环渤海低平原土壤盐分分布格局及其影响机制研究

查明土壤盐分分布特征及其主要影响因素,是治理土壤盐渍化的一项基础性工作。文章结合GIS技术和地统计学方法,对环渤海低平原土壤盐分空间分布特征及其主要影响因素进行了分析。结果表明环渤海低平原区土壤盐分含量普遍小于2 g/kg土,属于非盐化土和轻度盐化土;东部环渤海滨海平原部分地区土壤含盐量大于2 g/kg土,属于中度和重度盐化土。土壤盐分含量除表层属于强变异,其他各土层在水平方向均属于中等变异。在垂向上,各土层含盐量相差较小,以氯化物和硫酸盐为主的易溶盐组构成了第一主成分,是导致土壤盐分含量高的主要因素,碱度和p H是影响土壤盐分的第二主成分,第三主成分是地下水位埋深和地下水总溶解性固体。     

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。     

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。     

冻融过程对景电灌区草窝滩盆地土壤水盐动态的影响

景电灌区为干寒气候,蒸发强烈,季节冻土发育,土壤地下水位以上非饱和带毛细作用发育,在地表蒸发作用下,通过毛细作用,地下水不断地向地表运动,导致大量盐分到达地表.虽然蒸发作用下的毛细水运动在土壤水分垂直运动中占绝对优势,但自上而下的季节冻结和融化过程对土壤中水盐重分布的影响也起着重要的作用.基于冻融作用对水盐迁移驱动力和土壤结构等参数的影响,分析了冻融作用下水盐重分布的综合特征.     

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。     

银北地区土壤盐渍化形成机理与模拟研究

银北地区位于干旱、半干旱气候带,降水稀少,蒸发强烈,导致本地区土壤盐渍化严重。近年来,由于黄河来水量的逐年减少,引黄灌溉不能满足农业灌溉需求,逐渐开始开采利用地下水。由于银北地区浅层地下水矿化度较高,利用地下水灌溉可能引起次生土壤盐渍化。本文运用PHREEQC模型软件模拟灌溉水与土壤之间的相互作用过程,探讨了土壤盐渍化的形成机理。通过模拟分析得到以下结论:(1)地表水和地下水联合运用是解决银北灌区土壤盐渍化的关键,不同地区采取不同的混合比例,可以实现水资源的高效利用。(2)银北地区灌溉淋洗期间存在蒸发浓缩叠代在2~4次,说明存在轻微蒸发。(3)INVERSE模拟结果说明,银北地区灌溉淋洗期间存在轻微蒸发,水相和固相的相互作用,石膏、白云岩和盐岩溶解,Na 、Ca2 和Mg2 吸附交换,渠水下渗转化为地下水;非灌水期地下水通过毛细管作用强烈蒸发,水相和固相的相互作用,石膏、白云岩和盐岩沉淀,Na 、Ca2 和Mg2 解吸附,使有害盐分氯化物、硫酸盐存留在土壤层中,形成土壤盐渍化。     

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.     

哈密盆地地下水系统水化学特征及形成演化

哈密盆地地下水系统形成受构造运动与水文地质条件共同控制,通过划分哈密盆地地下水系统,分区阐述哈密盆地地下水水文地球化学特征与水化学成因及控制因素,从水文地球化学的角度阐明盆地系统的地下水水化学演化规律。结果表明,哈密盆地地下水水化学特征呈明显分带性,沿地下水流动方向,水化学类型逐渐由HCO₃型演化为SO₄型、最终演化为Cl型;水体TDS含量不断升高,地下水由淡水逐渐演化为微咸水、咸水。地下水离子来源主要为硅酸盐岩与蒸发岩盐溶解,水化学过程受蒸发浓缩作用控制,岩石风化作用与季节变化共同影响。沿地下水径流方向,地下水经盐分溶滤、盐分迁移并在排泄区附近形成盐分聚集带;盐分迁移沿程溶滤作用逐渐减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强。哈密盆地地下水化学空间演化主要受自然因素影响驱动,时间演化驱动因素主要为气候变化和工矿活动农业灌溉等人类活动。     

