辽宁浑河流域不同土地类型地表径流和壤中流氮、磷流失特征

采用人工模拟降雨的试验方法,研究了辽宁浑河流域主要土地利用类型的土壤在地表径流和壤中流中所产生的氮、磷流失特征。结果表明,（1）地表径流和壤中流氮、磷流失特征差异显著,地表径流氮、磷输出浓度均表现为降雨初期较高而后逐渐趋于稳定的特征;壤中流氮、磷输出浓度在整个径流过程中保持相对稳定。（2）在整个降雨径流过程中,耕地与草地氮、磷流失均以地表径流为主,随壤中流流失的氮、磷占输出量的比例较小。（3）耕地与草地中地表径流和壤中流氮、磷流失差异表明,土壤的水分下渗滤减机制对氮、磷流失具有很大的削减作用,草地中对总磷的削减作用尤为显著,可达90%以上。     

森林生态系统的水文调节功能及生态学机制研究进展

森林水文调节功能是森林所实现的重要服务功能之一,可是由于森林资源被无节制的开采利用,导致人们不断遭受森林破环所带来的洪旱灾害。因此关于森林生态水文功能研究已成为生态学和水文学的研究重点之一。近年来,国内外对森林水文调节过程及其生态学机制进行了广泛深入的研究,所以文章从森林的水文过程出发,对林冠截留、树干流、凋落物层截留、林地水分涵养和蒸发蒸腾及其影响因子的国内外研究现状进行了归纳分析,研究认为林地各冠层均能够截留降雨,降低雨水动能,从而减少地表径流的产生和对地表的冲击;凋落物层能蓄留水分、抑制蒸散、减缓地表径流;而树干流改变降雨水平空间格局,影响水分入渗以及土壤水源涵养。森林结构复杂,明显改变了降雨分配过程,而森林水文过程及调节功能又受到森林结构的制约,因此定量定性探讨森林生态系统的结构、过程与水文调节功能之间关系,是未来森林生态水文功能研究的重点。     

南亚热带丘陵土壤水分循环及其有效性的研究──Ⅱ.丘陵赤红壤水分循环动态特征

根据定位观测资料,阐述了南亚热带丘陵赤红壤水分循环的动态特征。研究结果表明,南亚热带丘陵赤红壤贮水量存在年际变化和显著的季节变化：雨季（4～9月）土壤贮水量相当于田间持水量的90％以上,个别月甚至超过贮水库容量。但旱季月土壤贮水量低,相当于田间持水量的50％～80％,需要补充水分才能及时满足植物所需的水分。     

香溪河流域坡耕地人工降雨条件下土壤氮素流失特征

采用人工模拟降雨条件下径流小区原位监测试验方法,对香溪河流域高风险输出源类黄棕壤坡耕地氮素随不同径流形式和泥沙的流失特征进行研究.结果显示,地表径流和壤中流的径流特征存在明显差异,次暴雨径流过程中,地表径流量约占总径流的68.44％,壤中流为31.56％.总氮、溶解态氮、NO3--N和NH4+-N的径流流失量分别为1.869、1.524、1.404和0.018kg·hm-2,壤中流流失总氮、溶解态氮、NO3--N的贡献率均在70％以上;地表径流氮素流失以颗粒态为主,壤中流以溶解态为主.次暴雨径流过程中氮素总流失量为2.90kg· hm-2,其中地表径流水相氮素流失量占14.56％,泥沙吸附态流失量占35.51％,壤中流流失量占49.93％.提高土壤的保肥蓄水能力,控制壤中流养分流失,对非点源污染控制具有重要作用.     

南亚热带丘陵土壤水分循环及其有效性的研究──Ⅵ.丘陵赤红壤-果树-大气连续体中能量的变化及其分布规律

依据田间实测资料,分析了南亚热带丘陵赤红壤-果树-大气连续体中的能量变化及其分布规律、结果表明,土壤基质势的年度变化特征说明南亚热带丘陵赤红壤存在明显的湿季和旱季．果树叶水势随土壤基质势、大气水势、气温及大气相对湿度的变化而变化,荔枝、龙眼叶水势的变化比芒果叶水势的变化大.以荔枝、芒果和龙眼作为供试植物,水分从土壤到达植物根表皮、进入根系并通过植物茎到达叶片,其能量降低分别约为0．9063～1.7428、0．2818～0．6979和0．2904～1．8707MPa;水分从叶部汽化扩散到大气中,其能量降低分别达15．1491～57．3669、15．4491～58．4036和14．5824～56．9536MPa,说明水流在南亚热带丘陵赤红壤-果树-大气连续体中运移时,其能量主要消耗在由叶部到大气这一环节上。     

