滇南热带季节雨林和橡胶林对降雨侵蚀力的减缓效应

降雨是影响土壤侵蚀的主要因素,降雨侵蚀力通常用降雨动能和一段时间的最大雨强的乘积表示,简化的计算也可用日降雨量估算。本文选取昆-曼国际大通道滇南段旷地4个气象站(勐腊、勐仑、景洪、思茅)以及1个人工林(橡胶林)和1个热带季节雨林的日降雨量资料,计算了降雨侵蚀力以及随季节变化的规律,比较了森林破坏对降雨侵蚀力的影响。结果表明,昆-曼国际大通道滇南段旷地的降雨侵蚀力干季均较小,雨季逐渐增大,在7、8月达最大;旷地的降雨侵蚀力明显大于橡胶林和热带季节雨林,其差值在干季较小,雨季显著;旷地的年降雨侵蚀力可达到橡胶林的1.8倍以上,是热带季节雨林的2.3倍以上;而月降雨侵蚀力差异最大可达6~7倍;此外橡胶林和热带季节雨林降雨侵蚀力干季相差不大,而雨季橡胶林降雨侵蚀力明显大于热带季节雨林。说明了水土保持效果橡胶林和热带季节雨林比旷地要好,而热带季节雨林的效果要比橡胶林好;森林破坏将极大地增加降雨侵蚀力,加速水土流失。     

亚热带常绿阔叶林和杉木人工林有机碳流失动态特征对降雨的响应

揭示亚热带森林土壤有机碳流失规律是制定相应措施以巩固和维持森林生态系统碳汇的关键。然而已有研究存在的监测对象单一、频率过低、时间过短等问题,导致对这一规律的认识仍然不足。选择亚热带典型的常绿阔叶林和杉木人工林为研究对象,每次降雨过后监测其径流量、泥沙量,分析径流和泥沙中的可溶性有机碳（Dissolved organic carbon,DOC）含量以及颗粒有机碳（Particle organic carbon,POC）含量。旨在比较两种森林DOC和POC流失量的差异,并分析二者与降雨量、降雨强度、5 min最大雨强和降雨侵蚀力四个降雨特征值的关联。拟验证以下两个问题：（1）杉木人工林的DOC和POC流失量是否高于常绿阔叶林;（2）降雨侵蚀力对DOC和POC的解释是否优于降雨量、降雨强度和5 min最大雨强。研究结果发现常绿阔叶林径流量、泥沙量、径流水中DOC浓度和POC浓度、DOC和POC流失量均显著高于杉木人工林。回归分析表明常绿阔叶林和杉木人工林DOC和POC流失量与降雨量、降雨强度和降雨侵蚀力呈显著的线性或幂函数相关,其中降雨量与DOC和POC流失量之间的拟合关系最优。常绿阔叶林产流和产沙量高于杉木人工林可能与前者的林下植被生物量较低有关,前者径流水中DOC浓度和POC浓度较高可归因于其较高的总生物量和土壤有机碳含量。在未来森林经营过程中应合理管理林下植被,尽量减少和避免林下植被的抚育伐,从而能够降低有机碳的水土流失,达到巩固和维持森林碳汇的目的。在未来气候变暖导致降水变化背景下,利用降雨量作为预测指标能够较好评估我国亚热带森林有机碳流失的风险。     

不同降雨条件下坡长对喀斯特坡面土壤侵蚀的影响

基于2012—2014年对贵州省石桥小流域布设的5个坡长(5、10、15、20、25 m)径流小区的59次侵蚀性降雨条件下的产流产沙数据,分析不同降雨条件下喀斯特裸坡产流产沙与坡长的关系。结果表明: 研究区坡面产流量随坡长的增加总体呈先减少后增加再减少的趋势,产沙量随坡长的增加先上升后下降。研究区59次侵蚀性降雨按降雨量、降雨历时和平均雨强可分为3种雨型,分别为A雨型(短历时、大雨强、小雨量)、B雨型(中历时、小雨强、中雨量)、C雨型(长历时、中雨强、大雨量)。不同雨型下坡面产流产沙量与坡长的关系存在一定差异,A和B雨型下存在20 m左右的临界产沙坡长,C雨型下产沙量随坡长的增加逐渐加大。不同雨型下,坡长与产流产沙量均存在较好的三次函数关系。不同坡长间产流产沙量的变幅不同,除15~20 m坡长外,C雨型产流产沙量变幅相对较大,尤其产沙量的变幅显著高于其他雨型。不同雨型的坡面产流总量依次为A雨型＞B雨型＞C雨型;B雨型坡面产沙量最小,20 m坡长处A雨型产沙量最大,其他坡长处C雨型产沙量最大。A雨型(研究区常见雨型)下降雨复合因子较降雨单因子与产流产沙量的相关性更好,降雨量(P)、降雨历时与最大30 min雨强的乘积(TI₃₀)、降雨历时与平均雨强的乘积(TI)、降雨量与降雨历时的乘积(PT)与产流产沙呈极显著相关,其中,P和TI与产流量的相关性最强,二者与产流量在不同坡长间的关系可用线性方程和S型曲线表示,各坡长产沙量与其对应的降雨因子均存在较好的3次函数关系。     