不同地下水补给条件下非饱和砂壤土冻结试验及模拟

为研究土壤冻融过程中不同地下水位对土壤的补给规律,在室内进行了两组不同地下水边界条件下的土柱冻结试验:A组无地下水补给,土柱高度60 cm;B组地下水维持在距土柱表层60 cm深度处。土壤在冻结过程中水分及盐分均呈向上运移趋势,稳定浅地下水补给会加剧水分及盐分向上运移,造成上层土壤盐分的聚积,影响土壤剖面的热量平衡,引起剖面温度的重新分布,从而减缓冻结锋的推进速度。运用HYDRUS-1D冻融模块对不同地下水埋深(0.5 m,1.0 m,1.5 m,2.0 m,2.5 m)情况下冻结过程中水分运移规律进行了模拟。模拟结果表明:累积补给量在埋深小于1.5 m时随埋深增加而有所增加,而当地下水埋深大于1.5 m时,累积补给量随着埋深增加而有所减小,甚至保持不变。     

不同地下水补给条件下非饱和砂壤土冻结试验及模拟

为研究土壤冻融过程中不同地下水位对土壤的补给规律,在室内进行了两组不同地下水边界条件下的土柱冻结试验: A组无地下水补给,土柱高度60cm;B组地下水维持在距土柱表层60cm深度处。土壤在冻结过程中水分及盐分均呈向上运移趋势,稳定浅地下水补给会加剧水分及盐分向上运移,造成上层土壤盐分的聚积,影响土壤剖面的热量平衡,引起剖面温度的重新分布,从而减缓冻结锋的推进速度。运用HYDRUS-1D冻融模块对不同地下水埋深（0.5m,1.0m,1.5m,2.0m,2.5m）情况下冻结过程中水分运移规律进行了模拟。模拟结果表明:累积补给量在埋深小于1.5 m时随埋深增加而有所增加,而当地下水埋深大于1.5 m时,累积补给量随着埋深增加而有所减小,甚至保持不变。     

银北灌区冻结期水盐运移特征及盐渍化防治

宁夏银北灌区是土壤盐渍化较重的地区,该区属季节冻土区,土壤盐渍化发生和演变的重要原因是由于在冻结期土壤冻结过程中,伴随着水分和盐分迁移,把高矿化度的地下水引向地表,导致表层土壤物理化学性质的变化,产生积盐,而冻结期过后的春潮期是春小麦生长的苗期,耐盐能力最低,所以这时是防止土壤返盐的关键时期。经过多年的研究发现,冻土中水分迁移和积盐与地下水埋深有很大关系。控制冬灌后和春灌前地下水位是防止土壤积盐的有效时期。     

石家庄市地下水脆弱性评价

采用DRASTIC评价模型,不考虑地形与土壤两个因素,将人类活动（抽取地下水）与其他5个因素作为评价指标,对石家庄地区的地下水进行评价,由结果可以看出在人类活动频繁地区,人类活动是地下水脆弱性重要影响因素.     

西北地区额济纳绿洲非饱和带水分和盐分分布

在西北地区黑河流域下游的额济纳绿洲选择3个土壤剖面采集不同深度土壤样品和潜水样品进行测试,并在野外观测非饱和带不同深度的水土势变化。结果表明,SO4^2-是非饱和带土壤和地下水中的主要离子成分,土壤和地下水呈偏碱性。土壤易溶离子含量随深度大体上呈减少趋势。绿洲非饱和带发育有收敛型和发散型零通量面,自夏季至冬季,零通量面变得不清晰直至消失。在非饱和带中,土壤易溶盐含量、含水量和总水土势随深度的变化趋势基本相同,植物根系的吸收对水分和盐分的垂直分布有着重要的影响。     

黔西北裸露岩溶地区水文地球化学特征对土地利用方式的响应研究

为了探讨不同土地利用方式下的水文地球化学特征与地下水循环演化的关系,文章选取贵州省毕节市典型农业区的农田、林地、草地灌木和建筑用地等四类土地利用方式,通过区域地质调查、遥感解译、水化学分析和图解方法,研究裸露岩溶地区其对地下水水化学组分的影响。结果表明:这四类土地利用区域地下水主要组分的浓度和主要矿物的饱和指数都呈差异性。此外,土壤易溶盐组分也随土地利用类型发生改变。并且发现,绝大多数样品中,土壤易溶盐组分浓度高于地下水中相同的组分。因此,降雨入渗补给条件下淋滤作用可导致土壤中易溶盐组分进入地下水中,进而影响地下水化学组分浓度的演化趋势。研究区域地下水均以HCO3-Ca型,HCO3-Ca-Mg型和HCO3-SO4-Ca型水为主,但是,受自然地理因素和人类活动的影响,地下水组分和水化学类型在不同土地利用类型区域中存在差异性。基于本研究建立了地下水演化的两种概念模型。      

