土壤盐分特征对内陆盐沼盐生植物群落的影响

为研究内陆盐沼植物群落的分布对土壤盐分的响应特征,选取鄂尔多斯盐湖盐沼区作为研究区,筛选了肉质耐盐植物群落,苔草植物群落和禾草植物群落3类典型植物群落,开展了土壤含水量、pH、电导率以及Na_⁺,K_⁺,Mg2_⁺,Ca_{^{2 +}},Cl_^-、SO_4^2-、CO_3^2-和HCO_3^-的测定,分析了区内典型植物群落对土壤水盐因子的响应规律。探讨了3类植物群落之间土壤因子含量的差异性;采用相关性分析和CCA分析,评价了3类植物群落多样性及物种分布随土壤因子的变化规律。结果表明,区内3类植物群落中,土壤盐分含量表现为肉质耐盐植物群落最高,苔草植物群落最低,禾草植物群落居中;植物多样性与土壤中含量最高的Na_⁺和SO_4^2-的相关性最显著;植物分布同时受到土壤盐分、水分和pH的显著影响。研究结果可为鄂尔多斯盐湖区土壤盐渍化改良和植被恢复提供理论支撑。     

浩通音查干淖尔和苏贝淖尔湖滨盐沼的土壤盐分特征和植物群落多样性

2019年6月6～7日,在鄂尔多斯市乌审旗浩通音查干淖尔和苏贝淖尔湖滨盐沼区中,设置了7处采样地,并在附近裸地中,设置了1处采样地;在各采样地中,采集了0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm和40～50 cm深度的土样,测定了土样的pH、含水量、水溶性总盐含量和8种常规盐离子含量;对各采样地的植物群落进行了调查,分析了植物群落组成和多样性对土壤理化性质的响应。研究结果表明,在8处采样地中,裸地的土壤pH和水溶性总盐含量都相对最大,寸草(Carex duriuscula)盐沼、马蔺(Iris lactea)盐沼、芨芨草(Achnatherum splendens)+马蔺盐沼和芦苇(Phragmites australis)盐沼土壤pH和水溶性总盐含量依次减小;裸地土壤pH和水溶性总盐含量都显著大于其它采样地(n=15,p0.05);0～10 cm深度的土壤水溶性总盐含量和各盐离子含量都相对最大,随着土壤深度的增加,其它土层的二者都逐渐减小;土壤中的盐离子以Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)和HCO_3~-为主,土壤溶液中的营养盐主要为NaCl、Na_2SO_4和NaHCO_3;随着土壤盐分含量的减小,植物群落的多样性水平提高,植物更适宜生长在土壤盐分较低的生境。     

黄河三角洲盐沼表层土壤有机碳含量、可溶性有机碳含量及其官能团结构特征

于2018年7月6～8日,在黄河三角洲芦苇(Phragmites anstralis)盐沼、盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼、柽柳(Tamarix chinensis)盐沼和互花米草(Spartina alterniflora)盐沼中,分别采集了0～20 cm深度土柱,按2 cm一层,将采集的土柱分层,测定了不同深度土层的有机碳和可溶性有机碳含量;利用傅里叶变换红外光谱仪,分析了土样中可溶性有机碳的官能团结构特征。研究结果表明,芦苇盐沼、盐地碱蓬盐沼、柽柳盐沼和互花米草盐沼表层土壤中的有机碳和可溶性有机碳含量都在0～2 cm深度层最大,随着土壤深度的增加,二者都在逐渐减小,其陆源有机碳的贡献率分别为79.81%、42.73%、63.45%和34.91%,海源有机碳的贡献率分别为20.19%、57.27%、36.55%和65.09%;生长着4种植物群落的盐沼表层土壤中的可溶性有机碳的红外光谱特征类似,其官能团结构以醇酚类和芳烃类为主,还包括脂肪族、烯烃、卤代烃和仲酰胺类;在波数为1 580～1 660 cm~(-1)与2 800～3 010cm~(-1)处,芦苇盐沼、互花米草盐沼、柽柳盐沼和盐地碱蓬盐沼表层土壤中可溶性有机碳红外光谱的峰面积比分别为0.13、0.61、2.27和5.14,盐地碱蓬盐沼表层土壤可溶性有机碳中惰性碳含量最大。     

