风水交错侵蚀条件下侵蚀泥沙颗粒变化特征

风蚀和水蚀是黄土高原风蚀水蚀交错区土壤侵蚀的主要方式,研究风水交错侵蚀对土壤颗粒的影响对于准确评价该区土壤质量及环境影响有重要意义.本文采用风洞与模拟降雨试验相结合的方法,分析了风水交错侵蚀条件下侵蚀泥沙颗粒变化特征.结果表明： 在11、14 m·s^-1风速的风蚀下,坡面表层(0～1 cm)土壤颗粒粗化.其中,细颗粒(<0.01 mm)减小9.8%～10.8%,粗颗粒(>0.05 mm)增加16.8%～20.8%.风蚀改变了坡面物理性状,进而影响了降雨侵蚀泥沙颗粒变化.相对于未风蚀,风蚀处理的侵蚀泥沙细颗粒增加2.7%～189%,粗颗粒降低3.7%～9.3%.风蚀处理后,在不同雨强、不同降雨历时下,侵蚀泥沙颗粒变化趋势不同.雨强60、80、100 mm·h^-1时,侵蚀泥沙颗粒变化较大,而雨强150 mm·h^-1、产流>15 min时,变化趋势减缓.
     

南方沿海地区城市水土流失类型及特征 ——以珠海市三灶区为例

通过野外实地考察结合遥感技术手段开展珠海市三灶区城市水土流失重点调查。三灶区水土流失类型以人为侵蚀为主,主要是由于开发平台建设、取土采石和修筑公路造成,侵蚀类型复杂多样,多沿交通道路两侧以及城市建成区周遍地带分布,侵蚀模数相差很大,最大侵蚀模数和最小侵蚀模数之间相差3个数量级,充分反映了城市水土流失的特点。     

一株菲降解细菌的分离鉴定及其特性

通过选择性富集培养,从沈抚灌区石油污染土壤中分离到1株菲降解细菌.试验证明该菌株能以菲为唯一碳源和能源生长.经形态学、生理生化鉴定和16S rRNA基因序列比对分析,确定该菌株属于不动杆菌属,命名为Acinetobacter sp. L2. 系统发育进化分析发现,L2菌株与Acinetobacter sp. DG880［AY258108］亲源关系最近.L2菌株培养7 d后对菲的降解率达96.3%.邻苯二酚2,3-双加氧酶活力测定表明,L2菌株可能含有菲降解基因.     

加速侵蚀对土壤腐蚀酸动态变化的影响

土壤腐殖酸的流失是土壤退化的标志之一。林地被开垦破坏后,土壤腐殖酸的流失程度在坡面上空间分布与侵蚀方式和侵蚀强度相对应,坡面中部和中下部浅沟沟槽处最为严重,细沟侵蚀区次之,梁峁上部片蚀区相对最弱。侵蚀土壤中的腐殖酸总碳、胡敏酸碳和富啡酸碳含量随开垦年限的增加呈指数减少,其减少程度受侵包庇中度和侵蚀广度匠影响。腐殖酸的流失与加速侵蚀造在怕土壤剖面破坏密切相关,恢复植被可使土壤腐殖酸逐渐增加,土壤肥力     

浙江天童国家森林公园微地形与植被结构的关系

植物群落的本质特征之一是群落中的植物和环境之间存在一定的相互关系。丘陵地区的地形由各种微地形单元构成,这些微地形单元在空间上的分化提供的异质化的生境导致了区域丰富的物种和群落多样性的形成。选择浙江东部低山丘陵地区具有典型代表意义的天童国家森林公园,在地形识别的基础上,结合详细的植被调查,分析了不同微地形单元物种组成及其林分结构的变化。结果表明,基于物种组成相似性,7个微地形单元可以归为2组,与通过侵蚀前线划分结果一致。依据物种在这2个小尺度地形单元的分布格局,可以划分出3个特征种组,即上部坡面分布型、下部坡面分布型和无统计偏差型。壳斗科、山茶科、冬青科和山矾科常绿物种是构成上部坡面植被的主要成分,而榆科、槭树科、胡桃科和漆树科等的落叶种及樟科常绿种则是构成下部坡面植被的主要成分。下部坡面各微地形单元的林分垂直构造比上部坡面复杂,由榆科、槭树科、胡桃科和漆树科生境先锋种形成的明显超高层以及超大个体的存在是其显著特征。但其密度低于上部坡面微地形单元。上部坡面的顶坡和谷头凹地明显缺乏乔木层的存在。侵蚀前线是丘陵地区不同生境最重要的划分界限,由其切分的上部坡面和下部坡面是评价物种组成和林分结构的两大基本功能区域。     

