干旱绿洲区包气带土壤盐分分布特征及运移机制——以新疆焉耆盆地为例

土壤盐渍化问题严重制约着我国干旱—半干旱区农业可持续高质量发展,了解包气带土壤盐分离子分布特征及垂向运移机制对科学防治土壤盐渍化具有重要意义。通过精细化采集新疆焉耆盆地2 m深度剖面土壤,测定样品机械组成和8种盐分离子含量,计算土壤颗粒分形维数,采用统计学方法分析包气带土壤盐分离子垂向分布特征,对包气带土壤质地与水盐运移间的关系进行探讨。结果表明,博湖剖面包气带土壤主要为非盐渍土,土壤盐分主要受开都河下游地下水水化学类型和矿化度控制,阴阳离子比值约为2∶5,盐分类型主要为Ca2+—HCO2-3和Na+—SO2-4型;焉耆剖面包气带土壤普遍为重度盐渍土,土壤盐分受到开都河下游地下水水化学类型和自身包气带盐分的综合影响,阴阳离子比值约为1∶2,盐分类型主要为Ca2+—SO2-4型和Na+—Cl-型。土壤分形维数和黏粒含量之间显著正相关,与砂粒含量显著负相关,包气带土壤盐分与分形维数间相关性不明显,主要受到土壤粒径组成及其所处深度等综合作用的影响。博湖包气带土壤质地由表层至深部逐渐变粗,盐分含量呈现出在0~80 cm深度的表层和125~200 cm的底部波动大,80~125 cm稳定的变化趋势,盐分离子主要聚集在约30 cm深度粉质黏壤土与粉质黏土层的交界处。土壤盐分运移大致可划分为交互作用段(0~80 cm)、平衡段(80~125 cm)和地下水扰动段(125~200 cm) 3个部分,蒸发作用影响深度约80 cm。焉耆包气带土壤质地由表层至深部逐渐变细,随深度的增加,盐分含量和波动程度均逐渐减小,盐分离子主要聚集在0~10 cm表土层。盐分运移大致可划分为盐分离子上升段(0~120 cm)和平衡段(120~200 cm)两个部分,蒸发作用影响深度约为120 cm。上细下粗型的包气带土壤质地组成是抑制土壤盐渍化较为理想的分布模式,对于焉耆剖面类型可先采取灌溉压盐,然后进行约40 cm深度的翻耕,博湖剖面类型可直接采取50 cm左右深度的深耕,一定程度上能够抑制盐渍化的发生。     

电磁感应仪EM38用于土壤盐渍剖面分类与评价研究

结合电磁感应仪EM38测量与田间采样,文章分析了黄河三角洲典型区域土壤电导率的剖面分布特征,建立了磁感式表观电导率与土壤电导率间的(多元)回归解译模型,探讨了不同分类方法对土壤盐渍剖面分类结果的准确性,并对典型盐渍剖面类型进行了评价。结果表明:研究区土壤盐分具有较强的表聚性与变异强度;土壤电导率与磁感表观电导率EMh、EMv间呈极显著的相关关系,EMh对浅层土壤电导率的解译精度较高,而EMv对深层土壤电导率的解译精度较高;EMv/EMh法和理论函数法对土壤盐渍剖面的分类结果均具有较高的精度,且理论函数法分类结果的准确性明显优于EMv/EMh法;研究区土壤盐渍剖面可划分为表聚型、底聚型与均匀型,在数量上以表聚型及底聚型为主,其中表聚型与均匀型属于积盐型剖面,底聚型属于脱盐型剖面。该结果对研究黄河三角洲地区土壤盐渍化的发生、机理、预测与评估该地区土壤盐渍化的发生、发展具有重要意义。     

环渤海平原土壤盐分不同聚型的水动力学特征

为了解环渤海低平原微咸水灌溉的土壤容盐能力问题,对大量野外监测和采样测试数据进行了研究。结果表明,该平原的土壤盐分剖面分布特征具有表聚型、中聚型和底聚型3种类型,其与蒸发、降水或灌溉入渗影响和潜水位埋深变化相关。不同聚型剖面形成的水动力特征各不相同：表聚型土壤盐分剖面的水势梯度指向地表,其绝对值远大于1.0 cmH₂O/cm;中聚型土壤盐分剖面上部的水势梯度指向地下水面,剖面下部的水势梯度指向地表;底聚型土壤盐分剖面的水势梯度指向地下水面,水势梯度大于1.0 cmH₂O/cm。表聚型土壤盐分剖面不利于微咸水灌溉农田和作物生长。     

