陕西靖边花豹湾聚湫坝地土壤微生物群落结构特征及其影响因子

以黄土高原天然形成的花豹湾聚湫为研究对象，系统分析了3个剖面中土壤的机械组成、有机碳（SOC）、全氮（TN）、微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN），并利用磷脂脂肪酸法（PLFA）测定了土壤中细菌、真菌和放线菌的数量，重点讨论了微生物数量和群落结构与碳、氮含量及机械组成之间的相关性。结果表明：①砂粒含量沿着坝尾-坝前的方向有逐渐降低的趋势，粉砂粒和黏粒含量则有逐渐升高的趋势，在垂直方向上可划分出5个明显的沉积旋回（深度分别为0 - 40、50 - 60、70 - 80、100 - 120和240 - 260 cm）；②聚湫坝地土壤微生物主要含有脂肪酸（15：0 iso、18：1 w9c、18：1 w7c、16：0 10-methyl），约占PLFA总量的54%，土壤微生物以细菌为主，约占65% - 75%，放线菌约占15% - 25%，真菌约占5% - 10%；③3种多样性指数的变化趋势基本一致，依次为A剖面〉B剖面〉C剖面，3个剖面的土壤微生物群落结构存在比较明显的差异，其中A剖面分化明显；④土壤微生物总量、细菌数量和真菌数量与土壤中粉粒和黏粒含量以及MBC、MBN、SOC和TN均呈显著（P〈0.05）或极显著（P〈0.01）的正相关关系；⑤土壤中细颗粒组分可能是影响微生物数量和群落结构的主要因子。

黄土高原聚湫沉积旋回特征及地球化学划分

黄土高原聚湫/淤地坝内的沉积物是黄土再侵蚀搬运的直接结果,以高堆积速率和多沉积旋回为特征,是追踪该地区小流域土壤侵蚀、认识黄土高原地球关键带过程的理想载体。如何鉴定并有效划分沉积旋回是利用沉积序列恢复小流域土壤侵蚀和生态环境变化过程的基础。本文选取靖边和合水聚湫为代表,通过典型可见沉积旋回的物理、地球化学和生物等指标综合分析,较全面地认识沉积旋回特征,进而提出划分旋回的有效地球化学指标。结果表明:沉积旋回的下部粗颗粒层主要由粗粉砂和细砂组成,以低含水量、高亮度为特征,富集石英和锆石,Si和Zr含量高;上部细颗粒层主要由黏粒和细粉砂组成,具水平层理,含水量高,亮度较低,富集方解石、白云母、伊利石、绿泥石、高岭石等轻矿物,高Al、K、Fe、Rb、Ca和Sr等造岩元素,富含孢粉、有机碳氮、磷脂脂肪酸及微生物。在此基础上,提出Rb/Zr比值是有效划分黄土高原聚湫/淤地坝沉积旋回的地球化学指标。这为深入认识黄土高原地球关键带中侵蚀风化、水文和生态环境变化等过程提供了研究载体和基础。

陕北黄土洼聚湫类型划分与侵蚀产沙模拟研究

为了揭示泥沙沉积与降水的关系,重建淤地坝水成黄土的沉积环境,选择陕北黄土洼的天然聚湫为研究对象,通过野外多次多点位打钻采样和样品测定,利用近60年降雨数据与剖面粒度的对比分析和数学模拟等方法,划分了黄土洼聚湫类型,建立了标准聚湫侵蚀产沙模型。结果表明:(1)将黄土洼的侵蚀性雨量标准定为9.2mm能更好地反映黄土洼的土壤侵蚀状况;(2)依据降雨数据,黄土洼年均最大日降雨量52.7mm以下的降雨总量占88.1%,利用52.7mm以下降雨量产生的泥沙分布范围,可以确定"非标准聚湫"的范围;(3)通过对库容曲线的模拟将1 058.03m定为零库容高程点,并基于黄土洼的分形维数对岔巴沟流域建立的次降雨侵蚀输沙模型进行了修订,建立了适用于本地区的侵蚀产沙模型;(4)对各剖面沉积物粒度旋回规律进行对比分析,并结合模型计算数据,确定了黄土洼"标准聚湫"在近坝地剖面点附近,坝地至沟口附近之间为"非标准聚湫",沿沟至沟头以上均为"非聚湫"沉积区。