东营港附近排水湿地土壤全氮和微生物量氮的含量和储量

以东营港附近的排水湿地为研究区,于2013年8月8日,自海向陆方向,在裸地、盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼、柽柳(Tamarix chinensis)盐沼和芦苇(Phragmites australis)盐沼中,分别设置了1处采样地,采集0～60 cm深度的土壤样品,测定土壤中全氮和微生物量氮含量,并计算出土壤中的全氮和微生物量氮储量。研究结果表明,裸地、盐地碱蓬盐沼、柽柳盐沼和芦苇盐沼0～60 cm深度土壤全氮质量比分别为0.04～0.23 g/kg、0.17～0.23 g/kg、0.09～0.23 g/kg和0.13～0.27 g/kg,微生物量氮质量比分别为5.20～11.46 mg/kg、4.09～8.95 mg/kg、1.89～5.21 mg/kg和2.59～16.56 mg/kg;4处采样地0～60 cm深度土壤全氮储量分别为55.37～269.58 kg/hm~2、213.71～310.19 kg/hm~2、102.93～277.57 kg/hm~2和165.97～325.00 kg/hm~2,微生物量氮储量分别为7.35～15.51kg/hm~2、5.54～11.85 kg/hm~2、2.28～6.13 kg/hm~2和2.89～19.98 kg/hm~2;在水平方向上,裸地和柽柳盐沼土壤中全氮含量和全氮储量低于盐地碱蓬盐沼和芦苇盐沼;在垂直方向上,裸地和柽柳盐沼土壤中的全氮和微生物量氮主要累积在40～60 cm深度,盐地碱蓬盐沼和芦苇盐沼土壤中的全氮和微生物量氮主要累积在0～30 cm深度。     

黄河三角洲潮汐区和生态恢复区湿地土壤特征和重金属分布

以黄河三角洲国家级自然保护区内的潮汐区天然湿地和生态恢复区湿地为研究区,采集两区域内芦苇(Phragmites australis)盐沼、盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼和裸地的上层土壤(0~30 cm深度),测定其含水率、p H、电导率、有机碳含量和微生物生物量碳、氮含量,并测定重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量。结果表明,在生态恢复区,土壤p H显著低于潮汐区;芦苇盐沼和裸地土壤电导率低于潮汐区,其中,芦苇盐沼土壤电导率差异显著(n=18,p0.05);芦苇盐沼和盐地碱蓬盐沼土壤含水率和有机碳含量高于潮汐区,有机碳含量显著高于潮汐区(n=18,p0.05);生态恢复区土壤中的微生物生物量碳含量显著高于潮汐区(n=18,p0.05),而微生物量氮含量只在芦苇盐沼土壤中显著高于潮汐区。生态恢复区芦苇盐沼和裸地土壤中的重金属含量总体低于潮汐区,其中,芦苇盐沼土壤中Cd、Cr含量和裸地土壤中Cu含量显著低于潮汐区(n=18,p0.05);生态恢复区盐地碱蓬盐沼土壤中重金属含量总体高于潮汐区,其中Cr、Cu、Ni和Zn含量显著高于潮汐区(n=18,p0.05)。利用潜在生态风险指数法,评价土壤重金属污染情况,重金属Cd为研究区重金属污染风险的主要贡献因子,生态恢复区土壤生态风险指数低于潮汐区天然湿地土壤。相关性分析表明,在碱性高的土壤中,有机成分显著减少(n=18,p0.05),重金属含量下降;Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量之间显著相关(n=18,p0.01),说明这些重金属元素在黄河三角洲土壤中具有同源性,而Cd与Cu、Pb含量之间不相关,说明Cd与Cu、Pb具有不同的来源。     

