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.     

极端降雨下黄土高原草被沟坡浅层滑坡特征及其对产流产沙的影响

植被恢复作为黄土高原防治水土流失的重要措施,但极端降雨诱发的浅层滑坡在植被恢复的沟坡上频繁发生,影响流域的产流产沙过程。基于野外原位模拟降雨试验,在60 mm/h降雨强度下,研究草被沟坡浅层滑坡发生特征及其发生前后的产流产沙差异。结果表明：（1）极端降雨所诱发的草被沟坡上的浅层滑坡深度为14-36 cm,与自然强降雨所导致的浅层滑坡深度相贴合,均是低于50 cm。（2）植被根系与土壤容重、孔隙度等土壤性质显著相关（P<0.05）,致使滑坡面上、下层土壤物理性质差异显著（P<0.05）。由于土壤性质的差异,在极端降雨下滑坡面上层土壤水分更快达到饱和（饱和度>90%）,导致浅层滑坡的发生。（3）草被坡面浅层滑坡后的径流与产沙均显著增大（P<0.05）。三个小区的平均径流率在滑坡后增大了4.0-13.1倍,其平均含沙量和产沙率在滑坡后分别增大了9.9-54.9倍和70-841倍。研究结果有助于加深了解植被沟坡的侵蚀产沙机理,并为浅层滑坡防治提供科学依据。     

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。     

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。     

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。     

南方红壤丘陵区杜仲人工林产流产沙与降雨特征关系

杜仲是我国南方红壤丘陵区重要的水土保持经济树种,为了阐明人工杜仲林地表径流和土壤侵蚀的特征及其与降雨特征的关系,2002-2005年在典型的杜仲人工林设置径流小区,进行定位观测,结果表明:1)观测期间,研究区主要以降雨量(R)＜25 mm、降雨强度(I)＜5 mm·h-1的降雨为主;2)降雨量(R)、降雨量与降雨强度的乘积(R·I)、降雨侵蚀力(R30)与土壤侵蚀量和径流均表现出极显著的线性相关关系;在对特定的降雨条件下的坡面侵蚀进行预测的时候,用R30进行预测比用R·I更接近通用土壤流失方程降雨影响因子的内涵;3)对杜仲人工林径流深(Rd)与降雨侵蚀力(R30)的乘积(Rd·R30)与土壤侵蚀量进行拟合,结果表明,二者达到极显著线性相关性(r=0.685,P＜0.01),比单一用径流进行坡面侵蚀预测更符合水蚀产沙过程.     

铅锌矿渣酸性淋溶下重金属释放特征及其对植物幼苗生长的影响

探讨了贵州省赫章铅锌矿区铅锌矿渣及尾矿酸性淋溶下重金属的释放特征及淋溶水对植物幼苗生长的影响。结果表明,随着淋溶时间的延长,淋溶水中Cu、Zn、Pb、Cd含量均呈下降趋势,其浓度范围分别为0.038～2.509、0.0001～0.850、0.040～0.605和0.004～0.021mg.L-1,淋溶水以Cd、Pb污染为主。前期(1～5d)淋溶水对幼苗的根长、芽长有显著的抑制作用,后期(20～25d)抑制作用明显下降;物种耐性由强到弱的大小顺序为白菜油菜黑麦草。     

不同近地表土壤水文条件下雨滴打击对黑土坡面养分流失的影响

目前,土壤水分饱和和壤中流条件下,雨滴打击对养分流失的影响尚不清楚.通过3个近地表土壤水文条件(自由入渗、土壤水分饱和与壤中流)下,土槽上方架设与不架设尼龙纱网模拟降雨对比试验,研究雨滴打击对黑土坡面侵蚀过程及NO3-N、NH4-N与PO4-P随径流和侵蚀泥沙迁移的影响.结果表明,纱网覆盖消除雨滴打击后坡面侵蚀量和泥沙浓度分别减少59.4％-71.6％和57.3％ -73.0％,不同水文条件下减少量的排序为:自由入渗＞壤中流＞土壤水分饱和.消除雨滴打击后养分随径流流失的减少仅在自由入渗条件下体现较明显,该水文条件下NO3-N、NH4-N与PO4-P流失分别减少33.3％、23.1％和40.7％;3种水文条件下,消除雨滴打击均明显减少养分随泥沙的流失,其中自由人渗条件下减少效果最明显,该水文条件下,NO3-N和NH4-N流失分别减少20.9％ -54.9％和25.0％ -62.3％,而PO4-P流失减少在74.6％以上.雨滴打击增大了NO3-N的淋失,但对NH4-N与PO4-P的淋失几乎无影响.消除雨滴打击后,自由人渗条件下养分的等效径流迁移深度减少26.7％-42.6％,而土壤水分饱和与壤中流条件下基本无变化.以上研究结果为有效防治坡面土壤侵蚀和农业非点源污染提供科学理论依据,尤其是在壤中流出现的地方.     

