毛乌素沙地地下水浅埋区田间水分动态

毛乌素沙地种植区地下水埋深较浅,地下水与土壤水分之间联系紧密,为揭示春玉米生长过程中水分运移关键过程,本文基于原位监测,利用Hydrus-1D建立模型研究毛乌素沙地的田间水分动态。结果发现:在包气带中,40 cm深以上土层水分受根系吸水和气象条件影响变化剧烈,50 cm深以下土层水分变化受地下水影响显著;在玉米整个生长期内,蒸发量占蒸散量的比例为31%,地下水对玉米生长的水分贡献总量为220.09 mm,占玉米耗水总量的37.9%;为了减少深层入渗,实现节水灌溉,在当前地下水埋深条件下,可将每次的灌溉量减少为原水量的72%;地下水位的下降会减少玉米对地下水的利用,并增大灌溉需求量,模拟发现,当平均地下水埋深下降至147 cm深时,玉米生长将不再利用地下水。研究成果可为毛乌素沙地的农田水分利用及生态环境保护提供重要的理论依据和参考信息。     

地下水浅埋区作物对地下水利用与田间水分管理

禹城地区位于黄河下游冲积平原上，受引黄水影响，区内地下水埋深较浅。对冬小麦生长季节农田水分平衡的分析发现，在地下水浅埋区地下水对土壤水的补给为农田腾发的重要的水分来源，而现行的灌溉制度未考虑这一特点，造成了灌溉水的深层渗漏和动力能源的损耗。文中针对冬小麦提出了地下水对土壤水补给量与冬小麦腾发量之间的估算公式，并从农田灌溉和地下水位调控两个方面提出了田间水分管理措施，以提高作物的水分利用效率。     

华北平原典型区土壤氟的形态及其分布特征

为了研究华北平原典型区小麦-玉米农田土壤氟的形态及其分布特征,采用连续化学提取方法,测定了采自该地区的耕作层土壤样品(0～30 cm)和剖面土壤样品氟含量.结果表明,研究区耕作层土壤总氟含量为338.31～781.67 mg·kg-1,平均含量为430.46 mg·kg-1.耕作层土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为402.73 mg·kg-1;其次为水溶态,平均含量为14.39 mg·kg-1,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;再次为有机态和铁锰结合态,其平均含量分别为8.90 mg·kg-1和4.10 mg·kg-1;可交换态含量最低,其平均含量为0.33 mg·kg-1.耕作层土壤中水溶态氟含量与土壤pH、CEC呈正相关,与土壤黏粒含量呈负相关;铁锰结合态氟含量与土壤pH、CEC、土壤砂粒含量呈正相关,与黏粒含量呈负相关.逐步回归分析结果表明,土壤pH值对土壤水溶态氟和铁锰结合态氟含量影响最显著,土壤CEC对土壤总氟和残余态氟含量影响最为显著.土壤剖面总氟含量受土壤岩性变化控制,在包气带中呈现峰谷交替的变化特征;土壤剖面水溶态氟含量受土壤岩性变化较小,受土壤pH影响较大,各土壤剖面水溶态氟含量与土壤pH呈显著正相关,主要在靠近地表0～100 cm处变化.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化、土壤氟对生态和环境的影响研究奠定了理论基础.     

石家庄市区土壤水分运移的稳定同位素特征分析

根据2013年4月到2014年5月测得的石家庄市区降水和2013年石家庄市雨季土壤水、灌溉水的稳定氢氧同位素,通过稳定同位素示踪的方法从时间和空间的角度分析了不同土壤层位中的稳定同位素的变化规律,进而得出土壤的水分迁移过程.结果表明,过量氘均值为-6.188 5‰,反映了石家庄2013~2014年的年降水主要来自季风带来的海洋水汽,同时有一定的局地蒸发.石家庄土壤水的来源主要是降水,灌溉水在雨季前期有辅助作用,且雨季的降水量足以对土壤进行适当补给.10~100 cm土壤水的δ18O值随深度增大而减小,雨季最大蒸发深度在40 cm左右,取样期间基本上形成了一个土壤水δ18O峰值沿剖面徘徊中不断向下推进的情况,反映了降水的入渗、蒸发和新旧水的混合的相互作用.     

