基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明:1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q_(1)分位点总是接近1且第二个流量Q_(2)分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性。3)随着时间升尺度,水沙、雨沙和能沙关系逐渐变差,3个典型流域径流侵蚀功率和输沙量在一些月份上均存在显著变化趋势和显著突变点(P<0.05)。特别是在年尺度上,输沙量均为显著减少趋势(P<0.05),其能沙关系均表现出非一致性变化。4)水库建设和植被增加是导致流域能沙关系变差的重要原因,其均与输沙量呈现极显著负相关(P<0.001)。通过考虑水库指数和NDVI改进能沙关系模型的年决定系数(R^(2))可提高27.28%~97.62%。研究成果可支撑开发新的流域泥沙预报模型,服务长江流域生态保护与高质量发展。

放牧强度对荒漠草原土壤微生物群落特征的影响

[目的]研究土壤微生物群落对放牧强度变化的响应机理,为荒漠草原生态保护和修复提供科学的理论和技术支撑。[方法]以内蒙古荒漠草原为研究对象,研究不同放牧强度(未放牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)对不同深度(0—20,20—40 cm)土壤理化性质和土壤微生物群落组成及多样性的影响,分析土壤理化性质与土壤微生物群落间的交互作用。[结果]相比于未放牧,中度放牧显著降低0—20 cm土层土壤全氮(TN)和土壤有机碳(TOC)(p<0.05),分别降低17.99%和19.23%,土壤容重(SBD)最大值出现在重度放牧条件下。20—40 cm土层土壤理化性质在不同放牧强度下并无显著差异(p>0.05)。此外,放牧降低0—20 cm土层土壤中细菌群落的丰度和多样性,增加20—40 cm土层土壤细菌中群落的丰度与多样性。轻度和中度放牧条件下,0—20 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性均有所增加,放牧对20—40 cm土层土壤真菌群落的丰度与多样性无显著影响(p>0.05)。[结论]Mantel分析表明,荒漠草原土壤全氮是影响草原土壤细菌丰度随放牧强度变化的主要因素。研究成果对揭示土壤微生物在荒漠草原生态系统中的生态敏感性与实现荒漠草原的可持续管理具有一定科学指导意义。

生态建设对黄土高原丘陵沟壑区流域坡沟系统植被覆盖和侵蚀的影响

生态建设显著改变了黄土高原的下垫面状况和水动力格局,深刻影响了坡沟系统的侵蚀和泥沙来源。以黄土高原丘陵沟壑区高西沟流域为研究对象,基于Landsat TM和Landsat OLI影像,利用遥感解译和地理信息系统方法,分析了高西沟流域沟间地、沟谷地的NDVI和土地利用时空变化特征,并在此基础上研究了流域沟间地和沟谷地土壤侵蚀量的变化。结果表明:2000—2018年沟间地和沟谷地NDVI均有所增加,低等级NDVI(<0.2)面积减少,较低等级NDVI(0.2~0.4)和中等级NDVI(0.4~0.6)面积增加;沟间地和沟谷地林草地面积均有所增加,流域土地利用结构变化主要为耕地向林草地转化;沟间地平均植被覆盖度由57%增加至71%,沟谷地平均植被覆盖度由60%增加至71%;流域土壤侵蚀面积由3.81 km^(2)下降到1.77 km^(2),减少了38%,年土壤侵蚀量由3.64×10^(4)t下降至1.39×10^(4)t,降低了62%;沟间地年土壤侵蚀量减少了68%,沟谷地年土壤侵蚀量减少了47%。

土地利用和景观格局对秦岭典型流域水质时空变化的影响

秦岭是南水北调中线的水源区,对保障南水北调中线工程水质安全具有重要意义。基于2009—2015年丹江流域上、中、下游3个断面的水质监测数据,分析了植被覆盖、土地利用和景观格局对季节性水质变化的影响。结果表明:2009—2015年丹江流域植被覆盖度显著增加,流域上、中、下游植被覆盖度均在90%以上;2005年到2015年丹江流域耕地、草地、水域分别减少了1.08%、0.11%、16.98%,而林地和建筑用地分别增加了0.68%和6.58%;水质变量表现出明显的季节变化,非汛期pH、电导率(EC)、溶解氧(DO)、硝态氮(NN)平均浓度高于汛期;土地利用、植被覆盖和景观格局对河流水质的总解释度在67.3%以上。归一化差异植被指数(NDVI)、景观形状指数(LSI)、斑块结合度(COHE)、蔓延度指数(CONTAG)、耕地、林地是引起季节性水质变化关键影响因素。研究结果可为保障南水北调水源地水质安全提供科学依据。