塔里木河上游绿洲土壤表层盐分特征

土壤盐分空间分布特征及其离子组分关系是了解水盐运移规律的关键,可为提出因地制宜的盐渍土改良措施提供科学参考。在土壤聚盐高峰期,采集了塔里木河上游阿拉尔垦区64个样点的表层（0～20 cm）土样,进行盐分指标测定,并采用地统计学和灰关联分析方法研究了土壤盐分的空间分布格局及土壤盐分组成离子对盐分和pH的影响。结果表明：（1）样区土壤含盐量和碱化程度较高,土壤pH具弱变异性,电导率、总盐量和大部分离子含量均具强变异性。（2）电导率、总盐量和大部分离子含量较其他指标的空间变异程度大,结构复杂程度较高。（3）土壤总盐、电导率、Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+、Mg2+和K+分布趋势较为一致,由西北向东南方向递减,在老农区和原生荒漠地含量较高;土壤pH分布表现为从北向东南方向增加;HCO-3在土壤中含量最低,空间分布规律不明显。（4）对盐分指标间的灰关联度分析表明,对研究区盐分指标影响最大的是SO2-4、Cl-和Na+。     

基于PSR模型的崇明东滩盐沼生态系统退化评估

盐沼生态系统的科学评估研究可为生态系统问题的识别诊断、修复与保护提供科学依据。本研究以崇明东滩盐沼生态系统为研究对象,以“压力(pressure)-状态(State)-响应(Response),(PSR)”模型建立了退化评估体系,并用层次分析法计算了各评价指标的权重。结果表明:崇明东滩盐沼生态系统状态为“轻度退化”,主要压力源来自崇明东滩东南部岸滩的侵蚀和互花米草入侵,盐沼状态退化主要表现在底栖生物的密度、生物量等方面。盐沼生态系统的功能响应主要体现在盐沼植被本地种面积的减少,表明崇明东滩盐沼生态系统存在不稳定因素。     

黄河口潮滩湿地土壤甲烷产生潜力及其对有机物和氮输入响应的初步研究

2010年11月采集了黄河口潮滩湿地两种典型生态系统[碱蓬(Suaeda salsa)盐沼和光滩]表层土壤样品,进行了7d的室内厌氧培养,并测定分析CH4产生潜力及其对有机物和氮输入的响应。研究结果表明,在培养周期内,碱蓬盐沼和光滩表层土壤CH4的产生潜力都在培养的第7天后达到最大,平均值分别为0.0357μg/(g·d)和0.0013μg/(g·d),前者表层土壤的CH4产生潜力高于后者;有机物输入在一定程度上促进了CH4产生潜力,且其对碱蓬盐沼的CH4产生潜力较光滩具有更大的促进作用。尽管葡萄糖对于潮滩湿地CH4产生潜力的促进程度高于乙酸钠,但二者的差异性并不显著(p>0.05);氮输入对潮滩湿地土壤CH4产生潜力的影响与氮输入的形态和土壤理化性质等多种因素有关;NH4+的添加促进了碱蓬盐沼和光滩土壤CH4产生潜力的增加,尽管其对于碱蓬盐沼的促进程度要高于光滩,但二者的差异性并不显著(p>0.05);NO3-的添加对碱蓬盐沼土壤的CH4产生潜力表现为抑制作用,而对光滩土壤的CH4产生潜力表现为促进作用。在当前外源有机物和氮(NH4+—N为主)为黄河入海主要污染物的情况下,黄河口潮滩湿地土壤作为CH4源,在估算潮间带土壤温室气体排放清单时应给予特别关注。     