亚热带侵蚀红壤植被恢复后营养元素通量的变化

对亚热带花岗岩红壤强度侵蚀地采取种草促林(ER1)、植灌促林(ER2),栽阔促林(ER3)3种生态恢复措施近20a后生态系统的营养元素储量及通量进行了研究,并以强度侵蚀地(CK1)和村旁受保护的风水林(CK2)为对照。研究结果表明:强度侵蚀地生态系统储存在植被中的营养元素总量及流通量极小,植被营养元素库存量仅7.494kg/hm2,乔木层营养元素年吸收量0.505kg/hm2,年归还量0.141kg/hm2。生态恢复约20a后,植被养分库储量和通量显著增加,ER1、ER2和ER3植被的营养元素总储量分别是强度侵蚀地的22.2、99.5倍和62.3倍,乔木层营养元素年吸收量分别是强度侵蚀地的20.9、171.5倍和82.9倍,年归还量分别是强度侵蚀地的42.5、158.4倍和93.9倍,年存留量分别是强度侵蚀地的12.5、176.6倍和78.7倍。ER2的营养元素循环恢复程度最好,虽然其植被营养元素库储存量、吸收量和归还量仍低于同地带未遭侵蚀的马尾松林,但其营养元素的吸收量和存留量与CK2的已没有显著差异,生态系统已基本具有自我维持功能。而施肥、有效的水土保持工程措施、种植当地适生的固N树种、适当高的密度、加强植被管理等措施,均可能有利于营养元素循环功能的恢复。     

露天矿排土场平台-边坡系统侵蚀形态及径流产沙特征

露天矿排土场平台径流汇集量大且急促,常导致边坡发生强烈沟蚀。排土场平台-边坡系统集中来水条件下的侵蚀过程研究仍十分薄弱。本研究以平台-边坡系统为对象,采用野外放水冲刷试验方法,研究不同放水流量(48、60、72、84 L·min^-1)下系统径流、产沙及侵蚀形态演变规律。结果表明: 48 L·min^-1流量时,平台-边坡系统以细沟侵蚀为主,60～84 L·min^-1流量下系统发育形成切沟。平台、边坡流速随放水历时呈突变-波动-稳定变化趋势,平台流速小于边坡径流流速,减幅为8.3%～67.1%,边坡流速为边坡上/下部最大,较中部增加18.5%～44.6%。平台和边坡产沙率随放水历时呈现突变-波动-稳定3个阶段,边坡产沙率高达平台的17.4倍;平台上细沟侵蚀产沙量占比高达86.6%～95.1%,60～84 L·min^-1流量下边坡切沟侵蚀产沙量占比高达69.2%～86.6%。平台侵蚀沟宽深比大于边坡,边坡宽深比为边坡上部最小,边坡中/下部最大,是边坡上部的1.36～1.93倍,侵蚀沟沿平台至坡脚总体上呈“宽浅-窄深-宽浅”式发展;48 L·min^-1流量下侵蚀主要集中在平台与边坡中部,侵蚀体积占比分别为29.9%、26.8%;60～84 L·min^-1流量时,侵蚀集中在边坡上部,占总侵蚀体积的36.1%～44.7%。结果可为陕北露天矿排土场平台-边坡系统沟蚀防治及侵蚀产沙模型的建立和修正提供参考。     

