绿洲边缘新月形沙丘表层沉积物粒度与重金属分布特征

本文以乌兰布和沙漠绿洲边缘工业化城市乌海市下风向典型新月形沙丘为研究对象,分析了新月形沙丘各部位0~10 cm沙物质、沙丘前50 m处大气降尘的粒度及重金属元素变化特征,探讨了重金属物质的来源及其与粒径的相关性,评价了重金属的潜在生态风险.结果表明:沙丘各部位沉积物粒度均以细砂为主,较对照沙丘极细砂含量增高而中砂含量减少.而降尘主要以极细砂、粉粒为主,降尘在沙丘表面的沉降堆积使沙丘表层沙物质细化.沙丘与降尘的重金属含量均为FeMnCrZnCu;Mn、Cu、Zn、Cr含量均高于背景值且发生富集.Mn、Zn含量在空间分布上呈中等变异;Fe、Cu含量在空间分布上为高度变异.Mn、Zn、Cu含量与细颗粒含量呈显著正相关,Zn、Cu含量与中砂含量呈负相关,Fe含量与细砂和中砂含量均呈负相关.Cu、Zn、Cr为人为污染因子,Mn、Fe为自然源因子,但Cr、Mn、Fe又受到自然地质背景和人类活动的共同控制.乌海市下风向新月形沙丘属于低生态风险状态,为轻度污染,需加强废气的治理控制以防重金属污染的进一步加深.     

三峡库区消落带落羽杉人工林土壤细菌群落结构多样性及动态变化

消落带是连接陆地与水域的交错地带,具有重要的生态功能,其适生木本植物的种植对消落带土壤的生物地球化学循环起着重要的作用.为探究适生植物对三峡库区消落带环境的适应机制,采用高通量测序技术对消落带退水后适生植物落羽杉(Taxodium distichum)不同生长时期(T1:5月、 T2:7月和T3:9月)的土壤细菌群落组成及多样性进行研究,同时采用PICRUSt2对细菌功能进行预测.结果表明,土壤pH值、硝态氮、铵态氮、土壤蔗糖酶、磷酸酶和脲酶等理化指标随时间变化显著(P<0.05);土壤细菌多样性、丰富度和结构也随时间变化而变化,除Chao1以外,根际土壤细菌的α多样性均表现为：T1>T2>T3,非根际土壤细菌α多样性则表现为：T3>T1>T2. RDA分析表明,影响细菌群落的理化指标主要有土壤pH值、脲酶、铵态氮和硝态氮.所有土壤样本中共检测到细菌60门,其中以变形菌门和酸杆菌门为优势细菌门.根据PICRUSt2预测,代谢是落羽杉土壤细菌群落中普遍存在的基本功能,与C、 N和P有关的各代谢途径存在一定的时间差异.以上研究结果有助于加深对三峡消落带植被修复...     

不同沙生灌木下土壤颗粒及重金属空间分布特征

以乌兰布和沙漠沙冬青、花棒、猫头刺、白刺和梭梭灌木下及流动沙丘0~100 cm风沙土为研究对象,通过野外分层采样与室内实验,采用多重分形理论探讨土壤粒径分布(particle size distribution,PSD)和ω(Mn)、ω(Zn)、ω(Cr)、ω(Cu)、ω(Pb)、ω(Ni)、ω(As)、ω(Cd)及分布特征并分析其相互关系,反映土壤结构及重金属污染状况.结果表明,α(q)-f(q)图像均左偏,呈左钩状,即不同灌木均可增加粒度级配中细小颗粒子集比例,同时,沙冬青、花棒可显著增加PSD范围、非均匀度及离散度.不同灌木下土壤重金属整体表现为ω(Mn)ω(Zn)ω(Cr)ω(Cu)ω(Pb)ω(Ni)ω(As)ω(Cd),除ω(Cu)及ω(Cr)外,各灌木下0~10 cm土层重金属含量大多高于流动沙丘;沙冬青下ω(Mn)、ω(Cd)均值分别为354.899、1.429 mg·kg~(-1),远高于流动沙丘,各土层间差异显著(P0.05),ω(Mn)、ω(Cd)最大值分别出现在30~40 cm、10~20cm土层;花棒下ω(Pb)均值居各灌木之首为13.556 mg·kg~(-1),高于沙冬青3.24%,而ω(As)则低于沙冬青0.37%,但均高于流动沙丘.φ(粉粒)与φ(中砂)分别为决定风沙土中重金属含量的细粒及粗粒土壤,8种重金属均与φ(黏粒)、φ(粉粒)正相关,除ω(Cr)外,其余重金属均与φ(中砂)负相关,重金属含量与多重分形参数间的相关系数与φ(黏粒)、φ(粉粒)、φ(中砂)相似,即多重分形维数同样可较好地描述重金属含量与决定性土壤颗粒间的关系.研究显示,沙冬青及花棒可拦滞风沙流中的细小土壤颗粒使其沉降在周围表层土壤,并更好地改善各土层PSD特征,且二者作用后的风沙土中重金属含量高于其余灌木及流动沙丘,故可通过种植二者局部改良土壤并拦滞、原位固控重金属,减轻下风向城市空气中的重金属污染.     