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。     

黄土高原吕二沟流域不同植被下的坡面径流特征

为研究不同植被下的坡面径流及其组分特征,选择黄土高原丘陵沟壑区第三副区典型小流域不同植被为研究对象,采用野外定位观测与室内试验相结合的方法,分析坡面上不同植被下的径流特征,以期为该区域的森林植被恢复与经营提供理论依据和技术支撑。结果表明:不同的林分由于其植被情况、土壤状况、根系等其他条件的不同,其对地表径流、壤中流等径流组分的影响有所差异,在相同的降雨条件下,4个不同植被类型的径流小区其产流量表现为灌木混交刺槐油松,地表径流量也表现出相同的规律,表现为灌木刺槐油松混交,而壤中流量则不同于上述两者,表现为混交油松灌木刺槐。刺槐和灌木径流小区的坡面径流主要形式为地表径流,分别占总径流的95.61%和91.62%;混交径流小区的坡面径流主要形式为壤中流,占总径流的90.86%;而油松径流小区的坡面径流各组分所占比例较平均,地表径流和壤中流所占比例分别为61.99%和38.01%。降水是径流产流的最主要的来源,尤其是对于季节性降水明显的黄土高原地区,降雨量达到一定的阈值才会产生径流过程;降雨强度对地表径流和壤中流的影响有所差异;前期土壤含水量是影响坡面产流的一个非常重要的因素。     

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%.     

广州市帽峰山两种主要林型的暴雨水文特征

为了探索不同森林类型暴雨水文特征的差异,于2013年12月—2014年12月,在暴雨条件下对广州市帽峰山杉木林和常绿阔叶林的林外降水、穿透水、地表径流和集水区总径流进行水文量与水化学量的对比测定。结果表明,(1)2014年发生9场暴雨,暴雨雨量为655.0 mm,占全年降雨量(1 882.4 mm)的34.8%。(2)杉木林林冠层对暴雨的平均截留率为8.2%,集水区暴雨日的平均产流率为19.1%;常绿阔叶林冠层对暴雨的平均截留率为14.5%,集水区暴雨日的平均产流率为21.2%。(3)杉木林集水区全年产流714.8 mm,产流率为38.0%,其中雨季的产流率为44.4%,雨季产流量占全年的98.1%;常绿阔叶林集水区全年产流802.0 mm,产流率为42.6%,其中雨季的产流率为44.6%,雨季产流量占全年的87.9%;体现了常绿阔叶林对全年降雨的调蓄作用更大。(4)两种林分的冠层淋溶都表现为正淋溶,杉木林和常绿阔叶林穿透水的淋溶系数均以K最大,分别为4.10和7.88。(5)两种林分地表径流的化学含量显著高于降雨,地表径流中增加最小的N含量为降水的3.03倍,增加最大的Ca含量为降水的14.25倍,说明暴雨形成的地表产流是森林生态系统养分流失的重要原因。两种林分集水区总径流中C、NH_4~+-N和P的迁移系数为负值,表现为吸储效应。     

不同土地利用模式下红壤坡地雨水产流与结构拟合

模拟主要利用方式构建的垫面为主导因子,采用径流场实测方法,通过4年(1998-2001年)实地观测试验,剖析不同下垫面对雨水地表径流的影响.研究表明:降雨和下垫面是影响地表径流特征的主导因素;年降雨量与地表径流量和系统水土流失量呈正相关.不同垫面地表径流产量有显著性差异;雨水径流过程的土壤和养分流失有相似的表现.在假定雨水年份的基础上,提出"利用坡地集雨优势,构建与单元生态系统水循环平衡相适应的坡地农林复合生态系统,通过水平衡生态建设来维系生态系统的水分平衡"观点.以集雨区水量平衡为基础,从分析坡地水文过程入手,以坡地不同生态系统雨水分配、降雨过程地表径流产量、径流过程的土壤及养分流失量为参数,以生产灌溉对集雨的要求、坡地不同生态系统对雨水侵蚀的承载力、坡地雨水运移过程对环境和区域洪涝灾害的影响为约束条件,拟合出红壤丘岗坡地农林复合生态系统构建适宜的土地利用结构:人工林占30%,人工草地占15%,果药茶园占30%,耕地占20%,自然保护区占5%.该用地比例(结构)既满足于地貌单元(集雨区)生态系统利用坡地集雨维持系统水循环平衡的要求,也满足于坡地农林复合生态系统的可持续性保护的要求.     