西北地区黑河中游盐渍化地区土壤盐分特征

土壤盐渍化是黑河中游可持续发展面临的主要问题之一,有必要深入分析该区盐渍化土壤的盐分含量以及各可溶性离子的相关性。通过野外考察和GPS定点等手段,在甘肃张掖市高台县境内黑河两侧盐渍化土壤进行了采样。采样方式为人工坑探分层取样法,地表5 cm内取样,如土壤剖面层位变化时取样,层位不变或者层位厚度超过50 cm时,平均30 cm取一次样;待水位静止后,采取地下水样品。一共坑探15个剖面,共采取90个土壤样品和15个地下水样品。样品的盐分以及各可溶性离子含量的测试结果表明:区内表层土壤属于重度盐渍土,土壤中盐类主要为硫酸盐,其次为氯化物,盐分聚集层的厚度在20~30 cm之间;在各层中,含盐量与SO24-、K++Na+、Cl-、Mg2+相关性较强,SO42-、Cl-与K++Na+的相关性较强,但在深度为90~100 cm的土层中各种相关性都减弱;土壤垂直剖面上,颗粒越细的层位其盐分含量越大,颗粒越粗的层位其盐分含量越小,而且颗粒粗大的层位越厚其表层盐渍化程度越低,颗粒细小的层位越厚则表层盐渍化程度增高。     

天津滨海地区土壤剖面盐渍化特征及其影响因素

土壤盐渍化是由自然或人类活动引起的一种环境风险,对工农业生产具有重要影响。本次研究在天津滨海地区布置了6条具有代表性的土壤盐渍化剖面,选取其中4个剖面进行了为期两年的按月采样监测。研究发现,除了BHY6土壤剖面由于长年耕种,表现为平衡型土壤剖面形态之外,其余基本表现为底聚型土壤盐渍化剖面形态;从剖面中下部直到底部浅层地下水位附近,土壤中阳离子以Na+为主,阴离子以Cl-或Cl-+HCO-3为主,尤其在浅层地下水矿化度显著偏高(达盐水程度)的地区,土壤中Na+、Cl-所占比例具有绝对优势,具有滨海盐土的基本发生特征;气候因素、浅层地下水矿化度及埋深、表层土壤植被都是滨海地区土壤盐渍化的重要影响因素。表层土壤表现出春季积盐、夏季脱盐、秋冬季缓慢积盐的特征,浅层地下水矿化度越高、埋深越浅,其土壤剖面含盐量越高;果林地和长期耕种的土地可以降低土壤盐分的活性,有效抑制盐分的累积,降低滨海地区土壤盐渍化程度,保护和改良土壤。     

基于电磁感应仪的表聚型土壤盐渍剖面特征解译研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍化问题,以该地区分布最广泛的表聚型盐分剖面类型为研究对象,运用磁感大地电导率仪EM38,建立了磁感式表观电导率和土壤盐分之间的(多元)回归模型,在分析土壤盐分剖面分布特征的基础上提出了指数衰减模型,并运用该模型对盐分剖面进行了参数拟合和验证。结果表明:磁感式表观电导率EMh和EMv呈极显著的线性相关,土壤盐分在垂直方向上的变异主要表现在表层0~25cm的深度范围内。统计分析和Friedman检验结果表明,回归模型和指数衰减模型均具有较好的拟合结果和预测效果,二者的预测精度差异也不显著,表明本文提出的指数衰减模型不仅能降低待估参数的数量、提高土壤盐分剖面磁感式解译的实用性,同时还具有较高的预测精度。该研究结果为利用电磁感应仪快速、精确地进行土壤盐分预测以及盐分剖面解译提供了一定的理论参考和实践依据。     

