黑河中游地区水循环过程对土壤盐分特征的影响

干旱、半干旱区的土壤盐渍化是重要的生态环境问题。黑河流域是我国第二大内陆河流域,研究该地区的土壤盐渍化问题对于我国西部地区的可持续发展具有重要意义。黑河的中游地区集中了流域内绝大部分人口和经济活动(以农业生产为主)。该研究对黑河中游地区表层土壤进行了全面采样,测定了土壤含盐量及其离子构成;并通过主成分分析确定了表征盐渍化程度的第一主成分和表征碱化程度的第二主成分。结合地表-地下水耦合模拟的结果,探讨了研究区水循环过程对土壤盐分特征的影响。研究结果表明,黑河中游表层土壤的盐渍化程度较高,高台-金塔一带盐渍化最严重,含盐量最高可达31.4%,其次为酒泉北部和张掖南部地区,含盐量在0.20%~0.37%之间。黑河中游土壤的盐渍化程度与地下水埋深密切相关。总体而言,地下水埋深越浅,土壤含盐量的均值越高,而标准差越大。研究区土壤主要呈原生盐渍化,次生盐渍化现象不显著。黑河中游土壤碱化程度较轻,碱化程度和盐渍化程度的空间分布呈反向关系。黑河中游的灌溉活动未造成显著的次生盐渍化,但一定程度上提高了土壤的碱化程度。与以往研究相比,该研究更全面地覆盖了黑河中游地区的代表性地点,并定量分析了区域水循环与土壤盐渍化之间的联系,研究结果对于我国西部地区水土资源的可持续开发利用具有重要参考价值。     

精河绿洲盐渍土表层土壤盐分因子的空间变异及分布格局

土壤含盐量、电导率和pH值是调查评价土壤盐渍化程度的主要因子,对其进行定量探讨及空间异质性研究是解决土壤盐渍化快速诊断问题的前提。以新疆精河绿洲为研究区,利用"3S"技术并结合Google Earth进行实地调查,结果表明:(1)精河绿洲表层土壤0~10 cm层含盐量和电导率呈强变异强度,变异系数分别为1.053和1.146;10~20 cm层的土壤电导率变异系数为2.385,也呈强变异。绿洲表层土壤0~10 cm以及10~20 cm层pH值的变异系数均小于10%,属于弱空间变异;(2)通过空间插值方法发现,0~10和10~20 cm层的土壤电导率和含盐量高值区主要集中在艾比湖东南部和西北部,由于受到各种自然与人文因素的影响,土壤电导率和含盐量较高,盐渍化程度较高;而在艾比湖西侧以及以耕地为主的绿洲内部植被覆盖度较高,盐渍化程度较低。2层土壤的pH值的分布并无明显的变化规律,呈现出高低值交错分布的状态;(3)含盐量的空间自相关指数从0~10 cm层的0.306增加到10~20 cm层的0.527。研究区土壤含盐量自西南向东部逐渐增加,0~10 cm层以及10~20cm层盐分含量呈相同的空间变化趋势且含盐量在空间上具有较强的依赖关系。该研究对于及时掌握盐渍化程度与分布、合理制定土地利用政策与生态改良措施、实现区域可持续发展等方面具有重要作用。     

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵地的生物多样性

生物多样性演变是全球变化的重要组成部分,物种入侵对生物多样的影响已成为当前全球变化领域的研究热点之一。本文研究了西双版纳紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵地的植物、土壤动物与土壤微生物的多样性,结果表明：（1）不同程度入侵区的植物种类及其重要值差别较大,在重度入侵区,紫茎泽兰的重要值高达237.74%,但随着入侵程度的降低,植物种类有所增加且紫茎泽兰的重要值随之降低;丰富度指数、多样性指数、优势度指数与均匀度指数均表现为轻度入侵区〉中度入侵区〉重度入侵区。（2）三种入侵区的土壤动物隶属23目,其中弹尾目（Collembola）、蜱螨目（Acarina）和膜翅目（Hymenoptera）为优势种群,三者总量占捕获总数的61.77%;丰富度指数、多样性指数、优势度指数、均匀度指数与密度类群指数均表现为轻度入侵区〉中度入侵区〉重度入侵区。（3）土壤微生物可培养数量类群方面,细菌表现为中度入侵区〉重度入侵区〉轻度入侵区,放线菌、真菌、自生固氮菌与氨氧化细菌均表现为重度入侵区〉中度入侵区〉轻度入侵区;多样性指数表现为重度入侵区〉轻度入侵区〉中度入侵区,优势度指数表现为轻度入侵区=中度入侵区〉重度入侵区,均匀度指数表现为重度入侵区〉轻度入侵区=中度入侵区。可见,紫茎泽兰入侵地的植物与土壤动物多样性随入侵程度加重而降低,但土壤微生物多样性却随入侵程度加重反而呈上升趋势。今后,加强室内模拟与野外定点长期观测相结合试验是探究紫茎泽兰入侵对生物多样性影响机制的研究方向。     