官厅流域农田地表径流磷流失初探

农田径流和侵蚀泥沙是磷进入官厅水库的主要非点污染源。针对该流域夏季农田暴雨径流发生的典型情景进行模拟降雨径流试验，对该流域农田地表径流泥沙和磷流失进行了初步的研究，结果表明，本降雨过程径流累积泥沙产量为30．5l～2493．34g／m^2，受雨强、坡度和作物覆盖的影响明显；径流溶解态磷(DP)中绝大部分是生物可利用性磷(DRP)，径流平均DP、DRP浓度都远大于水体允许临界值0．02mg／L，对官厅水体存在直接污染危害。径流累积全磷(TP)流失达O．0439～2．0798g/m^2；估算的流域农田径流全磷(TP)流失水平达2．67kg／(hm^2．a)以上，其颗粒态占969，0以上，可能成为官厅水库浮游生物长期丰富的潜在可利用磷源。降低农田土壤速效磷水平、减少水土侵蚀，是控制库区水华季节性发生和复原库区水体富营养化状态的关键。     

南亚热带土壤温度动态变化特征及其意义

根据定位系统观测资料,阐述了南亚热带山地常绿森林区、丘陵旱作区和平原水稻区多种土壤的温度变化与气温的关系。观测研究结果表明：低山常绿森林区温度的三维空间差异比丘陵区、平原区大,丘陵区又比平原区大;南亚热带林区的气温、地表温、30cm土温比中亚热带的高,比热带的低：南亚热带林区的谷地气温高于针叶林、混交林和阔叶林,谷地地表温低于针叶林而高于混交林和阔叶林,谷地20m土温低于针叶林、混交林而高于阔叶林;在气温一致的丘陵区栽植植物不同,其地表温、土温略有差异;在平原水稻土区,年气温、地表温、20cm土温差异不大,但30cm以下土温渐显差异;不同地貌单元的气温、地表温和土温的年际差异、年平均温度、各月及0～12～24时的温度动态变化各具特征。根据气温与植物生长的关系,拟把气温＞22℃的4～10月称热季、气温＜22℃的1～3月及11～12月称作凉季。可因地制宜,根据气温和土温的变化特征与土壤水分和作物生长的关系,采取措施调节温度,以利于作物生长。     

广州流溪河流域典型农业集水区降雨径流污染物输出特征分析

选取广州市流溪河流域典型农业集水区--新田小流域为研究对象,对研究区降雨地表径流进行定点监测,探讨降雨-径流条件下农业非点源污染物的动态变化规律和不同利用类型的地表景观对非点源污染的贡献情况.结果表明:在降雨事件下,污染物输出浓度总体上高于日常非降雨条件的污染物浓度,T-N、T-P和CODCr的平均输出浓度分别是非降雨条件下的3.8倍、7.8倍和32.1倍;整个降雨-径流过程中,降雨初期是非点源污染物流失的高峰期,污染物浓度变化总体趋势滞后于降雨强度的变化,但与径流量变化趋势总体上相似;从不同地表景观径流产污来看,经生活区的径流CODCr输出浓度显著上升,水田田面径流是引起水体环境N、P污染的主要原因.     

