是高寒草地水分保持功能的关键。随着干扰程度的加剧,土壤含水率在迅速下降。从试验模拟结果看,三个草地类型中土壤水分保持功能分别是高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。     

稀土元素在土壤中迁移、转化模型的建立及验证

建立了稀土在褐土土壤中迁移、转化模型，定量评价稀土在土壤中的迁移、转化过程。模型包括土壤中稀土化学热力学平衡体系、土壤水分物理形状和土壤剖面的稀土通量。在中国农业大学内进行了田间实验，对模型进行了验证，模拟值与实测值能很好的拟合。     

基于WNMM模型的潮土地区农田水氮优化管理

应用农田水氮管理模型(water and nitrogen management model,WNMM)模拟潮土水氮运移过程,以建立针对该地区气候环境和土壤性质的田间水氮优化管理方案.利用田间试验对WNMM模拟结果进行了校验,结果表明该模型能较好地模拟潮土地区的土壤水氮运移过程,农田蒸散量、土壤含水量和硝态氮含量的模拟值与实测值在α=0.01水平上相关显著,误差范围也令人满意.根据土壤实时水氮含量数据,建立了按作物生长亏缺动态调整灌溉、施氮的优化农田水氮管理方案.在多年平均气象条件下,与传统管理模式相比,优化管理模式不仅能为作物生长提供更好的土壤水肥条件,而且每年可节约灌溉水163.5 mm、氮肥130 kg·hm-2,减少土壤水渗漏264.6 mm、氮素淋失71.1 kg·hm-2.     

土壤和地下水中污染物迁移模型研究进展

国内外学者已建立了多种模型来描述污染物在土壤和地下水中的环境行为。要选择一个合适的模型在实际中成功地应用,或建立一个新的模型,必须掌握和了解污染物迁移模型的研究现状。文章评述了现有的模型,并对模型的结构作了一定的阐述。     

石灰性紫色土上磷肥老化过程中土壤Olsen-P的变化特征及其模拟

Olsen-P在石灰性土壤中被用来表征可被植物吸收利用的P,研究施肥处理后石灰性土壤老化过程中Olsen-P的动态变化特征,不仅对于指导石灰性紫色土合理施肥、提高磷肥利用率及农田作物生长管理有重要意义,还有助于控制磷素流失,减轻其对水体的污染.目前应用模型对Olsen-P在土壤中动态变化的研究已有报道[1],但对于肥料在老化过程中     

莱州湾滨海盐渍土中铵态氮水平运移室内模拟试验

莱州湾滨海盐渍土中铵态氮水平运移规律研究表明,铵态氮在水平方向存在运移,运移速率随供试示踪剂源距离的增加而迅速减小,在20cm运移距离内,NH+4由于受到土壤胶体的吸附而逐渐降低,并呈幂函数关系;铵态氮的水平运移主要由土壤对铵吸附的饱和程度决定,而运移速率主要由铵态氮的浓度梯度和水势梯度控制。铵态氮水平运移速率随土壤含水量的增大而升高,并呈指数曲线变化。铵态氮水平运移的浓度受非饱和土壤水扩散率的影响,并随非饱和土壤水扩散率的升高而呈幂函数曲线下降。     

Steady Shallow-Water Current and Solute Transport around a Semi-Conical Headland

Laboratory experiments have been carried out to investigate the effects of a sloping wall headland on the flow characteristics and the associated concentration distributions from a point source around the headland. A semi-conical headland with a slope of 1:2 was set up in a flow basin, 4.8 m long and 3.8 m wide. In this paper, the experimental results of a steady shallow-water current are reported. Three dimensional flow velocities in the basin were measured using Sontek-ADV instrument. The dye concentration levels in the basin were measured by two fluorometers. The experimental results showed a large-scale re-circulation region behind the semi-conical headland. The peak turbulence energy, at about 53% of the local kinetic flow energy, coincides with the region of high velocity gradient. Significant vertical flows were observed around the area near the downhill slope of the headland, with a maximum ratio of vertical to horizontal velocities being about 22%. Such relatively significant vertical scouring velocities, coupled with strong turbulence energy and high horizontal velocity gradients in the same region, could cause severe bed erosion. The experimental results have also been compared with the predicted results of a depth-averaged numerical model. The predicted eddy structure and the concentration distribution in the re-circulation area were found to compare favourably with the experimental results. However, the discrepancies in the flow velocities and the concentration levels near the headland were apparent. It was observed that the dye concentration continued to spread in the cross-stream direction after passing the headland, whereas only a limited extent of the lateral spreading was predicted by the numerical model further downstream of the headland.     

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。     

Solute Transport in Open-Channel Networks in Unsteady Flow Regime

In this paper we propose a robust algorithm to evaluate solute transport in open-channel networks with transient storage under an unsteady flow regime. In the proposed approach, through the integration of junction equations into the model and solving them explicitly, the analysis of solute transport problems in open-channel networks is simplified significantly. Furthermore, when coupled with a transient hydrodynamic open-channel network model for flow simulation, the proposed model can be utilized in the solution of solute transport problems under unsteady flow regimes. In the proposed model, the governing equations are written in a conservative form and are solved using a fractional-step algorithm, which is based on a relaxation and central difference scheme. The proposed algorithm is robust and accurate even for advection dominant cases. A pure advection with discontinuities, a field application and solute transport in an open-channel network in an unsteady flow regime are included, to demonstrate the performance of the proposed algorithm.     