冻融期土壤水盐变化特征分析——以黑河上游祁连县阿柔草场为例

冻融作用是土地盐碱化的形成机制之一,对冻融区春季积盐有明显的控制作用.在冻融过程中,土壤剖面结构发生变异,形成冻结层、似冻结层和非冻结层.以祁连山黑河上游阿柔草场为例,研究了解冻期土壤水盐运移变化特征.阿柔草场隶属青海祁连山地区,地处西北高寒地区,为季节性冻土区,大面积土壤经历冬冻春融的冻融循环.这种循环引起了土壤中水分和盐分运移的特殊规律,即冻结时土壤中的水分和盐分向冻层迁移,使得冻层的土壤含盐量明显增加;而融化时,由于地表蒸发,土壤中的水分和盐分又向地表强烈迁移,从而造成盐分在地表积聚,诱发盐分两次抬升.     

半干旱半湿润地区土壤盐分平衡情势评价方法及应用

了解土壤盐分平衡情势对于预警土壤盐渍化和指导农业生态环境调控具有实际意义。从地下水、气候、土壤理化性质和土壤初始盐源状况四方面考虑,构建了半干旱半湿润地区土壤盐分平衡情势的评价指标体系;采用综合指数法,以环渤海低平原区为典型区进行了评价应用。评价结果表明：环渤海低平原区土壤盐分平衡情势“良”级区分布面积占总面积的0.8%,“中”级区26.8%,“差”级区58.9%,“劣”级区13.5%,总体维持土壤盐分平衡的能力较弱。通过效验,评级结果与实际情况基本吻合,证明了评价方法的适用性。     

采矿活动与重金属的环境效应

矿产资源是人类生产和生活的基本源泉之一,由于掠夺式开采以及环境保护滞后于经济发展等诸因素,矿产资源的开发在对国民经济发展起重要推动作用的同时,也带来了严重的矿山环境污染和生态破坏等问题,如:矿山、采石场和冶炼厂在开采和选冶等活动中遗留一系列的矿床废弃物,即尾渣,长期堆积与任意堆放、流失,造成与矿有关的矿质成分在河流及湖岸淤积,导致地表土壤及地下水污染,影响人类的生产与生活,这已是一个全球性的问题;矿山重金属在表层水、地下水以及土壤中的迁移与富集问题更是引起了广泛的关注.采矿活动看似影响了一个相对较小的区域,但实际上,采矿活动对环境的影响却是长程而长久的,对土壤、大气、水体、植被等不同介质及人类活动均有深远的影响.     

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。     

利用因子分析确定岩溶地下河系统水质的影响因素

根据云南南洞地下河系统2008年旱季的水化学分析结果,利用因子分析方法探讨地下水水质的影响因素及程度,结果表明:流域地下水成分变动范围较大,具有明显的空间变异性;地下水水质受人类活动、水岩作用过程和土壤等自然因素的共同影响,三个因素能够解释地下水水质形成的79%,其中人类活动是主要影响因素;地下水中的Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+主要受人类活动特别是农业和生活废水等因素的控制,Ca2+主要是水-岩作用的产物,但也受人类活动的影响,pH值、电导率受水岩作用过程和人类活动的影响,Mg2+、HCO3-受土壤CO2含量和水-岩作用过程的共同影响。     

利用TDR对土壤含水量及土壤溶液电导率的同步连续测量

土壤含水量和可溶解的土壤盐分浓度的测定, 对了解土壤盐分的分布及移动具有重要的意义. 在内蒙古黄河流域灌溉玉米田的一个野外实验中, 利用TDR对土壤含水量及土壤溶液电导率进行了同时连续测量. 结果表明: 在降雨量较少的时期内, 当土壤水分从地下含水层向地表面移动的同时, 地下水中含有的盐分也通过作物根区层向地表移动;当灌溉或有强降雨存在时, 土壤表面蓄积的盐分在未能完全溶解于灌溉水及雨水之前, 大量的灌溉水及降雨通过土壤内的大空隙快速渗入土壤下层;余下的水分在完全溶解了土壤表面的盐分之后, 缓慢通过土壤小空隙下渗.