黄土丘陵区不同土地利用方式土壤碳氮磷及其生态化学计量特征

以陕北米脂谷子、苜蓿、柠条和枣树4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采集0~100 cm土层土壤样品,采样数共288个,分别对样品土壤的C、N、P及其生态化学计量比C/N、C/P和N/P进行了研究。结果表明:黄土丘陵区土壤C、N、P含量均值分别为2.12、0.21 g·kg -1 和0.43 g·kg -1;C/N、C/P和N/P均值分别为10.83、5.0和0.48;土壤C、N、P及C/N、C/P和N/P的变异系数均大于10%且小于100%,属于中等变异。土地利用方式对土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征有显著影响,其中谷子地0~20 cm土层土壤C含量显著高于柠条地和枣树林( P <0.05),谷子地20~40 cm土层的C含量显著高于苜蓿地( P <0.05);0~20、20~40 cm和60~80 cm土层谷子地N含量显著高于柠条地( P <0.05);苜蓿地P含量在0~20、60~80 cm和80~100 cm土层显著高于柠条地( P <0.05)。谷子地、苜蓿地和枣树林土壤C、N呈表聚性分布,而柠条地随深度增加无明显降低,表明柠条有较好的固碳能力。各土层C/N在不同土地利用方式间存在显著差异( P <0.05),其中柠条地最高,谷子地最低;80~100 cm土层土壤C/P在柠条地和苜蓿地间具有显著差异( P <0.05)。0~20 cm和20~40 cm土层深度下,土壤N/P在不同土地利用方式之间具有显著差异( P <0.05),其中谷子地最高,柠条地最低。通过典型相关分析得出,土壤C、N、C/P和N/P与环境因子中的土层深度、粘粒含量和土壤pH值的累积关系较大。

宁夏砂田不同砾石覆盖厚度土壤入渗过程及模型分析

以宁夏中部旱区砂田土壤为研究对象,通过对不同砾石覆盖厚度条件下砂田土壤水分入渗过程进行研究,采用一维垂直定水头入渗法,选取砾石覆盖厚度为影响因子,设置5个覆盖厚度(0,6,9,12,15cm),观测湿润锋运移和入渗量变化规律,比较各处理土壤入渗特征,利用模型拟合土壤入渗过程。结果表明,砾石覆盖提高了土壤水分入渗能力,土壤湿润锋运移距离和入渗量明显增加。与CK相比,砾石覆盖厚度为6,9,12,15cm时的累积入渗量分别增加了4.3%,11.8%,12.8%和17.1%,平均入渗率增加了25.8%,38.7%,50.0%和62.9%;同时砾石覆盖厚度改变了土壤水分入渗曲线,随着砾石覆盖厚度增加,土壤初始入渗率迅速增加,但稳定入渗率增加较为缓慢。与CK相比,砾石覆盖厚度为6,9,12,15cm时的初始入渗速率分别增加了40%,81%,91%和110%;稳定入渗速率分别增加了15.3%,17.9%,20.5%和25.6%。利用3种入渗模型对砂田土壤水分入渗过程进行拟合,结果表明Horton模型拟合效果最好,是分析和预测不同砾石覆盖厚度土壤水分入渗过程的适宜模型。