黄河三角洲沼泽中大型底栖动物的分布特征

一般认为湿地恢复应该先从植物恢复着手,因此,在黄河三角洲的盐沼和淡水沼泽中,对盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼、光滩、芦苇(Phragmites australis)沼泽和明水面中的植物和大型底栖动物分布进行了调查,并对4种生境的环境因子进行了监测,分析各生境中大型底栖动物群落多样性的差异,探索主要影响大型底栖动物分布的环境因子,从而判断单一植物群落湿地恢复是否为正确的选择。结果表明,共记录24种大型底栖动物物种,隶属于3门7纲11目;在光滩、盐地碱蓬盐沼、芦苇沼泽和明水面中的底栖动物物种数分别为9种、4种、6种和10种,表明无植物的光滩中的大型底栖动物的物种数量并不比单一植物群落沼泽中的少,生境类型、地理位置和环境因子等多方面因素共同决定了大型底栖动物的分布特征;分布在淡水沼泽与盐沼中的大型底栖动物物种完全不同;在淡水沼泽和盐沼中,水深、土壤(沉积物)盐度和硬度是决定大型底栖动物分布的关键指标。对滨海湿地进行恢复,生境类型的空间异质性恢复要比单一植物群落恢复更为重要。     

黄河口盐沼土壤硼和铝的分布特征

2009年5月,在黄河入海口北部的盐沼区域,按照植物类型设置了9块采样地,研究不同植物群落下盐沼土壤中硼和铝含量的分布特征及主要影响因素。结果表明,采样区盐沼土壤(0~60 cm深度)的平均硼质量比为(51.85±11.52)mg/kg,明显高于中国土壤硼含量背景值(42 mg/kg)以及黄土区的土壤硼含量(45.1 mg/kg),但略低于华北冲积平原土壤硼含量(56.2 mg/kg);盐沼土壤的平均铝质量比为(45.15±5.31)g/kg,明显低于中国土壤铝含量背景值(66.55 g/kg)、华北冲积平原土壤铝含量(63.95 g/kg)和黄土区土壤铝含量(57.55 g/kg);尽管各采样地土壤含量差异较大,但是在由陆向海方向,盐沼土壤中硼和铝的分布特征整体相似,且在水平方向上的变异都为中等变异或弱变异,在垂直方向上,土壤硼和铝含量多呈波动变化,且在同一采样地土壤中二者含量的变化也存在较大差异;土壤硼含量、铝含量分别与土壤有机质、黏粒含量、粉粒含量都显著正相关,都与砂粒含量显著负相关。成土母质决定了黄河口盐沼土壤中硼和铝含量的空间分布,土壤有机质含量、粒度组成是影响二者空间分布的主导因素,而植物群落类型、潮汐和水盐条件对其分布亦具有重要影响。     

囊果碱蓬离子含量及分布特点

为研究真盐生植物矿质营养特征,以北疆荒漠囊果碱蓬群落为对象,通过土壤及植株调查,分析其矿质元素特征。结果显示：（1）囊果碱蓬的生长增加了0~30cm土壤的pH值、水分及盐份含量,并使盐分在土层重新分布。（2）根系相对于土壤,具有优先吸收K⁺、Mg²⁺ 养分离子的特点;叶片相对于根系,具有优先运输Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 盐分离子的特点,同一离子在吸收和运输的选择不一致,与其在整株的功能相关。（3）Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 积累于叶片,含量远大于K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ ,Cl^- 和Na⁺ 可能相伴向上运输,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 在根、茎、叶保持基本不变的比例。（4）囊果碱蓬属于SO₄ -Cl 盐积累植物,而背景土壤为Cl-SO₄ 型盐土。     