太行山区水循环及其对华北平原地下水补给的研究

山区水循环研究不仅对山区本身, 对与其相连的山前平原地下水的补给也具有重要意义。太 行山区作为华北平原的重要水源补给区, 其水循环现状以及对华北平原地下水的补给研究尚少, 许 多机理还不明确。研究通过阐述山区水循环过程与机理, 结合地处太行山中段的牛家庄实验流域的 实例研究, 对太行山区对华北平原地下水的补给过程进行了分析。2004 年4-11 月的研究结果表 明, 牛家庄流域对山前的侧向补给量为1.53×106m3, 补给系数(补给总量/降水总量)为0.242。流域的 下游补给系数最大, 中游次之, 上游最小。最后, 用概念模型对太行山区流域水循环机制和山前侧向 补给的机理进行了阐述。     

呼和浩特市地下水水位动态特征及影响因素分析

本文根据多年地下水水位监测点动态资料，对呼和浩特市地下水水位动态特征及地下水水位变化趋势进行了论述，在此基础上对其影响因素做了分析。     

松嫩平原西北部地下水动态及环境问题

本文依据多年的地下水监测数据,对松嫩平原西北部地下水水质及水位动态进行了分析研究,并提出了地下水动态变化引起的环境问题.     

典型地下水浅埋区加油站渗漏污染潜势分析及高潜势验证

地下水浅埋区的加油站油品渗漏可直接对土壤和地下水造成污染. 基于层次分析法对上海市黄浦江上游地区、崇明岛以及长兴岛内的119家加油站进行渗漏污染潜势分析,计算各加油站的LPV(leaking potential value,污染潜势值),并用四分法将119个加油站按LPV分为4个评价等级,有9个加油站LPV很高,3.60≤LPV＜4.07;49个加油站LPV较高,3.18≤LPV＜3.60;47个加油站LPV一般,2.73≤LPV＜3.18;14个加油站LPV较低,2.28≤LPV＜2.73. 针对2个LPV较高的已歇业加油站开展现场打井监测与取样分析.结果表明,这2个加油站的潜水层均出现油品渗漏污染,其中加油岛、管线区以及储油罐区是加油站渗漏污染重灾区,土壤中污染物以苯系物、萘以及总石油烃为主,总石油烃检出率达到71.4%~88.9%;地下水中污染物以总石油烃和MTBE(methyl tert-butyl ether,甲基叔丁基醚)为主,总石油烃检出率达到80.0%~100.0%,MTBE检出率达到33.3%~71.4%,对地下水源污染风险较大.      

准噶尔盆地天山北麓地下水水位动态特征及其影响因素分析

新疆是典型的气候干旱、水资源短缺地区,目前随着人口的增长和社会经济的快速发展,水资源矛盾日益突出。新疆准噶尔盆地天山北麓是人类活动极为频繁的地区,也是新疆地下水资源开发利用程度极高的区域。本文通过对该地区地下水水位多年动态监测资料的分析,研究了区域地下水水位动态变化特征及其影响因素。结果表明:研究区地下水水位动态受自然因素影响的强度逐年减少,人为因素对其影响强度越来越大,可以说地下水开采动态已成为区内地下水的主要动态类型,并由此提出了相应的建议。     

黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力与土壤水分动态的模拟研究

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但产量随降水量变化的波动性不可避免。     

华北平原地下水重金属山前至滨海空间分布特征与规律

结合华北平原水文地质条件,从山前至滨海选取"保定-沧州"、"石家庄-衡水-德州"两个剖面,通过野外采集地下水样品,分别测定了Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Se等9种重金属元素含量及其他相关指标。结果表明,调查剖面地下水中出现Fe、Mn、Se、Cr超标现象,其中Fe超标严重。本文首次在区域尺度上对华北平原地下水重金属的空间分布进行了分析,分别阐述了两个剖面地下水重金属的横向与垂向分布特征。总体上,随着地下水埋藏深度的增加,重金属离子总量降低,尤其是对人体有害的重金属元素含量降低显著。通过回归分析对地下水中重金属空间变化规律进行了定量分析,其中Cd、As、Zn、Mn元素含量与空间变量呈现显著相关性。本研究结果可为华北平原地下水质量评价与防控提供一定的依据。     