长江经济带景观格局对生态系统服务价值影响的概率评估

经济的快速发展改变了区域景观格局,定量评价景观格局变化对生态系统服务价值的影响是实现生态文明建设和高质量发展的重要途径。该研究以长江经济带为研究对象,使用1980—2020年8期土地利用数据,在渔网分析的基础上,采用线性回归和相关性检验方法分析了4种景观格局指数和生态系统服务总价值的时空演化特征与线性响应,最后通过构建非线性概率评估框架,定量评估了生态系统服务总价值对景观格局指数变化的敏感性。结果表明:1)1980—2020年间,耕地、林地和草地是长江经济带的主要土地利用类型,耕地和林地面积逐年减少,其他土地利用面积均有所增加。2)四川省南部、云南省东部、贵州省西部和重庆市等地区多年平均景观分离度指数较大,景观破碎化严重。长江经济带43.97%地区景观分离度指数和64.28%的区域的香农多样性指数显著增加,大部分地区景观呈现均衡化和多样化发展,城市化会降低生态系统服务总价值。3)景观分离度和香农多样性指数的增加可能加剧景观破碎化,导致生态系统服务价值的降低。4)根据概率评估框架,较高的生态系统服务总价值对景观分离度指数或香农多样性指数比较敏感,林地和草地是影响长江经济带生态系统服务总价值变化的主导景观。研究成果有助于掌握长江经济带景观格局和生态系统服务的变化特征,从而进一步为长江经济带生态保护与高质量发展提供科学依据。

长江经济带降雨侵蚀力与NDVI耦合协调关系时空变异分析

为探究长江经济带降雨侵蚀力和植被覆盖关系之间的耦合作用及其与土壤侵蚀风险的关系,该研究基于逐日降水数据和逐月NDVI数据,使用日尺度的降雨侵蚀力计算模型和Mann-Kendall趋势检验方法分析了长江经济带月尺度的降雨侵蚀力和NDVI时空演变特征,并通过耦合协调度理论和Pettitt突变点检验识别了降雨侵蚀力与NDVI耦合协调关系的时空变异特征,最后讨论两者之间耦合协调关系变化的原因。结果表明:1)1965—2019年,7—10月长江经济带多年平均降雨侵蚀力在全区空间上分布比较均匀,其他月份多年平均降雨侵蚀力均呈现从东南向西北减少的空间分布格局。东部地区7月和9月的降雨侵蚀力呈现显著增加趋势(P<0.05);2)不同月份NDVI在1999—2019年间显著增加的总面积比例均超过长江经济带总面积30%,NDVI显著减少面积主要在东部地区,该地区土壤侵蚀风险较大;3)降雨侵蚀力与NDVI耦合协调度的多年平均值呈现东高西低的空间分布格局,耦合协调程度整体较低,耦合协调度显著减少的区域主要位于中部和西南部,显著增加的区域主要位于东部;4)长江经济带东部地区面积占比较小的常绿针叶林、常绿阔叶林、混交林和郁闭灌木林等林地面积的显著减少可能是引起耦合协调度显著增加的重要原因。该研究成果将有助于进一步了解长江经济带土壤侵蚀风险的认识,在空间上合理增加林地建设可以保护长江经济带生态环境、防治水土流失。

流域尺度全球景观生态风险时空演变及其对NPP变化的影响

人类活动强度的迅速增加,不断改变全球下垫面,造成区域景观生态风险持续变化。该研究以全球主要流域和亚流域为研究对象,使用1982—2015年连续34 a的土地利用栅格数据,构建了景观生态风险指数,分析了流域尺度全球景观生态风险时空演变特征,并进一步量化了不同驱动因素对景观生态风险的影响,同时分析了流域尺度全球植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化特征,揭示了流域尺度全球景观生态风险对NPP的影响。结果表明:1)温带和寒温带、干旱气候带以及北极附近的极地带区域的流域多年平均景观生态风险较高。在1982—2015年间,17.44%和23.45%的流域景观生态风险分别呈现显著增加和显著减少趋势(P<0.05)。2)干旱气候带、亚热带和热带地区的景观生态风险变异系数的空间变化幅度较大,36.82%的流域景观生态风险存在显著突变点,这些突变点主要发生在1988—2006年(P<0.05)。3)在多年尺度,各种因素对流域景观生态风险的影响从大到小依次为降水量、气温、NDVI、人口密度、海拔、坡度和GDP。此外,各种因素对景观生态风险的变化存在增强的交互作用。4)超过50%的流域年NPP变化具有显著增加趋势,而仅有12.60%的流域年NPP呈显著减少趋势(P<0.05),超过20%的流域年景观生态风险与年NPP间存在显著相关关系(P<0.05)。研究成果可为气候变化背景下,实现全球碳中和,增加陆地生态系统碳汇,适应气候变化提供坚实的科学依据。

