辽宁朝阳凤凰山剖面古土壤序列土壤发育特征研究

通过对形态特征、矿质元素含量变化及分布特征、元素的淋溶(或聚积)状况、土壤发育指标等进行分析,探讨了辽宁朝阳凤凰山剖面古土壤序列的土壤发育特征和发育程度。研究结果表明,在凤凰山古土壤剖面中,自地表向下至19.85 m范围内,除现代土壤层S0(0～108 cm)外,还可划分出9个土壤地层,包括5层黄土(L1～L5)和4层古红土(S1～S4)。所有这些土壤地层都是发育在风积粉尘母质上的古土壤,形成时间介于71～423 ka B.P.之间。古土壤的发生与成土母质(粉尘)的沉积同步进行,发育成红色还是黄色的古土壤决定于不同的成土环境条件和粉尘沉积速率的相对大小。在凤凰山古土壤序列中,各层古红土比各层黄土质古土壤经受了更强的风化和淋溶作用,古红土发育程度明显强于黄土质古土壤。5层黄土质古土壤比较,土壤发育程度最弱的是L1层,最强的是L5层;比较4层古红土的发育程度,最弱的是S2层。纵观凤凰山古土壤序列,各个发育不同程度的古土壤交错排列,说明当地成土环境(气候)在423～71 ka B.P.间经过多次波动变化。     

咸阳市区黄土显微结构研究

应用扫描电镜对咸阳市区黄土微结构进行研究,发现市区黄土的微结构特征在平面上随地形地貌不同而异,在剖面上随土层及深度不同而变化。在同一剖面上,黄土层与古土壤层的微结构差异最为明显,黄土层以支架大孔一镶嵌微孔半胶结式结构为主,古土壤以絮凝一凝块胶结式结构为主。在地貌单元上,渭河三级阶地、二级阶地黄土微结构较为疏松,主要为支架大孔一镶嵌微孔半胶结结构,一级阶地黄土微结构较为致密,主要为镶嵌微孔胶结式结构和絮凝胶结式结构。黄土微结构特征沿黄土剖面垂直方向上及沿地貌单元平面上的变化,主要是受黄土堆积环境、成土环境及埋藏环境共同作用的结果。     

中国土壤空间分布的分形与分维

基于分形理论,对中国土壤空间分布的分形性质进行了定量研究,所得结论为:(1)中国土壤空间分形结构特征客观存在,南方水稻土、黄刚土等53类土壤斑块的周长-面积关系客观存在;(2)中国各土壤类型中,寒漠土分维最大,为1.952,灰漠土分维最小,为1.158;寒漠土斑块镶嵌结构最复杂,灰漠土斑块镶嵌结构最简单;(3)随着我国土壤类型从华南→东北→西北的变化,土壤类型空间分布的分维总体增大;在青藏高原区,各土壤分维出现垂直与水平的复合分布,随着地势自东南向西北的逐渐升高,土壤分维总体变大;(4)中国各土壤类型中,寒漠土稳定性指数值最大,为0.452 4,其斑块镶嵌结构稳定性最高,灰褐土斑块镶嵌结构稳定性最低,稳定性指数值为0.001 3;(5)随着我国土壤类型由南向东北的变化,各土壤类型斑块镶嵌结构的稳定性指数总体变小;在青藏高原区,由东南向西北,各土壤类型斑块镶嵌结构的稳定性指数总体变大;(6)就中国土壤类型的空间分布而言,中国土壤类型斑块空间分布的几何属性对其分维大小可能有直接的影响。     

辽宁朝阳地区第四纪古红土特性及系统分类研究

为弄清北方古红土在中国土壤系统分类中的位置,对辽宁朝阳地区分布的第四纪古红土的特性和系统分类进行了研究。本文首先将古红土看做成土母质,按《中国土壤系统分类检索(第三版)》的原则和方法,讨论了供试古红土剖面的诊断层和诊断特性,并进行了分类检索;又从古红土本身的发生学特征出发,讨论了各古红土剖面的诊断层和诊断特性,并进行了分类检索。研究发现:现行的《中国土壤系统分类检索(第三版)》还不能给古红土一个合适的位置,要解决古红土在中国土壤系统分类中的位置问题,首要任务是建立关于古土壤的诊断标准。     