华北平原的水土资源平衡研究

采用精确的水土资源平衡计算模型 ,辅以田间观测资料 ,分析计算了华北平原农业水资源量与作物需水量之间的平衡问题。结果显示 :在充分供水的条件下 ,本区农田 (884.8万hm₂)需水量为744.36亿m3,相应的作物亏水量为309.37亿m3,有效灌溉面积 (653.2万hm₂)上的亏水量为228.73亿m3;而1995年水利工程提供的农业总用水量已达261.78亿m3,但仍有116.16亿m3的亏水量 ;文中同时对评价区内农田的有效降水量、灌溉水的田间利用量、毛管上升水量等进行估算。指出 ,虽然冬小麦的平均水分满足率为82 % ,但关键期的水分满足率 (64 % )仍然制约粮食产量的增长 ,设想通过提高渠系利用系数和优化灌溉等措施 ,华北平原的农业可望达到水土资源平衡利用的状态     

刈割对华北平原人工草地土壤呼吸速率的影响

根据中国科学院禹城综合试验站牧草生态试验场土壤呼吸测定数据,分析了刈割前后3年生和6年生苜蓿、白三叶及小黑麦4种人工草地土壤呼吸日变化特征及刈割对草地土壤呼吸速率的影响。结果表明:①刈割前不同牧草地的土壤呼吸强度差异明显,依次为3年生苜蓿>6年生苜蓿>白三叶>小黑麦,刈割后不同牧草地的土壤呼吸强度相差不大,土壤呼吸速率在3.0~3.5 μmol CO₂·m^-2·s^-1之间;②刈割前不同牧草地的土壤呼吸日变化不相同,6年生苜蓿与小黑麦草地刈割前土壤呼吸速率由9:00开始逐渐增强,在12:00~16:00之间持续较高,以后逐渐下降,3年生苜蓿与白三叶草草地土壤呼吸速率在9:00~12:00之间逐渐升高,12:00到达峰值,之后逐渐下降;③与刈割前相比,4个处理牧草刈割10 d后其草地的土壤呼吸速率下降了30%~40%;④刈割前后Q₁₀值在1~2.32之间,平均值为1.37,刈割前平均值为1.63,刈割后平均值降为1.10。     

华北平原不同农田管理措施对于土壤碳库的影响

华北平原是我国重要的粮食生产基地,土壤碳氮水平直接作用于区域的土壤肥力和粮食生产.通过长期定位实验,研究了包括自然恢复(F)、清茬翻耕(N)、秸秆还田免耕(S)和秸秆还田翻耕(TS)这4个处理下土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)、全碳(TS)、全氮(TN)含量和储量以及13C和15N分布状况.结果表明,与F相比,在0~20 cm土层,N、S和TS的土壤有机碳储量分别降低21.6%、12.3%和3.4%,土壤无机碳储量变化不显著.在20~40 cm土层,土壤有机碳储量变化不显著,而3个农田耕作处理的土壤无机碳储量较F分别增加4.1%(N)、7.3%(S)和5.0%(TS),无机碳增加主要是次生碳酸盐的贡献,农田土壤PIC增加了97%~261%.与自然恢复地相比,农田土壤表层δ15N、δ13CSIC、δ13CSOC偏高且δ13CSOC达显著差异,20~40 cm土层δ15N、δ13CSIC偏低而δ13CSOC偏高.该地区农田土壤中原生碳酸盐以分解作用为主,土壤-作物系统通过增加CO_2含量促进次生碳酸盐的形成,秸秆还田是恢复农田耕作引起土壤碳库储存下降的有效措施.对于华北平原,今后应加强关于秸秆还田和耕作措施对土壤有机碳和无机碳影响的综合研究,对于表层以下层次土壤的碳转化和变化规律需要更多的长期观测.     