三裂叶豚草对其入侵地植物-土壤微生物反馈作用的影响

三裂叶豚草(Ambrosia trifida L)是入侵我国的重要杂草,目前对其入侵地土壤微生物群落反馈对三裂叶豚草入侵的影响尚不清楚。采用土壤接种的植物-土壤反馈研究方法,通过比较研究三裂叶豚草非入侵区和入侵区土壤接种物对三裂叶豚草和非入侵区由3种本地植物构成的人工群落的影响,分析三裂叶豚草对其入侵地土壤微生物反馈作用的影响,探讨三裂叶豚草入侵的土壤反馈机制。单独种植条件下,三裂叶豚草和本地植物对非入侵区和入侵区土壤接种物的响应不同(轮廓分析:F=76.18,P0.001),非入侵区土壤接种处理本地植物的生物量较入侵区土壤接种处理高68.12%,而二者对三裂叶豚草生物量影响差异不显著,表明非入侵区土壤接种物调节了有利于本地植物生长的正反馈(Is=8.78,P=0.007)。但三裂叶豚草混种条件下,两种土壤接种处理对本地植物和三裂叶豚草生物量影响的差异均不显著,表明非入侵区土壤接种物在三裂叶豚草混种条件下对本地植物无显著的正反馈作用。无论是单独种植还是与三裂叶豚草混种种植,构成本地群落的3种植物对不同来源土壤接种物反馈作用的响应趋势均与对本地植物群落总生物量的响应趋势一致。可见,三裂叶豚草非入侵区土壤微生物群落能够调节有利于非入侵区植物生长的正反馈作用,但三裂叶豚草入侵能够削弱非入侵区土壤微生物群落对非入侵区植物的正反馈影响,从而促进自身的入侵过程。     

长芒苋入侵对弃耕地土壤种子库群落特征的影响

为阐明外来入侵植物长芒苋(Amaranthus palmeri)对土壤种子库群落特征的影响,选取长芒苋不同入侵压力下的弃耕地土壤种子库为研究对象,通过野外调查和萌发试验,揭示弃耕地土壤种子库群落对长芒苋入侵的响应,旨在为入侵植物的科学防控提供依据。结果表明：(1)土壤种子库共计出现30种植物,隶属于17科30属,以一年生草本为主。与轻度入侵区组相比,重度入侵区组土壤种子库物种多样性指数和种子密度都显著降低;土壤种子库物种多样性指数对土层深度的响应不明显,且入侵压力与土层深度之间无交互作用。(2)土壤种子库NMDS排序及PERMANOVA分析结果进一步表明,轻度入侵区组与重度入侵区组群落结构差异显著;重度入侵区组长芒苋已在该地建立长久性土壤种子库,影响本地生态系统的稳定性。(3)种间相关分析结果表明,轻度入侵压力和重度入侵压力均会对大豆(Glycine max)、狗尾草(Setaria viridis)和碱蓬(Suaeda glauca)3种植物产生负面效应。     

土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物生态特征研究

为了探究土壤微生物对不同盐渍化程度土壤质量的响应,以土默川平原盐渍化土壤为研究对象,采用平板稀释法和氯仿熏蒸法分析了土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物区系、结构组成、微生物生物量碳及微生物熵的季节动态特征。结果表明:土默川平原土壤微生物总量较少,变化范围在2.89×105～38.77×106个g-1干土之间,其中细菌占绝对优势,占微生物总数的93.14%～99.53%。随着盐渍化程度的加重,土壤细菌、真菌和放线菌数量及微生物总数呈显著下降的趋势,其中细菌数量在轻度、中度、重度盐渍化程度下的比值为1∶0.83∶0.60,真菌为1∶0.70∶0.30,放线菌为1∶0.66∶0.56,微生物总数为1∶0.84∶0.61;除真菌外,不同盐渍化程度土壤细菌、放线菌及微生物总数呈极显著的季节性变化。土壤种群数量占微生物总数的比例大小为细菌>放线菌>真菌。不同盐渍化程度土壤微生物量碳和微生物熵表现为:轻度盐渍化>中度盐渍化>重度盐渍化;不同盐渍化程度土壤微生物生物量碳和微生物熵的季节动态呈单峰上凸式曲线变化,在8月份达最高值,其值为0.15 g kg-1、3.44%。因此,土默川平原不同盐渍化程度土壤微生物区系特征差异显著,土壤盐分含量是影响该地区微生物生长的主要因素。     