中国下蜀黄土发育的土壤表层及典型剖面的硫状况

Studies were conducted to examine factors which might influence the status and distribution of S in some surface horizons and typical profiles of soils derived from Xiashu loess on the upper slope (US), middle slope (MS) and lower slope (LS) of Nanjing-Zhenjiang-Yangzhou hilly zone. The total S contents varied from 70.30 to 350.21 mg/kg, and the average for all surface soils was 218.3 mg/kg. The average S contents in the profiles followed the sequence: USo) and the ratio of amorphous iron oxide to free iron oxide (Fe_o/Fe_a), but no significant relationship was found between total S and the ratio of free iron oxide to total iron (Fe_d/Fe_t). Inorganic sulphate in paddy soils (MS and LS) was nearly higher in surface soil than in subsurface soil and subsoil, it, however, remained relatively unchanged with increasing depth for the original soil profile (US). The average organic S accounted for 94% of the total S in the surface soils, but the percentage decreased with depth in the profiles. Like the total S, the organic and inorganic S contents were highly significantly correlated with organic matter, total N, Fe_o and Fe_o/Fe_d ratio, but they were insignificantly related to Fe_d/Fe_t ratio. The C/S and N/S ratios in this study were somewhat lower than the results reported by others. The C/N/S ratios varied considerably within the same profile and among different soils but they fell within the range of values reported worldwide.     

淮河上游全新世黄土-古土壤序列元素地球化学特性研究

在野外考察研究的基础上,对河南禹州全新世风成黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素和微量元素的含量及其变化,并与磁化率曲线、粒度变化曲线对比分析发现:常量元素氧化物比值钾钠比、残积系数和以Rb为代表的微量元素含量等随剖面层次呈规律性变化,即在古土壤层(S0)中含量最高,表土层(MS)中次之,在黄土层(L1、Lt、L0)中最低。硅铝率和Sr的含量表现出相反的变化规律。表明在全新世古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土堆积时期,气候比较干旱,沙尘暴频繁,成壤作用微弱。这些化学参数与磁化率曲线可以进行对比,表明成土过程中元素的迁移变化受全新世以来气候变化和成壤环境变化的控制。与黄土高原腹地的洛川剖面相比,淮河上游禹州剖面中绝大多数常量元素的含量较高,而绝大多数微量元素的含量偏低,磁化率也显著偏低,绝对值差别很大,粒度组成当中细沙成分含量很高,这说明淮河上游黄土物质来源与黄土高原地区明显不同。联系全新世时期黄河频繁泛滥、改道、沉积与黄淮平原盛行东北风形成流沙地的事实,认为淮河上游的黄土是黄河泛滥沉积物质经过风沙活动改造,由东北风力系统搬运而来的近源粉尘堆积,再经过就地风化或者成土改造而形成。     

黄土残塬区不同农户庭院生态经济模式评价研究

研究结果表明:养殖业与种植业是庭院经济系统的两个重要组成部分,对保持庭院物质循环及能量流动起积极的推动作用;种养并重型庭院经济系统是较好的一种模式,其生态经济评价得分值高于养殖为主型与种植为主型.     

黄土丘陵沟壑区第二副区山坡地土壤侵蚀特征研究

在广泛收集资料的基础上,对黄土丘陵沟壑区第二副区山坡地土壤侵蚀特征以往的研究结论进行了综合分析,结果表明:(1)影响该区山坡地土壤侵蚀的主要因素为降雨、地形及土地利用.(2)该区山坡地土壤侵蚀主要类型为水蚀,主要方式为溅蚀、片蚀、细沟及浅沟侵蚀.(3)该区多年平均侵蚀模数为8373t/km²,其中以坡度大于25°的耕地和植被盖度小于10%的荒草地侵蚀强度最大,年侵蚀模数为18000t/km²,坡度为15～25°的耕地及植被盖度为10%～30%的林草地年侵蚀模数分别为15000t/km²和12000t/km².     

黄河河龙区间黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模数与小流域泥沙来源研究

黄河流域河龙区间面积１１．１６万ｋｍ２，６０年代年均输沙量９．５２５亿ｔ，年均输沙模数８５３５ｔ／ｋｍ２。考虑水库等栏沙，还原计算的年均产沙量为９．８２４亿ｔ，扣除轻微流失面积３．８２万ｋｍ２及其年产沙量０．２９７亿ｔ，黄土丘陵沟壑区７．３４万ｋｍ２面积上年均产沙量９、５２７亿ｔ，年土壤侵蚀摸数为１２９８０ｔ／ｋｍ２，比年均输沙模数高出５２．１％。在小流域泥沙来源分析中，将坡长２０ｍ径流小区的年产沙模数改正为自然坡长的年产沙模数，加上坡面浅沟汇流加大冲刷的作用，未治理坡耕地年产沙模数在１５０００ｔ／ｋｍ２以上。由此算得的小流域各地类年产沙模数，作为工程规划设计和计算水土保持减沙作用的依据较为接近实际。     