大理河沉积物微生物碳源利用特征及其影响因素

沉积物是河流生态系统中氮磷等物质循环的重要场所,而微生物是河流生态系统的重要组成部分,探究沉积物中微生物群落碳源利用特征和功能多样性对于河流生态环境保护具有重要意义。利用Biolog Eco微平板法、基于主成分分析、冗余分析阐明了大理河流域沉积物中微生物群落碳源利用强度和功能多样性变化特征及其影响因素。结果表明:(1)从流域上游到流域下游,沉积物中微生物碳源利用强度逐渐降低,与上游相比,支流、中游、下游沉积物中微生物碳源利用强度分别降低了13.4%、30.5%、30.7%。(2)沉积物中微生物群落功能多样性存在差异,沉积物中微生物群落功能多样性(Shannon-Wiener多样性指数)表现为上游>支流>中游>下游,常见物种优势度(Simpson多样性指数)则表现为下游>支流>中游>上游。(3)与微生物代谢活动相关性较高碳源为糖类,其次是氨基酸类,聚合物类、羧酸类、胺类、酚酸类与微生物代谢活动相关性较低。(4)沉积物中全氮、氨氮、硝氮、有机碳含量是影响微生物群落功能多样性和碳源利用特征差异的主要因素。流域沉积物中合适的碳、氮水平对维持河流水生态健康具有重要的意义。

大理河消落带土壤微生物群落功能多样性

[目的]研究大理河消落带土壤微生物群落功能多样性,可以从微生物的角度为河流生态保护提供新的理论依据和数据支持。[方法]以大理河消落带0—5 cm土壤为对象,采用Biolog-ECO微平板法研究了消落带土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、土壤微生物对不同碳源的利用特征以及土壤微生物群落多样性指数。[结果]大理河消落带AWCD均值为中游>上游>下游,中游土壤微生物群落利用碳源的能力更强。羧酸类、胺类、酚酸类和聚合物类4种碳源是上游土壤微生物利用的主要碳源,胺类和聚合物类是中游和下游土壤微生物利用的主要碳源,总体来看,胺类和聚合物类为大理河消落带土壤微生物利用的主要碳源。土壤微生物Shannon多样性指数和Simpson优势度指数最大的是下游。土壤粉粒、黏粒、全氮和pH值对微生物群落的多样性有显著影响(p<0.05)。[结论]大理河消落带土壤微生物群落功能多样性在上、中、下游存在差异,且微生物群落多样性受土壤理化性质的影响。黄河消落带的保护不仅要着眼于土壤理化性质的变化,更要发现微生物生态功能的差异。

丹江鹦鹉沟小流域土壤侵蚀和养分损失定量分析

小流域土壤侵蚀量和养分损失量的定量研究可为南水北调水源区的生态保护、水土保持和生态补偿提供重要的依据。该文在地理信息技术(geographic information system,GIS)的支持下,应用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)估算了丹江鹦鹉沟流域的土壤侵蚀量和养分损失量,并进行了土壤侵蚀强度分级。结果表明,流域的年均土壤侵蚀模数为3140t/km2,侵蚀强度为中度。其中强度侵蚀以上的土地面积占流域总面积的24.1%,侵蚀量为4573.0t,却占年侵蚀总量的84.8%,其主要是坡度较大的坡耕地,是流域需要重点治理的区域。不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大,林地、草地和农地的年均土壤侵蚀模数分别为509.7、1511.8和4606.5t/km2。林草地年侵蚀量较小,农地土壤侵蚀量占流域总侵蚀量的95.3%。坡度每增加5°,不同土地利用的土壤侵蚀模数增加量比坡长每增加5m的增加量要大1～2倍。研究区表土流失造成的全氮、全磷和有机质损失量分别为3.81、3.52和101.45t,其中农地的养分损失量最为严重。流域泥沙中全氮、全磷和有机质的年均流失模数分别为1.01、0.75和38.43t/(km2a)。该研究可为水源区水土流失和非点源污染治理以及清洁小流域建设提供科学依据。