乌兰布和沙漠不同灌丛土壤颗粒多重分形特征及其与有机碳分布的关系

w（SOC）（SOC为土壤有机碳,soil organic carbon）及其分布状况显著受到土壤PSD（particle-size distribution,粒径分布）和有机质相互胶结方式的差异影响,而w（SOC）可反映土壤结构优劣程度,表征土壤肥力状况及碳库饱和度.以乌兰布和沙漠沙冬青、花棒、猫头刺、白刺和梭梭灌丛下0~100 cm深度风沙土为研究对象,通过野外分层采样与室内测试,采用多重分形理论探讨土壤特性和w（SOC）分布特征及其相互关系,反映土壤结构及肥力状况.结果表明:① 不同灌丛下的土壤均具有良好的分形特征,并且灌丛可通过降低风速,使≤ 50 μm的优质颗粒在周围表层土壤沉降,而优质颗粒数量与w（SOC）、D₀（粒径分布范围）及D₁（分布均匀程度）极显著正相关（P < 0.01）,与D₁/D₀（分布离散程度）极显著负相关（P < 0.01）;② 各灌丛下w（SOC）的大小关系与D₁、D₀相似但与D₁/D₀完全相反,即w（SOC）可表征PSD状况进而反映土壤结构优劣程度,并且在沙冬青灌丛的>20~30、>60~80 cm土层出现两次峰值,分别为11.958、11.928 g/kg;③ 对D₀的扩大及D₁/D₀的降低程度以沙冬青灌丛最为明显,但对D₁的降低程度则以花棒灌丛最为明显.研究显示,多重分形理论可很好地描述乌兰布和沙漠风沙土性质,并且适生灌丛中沙冬青及花棒可更好地改善土壤颗粒及SOC特征,故可通过种植二者局部改良土壤及增加碳库饱和度.      

不同设障年限沙丘土壤粒径和有机碳分布特征

为探讨沙柳沙障对毛乌素沙地土壤粒径和SOC(土壤有机碳)的影响,选取流动沙丘、设障2和7 a的半固定和固定沙丘为研究对象,利用多重分形理论分析不同设障年限沙丘PSD(土壤粒径分布)(以φ计)和w(SOC)的分布特征. 结果表明:设置沙障后,φ(黏粒)、φ(粉粒)与φ(极细砂)增加,φ(细砂)与φ(中砂)下降;土壤粒径的多重分形参数D₁/D₀(D₁为PSD均匀性程度,D₀为PSD宽度)和~f()谱图可以反映沙丘土壤PSD的宽度与均匀性程度,随着设障年限延长,PSD的D₁/D₀均小于流动沙丘,土壤中细粒物质显著增多. D₀表现为设障7 a沙丘(1.01)>流动沙丘(1.00)>设障2 a沙丘(0.93),D₁表现为流动沙丘(0.91)>设障2 a沙丘(0.88)>设障7 a沙丘(0.65). w(SOC)随着设障年限的延长而显著增加,设障7 a沙丘与其他2类沙丘间w(SOC)差异显著;多重分形参数可以表征土壤养分状况与流沙防治状况,设障沙丘上部、下部的w(SOC)与PSD的D₁/D₀之间有明显的相关关系,设障沙丘上部、下部D₁/D₀间呈明显负相关,设障沙丘中部D₁/D₀之间则呈正相关,流动沙丘各部位w(SOC)与D₁/D₀间无显著相关关系.      

内蒙古呼和浩特市沙尘天气变化规律及防治对策

以呼和浩特市30年(1971~2000年)气象资料为基础,运用数理统计理论,分析了呼和浩特市沙尘天气的时间变化特征及其与降水量、气温、风速、相对湿度、蒸发量等气象因子的关系。结果表明,沙尘暴、扬沙、浮尘等沙尘天气在年代际、年际、季节与月变化上具有一致性。20世纪70年代沙尘天气发生的日数最多,从1970年代到1990年代沙尘天气发生日数总体上波动下降。沙尘天气的年际变化均以1972年最高,但不同沙尘天气发生日数最小值出现的年份不同,最小值为0天,2000年略有上升。沙尘天气呈现春冬季节发生日数多,夏秋发生日数少的季节变化趋势,每年的4月份沙尘天气出现最多,7、8或9月份沙尘天气出现最少。沙尘天气的发生与空气相对湿度、降水量呈现极显著或显著的负相关,与风速、蒸发量呈现极显著或显著的正相关,与气温变化关系不明显。在此基础上,提出了完善监测体系、加强生态环境建设等沙尘天气防治对策。     

2008年春季呼和浩特沙尘天气与TSP和PM_(10)污染的关系

利用TSP和PM10逐时监测数据,对2008年春季呼和浩特市TSP和PM10浓度的变化及其在沙尘天气过程中的相关性进行了分析,结果表明:(1)2008年春季TSP和PM10浓度值多高于国家环境空气质量二级标准,沙尘天气是影响空气环境质量的主要诱因。(2)TSP和PM10浓度在沙尘暴发生当日及前后几天均会有不同程度的增加,且以沙尘天气发生当日浓度最大。TSP和PM10浓度3月份最低,4月份次之,5月份最高。(3)不同沙尘天气过程中,TSP和PM10浓度相差明显,且TSP与PM10/TSP值随沙尘天气强度的增加而增大,PM10在不同沙尘天气过程中均为主要组成成分。(4)沙尘天气过程中TSP与PM10呈线性相关。