浑河冲洪积平原土壤及浅层地下水中铅的分布特征

为探讨浑河冲洪积扇土壤及浅层地下水中铅的含量、来源及其分布特征,对研究区50个土壤样品、5个地表水样品和22个浅层地下水样品进行了铅含量分析.结果表明,研究区土壤、地表水和浅层地下水均受到了一定程度的铅污染.表层土壤铅含量较高,在17.72—114.46 mg.kg-1之间,受人为污染影响较大;随土壤深度的增加铅含量呈现逐渐降低的趋势,其迁移规律与铬、砷、铜等重金属密切相关,受土壤性质和有机质含量的影响较大,为研究区土壤和浅层地下水环境风险评价及污染防治提供了科学依据.     

南阳盆地土壤酸化风险防控分区研究

南阳盆地表层土壤酸化趋势明显.利用土地质量地球化学和地下水污染调查结果,从自然地理条件、土壤条件和水文地质条件3个方面,选择地貌类型、土地利用类型、土壤类型、土壤pH、包气带岩性、含水层富水性、地下水硝酸盐含量和年降水量8个指标作为研究区土壤酸化评价因子,构建土壤酸化风险评价指标体系,分析各指标空间分布特征.采用层次分...     

广州市浅层地下水化学时空分布特征及其对土地利用类型的响应

广州市作为珠三角地区的政治经济中心,人口数已经超过1 500万,因此,其供水安全问题至关重要。虽然广州市目前供水主要来源于东江、西江和北江,但是水污染等问题使得其供水能力较为脆弱,而地下水作为应急水源,了解其水质及影响因素为重中之重。为了解广州市地下水化学特征概况和土地利用类型对地下水的影响,分别于2014年12月(旱季)和2015年7月(雨季)各采集72个浅层地下水水样,分析水中pH、TDS和主要的七大离子含量;运用GIS的相关技术方法分析水化学性质的时空分布特征,对水化学类型区域进行划分;采用Duncan多重比较法分析土地利用类型对地下水化学特征的影响。结果表明,广州市浅层地下水化学特征季节性差异不显著,但空间上存在较大差异,其中Na~+和Cl~-在空间上的变异性最大。由于广州市东北地区土壤层较薄,对酸雨的缓冲能力较弱,并且作为流域内的主要补给区,其pH值较低,pH总体呈现出东北低西南高的分布趋势;TDS主要受到海水的影响呈现出与pH相似的分布趋势,另外,农耕地覆盖下和脆弱性较高地区的地下水中的TDS含量相对较高。广州市浅层地下水水化学类型以Ca+Mg-HCO_3为主,沿海区域和中心城区由于海水入侵和人类活动的影响导致水化学类型向Na+K-Cl+SO_4型转变。根据差异性分析结果,土地利用方式会对地下水造成一定的影响,但是较为分散的土地利用方式对地下水的影响效果不显著,而由于行政功能划分不同造成的各土地利用方式在不同行政区的比例差异却会对地下水化学性质造成显著的影响。K~+与SO_4~(2-)在浅层地下水中的含量与农耕用地面积存在正相关关系,Na+则主要与城镇用地面积相关,Cl~-同时受农耕用地和城镇用地的影响。     

盐渍土系统土壤水-地下水转化规律研究

通过野外定位观测和室内分析,探讨了苏打盐渍土微域特征(32m长的横截面)及其水分和地下水之间的转化规律。结果表明:土壤特征以及微地貌格局是制约土壤表层水分迁移的主要因素,并由此形成了大汽降水-土壤水-地下水转化的特殊模式。盐化草甸土分布在相对低洼的部位,苏打碱土分布在微坡地和高平地。苏打碱土质地为粉砂质亚粘土-粘土-粉砂-砂砾垂直结构,盐化草甸土以粉砂和砂砾结构为主。地表径流为水分迁移的关键环节,盐化草甸土成为地表水和地下水转化的通道。承接微坡地和高平地的径流,盐化草甸土在雨季含水率较多(甚至大到饱和)且迅速补给地下水,使地下水位逐渐上升。坡地土壤(苏打盐渍土)整个土层的含水率变化不显著。运用Vensim对盐渍土系统的土壤水-地下水的转化过程进行了模拟,结果与观测数据基本一致。在现代盐渍化过程研究中,以坡面系统为研究单元并考虑坡面径流,才能认识到盐渍化地区土壤水-地下水之间转化的实质。