用灰色关联法分析森林生态系统植被状况对地表径流系数的影响

运用灰色关联法对南亚热带鹤山丘陵试验站４种森林生态系统植被状况影响地表径流系数进行了定量分析,结果表明：对于本文所选取的植被状况参数对地表径流系数影响的大小顺序是：枯落叶层厚度〉草本层盖度〉灌木层盖度〉林分高;４种森林生态系统的植被状况对地表径流系数的影响,马占相思林最大,平权关联度与非平权灰关联度分别为０．７８２和０．７６６;林果苗系统最小,平权关联度与非平权灰关联度分别为０．５３２和０．５３５     

城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究

降雨过程中形成的污染已成为重要的城市面源污染,尤其是降雨初期雨水对城市地表的冲刷导致大量的污染物排放入水体,造成城市河流的冲击性污染。当城镇遭遇暴雨时,下垫面硬化和污染物积蓄使得初雨污染峰值过程更剧烈,对河流的水质影响更为严重。本文采用暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）平台对具有不同下垫面特性的城镇流域开展暴雨条件下的径流模拟,在此基础上开展面源污染产生过程模拟,对比研究不同下垫面特性对产流、产污过程的影响。结果表明:降雨强度越大,径流产流速度越快,径流峰值流量越大;流域中建成区占比越高,产生的径流量越大,单位面积产污量线性增大。建成区占比高的流域产污过程线较尖瘦(峰值相对较大但历时较短),受支流汇流历时影响,干流产流过程线形状比支流宽胖(峰值相对较小但历时较长),干流峰值比支流滞后10～14 h。暴雨后期地面冲刷的污染物浓度随时间降低,干流的产污过程峰值相对于支流滞后不显著。研究成果可为城镇初期雨水污染防治的技术实施提供理论支撑,对消除城镇黑臭水体和维护河流水环境健康具有指导意义。     

南亚热带丘陵土壤水分循环及其有效性的研究──Ⅶ.丘陵赤红壤-果树-大气连续体中水流阻力的变化及其分布规律

依据田间实测资料,运用水流的电模拟原理,定且分析了南亚热带丘陵赤红壤-果树（荔枝、芒果和龙眼）-大气连续体中水流阻力各分量的大小、变化规律及其相对重要性．结果表明,连续体中的水流阻力主要分布于从叶气孔腔到大气的扩散过程,荔枝、芒果、龙眼叶-气系统的水流阻力Rla占连续体水流总阻力Rsa的比例分别为93.65％～98.03、95.68％～99.03％、90.13％～98.71％;果树植株体的水流阻力Rp居其次,占Rsa的比例分别为1．97％～6．35％、0.97％～4.32％、0．08％～9．87％：土壤阻力Rs最小,占Rsa的比例小到可忽略不计,故叶-气系统的水流阻力是决定连缤体中水流速率的重要因素．     

浙北低山丘陵区天然次生林和人工毛竹林降雨化学特征比较

森林降雨化学特征定量研究对于准确估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度有重要意义。以中亚热带人工毛竹林和天然次生林为研究对象,分析2种森林类型的穿透雨、地表径流和流域出口径流中各离子浓度时空动态变化特征。结果表明,与人工毛竹林相比,天然次生林具有较高的林冠截留作用和枯落物截持水能力,产生的林内穿透雨和地表径流较少;大气降雨中各离子浓度差异较大,由高到低依次为SO42-、NO3-、Na+、Cl-、K+、Ca2+、NH4+和Mg2+;人工毛竹林和天然次生林林内穿透雨的Na+淋溶系数分别为0.49和0.85,而其他离子都有不同程度增加,表现为正淋溶;与大气降雨相比,2种林分的地表径流中各离子都表现为正淋溶,淋溶系数在1.12~10.16之间,以K+和NO3-较大,而Na+和NH4+较小;流域出口径流中K+和NH4+浓度相对于大气降雨有一定下降,迁移系数分别为0.90和0.21,而Ca2+和Mg2+浓度则明显增加,迁移系数分别为7.55和22.78;2种林分不同层次的降雨化学特征差异主要表现在离子浓度上,除Na+和Mg2+外,天然次生林各层次的离子浓度均大于人工毛竹林。     