丹江鹦鹉沟小流域土壤总氮空间变异特征研究

在丹江鹦鹉沟小流域利用典型样地取样法,进行土样采集,共选取78样点,测定土壤4个不同深度的养分含量。应用传统统计学和地统计学的方法,对不同深度土壤总氮含量进行了分析。结果表明:土壤总氮含量均值、最大值和最小值均表现为A1>A2>A3>A4,随土壤深度的增加而降低。经Kriging插值分析,由A1到A4总氮分布逐渐由小的斑块向大的斑块转变,总氮变化范围逐渐变小,同时A1土壤总氮含量表现为农地<栎树林<菜地<草地<松林<竹林。有机氮在总氮中占主要部分,其平均百分比高达90%以上。土壤碳氮比总体表现为农地小于林地。坡向与A1、A2和A4土壤总氮含量均呈显著相关,总氮含量表现为坡顶<阳坡<阴坡<平地。

丹江鹦鹉沟小流域氮素随径流的迁移及对水质的影响

计算小流域非点源氮素流失负荷,并以此开展丹江水源区水体污染源解析和控制研究。基于流域断面及小区监测试验,利用平均浓度法对鹦鹉沟流域氮素年均流失模数和不同土地利用类型的非点源污染负荷进行计算分析。结果表明:径流水质中主要是总氮质量浓度超标,且硝氮质量浓度均大于氨氮质量浓度;当坡耕地坡度大于25°时,氮素流失严重,水质极差;农村生产生活污染物排放对水质有很大影响,从断面1到把口站,硝氮质量浓度和总氮质量浓度增加较大;农地、草地和林地的总氮年均径流流失模数分别为0.36、0.22和0.09t/(a·km2);流域出口非点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.17,4.71和7.55mg/L,点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.20、2.12和4.08mg/L。总体来说,鹦鹉沟流域径流中总氮的流失模数为0.89t/(a·km2),总氮是影响水质的主要污染物,需加强对坡耕地氮素流失和农村生活垃圾的治理。

洛惠渠灌区地下水电导率时间稳定性分析

土壤盐渍化是当前世界农业发展的重要制约因素,研究地下水电导率的时空变化特征对灌区地下水农业灌溉具有重要指导意义。该研究基于2004-2010年对洛惠渠灌区3个阶地51个观测井地下水电导率的长序列监测结果,利用相对差分法、Spearman秩相关系数法和Morlet小波变换的方法分析了研究区地下水电导率的时间稳定性和周期性特征。结果表明：3个阶地在不同监测时间的电导率平均值均表现为阶地3（海拔〉369-388 m）〉阶地1（海拔〉342-360 m）〉阶地2（海拔〉360-369 m）,且各阶地间地下水电导率的平均值均存在极显著差异（P〈0.01）。3个阶地在不同时间的地下水电导率均属于中等变异,变异系数的范围为44%-75%。井点地下水电导率的时间稳定性强弱与其所在阶地关系不大,不同阶地的地下水电导率均表现出强烈的时间稳定性。阶地1、阶地2和阶地3的地下水电导率代表性位置点分别为40#、38#和45#井点;而整个研究区的地下水电导率代表性位置点为2#井点。基于对36#（高电导率）和43#（低电导率）井点地下水电导率和水位的小波分析表明研究区地下水电导率和水位存在周期性变化。结果表明,洛惠渠灌区地下水电导率具有很强的时间稳定性和周期性,可以利用地下水电导率代表性位置点来监测研究区地下水平均电导率的变化,从而为灌区快速准确地确定灌溉时间以降低土壤盐渍化风险提供一定的参考。