河西走廊荒漠绿洲过渡带封育对土壤和植被的影响

在河西走廊荒漠绿洲过渡带,封育天然植被是植被群落恢复、防止绿洲沙漠化的有效措施。以流动沙丘作为对照(0年),对封育5年和15年的半固沙和固定沙丘植被群落以及土壤进行调查取样和分析。结果表明:随着封育年限增加,天然固沙植被群落生物多样性增加,灌木层和草本层植物密度、盖度和生物量都显著增加,灌木层盖度从10%增加到40%,草本层以一年生草本植物为主,物种从5种增加到8种,生物量从1 g·m^-2增加到13 g·m^-2。随着天然植被盖度增加,土壤表层沙土细粒化明显,沙土中黏粉粒含量显著增加,土壤质地由粗质沙粒向细质沙粒转变;随着沙土中黏粉粒成分的增加,沙土有机质、全氮、全磷含量也增加,灌丛下土壤养分含量高于灌丛间,“沃岛效应”明显。同时,在灌丛下表层土壤出现明显的盐分集聚现象,其中SO₄^2-、K⁺、Na⁺含量分别增加了6、3、17倍。在降水100 mm左右的荒漠绿洲过渡带,封育可以显著恢复固沙植被群落和提高沙土质地和养分。     

罗布泊盐湖表层土地球化学及沉积特征

对罗布泊典型地区表层土磁性特征、粒度及地球化学特征的研究表明:(1)总体样品磁性矿物含量均较低;各样地间磁化率差异较为明显,阿奇克谷地西部磁化率值最高(2.1×10^-7 m³·kg^-1),耳轮区最低(0.47×10^-7 m³·kg^-1),该区磁化率值总体表现为东部略高于西部.(2)样品粒度组分总体以粉砂(2~63 μm)为主,平均约占74.17%,分选性较差,细颗粒占主导地位,且各粒度组分之间的含量变化幅度较小.(3)易溶性盐主要是由Cl^-、SO₄^-2、Na⁺和K⁺构成,Mg²⁺、Ca²⁺含量较低,HCO₃^-、CO₃^2-含量很低,易溶性盐类型主要为Cl^--SO₄^-2-Na⁺和K⁺型;样品总有机碳平均含量约为0.66%;pH值变化范围为6.98~8.00,且耳轮区样品值均高于阿奇克谷地西部.综上所述,该区当时气候已转向干旱化趋势发展,而且气候持续干化与补给变化对该区物质形成具有一定影响,是该区物质空间分布的主要成因.     

基于离子光谱特征波段反射率的土壤碱化指标反演模型

以新疆奇台地区碱化土壤为研究对象,通过分析碱化土壤实测光谱反射率曲线与八大离子、pH、碱化指标相互间的相关关系,建立基于离子光谱特征波段反射率的各碱化指标一元及多元光谱反演模型,并对其精度进行验证。结果显示:Na^+、CO_3^2-、HCO_3^-含量与光谱反射率正相关,最高点的相关系数分别为0.710、0.798、0.749,而Ca²⁺、Mg²⁺含量与光谱反射率负相关,相关系数最高均不超过-0.370,反映出前3类离子含量与光谱反射率关系更为密切。SAR(钠吸附比)和ESP(碱化度)与Na+相关系数同为0.954,TA(总碱度)、RSC(残余碳酸钠)、pH与CO_3^2-的相关系数分别为0.946、0.949和0.953,总体上Na^+和CO_3^2-含量对各碱化指标的影响更大。各碱化指标与土壤光谱反射率的相关性TA>RSC>ESP>pH>SAR;其中TA与光谱反射率的相关系数达到0.863。碱化指标TA的离子光谱特征波段反射率反演模型精度最好,其R^2为0.703,比利用实测光谱反射率建立的pH反演模型的R^2高约14%,说明前者精度更高,能更好地反映研究区内土壤的碱化程度。利用离子光谱特征波段反射率实现对土壤碱化的预测会成为今后研究的重点。     

华北半干旱平原区表层土壤盐分累积的影响因素分析

定量评价各因子对盐渍区表层(0~5 cm)土壤盐分累积的影响,以华北半干旱平原为研究区,综合考虑盐分来源、盐分化学组成、地下水状况、区域气候,地形条件等内外影响因素,应用通径分析方法评价各影响因子强度。结果表明:各影响因素通过直接和间接作用于表层土壤积盐过程,总体看盐源对表层土壤积盐影响强度最大,其次是盐分组成,再者是地下水状况,而区域气候和地形的影响较小。单因素而言,反映盐源的Sal_5-10、反映土壤盐分组成的SAR和反映地下水状况的TDS是主要的控制因素。研究结果为认识华北半干旱平原土壤盐渍化过程及影响机制提供参考依据。     