人工降雨下草被对黄土丘陵沟壑区坡面径流的调控及临界阈值

黄土丘陵沟壑区降雨集中且多为暴雨,暴雨所形成的坡面径流是造成黄土丘陵严重水土流失的主要原因,而草地植被对坡面径流有良好的抑制作用,草地植被能够通过改变坡面下垫面条件、土壤入渗率来阻延坡面径流的产生,因此揭示草地植被对坡面产流过程的作用及调控机理对于控制该地区的水土流失具有重大意义。该研究以黄土丘陵沟壑区典型草地坡面为研究对象,通过野外人工降雨,探究坡面降雨-产流过程对不同草被覆盖度的响应规律。结果表明,(1)坡面流达到稳定产流时间随着草地植被覆盖度的增大所需时间更长;稳定产流时间随着降雨强度的增大而减小。(2)在60 mm·h~(-1)的降雨强度时,草地植被覆盖度的阈值为75.38%;在90 mm·h~(-1)的降雨强度时,草地植被覆盖度的阈值为90.54%;而对于120 mm·h~(-1)的特大降雨强度时,草地植被覆盖对于径流的影响不显著。(3)坡面流的雷诺数和弗劳德数分别为40.07—695.22和0.33—1.56,阻力系数为1.42—43.53。降雨强度越大,草地植被覆盖度对这些参数的影响逐渐减弱。黄土丘陵的降雨特点多为暴雨,草被对坡面径流的调控作用在强暴雨下不是特别显著,应当辅以林木、灌木措施,才能更有效地控制水土流失。若是只考虑草地植被对坡面的调控作用,90%左右的草地植被覆盖度能够最大效率的应对黄土丘陵沟壑区的降雨状况。     

保留带与造林带水土和养分再分配效应

保留带（ 保留现有灌丛的带状区域）与造林带（ 砍掉现有灌丛用于栽植林木的带状区域） 沿等高线交替配置的生态技术在四川西部逐渐被推广应用,本文定量分析了该技术中保留带与造林带的水土和养分再分配效应．结果表明：①坡度和雨量级是影响保留带与造林带水土流失的重要因子,其越大则水土流失量越大．②保留带净存储水６１ ４６４ ～１２５ １７９ｔｋｍ －２ａ－１ ,拦截土壤２ １３６ ～２ ８１７ｔｋｍ －２ａ－１ ．③保留带表土层的养分比造林带的提高了１４．６８％ ～７４．８９％ ,造林带表土层的养分比对照提高了３ ．３１％ ～１１４．１６％ ．④保留带和造林带内从上至下的表土层养分有逐渐富积的趋势,且保留带与造林带相邻处的养分变化速率最大．⑤保留带通过地表径流的养分流动净积累了５７５ ．５９ ～１ ６９０ ．６６ ｋｇ ｋｍ －２ａ－１有效Ｎ;而对Ｐ、Ｋ 而言,保留带是否能通过地表径流来净积累养分则主要取决于坡度,坡度越大,越有利于保留带通过地表径流来净积累有效Ｐ、Ｋ．     

城市高架桥降雨径流多环芳烃（PAHs）污染特征及其生态风险评价

以上海市高架桥降雨径流作为研究对象,分析了4场高架路面降雨径流溶解相、颗粒相16种PAHs的质量浓度和场次降雨径流平均浓度（Event Mean Concentration）。探讨了城市高架降雨径流中PAHs质量浓度特征、动态变化过程和污染状况。通过对无量纲累积径流量和无量纲累积污染物负荷曲线M（V）进行幂函数拟合,对4场降雨径流不同环数和总PAHs冲刷强度进行了定量表征。以水样中8种PAHs的监测质量浓度及其对3至40种水生生物的LC50为基础数据,采用推广风险系数法对径流水体PAHs进行了生态风险评价。结果表明：地表径流中溶解态PAHs的质量浓度为27.9~979.4 ng·L-1,主要以3环和4环组分为主;颗粒态PAHs中的质量浓度为1120.1~4892.6 ng·L-1,主要以4-6环的组分为主。径流样品中PAHs更容易吸附在颗粒物上,PAHs主要以颗粒相为主,且4-6环颗粒相PAHs所占比例更高,也显示了化石燃料不完全燃烧的特征。4场降雨径流以2013-05-26次降雨EMC值最大,PAHs污染水平最高。其中通过对BaP的EMC值计算,发现4场降雨径流中BaP的EMC值皆超过了国家的排放标准,应引起相关监测管理部门重视。4场降雨径流均表现不同程度的初始冲刷效应,雨强和径流量是影响初始冲刷的2个重要因素。初始冲刷散点拟合状况良好,定量表征发现2013-06-27次降雨初始冲刷强度最大。风险商表征说明,径流水体PAHs造成的生态风险较小,但部分单体PAH对水生生物的生态影响不容忽视。