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自然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统迁移转化规律试验研究

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中国农村水利水电 2024年第4期 88-96,110页

作者：马千禧韩旭东刘昭朱焱武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌330029 江西省水利科学院江西南昌330029

目前对红壤坡地氮素流失的试验研究主要集中在人工土槽装置中监测径流和壤中流氮素,缺乏在野外自然坡情况下氮素在径流-壤中流及土壤中迁移转化过程的整体研究。为了探究天然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统中的迁移转化规律,在江西... 详细信息

目前对红壤坡地氮素流失的试验研究主要集中在人工土槽装置中监测径流和壤中流氮素,缺乏在野外自然坡情况下氮素在径流-壤中流及土壤中迁移转化过程的整体研究。为了探究天然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统中的迁移转化规律,在江西水土保持生态科技园开展了3次坡地人工降雨氮素流失试验,对不同坡面及土壤初始条件下人工降雨过程中地表径流、壤中流及土壤水分状况与氮素(硝态氮和铵态氮)浓度进行了监测和分析。结果表明,初始坡面粗糙截流能力强,能减少地表径流产流量,但会导致硝态氮大量渗入土壤,造成硝态氮随土壤水的下移。自然坡地土壤中的大孔隙和土壤空间变异性是导致壤中流的主要原因,壤中流硝态氮浓度显著高于地表径流硝态氮浓度,导致壤中流硝态氮流失占比较高,第一次试验中硝态氮壤中流流失占比超过50%。相比较而言,壤中流与地表径流铵态氮浓度均较小,与铵态氮在土壤中较强的吸附能力有关。历次试验中,土壤硝态氮和铵态氮沿顺坡方向空间变异性较大,随时间变化无一致性规律,除受到坡面水力特征影响外,还受到土壤温度的影响。

关键词：自然坡地壤中流地表径流土壤氮素氮素迁移转化

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亚热带退化红壤区林型对土壤微生物生物量及酶活性的影响

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 411-418页

作者：王芳文艺瑶赵玉枭崔鑫涛段小华鲁顺保张艳杰江西师范大学生命科学学院/鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室江西南昌330022 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌330029

【目的】旨在从土壤微生物生物量及酶活性角度分析不同林型土壤质量状况。【方法】选取马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)和枫香(Liquidambar formosana)及马尾松-木荷和马尾松-枫香混交林等5种不同林型为研究对象,对不... 详细信息

【目的】旨在从土壤微生物生物量及酶活性角度分析不同林型土壤质量状况。【方法】选取马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)和枫香(Liquidambar formosana)及马尾松-木荷和马尾松-枫香混交林等5种不同林型为研究对象,对不同林型土壤溶解性碳氮、微生物生物量碳氮和酶活性进行分析。【结果】不同林型对土壤pH、含水量的影响均达显著水平,木荷林地土壤全氮和全磷、DOC、DON和NO_(3)^(-)-N的含量显著高于马尾松纯林。马尾松-木荷混交林土壤MBC含量显著高于其他林型,MBN显著高于枫香纯林。马尾松纯林和马尾松-枫香混交林土壤蔗糖酶活性显著高于枫香纯林和马尾松-木荷混交林;马尾松-枫香混交林土壤酸性磷酸酶活性显著高于马尾松、枫香和木荷纯林;马尾松纯林土壤酸性蛋白酶活性显著高于其他林分。土壤全碳、全氮与土壤全磷、DOC、DON呈差异极显著正相关(P土壤全磷含量与DOC、DON和含水量呈显著正相关,与酸性蛋白酶呈显著负相关;DOC与DON呈显著正相关(P土壤蔗糖酶和脱氢酶的影响最大。【结论】木荷、枫香纯林以及马尾松-木荷、马尾松-枫香混交林对土壤理化性质的改良效果要优于马尾松纯林。

关键词：退化红壤林型土壤微生物酶活性

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红壤坡地果园产流产沙及氮磷流失对坡面水土保持措施的响应

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2011-2020年赣江上游主要支流水沙变化特征

水利学报 2024年第7期55卷 802-814页

作者：伍冰晨陈晓安汤崇军胡译水蔡袁海徐晓晗江西省水利科学院江西南昌 330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心单位江西南昌 330029 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌 330029 中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都 610081 江西省水利科学院江西南昌 330029 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌 330029

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一.为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020-2... 详细信息