丹江中游典型小流域土壤颗粒及分形特征

在丹江鹦鹉沟小流域，利用网格状取样和典型样地取样相结合的方法，进行土样采集，共计采样点268个，研究土壤颗粒组成和分形特征，以及与土壤全氮之间的相互关系。结果表明：土壤粉黏粒质量分数随土壤深度的增加而增大，不同土层下土壤粉黏粒质量分数平均值均表现为农地〉林地〉草地。经ANOVA分析，不同土地利用在10—40cm土层的粉黏粒质量分数存在显著差异（P〈0．05）。不同植被类型间土壤颗粒分形维数亦存在显著差异（P〈0．05），10～20cm土层的土壤颗粒分形维数更能代表不同土地利用的差异。土壤颗粒分形维数与坡度呈显著负相关（P〈0．05），与坡向和海拔无显著相关性。土壤全氮质量分数在0～20cm土层与中粗砂粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01），土壤颗粒分形维数和土壤全氮质量分数在20～60cm土层均与土壤粉黏粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）。鹦鹉沟流域0～10cm土层的土壤粉黏粒储量为13．28万t，不同土地利用下0～10cm土层每m2土壤粉黏粒储量表现为农地〉林地〉草地，分别为74．71kg／m2、71．54kg／m2和70．23kg／m2。

模拟降雨条件下丹江鹦鹉沟小流域坡面径流磷素流失特征

基于野外模拟降雨试验,分析丹江鹦鹉沟小流域坡面不同土地利用类型的地表径流流失过程和壤中流产流特征,阐明不同土地利用对坡面径流磷素流失的调控机理及其差异。结果表明:坡面地表径流产流量表现为大雨强>中雨强>小雨强,套种小区较玉米小区能平缓地表径流过程,且能够减小中小雨强下的地表径流量。玉米小区和裸地小区在小雨强下的坡面径流磷素浓度均值相对高于大中雨强下的径流磷素浓度均值,径流磷素浓度均值在小雨强时表现为裸地小区>玉米小区>套种小区,套种小区能降低小雨强下的径流磷素浓度。玉米小区和裸地小区的壤中流磷素浓度均值在小雨强时均大于大中雨强下的壤中流磷素浓度均值;在不同雨强下,地表径流中磷素的流失量远大于壤中流磷素的流失量。玉米小区和裸地小区的磷素流失总量均随降雨强度的减小而降低,在相同雨强下,玉米小区的磷素流失总量总体大于裸地小区的磷素流失总量。

丹江鹦鹉沟小流域坡耕地土壤属性剖面分布研究

在丹江鹦鹉沟小流域,利用土钻对坡耕玉米地不同深度的水分含量和养分含量进行了采样测定,应用传统统计学和地统计学的方法,对不同深度土壤属性进行了分析。结果表明:总氮和土壤有机碳的均值总体上表现为随土层深度的增加而降低;土壤水分含量则随土层深度的增加而增加;总磷随土层深度的变化不明显。总氮、土壤水分含量、土壤有机碳和总磷呈中等强度变异和强空间依赖性。在4个采样深度下,半方差模型对总氮、土壤水分含量和总磷在0—10cm和10—20cm的空间结构有很好的模拟精度;土壤有机碳的空间结构则较差,不能用半方差模型进行很好的模拟。经Kriging插值分析,总氮、土壤水分含量和总磷在0—10cm和10—20cm主要呈层状分布;从0—10cm到10—20cm,总氮平均含量由0.598g/kg减小为0.310g/kg,土壤水分含量和总磷的平均含量则分别从12.988%,0.229g/kg增大到15.439%,0.366g/kg。

基于土地利用/覆被变化的流域景观格局与水沙响应关系研究

以黄河流域的2个典型流域为研究对象,借助GIS和Fragstats平台与长系列水沙数据,分析流域景观格局和水沙变化特征,并探讨景观指数与径流输沙的关系。结果表明:(1)两个流域优势景观类型为草地,1985—2010年间变化最大的景观类型分别为未利用土地(25a变幅为453.94 km^2)和耕地(25a变幅为52.85 km^2);(2)秃尾河流域景观均向规则、高连通和高度聚集的方向发展。孤山川控制流域内景观多样性和聚集度逐渐增加,整体向好。秃尾河流域景观稳定性指数高于孤山川流域,两流域草地和未利用土地地稳定性均呈增加趋势,而城乡工矿用地则相反。(3)流域年径流量和泥沙量均呈现逐年同步减小的趋势。秃尾河年径流量明显高于孤山川,但孤山川流域泥沙量与秃尾河流域相近。两流域径流泥沙相关关系显著,秃尾河流域相关系数(0.48)明显低于孤山川流域(0.85)。(4)景观指数与径流量、泥沙量呈显著线性相关,其中景观多样性相关的指数SHDI、SIDI、SHEI和SIEI均与径流呈极显著正相关,而泥沙仅与CONTAG、COHESION呈显著负相关。