基于DEM的陕北黄土高原典型地貌分形特征研究

应用分形理论与方法,结合陕北黄土高原1∶5万DEM数据,通过河网分形维数和稳定性系数计算,研究了陕北黄土地貌空间分布特征。结果表明:(1)陕北黄土高原不同地貌类型分形结构复杂程度各异,表现出不同大小的水系分维值和稳定性系数,其中,黄土峁状、梁状丘陵沟壑区地貌结构最为复杂,分维值最大,稳定性系数最小。黄土残塬、黄土塬区分维值次之。黄土—风沙过渡区地形结构简单,地势相对平坦,分维值最低,稳定性程度最高。(2)以分形参数作为定量化指标进行黄土地貌特征研究是可行的,DEM数据集是研究过程中的核心和基础。分形值所描述的分形特征与地貌类型、地质结构等有一定的相关性。此外,对分形几何的地学机理还需要进一步分析。     

陕北黄土丘陵沟壑区土壤粒径分形特征

应用MS2000激光粒度仪,获取陕北黄土高原米脂县境内10种不同土地利用类型土壤剖面4个层次40个土壤样品的粒径分布（PsD）,利用分形几何学方法分析土壤颗粒体积分形特征。结果表明：由于各土壤样品质地相同,分形维数D变化不大,在2．230～2．521之间;〈0．002mm的土壤粒径体积百分含量与D显著相关,而其余各粒径含量均通过与〈0．002mm的相关性对D产生间接影响,表明PSD的D可以充分代表土壤细化的程度与比例。土壤累积体积分数具有非线性特征,1个D值无法表征整个粒径测量范围内的土壤PSD,因此,以15脚为界,确定了2个分形域,分别计算D1和D2,存在D1〉D2的关系,且用D1和D2计算的分裂概率具有尺度依赖性。     

Heavy metal pollution of agricultural soils and sediments in Liaoning Province,China

Heavy metal pollution of soils and sediments in Liaoning Province, Northeast China, was investigated. Fifty seven samples of agricultural soils and 8 samples of sediments were collected in 1996 from paddy or upland fields and irrigation channels, respectively, in Shenyang, Fushun, Liaoyang, Anshan, and Tieling regions, and concentrations of total and 0.1 mol L^-1 HCI-extractable Cd, Cu, Pb, and Zn were analyzed using ICP spectrometry. Seventeen samples of unpolished rice were also collected from selected paddy fields and total concentrations of the four elements were determined.–

Both paddy and upland soils were polluted with Cd: average total concentration was 0.70, 0.57, and 0.53 mg kg^-1 in the western and southern parts of Shenyang, and Anshan, respectively, and significantly higher than the background level of 0.32 mg kg^-1. Cd concentrations of four samples exceeded even 1 mg kg^-1, which corresponds to the critical level of Cd contamination in China. About 65% of the total Cd was extracted with 0.1 mol L^-1 HCI, suggesting that Cd was relatively mobile compared with other metals. The level of Cd pollution was, however, lower than that previously reported and serious polIution was not observed for Cu, Pb, and Zn. Accordingly, Cd concentration in upland rice was within the range of the unpolluted level in this study. Nevertheless, Cd concentration in a sediment of irrigation channels in the western part of Shenyang exceeded 16 mg kg^-1, indicating the possibility of further contamination of agricultural soils. In conclusion, soils and sediments were still polluted with Cd in the southern part of Shenyang, Anshan, and especially in the western part of Shenyang, and further countermeasures are urgently required to ensure safe food production in these regions.     

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带风沙运动沙尘物质粒径分形特征

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带风沙活动频繁,对其近地表风沙运动规律的研究具有重要意义。采用实验测定分析、线性回归分析、相关统计分析等研究方法,对策勒绿洲—沙漠过渡带不同地貌部位表面及近地表输沙和降尘物质粒度及粒径分形特征进行了研究。结果表明:策勒不同风沙运动形式沙尘物质组成主要为极粗粉砂和极细砂,大气降尘物的粗粉砂含量偏高,分形维数介于0.25~2.25;五种沙尘物质平均分维值介于1.03~1.67,灌丛沙堆表面沙物质粒径分形维数平均值最大,其次依次为大气降尘、裸平沙地、地表输沙物质和流动沙丘的沙尘物质,标准偏差值大小变化趋势与之相反。灌丛沙堆表面沙物质的粒径分形维数与沙物质平均粒径、分选系数等指标呈显著线性相关性,流动沙丘表面沙物质平均粒径的分形维数与粒度参数之间线性相关性不显著。灌丛沙堆、流动沙丘、地表输沙物质的黏粒含量与分形维数均呈极显著正相关性(p0.01),灌丛沙堆与地表输沙物质的砂粒级含量与分形维数呈显著负相关,大气降尘物的粉砂含量与分形维数呈显著负相关(p0.05)。流动沙丘表面沙物质的粉砂和砂百分含量与分维值无显著相关性。沙物质的粒级组成、运动形式、植被覆盖度、风力及地形等均是导致绿洲—沙漠过渡带沙尘粒度及分形特征差异的主要原因。     