黄土区次降雨条件下林地径流和侵蚀产沙形成机制——以人工油松林和次生山杨林为例

以黄土区两种常见森林植被(次生山杨林和人工油松林)长期定位观测试验为基础,从水量平衡和径流产沙机理出发,分析了次降雨条件下两种林地和荒地坡面产流产沙过程.结果表明,次降雨量在5.0～50.0 mm范围内,油松林和山杨林的林冠和枯枝落叶层总截留率分别为15.45%～56.80%和20.56%～47.81%,且随降雨量的增大而减小.与荒坡地相比,林地土壤入渗性能显著增强,尤其是0～20cm土层.分析表明,在一般降水条件下林地无径流产生;而在降雨雨强为2.5 mm·min^-1和历时30 min条件下,山杨林地无地表径流产生,荒坡地的径流流速和径流挟沙浓度均为油松林地的23.5倍,而其径流剪切力和径流能量均为后者的8倍;油松林地的径流量和产沙量比荒地分别减少了87.6%和99.4%,与径流小区多年(1988～2000)观测平均值(分别为87.0%和99.9%)相近.     

黄土区次降雨条件下林地径流和侵蚀产沙形成机制——以人工油松林和次生山杨林为例

以黄土区两种常见森林植被(次生山杨林和人工油松林)长期定位观测试验为基础,从水量平衡和径流产沙机理出发,分析了次降雨条件下两种林地和荒地坡面产流产沙过程.结果表明,次降雨量在5.0～50.0 mm范围内,油松林和山杨林的林冠和枯枝落叶层总截留率分别为15.45%～56.80%和20.56%～47.81%,且随降雨量的增大而减小.与荒坡地相比,林地土壤入渗性能显著增强,尤其是0～20cm土层.分析表明,在一般降水条件下林地无径流产生;而在降雨雨强为2.5 mm·min^-1和历时30 min条件下,山杨林地无地表径流产生,荒坡地的径流流速和径流挟沙浓度均为油松林地的23.5倍,而其径流剪切力和径流能量均为后者的8倍;油松林地的径流量和产沙量比荒地分别减少了87.6%和99.4%,与径流小区多年(1988～2000)观测平均值(分别为87.0%和99.9%)相近.     

黄土区次降雨条件下林地径流和侵蚀产沙形成机制

以黄土区两种常见森林植被(次生山杨林和人工油松林)长期定位观测试验为基础,从水量平衡和径流产沙机理出发,分析了次降雨条件下两种林地和荒地坡面产流产沙过程.结果表明,次降雨量在5.0～50.0 mm范围内,油松林和山杨林的林冠和枯枝落叶层总截留率分别为15.45%～56.80％和20.56%～47.81％,且随降雨量的增大而减小.与荒坡地相比,林地土壤入渗性能显著增强,尤其是0～20 cm土层.分析表明,在一般降水条件下林地无径流产生;而在降雨雨强为2.5 mm·min^-1和历时30 min条件下,山杨林地无地表径流产生,荒坡地的径流流速和径流挟沙浓度均为油松林地的23.5倍,而其径流剪切力和径流能量均为后者的8倍;油松林地的径流量和产沙量比荒地分别减少了87.6%和99.4%,与径流小区多年(1988～2000)观测平均值(分别为87.0%和99.9%)相近.     