Effects of Buffer-Strip Retention and Clearcutting on Land Snails in Boreal Riparian Forests

Abstract:  We investigated the short-term effects of forest clearcutting on land snails (terrestrial gastropods) in 15 forest stands along small streams in Sweden. Two different silvicultural treatments were applied at each site: clearcutting across the stream channel and buffer strips 10 m wide on each side of the stream. Additionally, we studied 10 reference sites in unlogged riparian forests along similar-sized streams. All sites were studied before logging and then 2.5 years after logging. After clearcutting the number of individuals in a 0.5-m² sample from each site decreased on average from 107 to 87, and the mean number of species per sample decreased from 9.9 to 7.7. Most species were negatively affected, but there were also clear differences in sensitivity. There were correlations between species survival and ground moisture. At the wettest clearcut sites with an almost intact bryophyte cover, the land snails were unaffected by clearcutting. This result suggests that wet or moist forest floors can serve as refugia even at very small spatial scales (e.g., shallow hollows, crevices). If this is an important mechanism, the spatial distribution of small habitats could be important for the long-term survival of the snail fauna or other small, dispersal-limited organisms at clearcut sites. In the buffer strips, the number of individuals decreased but not the number of species, indicating that buffer-strip retention is a good practice for protecting land snails in riparian forests. The varying effectiveness of the buffer strip could partly be explained by the proportion of the remaining basal area, emphasizing that buffer strips could be even more effective if efforts are made to avoid heavy damage by windthrows.     

城市绿地土壤入渗模型及参数确定

采用降雨径流法和正交实验L9（34）获得了天津中心城区绿地土壤入渗曲线,选取Kostiakov模型、Kostiakov-Lewis模型、Philip模型、Horton模型、Collis-George模型对土壤入渗过程进行描述,利用粒子群算法确定模型参数,使用剩余平方和对模型进行评价。结果表明,Horton模型较常用的K...     

长沙市典型园林植物叶片的滞尘等级与模式识别研究

基于长沙市10种典型植物叶片的多个滞尘指标,运用模糊数学理论构建植物的滞尘等级与识别模型,实现绿化植物滞尘综合量化评判方法的探究.首先,常规方法采集叶样后,运用打孔称质量法测量叶表面积参数,显微观察法计算植物叶表气孔与绒毛密度,干洗法测量单位叶面积最大滞尘量与自然滞尘量.然后,运用模糊聚类理论对10种植物滞尘指标进行滞...     

基于植物重金属毒性的陆地生物配体模型(t-BLM)研究进展

陆地生物配体模型(t-BLM)是生物配体模型(BLM)理论在陆地生态系统中的应用,目的是通过量化土壤重金属形态、土壤基本性质以及生态毒理剂量-效应三者之间的关系,评价重金属对陆生生物的毒性。BLM已经成功地预测重金属对水生生物的毒性,但t-BLM的发展相对较为缓慢。基于植物重金属毒性综述了t-BLM近年来国内外的研究进展,介绍了t-BLM的原理、基于t-BLM的重金属(Cu、Ni、Zn、Cd等)的植物毒性及其影响因素,并且提出基于植物重金属毒性的t-BLM研究面临的主要挑战。     

基于土壤模式生物的纳米材料毒理研究进展

随着纳米科技与工业的高速发展,大量的纳米材料被广泛应用并最终汇聚到土壤环境中,对土壤生态和人体健康造成潜在影响。由于土壤生物具有多样性,选择具有代表性、敏感性并便于获取的土壤模式生物作为实验受体进行纳米材料的生物安全评估及环境毒理效应研究尤为重要。较为系统地回顾和总结了几种典型土壤模式生物的特点,为纳米材料毒理研究中受试生物的选择提供参考,在此基础上整理了大量基于典型土壤模式生物的纳米材料毒性研究资料,归纳了不同层次的研究方法,分析探索了纳米材料毒性机理,并展望了未来的研究重点。     

活性氧参与多壁碳纳米管诱导的RAW264.7细胞毒性

碳纳米管以其独特的结构和性能,在生物医药和电子等领域广泛应用,而其生态安全性也成为科学界关注的焦点。为探究多壁碳纳米管(MWCNTs)诱导的细胞毒性机制,将小鼠肺泡巨噬细胞(RAW264.7)暴露于6个浓度梯度(0、25、50、100、150和200μg.mL-1)的MWCNTs中,应用噻唑蓝(MTT)法测定细胞存活率,用2’,7’-二氯荧光素二乙酸(DCFH-DA)荧光染色法测定细胞内活性氧的生产量,用流式细胞方法测定MWCNTs对细胞周期的影响。同时使用抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸(NAC)验证MWCNTs诱导的细胞氧化损伤的作用机理。结果显示,MWCNTs对RAW264.7的细胞毒性呈剂量依赖性。暴露于不同浓度的MWCNTs(25、50、100、150和200μg.mL-1)下24h后,细胞活力分别为对照的74%、62%、59%、51%和45%。MWCNTs对RAW264.7的周期阻滞作用主要发生在G0/G1期。200μg.mL-1的MWCNTs处理3h后活性氧较对照组上升6.6倍。NAC对MWCNTs细胞毒作用有明显的抑制作用,且NAC能减弱MWCNTs对RAW264.7的细胞周期阻滞作用。研究表明,活性氧能够介导MWCNTs对小鼠巨噬细胞RAW264.7的损伤,并且MWCNTS通过细胞周期G0/G1期的阻滞,诱导细胞凋亡。     

应用灰色系统理论预测土壤酸化趋势

本文以各组分组成的土壤酸中和容量动态变化作为指标,用灰色系统控制理论对酸雨引起南方土壤的酸化趋势进行定量的预测分析。