坡地果园随降雨-径流-侵蚀-养分输出过程所带来的土地生产力衰退及水体污染是制约红壤丘陵区经济发展和生态安全的关键问题之一.为明确降雨条件和水土保持措施对产流产沙和氮磷流失特征的定量影响,本研究以江西水土保持生态科技园2020-2022年的坡地果园径流小区次降雨-径流观测数据为基础,分析不同水土保持措施下降雨量、降雨强度对含沙量、径流系数的定量影响,进而分析产流产沙与氮磷流失的定量关系.研究结果表明:(1)不同水土保持措施下,含沙量、径流系数随降雨量、雨强的变化趋势存在差异,带状植草(S1)、全园植草(S2)、水平梯田(S3)、水平梯田+梯壁植草(S4)相比清耕对照(CK)的平均含沙量分别降低17.8％、42.3％、22.6％、47.9％,平均径流系数分别降低60％、71.8％、26.4％、56.4％,植被措施相比工程措施能更好地调节径流,工程措施相比植被措施能更好地拦截泥沙;(2)在S1、S2、S3、S4、CK条件下,可溶性总氮/总氮(STN/TN)分别为 48.2％、45.6％、44.2％、45.9％、45.7％,可溶性总磷/总磷(STP/TP)分别为 52.9％、50.0％、47.2％、45.2％、47.4％,表明不同措施相比对照条件,氮磷的流失形态并未出现显著的变化;(3)S1、S2、S3、S4相比CK,TN的平均浓度变化分别为-8.2％、-13.4％、15.0％、-12.1％,STN的平均浓度变化分别为-3.2％、-13.6％、11.4％、-11.7％,TP的平均浓度变化分别为-10.5％、-21.0％、39.5％、10.5％,STP的平均浓度变化分别为0、-16.7％、38.9％、5.5％,相比工程措施,植被措施对于氮磷流失浓度的控制能起到更为关键的作用.研究成果对于红壤丘陵区果园坡地水土保持措施合理布设具有重要意义.

关键词：降雨产流产沙水土保持氮磷流失果园

来源：博看期刊评论

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水土保持研究 2024年第1期31卷 178-186,198页

作者：戴中山李海峰江西农业大学国土资源与环境学院南昌市景观与环境重点实验室南昌330045 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室南昌330029 华中农业大学资源与环境学院武汉430070

[目的]探讨近十年来赣江流域上游主要支流水沙变化的基本特征,阐明赣江上游水土保持措施与河川输沙量的关系,为赣江流域的水土流失综合治理提供科学依据。[方法]以赣江流域上游4条主要支流把口站2011—2020年水沙实测资料为基础,采用累... 详细信息

[目的]探讨近十年来赣江流域上游主要支流水沙变化的基本特征,阐明赣江上游水土保持措施与河川输沙量的关系,为赣江流域的水土流失综合治理提供科学依据。[方法]以赣江流域上游4条主要支流把口站2011—2020年水沙实测资料为基础,采用累积距平、双累积曲线等方法对支流水沙变化特征进行分析,并结合相关水土保持措施统计数据对输沙模数进行线性回归分析。[结果](1)赣江上游主要支流的降雨量和径流量的变化趋势大体相同,主要支流的输沙量呈现“丰水丰沙,贫水贫沙”的特征。(2)四条支流的输沙量均表现出持续2~3 a的上升(下降)随后出现下降(上升)的间歇性态势。除平江流域外其他流域输沙能力受非自然因素影响较大,影响因素较为复杂。(3) 2011—2020年赣江流域上游支流中平江、桃江及贡水流域输沙模数与5个水土保持因子无显著相关关系。章水流域输沙模数与新增水保林面积呈显著正相关。章水流域输沙模数与水土保持措施因子的关系方程如下:Mz=0.019S水保林+5.126(Mz表示章水的年输沙模数,S水保林代表对应支流流域内水土保持措施年新增面积)。(4)提出新增水土保持措施的面积占比:封育治理(52.0%~60.0%),经果林(22%~25%),水保林(20%~23%),种草(2%~3%),坡改梯(2%~3%)。[结论]赣江上游主要支流的降雨量和径流量的变化特征大体相同,但个别年份存在径流量与降雨量不成正比的反常情况。影响赣江上游主要支流输沙能力的因素较为复杂,其中水土保持措施是影响赣江上游章水流域水沙变化的主要人为因素,章水流域输沙模数与新增水保林面积呈显著正相关。

关键词：径流输沙累积距平双累积曲线水土保持

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元宝枫幼苗生长对不同生物质炭基质的响应

浙江农林大学学报 2024年

作者：陈梦婕李小英苏小娟王毅雯武泽婷西南林业大学水土保持学院西南林业大学云南省高校土壤侵蚀与控制重点实验室

【目的】探讨不同种类和不同用量生物质炭基质对元宝枫Acer truncatum幼苗生长与幼苗养分的影响，筛选较优生物质炭及施炭量，以期为元宝枫育苗基质科学施用生物质炭提供理论参考。【方法】以元宝枫幼苗为试验对象，采用盆栽试验，对照... 详细信息