近百年中国西南降雨侵蚀力反演计算与时空格局演变

降雨侵蚀力(R)是评价降雨对土壤剥离、搬运侵蚀的重要指标,反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,分析降雨侵蚀力百年尺度的演变过程对于探究区域生态安全格局具有十分重要的意义。基于CRU_TS4.01数据集中的逐月降雨数据,计算中国西南地区1901—2016年的降雨侵蚀力,分析其时空格局演变过程并基于像元进行了趋势分析。结果表明:(1)西南地区百年以来降雨侵蚀力空间分布与降雨量的分布基本一致,呈现出自西北向东南逐渐增加的空间分布格局;(2)中国西南有34.11%的地区百年平均降雨侵蚀力在4500—5500 MJ mm hm-2h-1a-1之间;(3)西南地区降雨侵蚀力在年内的集中度较高,各个地区在夏季(6—8月)和秋季(9—11月)的累计降雨侵蚀力占到了全年的75.84%—96.09%,其中季节最大降雨侵蚀力出现在西藏林芝地区的夏季,其贡献率达到了74.2%;(4)西南地区降雨侵蚀力在百年尺度上的年均值为4092.84 MJ mm hm-2h-1a-1,最高值(1915年)为4667.75 MJ mm hm-2h-1a-1,最低值(1992年)仅3639.63 MJ mm hm-2h-1a-1;(5)西南地区降雨侵蚀力年际变化存在明显的空间差异性,有47.59%的区域降雨侵蚀力呈现不同程度的减少趋势,32.91%的区域则呈现不同程度的增加趋势。为中国西南地区土壤侵蚀的防治、生态安全格局的形成及演化机制提供了理论和数据方面的参考。     

黄土高原风蚀水蚀交错区侵蚀产沙过程及机理

黄土高原风蚀水蚀交错区由于风蚀、水蚀的耦合作用,侵蚀程度剧烈、过程复杂.采用风洞与模拟降雨相结合的方法,研究了风水交错侵蚀条件下坡面产沙变化过程及侵蚀作用机理,定量分析了风蚀对水蚀的影响程度及其与水蚀的关系.结果表明:风蚀与水蚀之间存在明显的正交互效应.风蚀促进了侵蚀形态的发展,改变了降雨产沙随雨强变化的量化关系.雨强60、80 mm·h-1时,未风蚀处理下,坡面产沙量随降雨历时呈下降趋势,并趋于稳定;但风蚀处理后,产沙量降低至一定谷值时,又呈波动增加趋势.60、80、100 mm·h-1雨强下,风蚀处理的坡面产沙量增幅为7.3％～27.9％(风速11m·s-1)、23.2％ ～ 39.0％(风速14 m·s-1);雨强120、150 mm·h-1时,降雨15 min内,各处理的坡面产沙量均呈下降趋势,但随着降雨历时的延长,风蚀处理的坡面产沙量较未风蚀处理呈先低后高的变化趋势.风水交错侵蚀作用机理复杂,在时空分布特征、能量供给、侵蚀力作用方式等方面相互联系、互相促进.     

南方山区典型小流域桉树人工林种植对水土流失的影响

南方山区人工林的不合理开发导致严重的水土流失。典型人工林小流域土壤侵蚀时空变化研究对于人工林种植和山区生态环境可持续发展具有重要意义。本研究利用地理信息系统结合修正通用土壤流失方程，分析了粤西山区大顶山小流域土壤侵蚀的时空变化及关键驱动机制。结果表明：大顶山小流域侵蚀模数为1948.1 t·km^-2·a^-1,属于轻度侵蚀，但空间变异十分剧烈，变异系数为5.12,最大值可达191127 t·km^-2·a^-1。微度侵蚀(<500 t·km^-2·a^-1)面积占流域总面积的80.6%,中度及以上侵蚀(>2500 t·km^-2·a^-1)主要分布在植被覆盖度小于30%的桉树人工林幼林区，贡献了流域总侵蚀量的75.7%。2014—2019年间，大顶山小流域平均侵蚀年际变化不大，但土壤侵蚀空间分布变化较大，植被覆盖度、坡度和降雨是关键影响因素。桉树人工林种植导致自然植被破坏是引发造林区土壤侵蚀的首要原因。幼林区土壤侵...     

模拟降雨条件下砾石含量对塿土工程堆积体坡面产流产沙的影响

为探究砾石含量对塿土堆积体坡面产流产沙的影响,采用室内人工模拟降雨试验,以土质坡面为对照,研究5种砾石含量(10%、20%、30%、40%、50%)堆积体坡面在不同降雨强度(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^-1)下的产流产沙特征。结果表明:不同试验条件下的平均径流率在2.18～13.07 L·min^-1,不同雨强条件下平均径流率均在砾石含量10%(或20%)和50%时分别达到最大值与最小值;平均流速在0.06～0.22 m·s^-1,流速变化复杂,砾石含量越小,流速变幅越大,变异系数也越大,砾石含量10%时平均流速最大。砾石的存在可有效抑制产沙,最大减沙效益可达84.2%,雨强相较于砾石含量对平均产沙率的影响更大。偏相关分析表明,平均径流率、流速、产沙率均与砾石含量呈极显著负相关;平均产沙率与平均径流率、平均流速以及二者交互项均呈极显著线性函数关系,其中,与平均径流率的相关性最强。本研究可为塿土区工程堆积体水土流失治理和侵蚀模型的建立提供参考。     