陕北农牧交错带土地利用方式对土壤物理性质及分布特征的影响

【目的】研究不同土地利用对土壤物理性质及分布特征的影响。【方法】于2010年利用野外采样和室内分析的方法研究陕北农牧交错带坡面谷子地、山杏地、苜蓿地和长芒草地之间土壤物理性质的差异及剖面分布特征。【结果】不同土地利用方式下土壤容重、毛管孔隙度和土壤持水量存在显著性差异,土壤颗粒组成和饱和导水率的差异性不显著。4种土地利用方式的土壤体积分形维数为:苜蓿地(2.490)>山杏地(2.485)>长芒草地(2.459)>谷子地(2.445),说明谷子地土壤颗粒粗化严重。田间持水量的大小表现为:苜蓿地(18.02%)>山杏地(17.49%)>长芒草地(17.19%)>谷子地(14.27%),说明林地和草地土壤的透水性、通气性和持水能力比较协调。土壤物理特性的剖面分布特征也存在明显差异,其中谷子地的土壤物理特性变化较剧烈,表现为波动性,而苜蓿地、长芒草地和山杏地的土壤容重表现为增长型,孔隙度和饱和导水率呈现出降低趋势。【结论】不合理的耕作、增强开垦强度会导致土壤孔隙性恶化、土壤结构破坏,应退耕还林还草,种植长芒草、山杏、柠条等与当地生态环境相适应的植被,促进该区域土壤质量的改善。

压砂地土壤导水特性空间格局及影响因子

采用10 m×10 m网格布点的方式对宁夏压砂田0-10 cm和10-20 cm深度下土壤饱和导水率（Ks）及其相关因素的空间变异规律进行研究。经典统计结果表明：2个采样深度下土壤容重、总孔隙度和毛管孔隙度表现为弱变异,饱和含水量和土壤有机质含量表现为中等变异;0-10 cm深度下K_s表现为中等变异,10-20 cm深度下K_s表现为强变异;10-20 cm深度下土壤各种性质的平均值均大于0-10 cm深度。Pearson相关性分析可知,影响K_s的主要因素是毛管孔隙度,其次为容重、总孔隙度、饱和含水量和有机质含量。地统计结果表明,0-10 cm深度下K_s表现为纯块金效应,主要受随机性因素的影响,10-20 cm深度下K_s主要受结构性因素的影响;在2个采样深度下容重主要受随机因素的影响。从空间分布图可以看出,2个采样深度下K_s和容重存在高度的负相关关系,与饱和含水量、总孔隙度和毛管孔隙度存在高度的正相关关系。

黄土高原雨养区坡面土壤蓄水量时间稳定性

分析区域土壤蓄水量(SWS)时间稳定性为准确预测土壤墒情提供了理论保障,同时为植被恢复和重建工作提供帮助。利用中子仪获得黄土高原雨养区六道沟流域坡面2005年10月至2006年9月间剖面SWS,通过时间稳定性分析,研究该区域SWS的时间稳定性特征。结果表明:不同月份SWS均表现为中等变异,干旱条件下的变异系数比湿润条件下小。0～4m的SWS累积概率比其他土层的变化小,平均相对偏差的变化范围(-39%～53%)及标准差(5.6%)较小,spearman秩相关系数均达到0.8以上且呈现出极显著相关,通过时间稳定性分析可以初步确定研究区平均SWS的代表性测点。SWS变化较大时,spearman秩相关系数较小,而SWS变化较小时,spearman秩相关系数较大。spearman秩相关系数为分析该区域SWS的时间稳定性提供了便捷途径。

不同残膜含量对淡灰钙土水分入渗过程的影响

为探讨不同残膜含量对土壤入渗性能的影响,以银川平原淡灰钙土为研究对象,设置5组不同残膜量:0(T0)、100(T1)、200(T2)、400(T3)、800 kg·hm^(-2)(T4),利用一维垂直定水头入渗法,观测湿润锋运移规律和水分入渗过程,并利用4种入渗模型拟合土壤入渗过程,分析其适用性。结果表明,随残膜含量递增,在同一入渗历时内累积入渗量逐渐减小。当入渗时间为390 min时,与T0相比,T1～T4处理的累积入渗量分别减少4.7%、5.8%、6.3%、11%。在入渗同等时间内,残膜量越高其湿润锋运移距离越短。当湿润锋在土柱完成运移时,T0～T4处理分别耗时390、420、510、600、660 min,即随残膜含量的升高入渗时间延长。T0～T4稳定入渗速率分别为0.27、0.24、0.21、0.19、0.16 mm·min^(-1),入渗率随残膜含量的升高而降低。入渗模型拟合的R^2大小依次为通用经验模型>Kostiakov模型>Philip模型>Horton模型,通用经验模型适合描述含残膜土壤的水分入渗过程。研究表明残膜对淡灰钙土水分入渗存在抑制作用,其影响程度随残膜量增加而增大。

