陇东黄土高原矿山地质环境影响评价及修复技术:以蒲河流域A废弃平硐采砂矿山为例

针对陇东黄土高原生态脆弱区的矿山地质生态环境,以蒲河流域A废弃平硐采砂矿山为例,在综合考虑该矿区环境现状和影响因素及生态修复过程中存在的难题基础上,进行矿山地质环境影响评价及修复技术研究。结果表明:人为不合理矿产开发活动破坏了地质环境条件,在降雨、地震等影响下矿区容易再次发生滑坡、崩塌等地质灾害;破坏地形地貌景观面积13.93 m^(2),破坏地表草皮和上层土层剥离面积13.93 m^(2),压占土地面积1.11 hm^(2),影响区范围510.9 hm^(2);矿区通过地形地貌重塑、地质灾害隐患消除、植被恢复和土地复垦等综合治理措施,可有效恢复矿区内地质环境和生态环境条件。

生物炭对黑垆土土壤水分运移特征参数影响

为了了解生物炭施加对宁南山区黑垆土土壤水分运移特征参数影响,以宁南山区典型土壤黑垆土为研究对象,按0%,1%,2%和3%的比例将土壤改良剂生物炭施加到垂直和水平土柱中,探讨不同施加比例下入渗速率、饱和体积含水量、饱和导水率、饱和扩散率等土壤水分运移特征参数的变化.研究结果表明:生物炭施加比例1%,2%和3%的土壤体积含水量较0%增加了2.98%,6.45%和7.94%,生物炭施加减缓了土壤入渗速率,提高了土壤持水性能;Philip模型比Kostiakov模型更加能反映出不同比例生物炭施加下土壤水分入渗过程;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和体积含水量分别较0%增加了5.05%,8.33%和9.85%,饱和导水率分别减少了45.71%,62.86%和74.28%,生物炭施加提高了土壤持水能力;Van Genuchten中1%,2%,3%的参数a较0%分别减少了31.90%,29.25%,19.23%;n分别减少了0.28%,0.16%,0.66%;生物炭施加比例1%,2%和3%的饱和扩散率分别较0%减少了58.46%,77.96%和89.28%.生物炭施加改良了土壤结构,增加了土壤体积含水量,提高了土壤持水性能.

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤碳氮磷及其生态化学计量特征

以陕北米脂谷子、苜蓿、柠条和枣树4种不同土地利用方式土壤为研究对象,采集0~100 cm土层土壤样品,采样数共288个,分别对样品土壤的C、N、P及其生态化学计量比C/N、C/P和N/P进行了研究。结果表明:黄土丘陵区土壤C、N、P含量均值分别为2.12、0.21 g·kg -1 和0.43 g·kg -1;C/N、C/P和N/P均值分别为10.83、5.0和0.48;土壤C、N、P及C/N、C/P和N/P的变异系数均大于10%且小于100%,属于中等变异。土地利用方式对土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征有显著影响,其中谷子地0~20 cm土层土壤C含量显著高于柠条地和枣树林( P <0.05),谷子地20~40 cm土层的C含量显著高于苜蓿地( P <0.05);0~20、20~40 cm和60~80 cm土层谷子地N含量显著高于柠条地( P <0.05);苜蓿地P含量在0~20、60~80 cm和80~100 cm土层显著高于柠条地( P <0.05)。谷子地、苜蓿地和枣树林土壤C、N呈表聚性分布,而柠条地随深度增加无明显降低,表明柠条有较好的固碳能力。各土层C/N在不同土地利用方式间存在显著差异( P <0.05),其中柠条地最高,谷子地最低;80~100 cm土层土壤C/P在柠条地和苜蓿地间具有显著差异( P <0.05)。0~20 cm和20~40 cm土层深度下,土壤N/P在不同土地利用方式之间具有显著差异( P <0.05),其中谷子地最高,柠条地最低。通过典型相关分析得出,土壤C、N、C/P和N/P与环境因子中的土层深度、粘粒含量和土壤pH值的累积关系较大。