人工降雨对湿地植物叶表面颗粒物滞留的影响

现阶段植物滞尘作为治理大气颗粒物污染的有效方法已被广泛接受与应用。已有研究表明,降雨等方式对植物叶表面颗粒物的滞留有着显著的影响,可有效地将颗粒物从叶表面去除,使植物再次具有滞留颗粒物的能力。由于自然降雨难以量化,现有研究大多采用模拟降雨的方式,将降雨特性量化为降雨强度、降雨历时等可控变量,但较少将降雨高度这一变量纳入研究。且大多以森林生态系统或者城市生态系统中常见的乔、灌、草等植物为主要研究对象,而忽略了处于水陆过渡带的湿地生态系统中植物的特殊性。湿地生态系统不仅可通过植物叶片等结构滞留颗粒物,还可依靠增强空气相对湿度促进颗粒物的吸收和积累,导致湿地植物滞尘规律的特殊性。因此,选择北京地区湿地生态系统内的4种常见植物（香蒲、菖蒲、芦苇和黄花鸢尾）作为研究对象,通过人工模拟降雨的方式,将降雨特性量化为降雨高度与降雨强度两个变量,共设置1 m （11 m）、2 m （10 m）两个不同降雨高度,30 mm/h、45 mm/h、60 mm/h三种不同降雨强度,并将颗粒物划分粗颗粒物（10—100 μm）、细颗粒物（3—10 μm）、超细颗粒物（0.4—3 μm）三种粒径范围。通过滤膜法获得单位叶面积颗粒物去除量,探讨人工降雨对湿地植物叶表面颗粒物滞留的影响。主要研究结果如下：（1）颗粒物去除量在粗颗粒物（10—100 μm）粒径范围内最高;（2）所试4种湿地植物中,菖蒲的颗粒物去除量位居前列;（3）只有在一定的范围内,植物叶表面颗粒物去除量才随降雨强度的增加而增加;（4）不同降雨高度下所试湿地植物叶表面颗粒物去除量无明显规律,降雨高度之间无显著差异（P>0.05）。     

半干旱地区半流动沙丘水分深层渗漏量及其对降雨格局的响应

降雨是荒漠化地区土壤水分的主要补给源,对土壤水分的变化有着深远影响,在沙区深层土壤水分补给中具有重要作用。本研究基于参数优化后的Hydrus-1D模型,分析了半干旱的科尔沁沙地半流动沙丘200 cm深层渗漏量的动态变化过程及其对降雨格局的响应关系。结果表明: 2016—2019年4—10月,半流动沙丘的年均渗漏补给量为254.31 mm,占同期降雨量的61.8%。深层渗漏主要发生在6—8月,该期渗漏量占比72.8%;渗漏速率变化在0.03～2.70 mm·h^-1,最大渗漏速率发生在降雨量大、频次高的降雨事件下。降雨入渗补给深层土壤水受到降雨量、降雨强度、降雨历时及前期土壤水分含量的影响,历时长、雨强小的降雨事件更有利于水分深层渗漏,渗漏量与降雨量呈显著正相关关系(R²=0.85),16～18 mm降雨量是产生土体200 cm深度渗漏的阈值。高频次降雨事件通常在17～38 h后达到渗漏速率峰值,整个渗漏过程长达164 h以上。深层渗漏量的准确估算对荒漠化地区水资源评价和生态建设具有理论和现实意义。     

Seasonal rate of nitrate reduction in two temperate forest soils

Rainfall and throughfall chemistry beneath Sitka spruce of four ages were determined for a one year period. Throughfall beneath the older stands was consistently much more acid than rainfall. The H-ion flux was more than twice that in rainfall. Throughfall beneath the younger stands was only slightly more acid than rainfall, but the throughfall H-ion flux was considerbly less than in rainfall because the canopy intercepted a large proportion of rainfall. Concentrations and fluxes of other major cations and anions were greater in throughfall than precipitation for all crop ages.     

