GIS支持下三峡库区典型小流域土壤养分流失量预测

土壤养分流失是农田非点源污染的主要形式。以长江三峡库区典型小流域为研究区域 ,根据土壤养分流失规律与土壤侵蚀量预测结果 ,以及表土中养分含量 ,像元土壤侵蚀量和泥沙对养分的富集比 ,建立了可与 GIS结合的侵蚀泥沙携带养分量预测模式。运算结果显示 ,小流域有机质、氮、磷、钾流失总量分别为 5 0 9.8,47.1,14.6 ,1137.4t,平均 30 .5 ,2 .8,0 .9,6 8.1t/ km2。根据正常施肥水平及有机质累积率草拟的土壤养分流失分级标准来判断 ,三峡库区小流域养分流失量 ,以严重流失占的比例较大。

基于RUSLE模型的安徽省土壤侵蚀及其养分流失评估

基于修正的通用土壤流失方程（RUSLE）和GIS空间分析技术,定量分析了安徽省土壤侵蚀及其养分流失的空间分布特征,探讨了土壤侵蚀强度与海拔、坡度等地形因子的关系。结果表明：2010年安徽省土壤侵蚀总量为3 454×104 t a-1,土壤侵蚀模数平均值为256.9 t km-2 a-1。全省以微度土壤侵蚀为主,侵蚀强度由北向南逐渐加剧。淮北与沿淮平原、江淮丘陵岗地以微度土壤侵蚀为主,皖南丘陵山区和皖西大别山区以强度侵蚀为主。海拔200~500 m和坡度15°~25°的区域土壤侵蚀量最大。不同土壤侵蚀强度在各高程、坡度带的面积分布比例规律相似,随着海拔和坡度的增加,土壤侵蚀强度逐渐加剧。微度侵蚀的面积比例逐渐减小,其他侵蚀强度的面积比例逐渐增加。全省因土壤侵蚀引起的土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）和全钾（TK）等养分流失总量为106.6×104 t a-1,其中SOC、TN、TP和TK的平均流失量分别为3.57、0.37、0.10和3.90 t km-2 a-1。土壤养分流失量总体上由北向南逐渐增多,淮北与沿淮平原四种养分平均流失量和流失总量最小,皖南丘陵山区平均流失量和流失总量最大。

三峡库区坡耕地土壤养分流失的实验研究

采用室内模拟降雨装置研究了三峡库区坡耕地土壤养分流失规律。无论是紫色土还是黄色石灰土,坡耕地表层土壤养分含量在人工降雨后发生衰减,并表现出随雨强增大,雨后表土各养分含量衰减幅度加大的趋势,但径流和流失泥沙的养分含量与雨强无关;径流中养分含量虽低于泥沙养分含量,但养分含量的差异主要体现在全量养分含量上,而速效养分含量的差异则相对较小。对三峡库区坡耕地土壤养分流失而言,紫色土坡耕地土壤养分流失主要以流失泥沙为载体,而黄色石灰土坡耕地土壤养分流失则由流失泥沙和径流共同携带。

陕北黄土区生物结皮条件下土壤养分的积累及流失风险

分析了陕北黄土高原典型流域生物结皮的形成和发育对土壤养分的积累效应,同时对生物结皮条件下土壤养分的流失风险进行评价.结果表明:生物结皮生长发育后能够迅速增加结皮层及2cm土层的养分含量,但对深层土壤影响较小;退耕0～20年间结皮层的养分含量与退耕年限之间的关系可用指数函数(y=a[b-exp(-cx)])拟合,其中有机质、全氮和碱解氮在退耕20年间的增加速度变化不大,而全磷、速效磷和速效钾在退耕初期增加迅速,后期增加缓慢;自然发育生物结皮对土壤养分的年均净贡献量为:有机质50.15g.m-2、全氮1.95g.m-2、全磷0.44g.m-2、碱解氮164.33mg.m-2、速效磷9.64mg.m-2和速效钾126.21mg.m-2,人工培育条件下生物结皮发育更快,对养分尤其是速效养分的贡献速率更高;生物结皮条件下养分含量的提高增加了养分流失风险,尤其是养分随泥沙流失大幅度增加,生物结皮增加的养分中平均有39.06%随泥沙流失,仅有60.94%得以保留.总之,生物结皮可迅速、全面增加表层土壤养分,但同时会加大养分流失风险.尽管如此,土壤养分的净增加量仍相当可观,显示生物结皮具有较好的土壤养分积累效应.