山东黄河北矿区土壤盐渍化特征分析

为了研究黄河北矿区土壤盐渍化现状及特征,采用野外调查、钻探、现场采样和室内分析测试等手段获取了土壤盐分含量和地下水特征数据,分析了区内土壤盐分含量、空间分布、垂向变化及与浅层地下水的相互关系。结果显示,研究区土壤主要以潜在盐渍土和轻度盐渍土为主,土壤盐分中阴离子以重碳酸根和硫酸根离子为主,阳离子以钠和钙离子为主。土壤垂向上显示表聚性（0～20 cm）,表层盐渍化严重,深部盐渍化程度有所降低。研究区土壤盐渍土与浅层地下水存在内在的自然的直接关系,土壤全盐量与地下水中溶解性总固体(TDS)含量呈明显正相关关系,而与浅层地下水位埋深呈负相关关系。研究区煤炭的开发利用,将加剧和恶化土壤盐渍化程度,煤炭的开采需要合理确定地表塌陷的程度,以此来倒逼煤炭的开采开发模式,从而减缓土壤盐渍化程度。     

山东寿光北部地区土壤盐渍化特征与现状评价

为了解山东寿光北部地区土壤盐碱化现状及为工程建设、生态环境改良提供基础资料,通过野外采样和室内试验,分析了土壤盐碱化分布特征和类型,识别出盐分的主要形态。结果表明,研究区土壤含盐量总体不高,局部地段处于轻度至中度盐渍化程度;盐分含量北高南低,近似平行于海岸分布;土壤中阳离子以Na~+为主,阴离子主要为Cl~-和SO_4~(2-),盐分类型为氯盐渍土、亚氯盐渍土和亚硫酸盐渍土三类。     

藏南扎西康矿集区土壤盐渍化空间分布及成因分析

旱—半干旱高寒地区土壤盐渍化,对区域农牧业发展及地质环境造成较大的影响。本文在西藏扎西康矿集区环境地质调查的基础上,通过对宿麦朗沟盐渍化3处土壤剖面系统采样分析,查明土壤盐分的空间分布及盐渍化成因。结果表明：相同层位土壤电导率与水溶性盐分总量之间呈正相关关系,0~80cm之间,土壤中盐分离子含量变化较大;80cm之下,土壤盐分含量趋于稳定;因子分析进一步揭示,研究区土壤盐分主要由氯离子、钠离子组成,两者之间相关性较强（R²=0.9592）;维美组地层以高硅、高钠为特征,三角洲及河流相的沉积环境及地下水活动等共同造成该区域土壤盐渍化。在此基础上,针对性地提出了降低地下水位、定期人工喷淋洗盐及施入有机肥料等方法是干旱区土壤盐渍化防治的有利措施。     

东天山喀尔里克山北坡淖毛湖盆地土壤粒度分布特征及成因

对东天山喀尔里克山北坡-淖毛湖盆地不同类型土壤的粒度进行分析.结果表明:研究区土壤主要由粉粒和砂粒组成,从喀尔里克山北坡、中部地区到淖毛湖盆地,土壤粒度平均值逐渐变大,颗粒分选性差,偏度多属极正偏或正偏,峰态集中在宽、中等和窄3个等级,表明其成土母质较粗、来源相对复杂.土壤的粒度参数Mz、σ、SK和KG值很好地表征了不同土地类型和植被类型及盖度对土壤粒度特征的影响.土壤粒度分维值呈现出随海拔降低逐渐减小的趋势,并且分维值与粘粒含量呈正相关关系.喀尔里克山北坡土壤中粘粒的含量高于中部地区和淖毛湖盆地的土壤,反映出不同地区土壤母质来源和沉积环境的差异.不同地带土壤概率累积曲线的空间变化及综合参数特征表现出地形和气候对颗粒运动形式有一定影响,并且不同地区土壤在成因上既有区别又有联系.     

青藏高原中部地区表层土壤中多溴联苯醚的分布特征及影响因素

从青藏高原中部地区采集16个表层土壤样品,并对土壤中42种多溴联苯醚(PBDEs)同系物含量、有机碳含量、矿物含量及土壤粒径分布进行了测试分析,主要研究该区域土壤理化性质对PBDEs的含量、分布及同系物构成的影响。结果表明,PBDEs的含量范围为17.03～298.29 ng/kg(干重),其中低溴联苯醚(1～6溴)占总量的90%以上。研究还发现BDE-3在同系物中含量最高,其次为BDE-2和BDE-1。在所有42个样品中BDE-209均被检出,但平均含量仅为1.25 ng/kg。PBDEs成分组成表明它们主要来源于长距离的大气运移。研究还发现粘土矿物对PBDEs的影响结果与土壤有机碳相似,但影响效果更显著。相关性分析结果表明,在高原地区土壤粘土矿物是影响PBDEs分布的主要因素之一。     