降雨侵蚀过程中黑土团聚体流失特征

坡面侵蚀过程中土壤团聚体流失可直接反映土壤团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究降雨侵蚀过程中黑土坡面土壤团聚体流失特征。试验处理包括黑土区常见的2个侵蚀性降雨(50、100mm/h降雨强度)和2个坡度(5°和7.5°)以及2种地面处理(裸露休闲和秸秆覆盖)。结果表明:裸露休闲处理下径流含沙量是秸秆覆盖处理的27.5—141.3倍,且不同处理下含沙量最大值均出现在降雨初期。覆盖秸秆与无覆盖试验处理下土壤团聚体流失均以0.25 mm微团聚体为主。秸秆覆盖试验处理下泥沙中0.25 mm微团聚体流失量占团聚体流失总量的34.5%—56.8%,而在裸露休闲处理下其值达到82%以上。秸秆覆盖处理下的各粒级团聚体流失量较裸露休闲试验处理减少了33.3%以上,其中差异最明显的是≥1 mm粒级团聚体与0.25 mm微团聚体,二者分别较裸露休闲处理减少了43.1%—96.4%和99.0%以上。秸秆覆盖处理下的0.25—2 mm粒级团聚体流失比例较裸露休闲处理明显增加。秸秆覆盖试验处理下流失团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别是裸露休闲处理的1.5—2.9和1.7—2.0倍;而秸秆覆盖处理下的平均重量比表面积(MWSSA)和分形维数(D)较裸露休闲处理分别减少了26.2%—32.9%和5.1%—6.7%。     

降雨格局变化对红砂幼苗根系生长和生物量分配的影响

以自然生长的典型红砂(Reaumuria songarica(Pall.)Maxim.)群落中的幼苗为研究对象,以自然降雨为对照,设定降雨量减少30%(W~-)、不变(W)和增加30%(W~+)3个降雨量水平,2个降雨时间间隔即自然降雨时间(T)、延长降雨间隔时间至1.5倍(T~+)),研究降雨格局变化对红砂幼苗根系生长和生物量分配的影响。结果表明:(1)同一降雨量条件下,降雨间隔延长促进了红砂幼苗主根的伸长生长、增加了根表面积,增大了根冠比,有利于红砂幼苗根系生长。(2)降雨量较少的条件下(W~-、W),延长降雨间隔促使红砂幼苗地下、地上及总生物量累积;而降雨量较多(W~+)条件下,延长降雨间隔使各部分生物量有所降低,但差异不显著。(3)在自然降雨间隔条件下,降雨量的增加使红砂幼苗的总生物量和主根长呈增加的变化趋势,对其生长起到促进作用。研究认为,降雨格局的变化会明显影响自然生长的红砂群落中幼苗的生长和生物量分配。     

模拟降雨变化对古尔班通古特沙漠土壤养分及酶活性的影响

土壤酶参与土壤系统的养分循环过程,是联系植物和土壤养分的关键纽带。土壤酶活性对降水格局变化响应敏感,这种响应对于缺水且养分贫瘠的荒漠生态系统显得尤为重要。然而,早春积雪完全融化后首次降雨时间及降雨量如何影响土壤养分及土壤酶活性还鲜见相关报道。以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,在早春积雪完全融化后,设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10天、20天和30天)和3个降雨梯度(5 mm、10 mm和15 mm),于植物生长旺季采集土壤样品,研究土壤养分含量和土壤酶活性的响应特征。结果表明：积雪完全融化后不同首次降雨时间下5mm降雨处理以及积雪完全融化后第30天下各降雨量处理对土壤养分和酶活性影响不显著。积雪完全融化后第10天,随降雨量增加,土壤全碳呈显著先下降后增加趋势,全钾呈显著增加趋势,而土壤微生物量碳呈显著降低趋势;积雪完全融化后第20天,随降雨量增加,速效氮、土壤蔗糖酶活性、土壤微生物量碳氮呈先下降后增加趋势,土壤全碳和多酚氧化酶活性显著下降,土壤全钾和碱性磷酸酶活性显著增加。模拟10 mm降雨,随首次降雨时间推迟,土壤全氮、速效氮、速效磷、土壤蔗糖酶活性和土壤微生物量碳呈增加趋势;...     

The incidence of increased pollen concentrations during rainfall in the air of London

Summary Data from a Burkard volumetric sampler in a densely built-up area of North-central London, England are used to investigate the effects of rainfall on pollen concentrtions over four years. Pollen counts generally decreased with rainfall, although several episodes of increased pollen concentration have been recorded in London following the onset of precipitation.Pollen concentration is recorded as two-hourly pollen counts, while hourly records of nine meteorological variables, including rainfall amount and intensity, are obtained from the London site of the Meteorological Office. The two-hourly changes in concentration that take place during both «normal» rainfall events and during those displaying marked increases in pollen concentration are examined in relation to the patterns of rainfall, the wind regimes, synoptic situation and general characteristics of urban areas.The influence of rainfall in removing pollen from the air is also examined in relation to the rainfall intensity and size of pollen grains for selected taxa.