次降雨过程中北京市不同土地利用方式下土壤养分流失特征

研究了次降雨过程中北京市不同土地利用方式下(草地、农田、林地和果园)土壤养分流失特征。结果表明:(1)在不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为草地>农田>林地>果园。(2)草地泥沙流失量随降雨历时变化幅度较大,在降雨后期出现陡增陡降的变化趋势,其他3种土地利用方式下泥沙流失量的增加变化幅度较小;不同土地利用方式下泥沙流失量大小顺序为:草地>农田>林地>果园。(3)草地和农田地表径流量显著高于林地和果园(P<0.05),地表径流量和壤中流均表现为:草地>农田>果园>林地;从壤中流总量变化特征来看,草地和农田产生的壤中流显著高于林地和果园(P<0.05)。(4)不同土地利用方式下的泥沙积累量均随降雨历时而呈指数的变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:草地>农田>果园>林地。(6)降雨径流过程中,不同土地利用方式下磷的流失是以侵蚀泥沙相为主,氮素的流失以径流水相为主。(7)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小基本表现为:草地>农田>林地>果园,泥沙N和P含量比雨前土壤表层N和P含量有所增加,说明侵蚀泥沙对N和P具有一定的富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙对P的富集高于对N的富集,综合比较可知,草地侵蚀泥沙富集养分的能力最高。(8)不同土地利用方式下泥沙量与侵蚀泥沙中全氮和全磷含量均存在显著或者极显著的正相关关系(P<0.05),与土壤全氮和全磷含量存在不同的正相关关系(相关系数较低),说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中养分含量不同程度的增加效应,并且草地和农田侵蚀量与养分含量的相关系数高于林地和果园。

黄土丘陵区地形对坡地土壤养分流失的影响

根据黄土丘陵区坡地径流小区试验，研究了次降雨条件下，坡地地形因素中的坡长及坡度与土壤养分流失的关系和土壤可溶性养分离子随径流液而流失的状况。初步结果表明，坡地土壤有机质及速效氮、磷、钾养分的流失强度与坡长呈指数函数关系（ＮＬ＝ａ１·ｅｘｐ（ｂ１ｘ），ａ１＞０，ｂ１＞０），养分流失强度随坡长的增加呈指数增加趋势；坡地土壤有机质的流失强度与坡度呈指数函数关系（ＮＳ＝ａ２·ｅｘｐ（ｂ２ｘ），ａ２＞０，ｂ２＞０）。径流液中的养分离子流失强度大小顺序为：钙离子＞钾离子＞无机氮（ＮＯ－３－Ｎ＋ＮＨ＋４－Ｎ）。

安徽省淮河流域湿地土壤养分流失及水质动态研究

以淮河流域(安徽段)湿地为研究区域,连续3a(2012—2014年)在野外调查和室内分析的基础上,采用定点实地调查、土壤和水质采样相结合的方法,研究了不同水期(平水期、丰水期和枯水期)淮河流域湿地土壤养分流失、水质动态及湿地植被多样性特征,并运用冗余分析(RDA)和偏相关分析手段揭示不同水期淮河流域湿地植被多样性与环境因子之间的关系。结果表明:(1)淮河流域湿地植被Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J_P)、Margalef种类丰富度指数(d_(Ma))在丰水期达到最高,平水期和枯水期较低,基本表现为丰水期>枯水期>平水期,Simpson优势度指数(D)基本表现为平水期>枯水期>丰水期。(2)不同水期土壤pH、电导率、全盐和总孔隙度在0—40cm剖面上变化趋势基本一致,不同水期土壤pH随土层深度的增加而增加,电导率和全盐含量呈先降低后增加趋势,土壤总孔隙度呈降低趋势。(3)随着水期的变化,土壤DP、K^+、SEP和SEK呈增加趋势,在枯水期达到峰值,平水期最低,基本表现为枯水期>丰水期>平水期,土壤DP、K^+和SEK增加幅度逐渐增加,而土壤SEP增加幅度逐渐减小,以SEK含量波动较大。(4)水温、TN、TP、BOD5和CODCr呈一致的变化规律,随水期的变化呈先增加后降低趋势,透明度呈"V"字形变化规律,基本表现为平水期>枯水期>丰水期。(5)偏相关分析显示,不同水期淮河流域湿地植被多样性均与透明度呈极显著的负相关(P<0.01),透明度能够反映出淮河湿地植被多样性及水质状况,影响平水期和枯水期植被多样性主要因子为BOD5浓度和CODCr浓度,影响丰水期植被多样性主要因子为TN浓度和TP浓度。