黄土丘陵区土壤粒径分布单重分形和多重分形特征

利用单重分形和多重分形方法定量分析黄土丘陵区土壤粒径分布(PSD)特征,同时分析土地利用方式对PSD分形参数的影响。结果表明:研究区PSD呈现出非均匀分布,具有多重分形特征,PSD多重分形谱f(α)-α为不对称的上凸曲线。容量维数D0与土壤质地相关性不明显,信息维数D1、关联维数D2和多重分形谱宽Δα均与粘粒体积分数呈极显著正相关(P<0.01)。土地利用方式对粘粒、粉粒、砂粒体积分数和Dsilt值有显著影响(P<0.01)。多重分形分析为详细描述PSD提供了精确的方法和途径。

黄土高原雨养区坡面土壤水力学性质空间特征及影响因素

土壤水力学性质在建立水分运动模型及水土保持措施配置中具有重要作用。以网格采样测定了黄土高原雨养区坡面土壤水分特征曲线,拟合了Van Genuchten和Gardner模型参数,并利用经典统计和地统计方法分析了其空间分布特征及影响因子。结果表明:在黄土高原雨养区复杂的土地利用结构下,坡面表层土壤水力学性质具有明显的空间变异性,Van Genuchten模型参数n不存在空间相关情况,为纯随机变量,参数a,A,B,A·B和饱和导水率的空间变异受到系统变异和随机变异的共同作用。Gardner模型参数A和B值受到有机质含量的影响,饱和含水量、田间持水量和容重与参数A,A·B及有效孔隙度之间的相关性均达到极显著水平。比重与坡面土壤水力学性质之间的相关关系不显著。土地利用和地形因子对水分特征曲线的影响明显,在高吸力阶段,上坡位比下坡位土壤保持的水分多,农田的持水能力不如草地和林地。

宁南山区坡面不同土地利用方式下植被-土壤耦合关系评价

为实现宁南山区生态环境可持续发展,避免出现土壤干化及植被退化现象,以彭阳县王洼水保试验站坡面不同土地利用方式植被—土壤为研究对象,通过建立以11个植被因子和14个土壤因子为主的2级指标体系,采用层次分析法(AHP)和熵权法确定各植被、土壤因子的权重,以耦合、协调度模型评价二者间的协调程度,并用典型相关分析(CCA)确定了各因子之间的相关性。结果表明:林地、灌木地、弃耕地、草地和农地的协调度(D c)值分别为0.4460,0.4515,0.5059,0.5312,0.6046,植被—土壤耦合协调程度S(x)/P(y)的值分别为0.4908,0.5934,0.8212,0.8743,1.1874,即林地和灌木、弃耕地和草地、农地分别属于濒临失调、勉强协调、初级协调状态;濒临失调发展模式主要分布于坡面东北和西南部,勉强协调发展模式分布于坡面中西部,初级协调发展模式零碎状分布;CCA分析表明土壤系统中干燥化指数、水分亏缺指数、平均含水量、黏粒、容重等对植被系统的影响较大。综上,宁南山区农地、草地的耦合协调度优于林地、灌木地,合理的林草植被选取和搭配可确保区域植被—土壤系统的协调发展。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用方式坡面土壤水分特性研究