【目的】探讨不同种类和不同用量生物质炭基质对元宝枫Acer truncatum幼苗生长与幼苗养分的影响，筛选较优生物质炭及施炭量，以期为元宝枫育苗基质科学施用生物质炭提供理论参考。【方法】以元宝枫幼苗为试验对象，采用盆栽试验，对照组（ck1）为常规轻基质不加生物质炭。选取橡胶木炭、稻壳炭和竹炭3种生物质炭，分别设置30.0、50.0、70.0 g·kg-1的添加量，测定不同处理下元宝枫幼苗生长量、生物量、光合指标、根系形态、养分等指标，通过主成分与隶属函数分析对元宝枫幼苗各指标进行综合评价，探讨最佳生物质炭及添加量。【结果】育苗基质中添加生物质炭对元宝枫幼苗生长量、生物量、根系形态、光合指标、养分质量分数均有一定促进作用，施用稻壳炭对幼苗株高、茎粗、光合指标、根系形态提升效果优于竹炭和橡胶木炭。50.0 g·kg-1稻壳炭对幼苗根系生长最佳，总根长、总根表面积、总根体积和根平均直径较ck1分别提高了98.79%、110.22%、175.00%和37.50%;70.0 g·kg-1稻壳炭对叶绿素、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率产生显著影响（P<0.05），较ck1分别提高了50.00%、221.76%、200.00%和146.91%。添加50.0 g·kg-1稻壳炭的苗木评价指数最大（0.665），为最佳施炭量。【结论】育苗基质中添加生物质炭对元宝枫幼苗生长发育和养分吸收利用有一定的促进效果。建议在育苗时优先选择添加50.0 g·kg-1的稻壳炭基质。图3表4参31

关键词：生物质炭元宝枫幼苗生长幼苗养分育苗

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泥沙磨蚀作用对微塑料老化破碎的影响

土壤学报 2024年第3期61卷 737-745页

作者：郝永丽胡亚鲜郭胜利西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集... 详细信息

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集多年覆膜的玉米地土壤,对比分析风干原土、泥沙浸润静置,和含沙量为560 kg·m^(–3),800 kg·m^(–3)和930 kg·m^(–3)三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响,并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明:(1)研究区土壤微塑料以聚氨酯(Polyurethane,PU)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)、橡胶(Rubber,RB)为主,多为直径10~50μm的碎片状。(2)风干原土处理中微塑料的平均面积最大(5234μm^(2)),泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小(2067 n·kg^(–1)),而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大(14400 n·kg^(–1)),且平均面积最小(2868μm^(2))。(3)三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异,其中,平均丰度表现为:中含沙量(18300 n·kg^(–1))>低含沙量(13730 n·kg^(–1))>高含沙量(8667 n·kg^(–1)),而平均面积表现为:低含沙量(3932μm^(2))>中含沙量(2472μm^(2))>高含沙量(2099μm^(2))。总之,本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度,减小其面积,而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值,且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同,为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。

关键词：微塑料磨蚀破碎丰度形态特征

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不同秸秆还田模式下红壤坡耕地产流产沙特征

陕西师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 120-129页

作者：杜勇强常婷婷陈晓安王策江西省水利科学院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌 330029 河海大学农业科学与工程学院江苏南京 210098 固原市水利水电勘测设计研究院有限公司宁夏固原 756000 河海大学农业科学与工程学院江苏南京 210098 江西省水利科学院江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌 330029 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心江西南昌 330029

通过人工模拟降雨试验,研究不同秸秆还田量(0.30、0.45、0.6 0和0.75 kg/m2)和不同还田方式(粉碎覆盖还田(crushed mulch reversion,CV)、粉碎翻耕还田(crushed tillage reversion,RT)、覆盖-粉碎翻耕还田(mulch-crushed tillage reversion,CR))下地表产流产沙变化过程,分析秸秆不同还田方式和不同还田量下地表产流产沙规律及其内在机理.结果表明:1)在相同还田方式下,秸秆还田量对产流时间有显著影响,随着秸秆还田量增加,初始产流时间、产流稳定时间均增加;在相同秸秆还田量下,CV和RT产流时间差异不大,CR推迟产流时间最明显,CR初始产流时间比对照组推迟19.42～55.17 min.2)在相同还田方式下,随着秸秆还田量增加,地表径流初始产流强度、稳定产流强度减小,地表总产流量显著减小,其中RT、CR在0.60 kg/m2与0.75 kg/m2还田量时地表总产流无显著差异;相同秸秆还田量时,CR减流效益显著大于CV、RT,初始径流强度较对照组减少23.64～44.04 mm/h,地表总产流量较对照组减少55.74％～98.92％.3)在相同还田方式下,随着秸秆还田量增加,产沙强度不断减小,地表总产沙显著减小,3种还田方式下还田量在0.60 kg/m2与0.75 kg/m2时地表总产沙无显著差异;相同秸秆还田量下,CR减沙效益大于CV、RT,较对照组减沙效益为93.73％～99.99％.可见,0.60 kg/m2覆盖-粉碎翻耕还田为最佳还田模式.