氮磷配施对坡地谷子吸N,P量及土壤养分流失的影响

氮磷配施对坡地谷子吸Ｎ，Ｐ量及土壤养分流失影响的研究表明：（１）Ｎ，Ｐ肥的不同配比均能增加谷子对Ｎ，Ｐ的吸收，增施Ｐ对Ｎ吸收的效果较高于增施Ｎ对Ｐ的吸收；（２）施Ｎ，Ｐ量的增加与泥沙中Ｎ，Ｐ富集率无相关关系；（３）作物生物量与土壤侵蚀量的相关系数为－０．９７２４；（４）增施Ｎ，Ｐ肥对土壤侵蚀和全量养分减少的程度远高于对径流量和速效Ｎ。

林地开垦后坡面侵蚀过程与土壤养分流失的研究

林地被人为开垦破坏后 ,加速侵蚀是导致坡面土壤养分流失的根本原因。坡面土壤养分流失的空间分布与坡面侵蚀方式和侵蚀强度的空间分布相一致 ,浅沟沟槽是坡面土壤养分流失最严重的部位。土壤养分流失在开垦初期非常迅速 ,开垦耕种 5 a后 ,土壤养分含量可减少 5 0 %。土壤剖面中 A层的流失是土壤养分流失的标志。

合肥近郊旱地土壤养分径流流失途径的研究

以合肥近郊旱作平地为实验观测区 ,选择土壤类型为黄褐土 ,地面坡度在 3°以内 ,粮、油、棉、菜等不同作物组合和不同覆盖率的旱作耕地 ,对不同降雨强度下径流产生的时间、径流量及其中携带泥沙量进行长期实地观测和连续 3年采样 (水样和土样 )分析 ,初步查明合肥近郊旱作平地表土和养分的流失与山地和坡地的流失行为显然不同 ,N、P、K有效养分流失量 98%以上是通过“化学侵蚀”流失的 ;“物理侵蚀”是表土和土壤有机质流失的主要途径 (占有机质流失总量的 96 .14 % ) .

土壤与养分流失综合监测方法在密云水库流域的应用

土壤与养分流失综合监测方法是根据通用流失方程的基本原理,在对我国中东部南北不同环境条件下大量周年实测数据的统计、分析基础上建立的适合我国南北地区的水土流失与面源污染一体化定量监测方法。本研究采用该方法对密云水库流域2001年度的土壤和氮素养分流失的空间分布,不同土地利用方式对土壤和氮素养分流失的影响,以及泥沙、养分的入库量进行了系统的监测,且利用水文站的实测数据对监测结果进行检验。结果显示,该监测方法对土壤和氮素流失监测的相对误差分别为2.75%-19.63%和-18.78%,监测效果较好。该监测方法具有技术先进、方便、实用、可更新性强和效果好的诸多特点,在我国现有相关资料积累条件下,适用范围较广。随着相关研究的进一步深入,该监测方法可通过改进满足更高时空监测需求,具有较好的应用前景。