氧化钠胁迫下苯丙烯酸对黄瓜根际细菌DNA分子水平多态性的影响

采用PCR-DGGE技术,研究了NaCl（0、292.5、585 mg·kg^-1土）胁迫下,不同浓度苯丙烯酸（0、25、50、100、200 mg·kg^-1土）对黄瓜根际细菌DNA分子水平多态性的影响.结果表明：在黄瓜幼苗的不同时期,低浓度苯丙烯酸（50 mg·kg^-1土）处理使DGGE图谱中的条带数和条带灰度与对照（CK,0 mg·kg^-1土）相近,多样性指数、均匀度指数和丰富度指数最高;高浓度苯丙烯酸（100、200 mg·kg^-1土）处理使土壤DGGE图谱中的条带数减少,条带灰度变暗,多样性指数、均匀度指数和丰富度指数较低.表明NaCl胁迫下,低浓度苯丙烯酸缓解而高浓度苯丙烯酸加重了盐分对土壤微生物的胁迫.对目的条带的克隆测序结果表明,受影响的主要细菌类群多数为不可培养细菌及α-、γ-和β-变形菌门,有少部分属于厚壁菌门、酸杆菌门和放线菌门.     

好氧反硝化菌代谢机制及其与重金属相互作用的代谢特征

好氧反硝化是在好氧条件下将NO3--N最终转化为N2的过程.好氧反硝化菌不仅表现出优秀的脱氮性能,可在许多极端条件下生存,还拥有多种重金属耐受性.本文总结了不同重金属Cr(Ⅵ)、Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)对好氧反硝化菌脱氮效率的影响,同时整理了好氧反硝化菌对不同重金属的耐受或去除机制.分析了好氧反硝化菌在工业废水处理中的应...     

城市地表灰尘中重金属的来源、暴露特征及其环境效应

地表灰尘是城市环境重金属的“源”、“汇”载体,与环境质量和人类健康有着密切关系.分析了城市地表灰尘重金属污染研究的意义,综述了国内外城市地表灰尘重金属地球化学行为研究进展,包括地表灰尘重金属来源、暴露特征及其影响因素分析、环境效应等方面.提出应加强时间序列及小尺度微观研究;地理因素对地表灰尘中重金属暴露特征、环境效应的影响机理研究.     

二道坊河沉积物中重金属等元素富集特征的研究

以二道坊河沉积物为研究对象 ,采用相关与回归分析综合地研究了 1 4种元素在沉积物中的富集特征 .结果表明 :地球化学性质相近的元素 ,它们在沉积物中的相关系数大多达到了显著或极显著的水平 ;通过因子分析 ,求出了 4个主因子 ,它们代表沉积物中1 4种元素测定信息的 85% ,以第一、二主因子对应的特征向量为X、Y轴将 1 4个元素分成了 3类 ;建立了大部分元素与沉积物性质之间的多元回归方程 .     

Accumulation of heavy metals by aquatic mosses. 2: Rhynchostegium riparioides

A study was made of general ecology and metal accumulation in the widespread aquatic moss Rhynchostegium riparioides, (Hedw.) C. Jens. with a view to developing the use of this species as a monitor of heavy metal pollution. In order to establish a data bank for statistical analysis, samples of water and moss were taken within a 6-week period from 105 sites (10-m reaches) in Northern England from streams and rivers of diverse physical and chemical types. Analyses were made of 14 metals (Na, Mg, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Ba, Pb) in both 2-cm tips and whole plants. The same 14 metals were also measured in both total and filtrable water, together with 12 other variables. Samples of tips were easier to prepare for analysis, but had significantly (p < 0.001) lower concentrations of all metals except Na and K. Significant correlations (p < 0.001) between metal in moss and aqueous metal were found for ten metals (Na, K, Mg, Ca, Mn, Cu, Zn, Cd, Ba, Pb). Correlations between metals in moss and in water were in general similar for tips and whole plants, but much higher for tips with Na, Zn and Cd; the relationship was quite similar whether total or filtrable water was considered, with the exception of Ba where the correlation was much higher with the latter. A multiple regression was used to suggest which variables in water and/ or moss may influence accumulation of Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Ba and Pb in the moss. For instance, the variables which had a very highly significant effect on Pb in tips were Pb, filtrable reactive phosphate and Zn in the water. A discussion is included of how the data may be used for monitoring purposes.     