黄土丘陵区生态治理对土壤碳氮磷及其化学计量特征的影响

为了探究不同生态治理措施对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的影响,为黄土丘陵区的生态治理与植被恢复提供科学依据,以黄土丘陵区典型小流域王茂沟为例,通过野外采样与室内分析相结合的方法,对研究区坡耕地、林地、草地、灌木地及梯田等5个样地0—100cm土壤样品的C、N、P及其化学计量比进行了分析研究。结果表明:(1)坡耕地经过生态治理转变为林地、草地、灌木地及梯田等生态用地,土壤C、N含量分别提高了1.27,1.18,1.24,1.14倍及1.64,1.64,1.76,1.57倍;土壤C和N呈极显著的正相关关系;在0—100cm土层,林地、草地、灌木地及梯田的土壤C、N分布规律一致,均随土壤深度增加而减小,且在0—20cm土层出现了富集现象,而土壤P含量分布比较均匀;(2)坡耕地C∶N均值显著大于其他样地(P<0.05),在0—20cm土层,土壤C∶P与N∶P表现为林地、草地、灌木地及梯田显著高于坡耕地(P<0.05);土壤C∶N随着土层深度的变化不显著,C∶P与N∶P随土层加深呈减小的趋势;(3)土壤C、N、P化学计量比的分布主要由土壤C、N决定;土壤C∶P、N∶P与土壤中铵态氮、粘粒、砂粒、水稳性大团聚体含量之间的相关性均通过了显著性检验(P<0.05)。土壤C、N、P及其化学计量比不仅受生态治理和土层深度的影响,还与土壤理化性质相关,土壤C∶N、C∶P、N∶P可以指示土壤的肥力状况。

丹江鹦鹉沟小流域不同土地利用类型的粒径特征及土壤颗粒分形维数

选取丹江鹦鹉沟流域78个不同土壤剖面,应用分形理论研究不同土地利用类型的土壤颗粒分形特征和空间变异性以及与土壤养分的相关关系。结果表明:(1)研究区的土壤粒径分布中,粉粒含量占主导地位,粉粒含量百分比在45.41%～66.19%之间,粘粒含量和极粗砂粒含量相对较低。(2)小流域土壤颗粒的分形维数不能用半方差模型和Kriging插值来模拟。表层土壤颗粒分形维数受土壤侵蚀影响较大。(3)陡坡以下,土层较厚且质量较好的地块往往被用作农地,致使相同坡度下,土壤颗粒分形维数表现为农地>林草地。(4)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,其中,分形维数与粉粘粒含量呈显著线性正相关,与细砂粒、中粗砂粒和极粗砂粒含量呈线性负相关。(5)农地和草地0-10cm土壤颗粒的分形维数随坡度的增加呈降低趋势,但坡度对林地的分形维数影响很小。(6)分形维数在4个土层均与土壤含水量呈显著正相关,在0-10cm与有机质含量呈显著负相关。

模拟降雨条件下不同种植方式的坡地氮素流失特征

以花生（PL）、玉米（CL）、玉米和花生套种（TCP）3种种植方式下的坡耕地为研究对象,通过人工模拟降雨方法,研究不同种植方式下坡面的产流产沙过程及氮素流失特征,并以裸地（BL）作为对照。结果表明：PL、CL、TCP和BL的地表径流量大小依次为BL〉CL〉PL〉TCP,雨强为1.20mm/min时,其产流量分别为195.6L,182.1L,23.4L,11.9L,以BL的产流量为基准,TCP,PL和CL分别减少地表径流的比例为94%,88%和7%。不同种植方式下产沙量的排列次序为BL〉CL〉PL〉TCP,其产沙量分别为947g,72g,19g,4g,以BL的产沙量为基准,TCP,PL和CL减少泥沙的比例分别为99.6%,98.0%,92.4%;地表径流中的总氮、硝态氮、铵态氮浓度变化特征表明：除TCP外,PL、CL、BL在产流结束前地表径流中总氮、硝态氮、铵态氮浓度基本达到稳定状态,径流中氮素流失的主要形式为硝态氮,占总氮流失的比例为54%～79%。不同种植方式下的氮素流失量表现为TCP,