新疆喀纳斯景区表层土壤磁学特征及环境意义

为探究环境磁学方法在景区土壤污染监测中的可行性,以新疆5A级景区喀纳斯为研究区域,采集表层土壤样品72个,并对其进行系统的环境磁学分析。结果表明:喀纳斯景区土壤磁性矿物平均含量较高,磁学矿物主要由亚铁磁性矿物构成,并含有少量的不完全反铁磁性矿物。磁晶颗粒主要为粗颗粒多畴,同时存在较少的超顺磁颗粒。磁参数空间分布表明,磁性矿物含量参数(χLF、SIRM、SOFT、HIRM)在湖口旅游区表现出高值,新村、老村和旅游接待地呈现相对低值;其他参数(χFD%、S-ratio、SIRM/χLF)空间分布规律与含量磁性参数基本呈相反趋势;研究区的磁性高值点分布与景区人类活动密集区、建筑物及道路的分布具有一致性;湖口旅游区较高的磁性值主要与较强的自然成土作用有关,其他区域的磁性高值点主要受旅游活动的影响。因此,借助土壤磁学方法能够有效区分和圈定景区土壤人为污染范围,为景区土壤污染防治和旅游规划提供参考依据。     

土壤磁性矿物的多元成因——成土作用成因与人为污染成因磁性的区分

对黄土高原古土壤和上海市城市土壤磁性特征进行比较,研究和区分土壤磁性的多元成因。结果表明,黄土高原古土壤磁化率(χlf)平均值为108×10-8m3kg-1;频率磁化率(χfd%)平均值为11·4%,且χlf与χfd%呈极显著正相关性,表明风化成土作用形成超细顺磁颗粒(SP)是其磁性增强的主要原因。χlf与游离态铁(Fed)、铁游离度(Fed/Fet)和黏粒含量相关性达极显著水平,也说明古土壤磁性增强与风化成土作用有关。上海城市土壤χlf异常增强,变化范围为127～1959×10-8m3kg-1,χfd%2·0%,表明其不含SP,磁性增强并非由于风化成土作用,应与人为污染有关。非滞后剩磁(χarm)、非滞后剩磁/饱和等温剩磁(χarm/SIRM)、非滞后剩磁/磁化率(χarm/χlf)和饱和等温剩磁/磁化率(SIRM/χlf)等参数及组合的研究表明,城市土壤磁性矿物占主导的是多畴(MD)和稳定单畴(SSD)颗粒;而古土壤磁性矿物中占主导的是SP颗粒。软等温剩磁(SOFT)、硬等温剩磁(HIRM)、软磁百分含量(SOFT%)、硬磁百分含量(HARD%)、IRM300mT/SIRM(F300mT)等磁性参数的研究表明,城市土壤矫顽力低,软磁组分高,以铁磁性矿物为主导;黄土高原古土壤也以铁磁性矿物为主导,但HARD%通常高于城市土壤。用磁学参数及组合,能较有效分辨土壤磁性的风化成土作用成因或人为污染成因。     

川西地区表土磁学性质及其环境意义

通过对川西地区表土样品进行系统的岩石磁学分析,并且结合气候要素探讨表土磁学性质与环境要素之间的关系。结果表明:(1)川西表土在成土过程中生成的细粒超顺磁(SP)和单畴(SD)的亚铁磁性矿物是磁化率增强的主导因素。该地区表土磁性增强机制与黄土高原类似。(2)在空间上,川西高原西部和南部地区的磁性矿物含量要高于东部和北部地区,而成都平原西部地区成土作用最强,磁颗粒细且含有较多高矫顽力磁性矿物。(3)川西表土的磁学参数和气候要素的研究发现年平均降水量(MAP)在600～1000 mm之间磁化率、频率磁化率与MAP呈正相关关系,而磁学参数组合χ_(fd)%/HIRM、ARM/HIRM、χ_(ARM)/SIRM与MAP在这一降雨区间也呈正相关关系,然而这些磁学参数与MAP的相关系数不如黄土高原,可能与研究区复杂的地形、相对湿润的成土条件有关。     

丹江典型小流域有机碳在土壤团聚体不同粒级的分布研究

选取丹江鹦鹉沟小流域典型土地利用类型进行土样采集,研究不同土地利用类型下土壤团聚体的粒径分布特征和团聚体有机碳含量与粒径的相互关系,运用情景模拟法计算不同土地利用类型下的土壤团聚体有机碳储量转移矩阵。结果表明:不同土地利用类型土壤团聚体含量大致呈现伴随粒径的减小而减小的趋势,且主要集中于大粒径(2~10mm)的范围内。经ANONA检验,农地与林地,林地与草地之间土壤团聚体不同粒级有机碳含量存在显著差异(P0.05),其典型用地之间的土壤团聚体有机碳粒径分布的变异性属于中等变异,且团聚体有机碳与小粒径(1mm)的土粒结合更加紧密,有机碳储量的粒径分布呈现出近似正态分布的状态。     

省域土壤有机碳空间分布的主控因子——土壤类型与土地利用比较

基于河北省第二次全国土壤普查数据,运用方差分析和回归分析对比了河北省土壤类型和一级土地利用类型对0～20 cm深土壤有机碳空间分布的影响,探讨了省域土壤有机碳空间分布的主控因子。研究结果表明,土壤类型和土地利用是河北省表层土壤有机碳密度空间分布的重要影响因子。其中土壤类型对土壤有机碳密度空间分布的影响与土壤分类级别相关,土壤分类级别越低,对土壤有机碳密度空间变异的反映能力越大。与土壤类型相比,土地利用对表层土壤有机碳密度空间分异的解释能力要大于土类,但小于亚类和土属。为此,在省域尺度对土壤有机碳密度进行区域预测和估算时应将土地利用和土壤类型结合起来作为土壤有机碳空间分布的主控因子,优先考虑土地利用后,在相同土地利用类型内再尽量以低级土壤分类进行空间预测或估算。     