黄土高原聚湫沉积旋回、土壤侵蚀及区域差异

黄土高原聚湫/淤地坝内的沉积物是黄土再侵蚀搬运的直接结果，以高堆积速率和多沉积旋回为特征，是认识黄土高原地球关键带过程和历史的理想载体之一。如何鉴定并有效划分沉积旋回是利用聚湫/淤地坝沉积序列恢复流域土壤侵蚀和地表环境过程的基础。本文选取地处黄土高原中部丘陵沟壑区（陕西靖边）和高塬沟壑区（甘肃合水）的两个聚湫为代表，利用高分辨率XRF岩芯扫描仪获取两个聚湫上部近代沉积序列的元素分布，提出划分沉积旋回的地球化学指标，并识别年际冻融层，获得旋回产沙模数及年际产沙量，进而讨论土壤侵蚀与强降水频率和强度的关系及区域差异。结果表明，沉积旋回的下部粗颗粒层均以高Zr为特征，上部细颗粒层则富集Al、Fe、Rb、Ca和Sr等造岩元素，由此提出Rb/Zr比值可有效划分沉积旋回。根据Rb/Zr比值分布，靖边和合水聚湫上部4m和2m沉积序列可分别划分为35个和18个沉积旋回。结合细颗粒层的137Cs比活度分布，划分的沉积旋回个数可分别与1963年以来两个地区强降水次数一一对应。靖边聚湫的年际沉积旋回数量和产沙模数均高于合水，是黄土高原丘陵沟壑区砂黄土更易遭受侵蚀的结果；在次降水量为50mm的强度下，靖边流域的产沙模数约为合水流域的两倍左右。重要的是，两个流域的产沙模数均与强降水次数和强度紧密相关，旋回产沙模数随降水强度线性增加。聚湫沉积旋回记录的侵蚀历史及区域差异将有助于深入认识黄土高原地球关键带中侵蚀风化、水文和生态环境变化等历史与过程。

1953-2010年黄土洼天然淤地坝内洪水沉积物粒度旋回特征

利用137 Cs断代技术进行沉积物的测年,结合1953年以来的降雨资料,对黄土洼天然聚湫坝淤地的水成沉积物粒度旋回特征进行了分析。结果表明,坝淤地4m沉积物是在近百年内形成的,物源比较单一,主要为洪水沉积物;降雨是影响沉积物粒度的主要因素;淤地坝内洪水沉积物粒度以粗粉砂为主,中砂含量很少,没有粗砂;沉积物剖面具有良好的沉积层理,剖面粒度旋回至少记录了42次较大的洪水事件,不同期次洪水沉积物之间粒度变化明显,反映了该区近百年内年流域侵蚀和降水量的变化。

黄土高原北部丘陵沟壑区近160年土壤侵蚀量演变及其对ENSO事件的响应

对形成于1851~1861年的靖边(JB)聚湫内22.75 m沉积序列进行完整钻探,并基于XRF Core Scanning的元素分布划分旋回和年际冻融层,在高精度定年的基础上计算旋回及年际产沙量和产沙模数。结果表明:JB聚湫沉积序列由126个旋回叠加而成,且形成于1855~2014年的78个年份中。JB聚湫内旋回产沙量和产沙模数变化范围分别为0.27×10^4~22.44×10^4t和0.09×10^4~7.82×10^4t/km^2;年际产沙量和产沙模数范围分别为0.27×10^4~90.73×10^4t/a和0.09×10^4~23.40×10^4t/(km^2·a)。ENSO事件显著影响JB流域强降水作用下的侵蚀产沙,且在El Ni?o次年和La Ni?a年份发生侵蚀产沙的频率较高,可能是这些年份中东亚季风增强后带来更多强降水事件的结果。研究结果有效延长了黄土高原北部丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀演变历史,充分理解ENSO事件驱动下该地区侵蚀产沙的响应,为黄土高原北部坝库建设、水土流失治理和防洪减灾等提供理论依据。

黄土高原地区淤地坝的形成与发展

黄土高原地区的淤地坝由天然形成到人工修筑,现已有400多年的历史。新中国成立后,淤地坝建设大体经过了试办、示范、发展、巩固提高和全面发展五个阶段,本文综述了其发展历程。