降雨条件下两种土壤类型工程堆积体坡面水沙关系与侵蚀动力特征

随着生产建设活动的日益频繁,其产生的工程堆积体逐渐成为人为水土流失的主要来源。本研究选取风沙土和红土堆积体,通过室内模拟降雨试验,研究了不同雨强(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^-1)和砾石含量(0、10%、20%、30%)条件下,两种土质工程堆积体坡面侵蚀过程中水沙关系和侵蚀水动力特征的变化。结果表明: 风沙土堆积体产沙率随时间呈波动式增大趋势;红土堆积体在1.0 mm·min^-1雨强时先增大后逐渐稳定,其他雨强则迅速下降后呈波动变化的趋势,且雨强越大、砾石含量越小,波动越剧烈。风沙土堆积体在0和10%砾石含量时存在坡面细沟侵蚀,细沟侵蚀阶段的产沙率是片蚀阶段的6.74～57.40倍;红土堆积体坡面侵蚀过程可划分为松散颗粒侵蚀阶段和土石侵蚀阶段,松散颗粒侵蚀阶段产沙率是土石侵蚀阶段的1.05～3.49倍。两类堆积体产沙率均随雨强增大而增大,1.0和1.5 mm·min^-1雨强时产沙率随砾石含量增大而波动变化,雨强＞1.5 mm·min^-1时则随砾石含量增大而减小,相同条件下,风沙土堆积体产沙率是红土的1.45～4.14倍。风沙土堆积体侵蚀过程中水沙关系由水大沙少向水大沙多转变,而红土堆积体则呈相反变化: 水大沙多时期,风沙土堆积体产沙增速是红土堆积体的1.94～37.60倍;水大沙少时期,红土堆积体产沙减速是风沙土的1.40～21.30倍。总体上,径流功率在描述两类堆积体侵蚀动力过程方面优于径流剪切力,临界径流功率均随砾石含量增大而增大,其中,风沙土堆积体在细沟侵蚀阶段的临界径流功率(0.02～0.04 W·m^-2)是片蚀阶段的2倍,且两阶段临界径流功率均低于红土堆积体。本研究结果可为工程堆积体侵蚀预测模型的建立提供科学参考。     

Erosion-Resistant Surfaces Inspired by Tamarisk

Tamarisk, a plant that thrives in arid and semi-arid regions, has adapted to blustery conditions by evolving extremely ef- fective and robust anti-erosion surface patterns. However, the details of these unique properties and their structural basis are still unexplored. In this paper, we demonstrate that the tamarisk surface only suffers minor scratches under wind-sand mixture erosion. The results show that the anti-erosion property of bionic sample, inspired by tamarisk surface with different surface morphologies, can be attributed to the flow rotating in the grooves that reduces the particle impact speed. Furthermore, the simulation and experiment on the erosion wear behavior of the bionic samples and bionic centrifugal fan blades show that the bionic surface with V-type groove exhibits the best erosion resistance. The bionic surface on centrifugal fan blades with opti- mum parameters can effectively improve anti-erosion property by 28.97%. This paper show more opportunities for bionic application in improving the anti-erosion performance of moving parts that work under dirt and sand particle environment, such as helicopter rotor blades, airplane propellers, rocket motor nozzles, and pipes that regularly wear out from erosion.     

黄土丘陵区景观格局对水土流失过程的影响——景观水平与多尺度比较

以黄土丘陵沟壑区河口-龙门区间内42个水文站控制流域土地利用和径流泥沙数据为基础,借助GIS和RUSLE,运用景观格局指数分析法,从景观水平和多尺度上探讨景观格局对流域水土流失过程的影响。结果表明:河龙区间流域景观格局和水土流失过程特征存在明显空间分异和相对差异。在斑块类型水平上草地的连结度(COHESION3)和分维数变异度(FRAC_CV3)、耕地和居民建设用地的丛生度(CLUMPY1、CLUMPY5)、居民建设用地边缘密度(ED5)是影响流域水土流失过程的重要指标,其中草地连结度对流域水土流失过程变异的解释度最高。在景观水平上景观连结度(COHESION)、平均斑块面积(AREA_MN)、景观聚集度(AI)、景观丰富度(PR)是影响水土流失过程的主要因子,其中景观聚集度(AI)对流域水土流失过程变异的解释程度最高。斑块类型水平景观格局对水土流失过程空间变异的解释能力要高于景观水平。景观格局具有明显的嵌套特性并强烈影响着流域水土流失过程,在嵌套水平上草地连结度(COHESION3)和耕地丛生度(CLUMPY1)是控制流域侵蚀产沙的主要格局因子,草地分维数变异程度(FRAC_CV3)可以抑制流域泥沙输移过程。景观格局对水土流失过程的影响机制和景观指数与反应变量间的统计学关系随尺度不同而异。