生物炭添加对淡灰钙土水分入渗过程的影响

【目的】改善和提高银川平原土壤蓄水保肥能力和土地生产力。【方法】以银川淡灰钙土为研究对象,采用室内一维垂直定水头法,选取5种生物炭添加比例0%(CK)、2%(B1)、3%(B2)、5%(B3)和6%(B4),研究了湿润锋进程、入渗速率、累积入渗量,比较了Kostiakov模型、Philip模型、Horton模型和通用经验模型对含生物炭土壤水分入渗过程的适用性。【结果】B1、B2、B3和B4处理的初始入渗速率比CK分别减小5%、12%、32%和38%,稳定入渗速率减小30%、39%、44%和48%,即随生物炭量增加土壤水分入渗速率呈逐渐减小的趋势;入渗历时120 min时,B1、B2、B3和B4处理的湿润锋进程比CK分别减少14%、31%、39%和40%,累积入渗量分别减少13%、24%、36%和42%,即随着生物炭量的增加,其对土壤湿润锋进程、累积入渗量抑制作用越强;4种入渗模型中Horton模型最适宜模拟研究区不同生物炭量条件下土壤水分入渗过程。【结论】生物炭添加可以改善淡灰钙土水分损失快、持水性能差的情况,显著提高淡灰钙土保水能力。

宁南山区不同土地利用类型下土壤水分分布及其干燥化特征

为明确宁南山区不同土地利用类型下土壤干层垂直分布特征和影响因子,本试验运用干层起始深度(Forming depth of desiccated soil layer,DSLFD)、干层厚度(Thicknesses of desiccated soil layer,DSLT)、干燥化指数(Soil desiccation index,SDI)及土壤水分相对亏缺指数(Compared soil water deficit index,CSWDI)对0~600 cm土壤干层状况进行定量评价,同时采用典型相关性分析确定影响土壤干层的主控因素。结果表明:宁南山区林地、灌木地、草地、弃耕地和农地0~600 cm平均土壤水分(Soil moisture content,SMC)含量分别为11.46%,11.79%,14.97%,14.52%和14.66%。草地、弃耕地和农地未出现土壤干层,林地和灌木地分别呈现中等和轻度干燥化,DSLT均为440 cm,干层内土壤平均含水量(Desiccated soil layer-soil moisture content,DSL-SMC)分别为9.10%和9.93%,林地土壤强烈干燥层、严重干燥层、中等干燥层和轻度干燥层厚度分别为40,200,180和20 cm,灌木地土壤严重干燥层、中等干燥层和轻度干燥层厚度分别为80、240和120 cm。不同土地利用类型下60~600 cm土层CSWDI均值呈现出林地(0.58)>灌木地(0.46)>弃耕地(-0.03)>草地(-0.08)。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)分析表明土地利用类型、土壤、植被养分状况是影响土壤干燥化的主控因子。宁南山区不同土地利用类型下乔木和灌木存在土壤干层,应采取树体修剪、整地、控制种植密度等措施恢复土壤水分,以促进区域水土资源可持续利用和林草植被恢复。

基于GIS和地理加权回归的砂田土壤阳离子交换量空间预测

土壤阳离子交换量(CEC)反映土壤保水保肥能力,研究CEC空间分布可为土壤改良和田间施肥提供理论依据。本文以宁夏香山地区砂田淡灰钙土为研究对象,在土壤CEC和理化性质相关分析基础上以普通克里格(OK)为对照,探索回归克里格(RK)和地理加权回归克里格(GWRK)在CEC空间插值上的应用,并对三者的插值精度及制图效果进行评价。描述统计表明研究区土壤CEC含量均值为10.145cmol/kg,CEC与有机质含量呈显著正相关,与砂粒含量呈显著负相关;地统计分析表明CEC实测值、OLS残差和GWR残差块金系数分别为8.50%、6.36%和7.02%,比值均小于25%,具有强烈空间自相关;对验证点进行插值精度分析,RK和GWRK的相对模型改进值(RI)分别为40.49%、41.50%,插值精度GWRK>RK>OK;从成图效果看,GWRK中辅助变量参与了局部回归,成图效果更加精细,揭示了更多空间变化细节。本研究结论可为土壤CEC空间预测研究提供可靠的方法借鉴。

