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农业工程学报 2019年第20期35卷 111-117页

作者：沈海鸥肖培青李洪丽牟廷森贺云锋吉林农业大学资源与环境学院长春130118 黄河水利科学研究院水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室郑州450003

不同粒级泥沙流失特征研究可揭示坡面侵蚀机理,表征土壤养分流失状况;而现有研究缺少对不同粒级泥沙流失速率及流失比例的过程性研究。为此,该研究基于连续汇流冲刷试验,研究汇流冲刷次数和坡度对黑土坡面不同粒级泥沙流失特征的影响。... 详细信息

不同粒级泥沙流失特征研究可揭示坡面侵蚀机理,表征土壤养分流失状况;而现有研究缺少对不同粒级泥沙流失速率及流失比例的过程性研究。为此,该研究基于连续汇流冲刷试验,研究汇流冲刷次数和坡度对黑土坡面不同粒级泥沙流失特征的影响。试验处理包括6次连续汇流冲刷(1 L/min,每次历时60 min)和2个黑土区典型坡度(5°和10°)。结果表明,汇流冲刷次数对不同粒级泥沙流失速率及比例的影响较坡度的影响明显。试验条件下,泥沙流失比例最大,其次为1~2、2~5、0.5~1、0.25~0.5、>5 mm泥沙流失比例。随着汇流冲刷次数的增加,泥沙的平均流失速率由1965.7~6698.4 g/(m^2·h)显著减小为59.5~80.0 g/(m^2·h),该粒级泥沙流失比例亦总体呈现减小的趋势,而1~2 mm泥沙流失比例总体呈现增加的趋势,二者作为侵蚀泥沙的主体,其变化具有明显规律性。因此,泥沙流失特征应作为黑土区土壤侵蚀研究的重要部分,进而指导防治措施的布设;同时,建议采用适宜的覆盖措施防治黑土坡面细小颗粒泥沙的流失。

关键词：土壤径流侵蚀泥沙粒级汇流冲刷

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沟道泥沙中有机质官能团和微生物群落的变化特征

沟道泥沙中有机质官能团和微生物群落的变化特征

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作者：高胜西北农林科技大学

学位级别：硕士

泥沙的运移沉积对陆地生态系统中的生物地球化学循环过程至关重要。泥沙颗粒作为土壤有机质和微生物等物质的载体,在河道、塘坝等位置的沉积,不仅会导致水库淤积、河床抬高,还显著影响着物质转化和碳循环过程。泥沙迁移变化条件下,泥沙... 详细信息

泥沙的运移沉积对陆地生态系统中的生物地球化学循环过程至关重要。泥沙颗粒作为土壤有机质和微生物等物质的载体,在河道、塘坝等位置的沉积,不仅会导致水库淤积、河床抬高,还显著影响着物质转化和碳循环过程。泥沙迁移变化条件下,泥沙中有机质和土壤微生物的组成和分布状况会受到显著影响,但有机质和微生物对泥沙迁移的响应特征尚不清楚。研究流域沟道内泥沙颗粒迁移造成的有机质官能团及微生物群落的空间动态变化,对侵蚀地貌下的陆地生态系统生物地球化学循环具有重要意义。基于黄土高塬沟壑区典型的治理小流域(王东沟小流域),以流域沟道内泥沙颗粒为对象,根据沟道长度和比降,沿沟道从沟头、上游、中游、下游和出口布设5个泥沙样品收集点,2020年8月7日降雨后,收集不同空间位置的沉积泥沙样品,利用沉降管分级技术、傅里叶变换红外光谱和高通量测序的方法,对沟道泥沙颗粒开展以下四方面的研究:(1)沟道泥沙颗粒的空间变化特征;(2)沟道泥沙有机质官能团的空间变化特征;(3)沟道泥沙中细菌群落的组成及其空间变化特征;(4)沟道泥沙中真菌群落的组成及其空间变化特征。获得以下主要结果:(1)沟道泥沙各粒级颗粒存在显著的空间差异(P250μm粒级仅存在于沟头(27.9%)和上游(11.8%);63～250μm粒级沿沟道先升高再降低,与沟头相比,上游、中游和下游分别增加了41.4%、51.8%和16.3%;粒级从沟头(34.9%)到出口(64.2%)逐渐增加;此外,泥沙中的有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(Olsen-P)含量从沟头到出口分别升高了222.2%、146.6%和75.5%;而且SOC、TN和Olsen-P与粒级占比显著正相关(P粒级负相关。(2)沟道泥沙有机质主要为醇(C-OH 3432 cm,平均相对含量41%)、芳香族(C=C或C=N 1437 cm,30%)、羧基(-COO 1156 cm,19%)、芳香酰胺(C=O1630 cm,7%)和脂肪族(C-H 2925 cm,3%)五种官能团;不同粒级泥沙中官能团空间变化显著(P粒级中变化最为明显,其中脂肪族(活性官能团)从沟头(2.3%)到中游降低了48%,随后逐渐升高至出口的2.2%,芳香酰胺(惰性官能团)则先升高(中游7.8%)后降低(出口5.5%);在粒级中官能团变化相对较小。沟道内泥沙有机质的稳定性(C=C/COO或C=C/C=O)先降低后升高,与沟头相比,沿沟道分别降低了20.1%、23.9%、13.6%和11.4%,可能与63～250μm粒级变化有关,且粒级间表现出泥沙中细菌群落存在明显的空间差异。从沟头到出口,变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度降低了20.2%,蓝藻菌门(Cyanobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobiota)分别升高了280%和420%;α-多样性沿着沟道显著降低(P粒级泥沙中细菌群落也存在明显的空间差异,63～250μm和粒级中变形菌门、蓝藻菌门和疣微菌门的相对丰度均变化显著,α-多样性从沟头到出口均显著降低(其中粒级中的α-多样性指标较大)。各粒级泥沙中,细菌群落在不同空间位置聚类明显,群落结构差异明显,此外,细菌网络结构沿沟道逐渐趋于稳定,模块化系数从沟头的0.56降低到出口的0.38,出口处抗干扰能力最强,在63～250μm和泥沙中真菌群落差异显著。子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度沿沟道显著降低了40%,担子菌门(Basidomycota)和壶菌门(Chytrdiomycota)分别呈现出先减后增和先增后减的显著趋势(P粒级泥沙中真菌群落空间差异明显,63～250μm和粒级中子囊菌门的相对丰度分别降低了35%和47%,担子菌门分别升高了125%和82%,壶菌门在中游增加了400%左右。各粒级中真菌群落α-多样性均沿沟道显著降低(其中粒级中的α-多样性指标大于其他粒级),此外,真菌群落网络结构沿沟道逐渐稳定,模块化系数从沟头(0.59)到出口(0.52)逐步降低,但63～250μm粒级中模块化系数从沟头(0.45)到中游(0.34)再到出口(0.57)为先降后升的趋势。(5)沟道泥沙颗粒的迁移变化会显著影响到有机质官能团和微生物群落的空间分布。从沟头到出口,泥沙有机质官能团、细菌群落和真菌群落均受63～250μm粒级影响较大。同时细菌和真菌群落与有机质官能团均存在显著关系,其中变形菌门

关键词：侵蚀沟道泥沙粒级有机质官能团细菌群落真菌群落

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