黄土高原水蚀风蚀复合区几种树木蒸腾耗水特性

利用PT茎流仪、LI-6400光合测定系统和LI-1400气象工作站对黄土高原水蚀风蚀复合区河北杨、小叶杨和山杏3种树木生长季节树干液流特征、叶片蒸腾速率及其环境因子进行测定.结果表明:典型天气3种树种树干液流昼夜节律明显,夜晚有微弱的稳定的树干液流存在,单双峰规律不明显,3树种树干液流启动和停止时刻基本一致,树干液流速率启动时间为7:00左右,停止时间为20:40左右;3树种平均树干液流速率分别为(3.65±0.40)kg · h-1、(2.22±0.21)kg · h-1、(1.63±0.13)kg · h-1,日单株蒸腾耗水量分别为(49.29±5.42)kg、(30.64±2.92)kg、(22.19±1.73)kg;阴雨天气对树木蒸腾耗水影响较大;树干液流与环境因子日变化规律相吻合,树干液流启动和停止特征时刻滞后于各环境因子对应的特征时刻,但滞后时间长短不一,而峰值特征时刻则早于各环境因子对应的特征时刻;树干液流与光合有效辐射、大气温度、土壤温度及风速呈显著正相关,与大气相对湿度呈显著负相关,环境因子与树干液流速率相关性依次排序为:光合有效辐射＞大气温度＞大气相对湿度＞土壤温度＞风速.     

Enhanced extraction of heavy metals in the two-step process with the mixed culture of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus

For biological extraction of heavy metals from chromated copper arsenate (CCA) treated wood, different bacteria were investigated. The extraction rates of heavy metals using Lactobacillusbulgaricus and Streptococcusthermophilus were highest. The chemical extraction rates were depended on the amounts of pyruvic acid and lactic acid. Especially, the extraction rates using mixed pyruvic acid and lactic acid were increased compared to those of sole one. They were also enhanced in the mixed culture of L. bulgaricus and S. thermophilus. To improve the extraction of CCA, a two-step processing procedure with the mixed culture of L. bulgaricus and S. thermophilus was conducted. A maximum of 93% of copper, 86.5% of chromium, and 97.8% of arsenic were extracted after 4 days. These results suggest that a two-step process with the mixed culture of L. bulgaricus and S. thermophilus is most effective to extract heavy metals from CCA treated wood.     

河口潮间带沉积物重金属累积及生态风险评价

于2015年7月份在闽江口鳝鱼滩湿地布设两条样带(T1和T2),并分别选取5个采样点采集沉积物样品。因重金属Co和V对动物和人类会造成一定危害,且闽江河口潮间带Co和V的研究较少,则对其理化性质、Co和V的空间分布特征以及污染程度等进行了研究,旨在为Co和V的污染研究提供参考。结果显示,该沉积物中Co和V的平均浓度分别为15.19 mg/kg、102.94 mg/kg,均高于福建省背景浓度,与其他河口对比,Co和V浓度处于中等水平。Co和V的含量由陆向海方向略有下降。地累积指数法分析得出沉积物中Co含量呈现轻度污染状态,V呈现无污染状态。此外,Co和V的潜在生态危害系数E_rⁱ分别为7.24—14.85和1.47—4.17,表明潜在生态危害轻微,闽江河口潮间带沉积物中Co和V属于轻度污染。     

Accumulation of heavy metals in the soil-plant system under the application of increasing doses of sewage sediments

The use of increasing doses of sewage sediments as fertilizers leads to the accumulation of heavy metals in the soil-plant system. This problem has been considered for the Transbaikalian ecosystems. An optimal dose of waste water sediments to be introduced is estimated from the index of total pollution. The use of sewage sediments accumulated in cities also helps toward the solution of an important ecological problem of urban waste utilization.     

NaCl胁迫下苯丙烯酸在黄瓜幼苗-土壤系统内的积累

采用盆栽试验,以耐盐黄瓜品种‘津绿5号’和盐敏感品种‘津优1号’为试材,研究了NaCl（585 mg·kg^-1土）胁迫下不同浓度苯丙烯酸对黄瓜幼苗-土壤系统内苯丙烯酸积累的影响.结果表明： 苯丙烯酸施用浓度是影响土壤和黄瓜植株中苯丙烯酸含量的主要因子;除最高浓度(200 mg·kg^-1土)外,其他处理的黄瓜植株苯丙烯酸含量均随处理浓度的增加而增加.盐分胁迫使苯丙烯酸的毒性作用增强,在中低浓度处理下,黄瓜植株中苯丙烯酸含量升高;在高浓度处理下,黄瓜幼苗生长量下降并导致植株中苯丙烯酸含量降低;‘津绿5号’在最高浓度(200 mg·kg^-1土)处理时苯丙烯酸含量下降,而‘津优1号’从100 mg·kg^-1土浓度就开始下降,反映出两个黄瓜品种的耐盐性差异.在黄瓜植株各部位中,苯丙烯酸主要在叶片中积累;而在黄瓜植株-土壤系统内,苯丙烯酸主要在土壤中积累.