生草覆盖与植物篱技术防治紫色土坡地土壤侵蚀与养分流失的初步研究

水土流失与农业面源污染是三峡库区农业生态环境的关键问题之一．研究采用生物治理的方法具有投资少、操作容易和见效快等特点。采用连续定位监测的方法，以常规旱作花生-小麦和黑麦草-大豆（紫粒苋）为对照，分别设置紫花苜蓿多年生牧草、花生-小麦附设香椿生物篱、花生-小麦附设紫花苜蓿生物篱3个处理，连续3年监测各雨次径流、泥沙和泥沙氮磷养分流失量。结果表明，4～9月份是库首地区早坡地土壤侵蚀和泥沙氮磷养分流失的高峰期，不同利用管理方式下，由于植被覆盖和耕作、施肥措施的不同，造成的土壤侵蚀和氮磷养分流失量有明显的差异。与种植季节性牧草和旱坡地常规小麦-花生模式相比，种植多年生牧草和常规小麦-玉米模式附设香椿植物篱．可以有效地减少土壤和泥沙态氮、磷流失。发展饲草-养殖模式的早坡地，选种多年生饲草，既能实现物质、能量多级利用，又能保持水土；常规旱坡地等高设置经济植物篱笆．同样具有显著的生态效益。

地下供水条件下雨强对土壤养分流失的影响

为揭示土壤养分随径流流失的内在机制,采取地下供水方式使土壤入渗强度降低和人工降雨的方法,进行了雨强对土壤养分流失影响的试验研究。结果表明:供试土壤中养分的流失量随降雨强度的增大而增大,而在土壤内部养分迁移量很小;幂函数模型与指数函数模型相比,能更好地模拟黄土区坡面径流溶质浓度变化过程。

半梯形隶属函数下土壤养分流失的模糊数学模型——以皖南山区为例

研究旨在通过皖南山区土壤检测报告给定的一些数据和信息分析养分流失程度,为合理的土壤养分管理提供可靠依据,采用指导性抽样选取样本,利用半梯形隶属度函数构建模糊数学模型,结合变异系数法,计算出不同地形类别的土壤养分流失程度。研究结果表明:以MATLAB仿真软件生成土壤养分的分布情况为直观依据,构建模糊数学模型发现多坡地的丘陵区域土壤养分流失最为严重。该模型的分析结果更贴近该地区土壤养分现状。研究验证了模糊数学模型在山区耕地土壤养分流失研究中的实用性。该模型能够很好的评估出土壤养分流失程度,为科学施肥护壤提供了理论依据。

土壤酶和养分流失的关系研究

本文讨论了黄绵土不同作物下的土壤酶和养分流失及其相互关系。结果表明,流失泥沙中的转化酶、磷酸酶、过氧化氢酶和有机质、全氮、全钾,有效态氮、磷、钾、钙、锌、铜、硼和钼含量显著高于水土流失区0～5cm 表土中的含量,其他酶和养分无质的差异;流失的酶之间(除多酚氧化酶外)以及它们与泥沙中的有机质、全氮、有效钾呈显著的正相关关系,酶与其他流失养分的相关性较差。研究还证明,土壤转化酶和磷酸酶活性可作为土壤侵蚀度的分级指标。

神经网络在土壤养分流失预测中的应用

以BP网络(Back Propagation Network)为基础,建立了小流域土壤养分(包括N、P、K3种成分)为输出层,流域出口处的洪量、输沙量及流域的年降雨量为输入层的包含一个中间层的BP网络。经检验,模型输出与多元线性回归模型计算结果一致。模型的建立及求解为水土保持中土壤养分的流失预测研究提供了一种新方法。

小流域土壤养分流失机理与土地覆盖格局演变

小流域土壤养分流失与土地利用格局演变关系的研究作为陆地-大气相互作用、全球变化等研究的主要基础内容,是一个正在形成的、具有综合性和交叉性的学科生长点。论述了该项研究的重要性、小流域土壤养分流失机理与土地覆盖格局演变的关系、小流域土壤养分流失模型和今后的研究展望,以期推动土壤环境科学的发展。