为分析不同土地利用方式下坡面土壤水分特性的差异和规律,对黄土高原水蚀风蚀交错带典型坡面上农地、林地和草地的土壤水分特性进行了分析。结果表明：（1）苜蓿地土壤的持水能力和供水能力最强,其次是杏树林和长芒草地,谷子地最差;（2）通过土壤水分有效性分析发现,水蚀风蚀交错带田间持水量相当于-0.2×105Pa土壤基质势时的土壤含水量,永久凋萎点则低于-2.0×106Pa土壤基质势对应的土壤含水量;（3）苜蓿地有效水含量最高,谷子地有效水含量最低,而且苜蓿地土壤有效水含量的提高主要是提高了迟效水部分;（4）对不同土地利用方式下的土壤比水容量变化曲线研究表明,土壤比水容量在田间持水量附近随土壤含水量的降低减小的很快,而当土壤水分降低到田间持水量的50%~60%以下时,土壤比水容量基本不变。

宁夏荒漠草原区参考作物蒸散量估算方法比较

利用宁夏荒漠草原区银川和盐池2007—2010年逐日气象资料,以FAO56Penman-Montieth(PM)方程计算结果为标准,根据决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均偏差(MBE)和一致性指数(IOA),在日、月和年的不同时间尺度上分析评价8种ET0估算模型。结果表明,Kimberly、Penman模型计算的日ET0与PM模型的R2大于0.970,IOA高于0.980,二者计算的ET0与PM模型最为接近。大部分方法估算精度在冬春季(11月—次年4月)高,而在5—10月则较低。Kimberly、Penman模型估算的年ET0与PM模型计算值最为接近。对于PriestlyTaylor、Makkink和Hargreave等参数较少的模型,在使用时应利用气象数据进行系数校正。

黄土高原丘陵沟壑区多种参考作物需水量模型对比分析

利用米脂地区2000—2005年逐日气象资料,以FAO56-PM方程计算结果为标准,通过线性回归、均方根误差(RMSE)和平均偏差,在日、月及年时间尺度上分析、评价10种ET0计算模型。结果表明,除Hargreaves和Turc模型外,其他8种模型计算的日ET0值与FAO56-PM的R2均大于0.9。不同模型与FAO56-PM日ET0值的RMSE为0.35～1.78。多数计算模型在冬季(11、12、1月)和春季(2、3、4月)的准确性高,而在5—10月表现较弱。通过年值分析发现Priestley-Taylor、FAO24-BC和Penman这3种模型与FAO56-PM计算值最为接近。而对于FAO24-Rad、Makkink、Hargreave与Turc等参数较少的公式,在应用时利用当地气象要素进行经验系数校正。

思政教育在自然地理学课程教学中的融入

为了创新自然地理学课程教学理念,文章首先阐述了思政教育在自然地理学课程教学中的融入思路,然后提出了思政教育在自然地理学课程教学中的融入策略,包括教学内容、教学手段、教学资源、教学评价四个方面。

“黄大年精神”融入高校教学科研团队建设的路径探析——以宁夏大学环境科学专业团队建设为例

学习黄大年的爱国情怀、敬业精神和高尚情操,可以增强高校教师团队自身的政治责任,培养出符合社会主义事业建设需要的人才。本文以宁夏大学环境科学专业团队为例,从发挥模范带头作用、组建技术攻坚小组、组织志愿服务队、梳理先进理念、推进工作运行、锐意创新、服务大局、优化团队和党群、拓展服务、建设“学习型”和“服务系”团队等方面,论述高校教师如何践行黄大年高尚职业道德规范。

黄土高原地区近50年参考作物蒸散量变化特征

为了探求黄土高原地区深层土壤干燥化过程及成因和该地区植被耗水的变化情况,该文根据黄土高原5站点近50a的日气象资料,利用Penman-Monteith公式计算了日参考作物蒸散量,并分析了ET0的日均值、月均值和年值的变化特征,同时分析了平均温度、最高温度、最低温度、日照时数、风速和相对湿度与ET0的相关性。结果表明:黄土高原地区ET0日值和月均值与大气温度、日照时数均达到了极显著的相关性,其ET0日值和ET0月均值曲线均呈单峰型,存在明显的季节变化特征,峰值均出现在6月。除了西安和西宁ET0年值显著降低外,其他3站点的年际间变化趋势不显著,同时除西宁站外其他各站点在20世纪80年代后ET0均有上升的趋势。