黑河下游土壤和地下水盐分特征分析

根据405个土壤样品和101个水样,分析了黑河下游土壤盐分分布规律以及与地形地貌部位、地下水水化学的关系.结果表明:额济纳三角洲地区的土壤具有质地粗、含盐量高、盐分表聚性强的特征,该地区呈现盐碱化和沙漠化严重、可利用土地资源骤减、生态环境恶化的状况.在所有剖面上盐分的分布呈现漏斗型分布,土壤中盐分随地形变化较为复杂,但与地下水化学变化相一致.地下水矿化度普遍比较高,大多数地区的矿化度在800~3000 mg·L^-1之间变化;水化学类型主要有HCO₃·SO₄-Na、Cl·SO₄-Na(Ca)、HCO₃·Cl-Na(Ca)SO₄·Cl-Na和SO₄·Cl-Na(Ca-Mg).地下水矿化度的高低与补给源的距离远近密切相关,在河岸附近的矿化度变化幅度较小;在远离河道地区,随离岸距离的增减而升降,体现了矿化度的高低主要依赖于上游补给水量变化.     

环渤海低平原水土盐分与水位埋深的空间变异及协同克立格估值

针对环渤海低平原水土盐分和水位埋深,通过选取0～20cm深度内的127个代表性土样进行土壤全盐量测定,并对130个水井的水位埋深及128个地下水样的矿化度进行测定.综合运用普通克立格(OrdinaryKriging)与协同克立格(CoKriging)方法与GIS技术研究水土盐分及水位埋深的空间分布状况.结果表明,土壤盐...     

雷州半岛红树林湿地表层沉积物粒度分布特征

对采自雷州半岛8个红树林湿地典型分布区的37个表层沉积物样品进行粒度分析,结果显示:(1)研究区表层沉积物粒度组成粉砂含量最高,占52. 9%;其次为砂,占27. 8%;黏土含量最低,占19. 3%。(2)研究区表层沉积物有砂质粉砂、黏土质粉砂、砂和粉砂质砂4种类型,其中砂质粉砂和黏土质粉砂主要分布在南山、高桥和观海长廊等地,砂和粉砂质砂主要分布在特呈岛、企水等地。(3)研究区沉积物平均粒径为5. 7,沉积物颗粒整体偏细;分选系数平均值为1. 90,分选较差;偏态平均值为-0. 14,为负偏;峰态平均为1. 07,峰态等级为中等。(4)通过系统聚类分析方法将研究区沉积环境分为三种类型,不同沉积环境水动力条件和环境特征差异明显。(5)沉积物砂粒含量与有机质含量、盐度呈极显著的负相关关系,与p H值呈正相关;粉砂含量与有机质含量、盐度呈极显著正相关,与p H值呈负相关;黏土含量与有机质含量、盐度正呈相关,与p H值则呈负相关。     

长江河口百米以浅土体含盐特征及其沉积环境演化

土体含盐特征是研究环境演化、工程地基基础设计和农业开发的重要参考指标。通过采集长江河口地区土样907件并对土体盐分进行测试,得到土体易溶盐8大离子含量和pH值。根据测试结果对研究区100 m以浅土层含盐特征进行系统分析。研究结果表明:各土层含盐量介于0.028%~1.226%之间。全新世土体随着深度的增加,土体含盐量呈增加趋势。含盐量最大值出现在如东组下段4-1层(埋深约26 m)淤泥质粉质黏土,盐分主要为NaCl。含盐量最小值出现在滆湖组下段的7~2砂层(埋深约81 m),其中HC0₃^-离子含量最高,其次为Cl^-与Na⁺。深部土层(滆湖组)含盐量有所降低,黏性土含盐量一般大于砂土。各土层ESR(交换性钠)值均大于当地地表淡水SAR(钠吸附比)值,ESR最大值为当地地表淡水SAR值的47.7倍,最低值也为当地地表淡水SAR值的2.7倍,说明土体中可交换Na含量高。100 m以浅地层含盐特征受晚更新世晚期海侵和全新世海侵控制,土体盐分主要为NaCl,其主要来源为海水浸渍或浸染。更新世土层为陆相沉积,但受晚更新世晚期海侵与全新世海侵浸染,土体含盐量较高。如东组下段和中段地层为三角洲相沉积,受长江和海侵共同作用,盐渍土广泛分布;如东组上段土层为陆相沉积,土体已普遍脱盐,HC0₃^-离子含量最高。土体中Cl^-含量对混凝土结构中的钢筋腐蚀性较大,特别是4-1淤泥质粉质黏土层,具有弱腐蚀性等级以上的土体占比高达99%,要做好基础防腐蚀工作。如东组上段的2-1和2-2土层(浅表土层)碱性较大,对农业和工程建设影响最大,需添加改良剂进行土体改良。     