关键词：红壤坡耕地人工模拟降雨秸秆还田产流产沙

黄土高原退耕方式与年限对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

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西北林学院学报 2024年第2期39卷 36-43页

作者：严婉莹扈晓碟黄金权肖银屏肖海兵华中农业大学资源与环境学院湖北武汉430070 长江水利委员会长江科学院水土保持研究所湖北武汉430019 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌330000

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键过程,明确退耕后土地利用变化对土壤呼吸及其温度敏感性的影响是提升土壤碳汇能力的重要前提。以黄土高原20 a耕地、退耕3、6、10 a的苹果园与撂荒地为研究对象,原位监测样地2018年7-12月的土壤呼吸... 详细信息

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键过程,明确退耕后土地利用变化对土壤呼吸及其温度敏感性的影响是提升土壤碳汇能力的重要前提。以黄土高原20 a耕地、退耕3、6、10 a的苹果园与撂荒地为研究对象,原位监测样地2018年7-12月的土壤呼吸速率,估算其温度敏感性,并应用偏最小二乘结构方程模型,明确土壤呼吸及其温度敏感性的关键影响因子。结果表明,随退耕年限的增加,撂荒地土壤有机碳和全氮含量呈现先降低后升高的趋势,苹果园则与之相反。监测期间撂荒地平均土壤呼吸速率为2.73~4.65μmol·m^(-2)·s^(-1),苹果园为1.07~3.13μmol·m^(-2)·s^(-1),退耕3 a和6 a撂荒地的土壤呼吸速率显著高于苹果园(P土壤呼吸温度敏感性的变化范围为1.477~4.055,不同退耕方式间土壤呼吸温度敏感性并无显著差异。偏最小二乘-结构方程模型结果表明,土壤因子共解释了土壤呼吸及其温度敏感性34.4%的变化;相比于化学和生物因子,土壤水分与温度等物理因子对土壤呼吸及其温度敏感性的影响更为显著。研究表明,退耕后短期内(0~6 a),苹果园的固碳潜力更大,但随着退耕年限的延长(>6 a),撂荒地更有利于土壤固碳。

关键词：黄土高原退耕土壤呼吸温度敏感性

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地球关键带土壤微生物介导有机碳转化研究进展

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林业科学 2024年第7期60卷 165-174页

作者：杨阳王宝荣孙慧周媛媛乔江波宋怡张萍萍李自民王云强安韶山中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室西安710061 陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站西安710061 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室西北农林科技大学杨凌712100

地球关键带是大气圈、生物圈、土壤圈、水圈、岩石圈高度交汇和相互作用的地球表层复杂系统,也是联结气候系统-地表过程-地球深部过程物质和能量循环的重要桥梁,微生物在地球关键带碳循环中扮演着重要角色,认识地球关键带结构与功能,阐... 详细信息

地球关键带是大气圈、生物圈、土壤圈、水圈、岩石圈高度交汇和相互作用的地球表层复杂系统,也是联结气候系统-地表过程-地球深部过程物质和能量循环的重要桥梁,微生物在地球关键带碳循环中扮演着重要角色,认识地球关键带结构与功能,阐明关键带土壤微生物介导的碳转化过程是当前关键带研究热点之一。本研究首先介绍地球关键带的结构与范畴,以及土壤微生物结构特征、微生物驱动的土壤碳循环研究进展;然后指出当前工作仍停留在地球关键带的基本结构认识和土壤碳储量特征描述上,建议从关键带整体框架出发,沿垂直方向综合考虑从植物冠层到基岩之间的碳循环过程,联合使用多种技术方法,将短期高频次观测和长期定位观测相结合,重视长时间尺度下土壤有机碳对全球变化和人类活动的响应及反馈机制,特别关注土壤碳在关键带各界面的微生物驱动过程及其迁移转化规律;最后在考虑地球大数据科学工程和全球碳排放路径等时代因素的背景下,开展大气、植被、土壤、微生物、基岩、地下水等多界面、多过程、多时间尺度的同步观测和系统性研究,为地球关键带土壤碳循环模型优化及气候变化预测提供科学依据,也为我国“双碳”目标提供理论支撑。

关键词：地球关键带土壤有机碳土壤微生物碳循环碳汇效应