生物炭对黑垆土土壤水分运移特征参数影响

为了了解生物炭施加对宁南山区黑垆土土壤水分运移特征参数影响,以宁南山区典型土壤黑垆土为研究对象,按0%,1%,2%和3%的比例将土壤改良剂生物炭施加到垂直和水平土柱中,探讨不同施加比例下入渗速率、饱和体积含水量、饱和导水率、饱和扩散率等土壤水分运移特征参数的变化.研究结果表明:生物炭施加比例1%,2%和3%的土壤体积含水量较0%增加了2.98%,6.45%和7.94%,生物炭施加减缓了土壤入渗速率,提高了土壤持水性能;Philip模型比Kostiakov模型更加能反映出不同比例生物炭施加下土壤水分入渗过程;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和体积含水量分别较0%增加了5.05%,8.33%和9.85%,饱和导水率分别减少了45.71%,62.86%和74.28%,生物炭施加提高了土壤持水能力;Van Genuchten中1%,2%,3%的参数a较0%分别减少了31.90%,29.25%,19.23%;n分别减少了0.28%,0.16%,0.66%;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和扩散率分别较0%减少了58.46%,77.96%和89.28%.生物炭施加改良了土壤结构,增加了土壤体积含水量,提高了土壤持水性能.

基于微信公众平台的环境化学翻转课堂实践探究

针对高校环境化学教学过程中存在的不足,将"微信+翻转课堂"教学模式引入高校环境化学教学过程中,以引导学生通过自主学习培养学习兴趣,更重要的是满足了个性化学习的需求且促进了学生身心全面的发展。教师在课前通过微信公众号推送给学生课程内容、学习目标等;课上引导学生发表自己的见解,总结分析学生的观点;课后,有计划的将实验操作、报告等按专题形式分批次录制成教学视频;根据目前微信翻转课堂教学模式存在的问题给出其具体建议。

生物炭添加对淡灰钙土水分入渗过程的影响

【目的】改善和提高银川平原土壤蓄水保肥能力和土地生产力。【方法】以银川淡灰钙土为研究对象,采用室内一维垂直定水头法,选取5种生物炭添加比例0%(CK)、2%(B1)、3%(B2)、5%(B3)和6%(B4),研究了湿润锋进程、入渗速率、累积入渗量,比较了Kostiakov模型、Philip模型、Horton模型和通用经验模型对含生物炭土壤水分入渗过程的适用性。【结果】B1、B2、B3和B4处理的初始入渗速率比CK分别减小5%、12%、32%和38%,稳定入渗速率减小30%、39%、44%和48%,即随生物炭量增加土壤水分入渗速率呈逐渐减小的趋势;入渗历时120 min时,B1、B2、B3和B4处理的湿润锋进程比CK分别减少14%、31%、39%和40%,累积入渗量分别减少13%、24%、36%和42%,即随着生物炭量的增加,其对土壤湿润锋进程、累积入渗量抑制作用越强;4种入渗模型中Horton模型最适宜模拟研究区不同生物炭量条件下土壤水分入渗过程。【结论】生物炭添加可以改善淡灰钙土水分损失快、持水性能差的情况,显著提高淡灰钙土保水能力。