Holocene Deposits in Saga Plain: Leaching Mechanism and Soil Sensitivity

The Saga Plain in Japan contains a 10–30 m thick Holocene clayey soil deposit with a natural water content generally more than 100% and a liquidity index (I _L ) larger than 1.0. Most of this is a marine deposit known as the Ariake clay formation. Using salinity in the pore water of this deposit as an index, the mechanism of post-depositional salinity leaching from the Ariake clay formation has been investigated. This has been achieved using current measurements of the salinity distribution in the deposit and the groundwater flow velocity in an underlying Pleistocene gravelly sand layer, together with advection–diffusion analyses. It is suggested that diffusion together with possible rainfall percolation and/or upward seepage flow from the Pleistocene gravelly sand layer was the main mechanism causing salinity leaching. Detailed analysis of the test results from four boreholes indicates that for the locations where the activity of the clay minerals was less than 1.25, salinity leaching probably accounts for the observed low undrained shear strength (<0.5 kPa) of remoulded soil samples, high values of the sensitivity (S _t ), and the formation of a quick clay.     

天津市西郊富硒土壤地球化学特征和成因分析

为了查明天津市西郊富硒土壤的地球化学特征和成因,开展针对土壤-大气-水体-作物的调查研究工作。结果显示:研究区土壤Se元素平均值为0.66 mg/kg,是天津市土壤背景值的2.87倍,有83%为富硒土壤。土壤Se元素被颗粒状有机物质大量固定和吸附,富集于耕层土壤。耕层土壤Se元素与粗砂粒、细砂粒、Pb、Zn、Cd、Cu、Hg、N、P等指标显著正相关,与黏粒、粉粒、Na、K、Mg、As、CEC、pH等指标显著负相关。农民大量持续使用富含Se的有机肥是土壤Se元素显著富集的主要原因,占输入总通量的86.55%;大气沉降是次要原因,占13.35%。研究区土壤Se元素的年增加量为0.019 mg/kg,按2.77%的速度逐年增长。     

全风化花岗岩孔径分布-颗粒组成-矿物成分变化特征及指标相关性分析

孔径分布、颗粒组成和矿物成分是全风化花岗岩微观和结构特征的3个主要方面,也是决定其工程地质性质的关键因素。理论研究和实际工程中,常用大、中小和微孔隙、角砾、砂粒和粉粘粒、三大矿物（石英、长石和粘土矿物）含量等指标表征这3方面的特征。3方面指标在一定范围上变化幅度多大？数值间相关性及作为土结构模型组份因子,它们相对权重多大？通过对香港九龙两处边坡51件全风化花岗岩试样压汞测试、颗粒分析和X射线衍射（XRD）等微观结构特征分析,结果表明：两处边坡粗粒和细粒结构全风化花岗岩有明显区别,前者主要属于砾石土和砂砾土,部分为含砾土,大孔隙多,石英和粘土矿物多,而后者部分属含砾土,部分为细砂土和亚砂土,微孔隙多,长石多;两者长石和粘土矿物含量变化正好相反。借助于多因素关系矩阵法,对3方面共9个指标作相关分析发现,相关性较好的指标是：角砾和砂粒 (0.948);大孔隙和微孔隙(0.846);石英和长石(0.827);长石和粘土矿物 (0.747)。从土结构因子角度考虑,权重从大到小指标是：微孔隙、长石、粘土矿物、砂粒、角砾、大孔隙、中小孔隙、粉粘粒和石英。其分析结果可为该类土微观结构特征细化及分类提供依据,为其微结构力学研究提供基础材料。