基于RUSLE模型的喀斯特峰丛洼地土壤侵蚀及其养分流失评估

以中国南方典型喀斯特峰丛洼地为研究对象,基于GIS技术和RUSLE模型,对喀斯特峰丛洼地的土壤侵蚀空间变化特征进行了分析。探讨了峰丛洼地土壤侵蚀与土壤养分流失之间的关系,揭示了该地区不同土壤养分流失之间的空间变化差异。结果表明:2015年研究区土壤侵蚀总量为1 950.21×10~4 t·a^(-1),占研究区国土面积的76.75%。土壤侵蚀空间分布整体上呈现出南北两侧向西中部变化的条带状的空间分布特征。因土壤侵蚀引起的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)等养分流失总量为57.76×10~4 t·a^(-1),其中SOC、TN、TP和TK的平均流失量分别为38.13、1.18、0.16和6.00 t·km^(-2)·a^(-1)。研究区土壤侵蚀的空间变化整体上是随侵蚀等级增加,侵蚀面积和侵蚀量逐渐减少而平均侵蚀模数增加的过程,土壤侵蚀的空间分布差异决定了土壤养分流失空间分布差异。

苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失特征

[目的]定量分析苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失特征,为巢湖上游小流域水土保持工作提供科学依据.[方法]基于遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS),利用修正通用土壤流失方程(RUSLE)定量评估研究区土壤侵蚀及其养分流失状况,分析土壤侵蚀强度与坡度、高程和土地利用等因子的关系.[结果]①2018年研究区平均土壤侵蚀模数为394.45 t/(km2·a),主要为微度和轻度侵蚀.②土壤侵蚀强度与坡度呈明显的正相关,且随着坡度增加,强度及以上侵蚀的面积比例逐渐增加.同一高程范围内不同土地利用对土壤侵蚀程度影响不同,以各土地利用的平均土壤侵蚀模数表示为:未利用地[1 022.55 t/(km2·a)]>林地[655.04 t/(km2·a)]>旱地[285.78 t/(km2·a)]>水田[139.80 t/(km2·a)].③土壤养分流失与土壤侵蚀的空间分布趋势一致,土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)平均流失量分别为3.66,0.27,0.07 t/(km2·a).[结论]苦驴河上游小流域土壤侵蚀及其养分流失受地形地貌影响显著,南高北低,南部丘陵水土流失较为严重,山林地和坡耕地是该地区水土保持工作的重点区域.

红壤区林下侵蚀劣地次降雨土壤及碳氮养分流失对恢复措施的响应:基于^(7)Be示踪技术

为评价红壤区林下侵蚀劣地恢复措施的有效性,以江西宁都典型马尾松退化林地为对象,设置7个处理:无恢复措施(CT)、鱼鳞坑+乔草(FG)、鱼鳞坑+乔灌(FS)、鱼鳞坑+乔灌草(FGS)、小水平沟+乔草(FGP)、小水平沟+乔灌(FSP)、小水平沟+乔灌草(FGSP),利用^(7)Be示踪技术评价了林下劣地次降雨事件土壤侵蚀及碳氮养分流失对不同恢复措施的响应。结果表明,试验4年后,各恢复措施土壤^(7)Be面积活度显著高于CT,面积活度残留率为-6.84%~-33.13%,土壤侵蚀速率(RBe)为4.43~24.04 t·hm^(-2)·event^(-1),各恢复措施减蚀效率为21.19%~85.49%,其中FGSP和FGS减蚀量最大(分别为85.49%和83.81%);与CT相比,各恢复措施土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、速效氮(AN)含量的增幅为25.10%~65.71%、9.79%~46.85%、-30.68%~1.29%;鱼鳞坑和小水平沟区组下,乔灌草复合植被措施(FGSP和FGS)可显著减少土壤碳氮养分流失,但两种工程措施无显著差异。简单相关和逐步回归分析表明,土壤^(7)Be面积活度与SOC、TN、AN含量呈极显著正相关(P<0.01),RBe和植被盖度(VC)解释了SOC流失94.7%的变异,RBe、TN和VC共同解释了TN流失98.3%的变异,而RBe解释了AN流失85.6%的变异,说明SOC、TN、AN组分与^(7)Be同一物理运移,土壤碳氮养分流失受植被-土壤-水土过程耦合互作影响。综上,7 Be可有效评价不同恢复措施下林下侵蚀劣地短期土壤侵蚀及养分流失状况,实施恢复措施4年后,草灌乔复合植被措施相对于工程措施对降低土壤侵蚀及碳氮养分流失作用更显著。本研究结果为林下侵蚀劣地恢复和生态效益评估提供了科学依据。