城市绿地覆盖砂石后土壤水分入渗过程及模型分析

【目的】对城市绿地砂石覆盖土壤水分入渗过程进行研究和模型分析,为城市绿地水资源的合理利用提供理论参考。【方法】以银川城市绿地砂石覆盖土壤为研究对象,采用一维垂直定水头入渗法,选取砂石覆盖厚度为影响因子,设置5个覆盖厚度(0,2.5,5.0,7.5,10.0cm),观测湿润锋运移和累计入渗量变化规律,比较各处理土壤入渗特征,并用Horton、Kostiakov、Philip和通用经验模型模拟土壤的入渗过程,从中选出模拟效果最佳的模型。【结果】不同砂石覆盖厚度条件下湿润锋进程与入渗时间呈显著的函数关系,影响大小依次为10.0cm>7.5cm>5.0cm>2.5cm>0cm。砂石覆盖可以提高土壤初始入渗速率、稳定入渗速率、平均入渗速率和累计入渗量。与无覆盖相比,砂石覆盖厚度为2.5,5.0,7.5,10.0cm时的初始入渗速率分别增加了2.4%,5.2%,23.4%,27.6%;稳定入渗速率分别增加了6.0%,25.3%,32.8%,82.0%;平均入渗速率分别增加了12.5%,29.2%,39.6%,79.2%;累计入渗量分别增加了4.2%,11.7%,12.7%,17.0%。利用4种入渗模型拟合覆盖不同厚度砂石的土壤水分入渗过程,发现Horton模型拟合效果最好,Kostiakov模型次之,Philip模型和通用经验模型拟合效果较差。【结论】城市绿地覆盖砂石可以提高土壤入渗速率,增加入渗量,其中以覆盖厚度为10.0cm时最高,且Horton模型是拟合砂石覆盖与水分入渗关系的最佳模型。

宁夏砂田小尺度土壤性质空间变异特征与肥力评价

【目的】砂田是西北干旱、半干旱地区农民在恶劣的气候、土壤和地形等自然条件下,为了生存经过长期生产实践不断总结创新所形成的一种独特的耕作方式。保持和提高砂田土壤肥力质量是改善土地生产力、延缓砂田退化的基础。【方法】按照10 m×10 m网格方式采集110个砂田土壤表层(0—20 cm)样品,选取土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾、pH和电导率作为土壤肥力特征的评价因子,采用相关系数法确定各土壤肥力指标的权重,根据宁夏砂田土壤特征和作物品种,选择隶属度函数曲线类型,同时确定隶属度函数转折点取值,然后根据各土壤肥力因子的权重和隶属度值计算土壤综合肥力指数值;利用地统计学分析方法构建土壤各肥力因子的最适半方差函数模型,确定砂田土壤各肥力因子的空间变异特征和空间格局;结合土壤综合肥力指数值及其空间分布状况对砂田土壤肥力特征进行分级评价。【结果】经典统计表明,pH的变异系数最小仅为0.01,表现为弱变异,均值为9.15,土壤呈碱性。其他肥力指标变异系数处于0.10—0.72,属于中等变异。通过极差可以看出各项土壤性质含量在农田尺度存在明显的差异。研究区土壤综合肥力指数值在0.18—0.59,平均值为0.34。地统计学表明,砂田土壤各项肥力指标块金系数均小于25%,呈现出较强空间自相关性。通过普通克里格空间插值图可以看出,土壤有机碳在田块尺度上分布较为均匀,含量集中在1.5—2.5 g·kg-1,在研究区南侧有机碳有岛状高含量点存在;电导率分布也较为均匀,集中在100—300μs·cm^(-1),其在北部含量较高;土壤全氮、全磷和全钾含量普遍较低,在空间呈现出明显的斑块状分布特征;土壤速效磷和速效钾在研究区北部有岛状高含量点存在;pH在整个研究区呈现明显的斑块状分布特征。土壤综合肥力指数值空间分布状况表明,研究区Ⅲ类地分布最广,占整个研究区面积的56%,属中等肥力状况。砂田南部以Ⅱ类地为主,占整个研究区面积的25%,肥力状况良好。Ⅳ类地占整个区域面积18%,其肥力状况较差。【结论】土壤性质和土壤肥力指数在田块尺度上空间分布复杂、规律性不明显,呈斑块状分布特征。根据各项土壤属性指标和土壤综合肥力指数值的分布情况判断,砂田土壤肥力总体水平较低,其中有机碳和全氮是制约砂田土壤肥力的主要限制因子。应通过增施有机肥、轮作和休耕等方式改良和培肥土壤。