黄土丘陵区典型植被土壤剖面的颗粒分形特征

运用分形理论研究陕北安塞五里湾流域5种典型植被0～200 cm土壤剖面土壤颗粒大小分布(particle size distribution,PSD)及其体积分形维数分布特征,并进一步分析土壤PSD的分形维数与土壤有机碳、全氮和含水量的相关性。结果表明:研究区典型植被群落土壤颗粒组成主要为细颗粒(黏粒和粉粒),其中粉粒体积分数占总颗粒的56.82%～71.99%;铁杆蒿草地的细颗粒平均体积分数最大(78.86%),乔木林的最小(65.77%)。5种典型植被群落土壤PSD的体积分形维数介于2.498～2.599,均表现出随着土层深度的增加呈递增趋势;相同土层深度的分形维数呈现出铁杆蒿草地黄芪草地农田灌木林乔木林的趋势,灌木林和农田间差异不显著,其他植被群落间差异显著。典型植被土壤PSD的体积分形维数与黏粒、粉粒的体积分数和含水量呈极显著正相关(P0.01),但与砂粒的体积分数呈极显著负相关(P 0.01),与有机碳含量呈显著负相关(P 0.05)。     

和田绿洲水文气象要素分形特征与R/S分析

基于和田绿洲半个世纪（1954-2003年）以来实测水文气象资料,应用Kandell秩次相关检验法进行趋势性分析,结果表明：气温、蒸发的增加趋势显著,降水、相对湿度与河川径流量存在不显著的减少趋势。R/S分析结果表明,绿州内各水文气象要素的变化具有持续性,但不同季节的持续强度不同,降水和相对湿度的持续强度夏季大于冬季,其余表现为冬季大于夏季。分形结果显示,各水文气象要素变化的趋势性和复杂程度不同,其中玉龙喀什河径流量〉喀拉喀什河径流量〉相对湿度〉降水量〉平均气温〉蒸发量,即绿洲径流变化的趋势线最不明显,也最复杂。研究结果对了解绿洲气候资源、指导农业生产及预防灾害有参考作用。     

陕北黄土丘陵沟壑区土壤粒径分布分形特征

将激光衍射技术和分形分析结合,多重分形分析应用多重分形参数Rényi维数谱,研究土壤粒径分布(PSD)分形特征。结果表明:土壤PSD分形维数D在2.28～2.47之间,D与土壤黏粒含量线性相关。计算黏粒、粉粒和砂粒分形维数D黏粒、D粉粒和D砂粒,三者之间存在D黏粒D粉粒D砂粒的关系,分别用D黏粒、D粉粒和D砂粒计算分裂概率,发现小团粒具有较小的分裂概率。因此,分裂概率具有尺度依赖性,并随着土壤粒径的减小而降低。多重分形分析表明,由PSD获取的Rényi维数谱为反S型递减函数,与理论的多重分形Rényi维数谱相似,说明土壤PSD具有多重分形特征。     

冀北山地典型森林土壤颗粒分形特征

采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究冀北山地典型森林土壤颗粒的分形特征与土壤物理化学性质的关系。结果表明:冀北山地7个典型森林土壤颗粒的分形维数介于2.057 0～2.379 3之间,分形维数随土层深度增加而呈减小趋势。土壤颗粒分形维数与细黏粒、细粉粒和中粉粒含量呈极显著正相关关系,与粗粉粒含量呈负相关关系,与黏粒含量相关性不显著;土壤分形维数与土壤容重呈线性正相关关系,与最大持水量、总孔隙度呈现线性负相关关系,与田间持水量相关性不明显。与速效氮和有机质呈显著负相关,与全氮、速效钾呈负相关,与pH无相关性。     

基于两维图论聚类的辽宁省土地利用多功能性分区

辽宁省土地利用功能间的矛盾相对突出,明晰区域土地利用多功能的现状、进行土地利用多功能性分区可为促进区域土地利用功能的协调发展提供依据。选取2017年辽宁省县域土地利用生活、生产、生态方面22个典型指标构建区域土地利用多功能性评价指标体系,运用熵权法和两维图论聚类法进行土地利用多功能性评价及分区研究。研究发现：1）研究区生活功能高值区于中部呈斜\