近50a华北平原冬小麦-夏玉米耗水规律研究

为明确华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量的变化趋势,为水资源配置提供科学依据,论文搜集文献资料,结合中国科学院禹城综合试验站长期观测数据,采用Mann-Kendall检验法分析了华北平原近50 a冬小麦和夏玉米的耗水量变化趋势,阐明其耗水特性和作物水分利用效率变化,最后通过对蒸发能力和气象要素的变化趋势分析明确了冬小麦-夏玉米耗水量变化的主导原因。研究表明:①近50 a华北平原主导作物冬小麦-夏玉米耗水量呈下降趋势,冬小麦耗水量从501.2 mm降低到456.3 mm,夏玉米耗水量大体变化在300~400 mm,平均为350 mm左右;②冬小麦和夏玉米水分利用效率大幅度提高,冬小麦水分利用效率由3.31 kg/(hm²·mm)增至15.91 kg/(hm²·mm);夏玉米水分利用效率从3.72 kg/(hm²·mm)提高到23.36 kg/(hm²·mm);③拔节-乳熟期是冬小麦耗水强度和耗水量最大的一个时期,华北平原需要通过多次灌溉满足作物水分供需平衡,拔节-灌浆期是夏玉米耗水强度和耗水模系数都比较高的时期,适逢华北地区雨热同期,一般不需要进行补充灌溉;④大气相对湿度增加和日照时数减少是蒸发能力减弱的主因,进而导致作物耗水量呈现下降趋势。     

华北平原分区适宜性农业节水技术与潜力

华北平原现状农田灌溉水利用率为43 1 % ,节水潜力较大。论文通过分区诊断与适应性农业节水技术评价计算 ,提出了2010年和2030年水平年分区适宜性农业节水技术发展的综合排序 ,并以现状为基点 ,计算与分析了两个水平年分区不同农田灌溉技术的发展规模和相应的节水量     

华北平原灰霾天气下大气气溶胶的单颗粒分析

为分析灰霾期间单颗粒气溶胶化学组成和混合状态,于2014年12月9日—2015年1月10日,使用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）表征华北平原郑州市中牟县的气溶胶颗粒.结果表明:灰霾期（H1:20141213T19:00—20141215T10:00;H2:20150102T10:00—20150106T03:00）和清洁期（C1:20141215T18:00—20141217T18:00;C2:20141231T16:00—20150101T20:00）大气颗粒物种类相同,主要分为有机碳（OC）、元素碳（EC）、生物质燃烧颗粒（BB）、元素碳有机碳（ECOC）、钾二次颗粒（K-Secondary）、矿尘（Dust）以及重金属颗粒（HM）7类.C1时间段,ECOC颗粒占比最高,占总颗粒数的49.8%;其次是OC和EC颗粒物,二者分别占总颗粒数的16.5%和10.8%.H1时间段,K-Secondary颗粒的占比（31.3%）最高;其次是OC和EC颗粒,二者分别占总颗粒数的23.1%和20.2%.清洁期与灰霾期质谱差分结果表明,清洁期颗粒物中含有C₃H+、C₄H₃+、C₅H₃+等有机碳碎片峰,而灰霾期颗粒物中NO₃-、HSO₄-、NO₂-等组分的信号强度显著大于清洁期.混合状态分析表明,从清洁期到灰霾期的过程中,主要颗粒物与NO₃-和HSO₄-的混合程度显著增强.清洁期与灰霾期单颗粒化学组成与混合状态的对比分析表明,清洁期新鲜排放的含碳气溶胶在灰霾期不断老化,单颗粒中二次无机组分增加,气溶胶整体老化严重.此外,灰霾期（H2）EC颗粒占总颗粒数的比例增至18.1%,并且与NO₃-、HSO₄-二次组分的混合状态增强,使平均能见度降低为4.0 km.研究显示,郑州大气能见度主要受化学组分、颗粒物混合状态和污染物质量浓度的影响.      

华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.