地面灌溉土壤入渗参数时空变异性试验研究

基于典型田块的试验观测数据,开展地面灌溉条件下冬小麦生长期间土壤入渗性能时空变异性的试验研究,描述土壤入渗参数的时空变异分布特征,分析各参数间存在的相关关系。结果表明,在冬小麦生长期内,土壤入渗参数的空间变异强度呈持续性减弱趋势,其时间变异性逐渐下降并趋于稳定。土壤入渗性能在冬灌后各时段间的差异并不显著,故在此后的灌溉试验设计与管理或地面灌溉模拟中,可基本无需考虑土壤入渗性能的时间变异性影响。考虑到土壤入渗参数f0和Z180之间存在着强烈的互相关性和非常相近的时空变异分布特征,可借助f0的时空变异分布特点达到描述土壤入渗性能、衡量土壤入渗能力的目的。     

开封市城市土壤磁化率空间分布及对重金属污染的指示意义

建立基于土壤磁化率的重金属污染等级标准可为土壤重金属污染评价提供更为简便的磁学方法。采集开封市城市土壤表层样品99个,测定As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量以及低频磁化率(χLF)和高频磁化率(χHF)。采用普通Kriging插值法探讨χLF的空间分布,污染负荷指数(PLI)评价土壤重金属污染程度,并在PLI与χLF相关分析的基础上建立了基于χLF的土壤重金属污染等级标准。结果表明,开封市城市土壤各样点7种重金属的平均PLI为2.53,呈中度污染,Cd是最主要的污染因子。土壤χLF平均值为125.7×10-8m3kg-1,总体上由东南向西北递减,高值区出现在东南部、老城区北部和陇海铁路沿线附近。各样点土壤重金属PLI与其χLF的回归方程为PLI=0.011χLF+0.320(r=0.663),呈极显著正相关(p0.01)。用土壤χLF可以评价开封市城市土壤重金属污染程度:当土壤χLF≤62×10-8m3kg-1时,为无污染;当62×10-8χLF≤153×10-8m3kg-1时,为轻度污染;当153×10-8χLF≤244×10-8m3kg-1时,为中度污染;当χLF244×10-8m3kg-1时,为强度污染。     

新疆包头湖灌区农田土壤水盐热特性空间变异特征

土壤作为高度变异体,其大尺度下的土壤水盐热分布特征具有空间变异性。为了探究大尺度下的土壤水、盐、热的空间分布特征及空间变异性,以新疆包头湖区域为例,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,对土壤水盐热参数的空间分布特征进行分析。结果表明:土壤含水率、导热率及热容量均属于中等偏弱变异程度,土壤含盐量为强变异程度;土壤含水率、含盐量、导热率的半方差函数均可用高斯模型进行拟合,热容量的半方差函数可用指数函数进行拟合;含水率、含盐量、导热率、热容量同一深度各自变量之间均具有较强的空间依赖性,随机因素占总变异程度较低,最大相关距离在2 600~3 900 m。该研究为当地农业灌溉及精细农业的生产提供一定参考。     

天津地区土壤环境中有机氯农药残留特征

通过对天津市辖区6种不同土地利用类型和2种灌溉类型的188个点位进行野外实地采样及定量分析,分析了天津市土壤环境中有机氯农药(OCPs)残留的空间分布特征及来源,系统研究了天津市六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)各异构体单体在土壤中的残留水平、空间和剖面的分布特征,以及残留量今昔情况比较。结果表明:天津市土壤环境中HCHs和DDTs含量均可以达到国家一级标准。天津市HCHs污染空间分布特征为近郊区、滨海地区相对较重,市区次之,远郊区较轻;DDTs污染空间分布特征为近郊区、市区相对较重,远郊区次之,滨海地区较轻;不同的土壤利用类型中,城市绿地的OCPs残留量最高,清灌区和污灌区的OCPs残留量差异不大。剖面分析结果显示,有机氯农药的残留总量主要集中在0~30 cm的耕作层中。通过比较HCHs和DDTs的残留情况发现,DDTs的降解率高于HCHs,天津个别地区出现残留水平异常情况。     

宁夏河套灌区典型区域土壤盐碱化空间变异特征

运用经典统计学和地统计学相结合的方法,以宁夏河套灌区盐碱化最严重的区域作为研究区,研究其土壤盐分含量和pH值的空间变异特征。结果表明:土壤全盐含量在表层为强变异性,在其他层次为中等变异性;pH值为弱变异性,其空间变异格局主要由结构性因素引起。土壤全盐含量和pH值均呈现出西北地势低洼地区高于其他地区的空间分布格局,平行于和垂直于贺兰山和黄河走向的方向上土壤全盐含量变异程度较小,而在以沙湖为中心的对角线方向上土壤全盐含量变异程度较大。研究区土壤盐分剖面类型以表聚型为主,底聚型和平均型盐分剖面主要分布于平行于贺兰山和黄河方向偏东的带状区域内和垂直于该方向偏南的带状区域内。