滴灌条件下盐地碱蓬(Suaeda salsa）种植年限对盐碱地土壤盐分离子分布的影响

采用时空转化的方法研究了滴灌条件下不同盐地碱蓬种植年限（0 a、1 a、2 a和3 a）对重度盐碱地土壤盐分及盐离子在0~120 cm土壤剖面的分布特征的影响，为盐地碱蓬在盐碱地中的改良利用提供理论依据。试验结果表明：滴灌种植盐地碱蓬后土壤盐分在剖面的分布发生明显变化，根区（0~40 cm）土壤含盐量随种植年限增加而下降，根底（40~120 cm）土壤则先增加后下降；Na⁺和Cl^-因容易被水淋洗和植物选择性吸收多，根区土壤中Na⁺和Cl^-含量随种植年限增加有显著降低，Ca²⁺和SO₄^2-不易随水移动，淋洗程度低，HCO₃^-和Mg²⁺第2 a和第3 a的淋洗效果明显好于第1 a；经过3 a种植后土壤中毒害离子Na⁺与Cl^-和在表层盐分组成中的比例下降，Ca²⁺比例上升，钠吸附比（SAR）值显著降低。     

基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价

为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林（RF）模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Na⁺、NH₄⁺含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明：盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO₃^-含量;其次是NH₄⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。     

祁连山浅山区降水化学的环境意义

通过连续收集降水样品对祁连山浅山区民乐县大气降水特征及水汽来源进行研究,运用相关分析和主成分因子分析,探讨了2013 年5 月27 日至2014 年7 月7 日祁连山民乐地区降水常量离子的化学特征。结果表明：研究时段内降水离子浓度由大到小依次为Ca²⁺ >SO₄^2- >NH₄⁺ >Cl^- >Na⁺ >NO₃^- >Mg²⁺ >K⁺,其中Ca²⁺和SO₄^2-是高浓度离子,阳离子总浓度远远高于阴离子总浓度。降水pH 平均值为7.44,降水电导率的变化范围为4.0 μs·cm^-1～940.0 μs·cm^-1,平均值为167.93 μs·cm^-1。Ca²⁺离子和SO₄^2-离子分别占阳离子和阴离子总浓度的47%和44%。各阴阳离子随季节变化表现出明显的波动趋势,冬、春季节降水极少时阴阳离子浓度较高,而在夏季降水较多时各离子浓度较低。冬春季频繁的沙尘暴活动造成大气陆源气溶胶浓度升高,且该时段降水量少,因此降水离子浓度升高。相关分析和主成分因子分析结果表明,祁连山浅山区民乐县的降水化学离子主要来源于陆源物质,农业生产和人类活动产生的气溶胶是次要来源。     

巴丹吉林沙漠湖泊钙华的水化学成因

通过对巴丹吉林沙漠7个湖泊的钙华分布特征调查研究,以及对相关水样的化学成分分析,初步探讨了沙漠东南区湖泊钙华的水化学成因。结果显示：湖水水化学类型为Cl-Na型,Ca²⁺含量极低,CO₃^2-或HCO₃^-含量较高;湖四周地下水水化学类型以Cl-SO₄-Na型、Cl-CO₃-Na型为主,CO₃^2-或HCO₃^-含量较低,Ca²⁺含量较高,部分湖水中霰石、方解石矿物饱和指数SI>0。PHREEQC软件模拟结果显示,地下水与湖水混合过程中,方解石、霰石饱和指数明显增大。我们认为咸淡水混合效应是钙华形成的重要原因,同时存在湖水蒸发浓缩作用沉淀的碳酸钙;混合端元的组分决定了最大SI时的混合比例以及最大SI值,温度相对混合效应影响较小。