宁夏不同种植年限下硒砂瓜土壤干燥化效应研究

通过对压砂地不同种植年限下土壤干燥化效应进行研究,为宁夏中部旱区压砂地可持续发展提供理论依据。在观测压砂3,8,12,16,25a的土壤含水量的基础上,分析比较不同种植年限下土壤含水量、水分过耗量、干燥化指数、干层厚度等土壤干燥化指标。结果表明:不同年限下0—600cm的土壤含水量、贮水量和有效贮水量的均值分别为11.24%,936.00mm和506.27mm;随种植年限的增加,0—600cm土层平均土壤含水量、贮水量呈递减趋势,水分过耗量逐渐增大;不同种植年限下土壤剖面含水量随土层深度的增加呈先减小后增大最后逐渐平稳的趋势;压砂地土壤干燥化系数为68.29%～162.36%,平均干层厚度为283.33cm,以中度和轻度干燥化强度为主;典型相关性分析发现,经纬度、种植年限、粉粒及砂粒含量等环境因子是影响土壤干燥化指数和土壤干层厚度的重要因素。

宁夏压砂地不同植被类型土壤干燥化特征

该研究在观测压砂地沙枣、柠条、西瓜、枸杞及草地土壤含水量的基础上,分析比较不同植被类型的土壤含水量、水分过耗量、干燥化指数、干层厚度等土壤干燥化特征,以揭示压砂地不同植被类型的土壤干燥化效应,为宁夏中部旱区压砂地可持续发展提供理论依据。结果表明:(1)不同植被类型下0～600cm土壤含水量、贮水量和有效贮水量均值分别为7.163%、591.978mm和187.088mm,土壤水分过耗量均值为274.942mm。(2)不同植被类型的土壤剖面含水量随深度增加呈先减小后增大的趋势;除西瓜地外,其余植被类型的土壤剖面含水量明显低于当地土壤稳定湿度。(3)不同植被类型的土壤平均干燥化系数介于2.152%～85.026%,干燥化系数均值为37.674%,属严重干燥化强度,其中柠条地和沙枣地均达到强烈干燥化强度;土壤平均干层厚度达到或超过500cm,干燥化程度由强到弱依次为柠条地>沙枣地>枸杞地>草地>西瓜地。(4)典型相关分析发现,经纬度、高程、植被类型、粉粒及砂粒含量等环境因子是影响土壤干燥化指数、干层内平均含水量等干燥化指标的重要因素。

宁南山区不同林龄杏树地土壤干层特征研究

【目的】分析宁南山区不同林龄杏树地土壤的干层特征,明确林龄对该地区杏树地土壤干层、干燥化程度的影响。【方法】以自然条件下农田为对照,分析比较宁南山区彭阳县王洼流域3,17,23,35年林龄杏树地土壤0~600 cm土层含水率、干层起始深度、干层厚度;采用土壤水分相对亏缺指数及干燥化指数对土壤干层程度进行定量评价,同时对土壤干层影响因素进行冗余分析。【结果】3,17,23,35年林龄杏树地土壤平均含水率分别为15.58%,12.79%,11.54%,11.24%,林龄越长的杏树地土壤含水率越低,3年林龄杏树地与其他林龄杏树地土壤含水率之间存在显著差异(P<0.05)。除3年林龄杏树地外,其他林龄杏树地土壤干层起始深度随林龄的增加而向表层发展,干层厚度随林龄的增加而增加;3,17,23,35年林龄杏树地剖面土壤水分相对亏缺指数均值分别为-0.16,0.29,0.45,0.53,林龄越长土壤水分亏缺越严重,除0~100 cm土层外,其余各层土壤水分亏缺均值均随林龄的增加而呈增大趋势。3,17,23,35年林龄杏树地的平均土壤干燥化指数分别为184.36%,99.87%,74.60%,59.15%,即林龄越长其干燥化程度越强。冗余分析表明,坡度及杏树林龄、胸径、冠幅、株高等是导致研究区土壤干燥化的主要原因。【结论】林龄越长的杏树地土壤干燥化程度也越强,建议对杏树林采取科学合理的修剪措施,并通过调整种植密度、结构等缓解土壤干层现象的发生。

宁南山区坡面不同土地利用方式下植被-土壤耦合关系评价

为实现宁南山区生态环境可持续发展,避免出现土壤干化及植被退化现象,以彭阳县王洼水保试验站坡面不同土地利用方式植被—土壤为研究对象,通过建立以11个植被因子和14个土壤因子为主的2级指标体系,采用层次分析法(AHP)和熵权法确定各植被、土壤因子的权重,以耦合、协调度模型评价二者间的协调程度,并用典型相关分析(CCA)确定了各因子之间的相关性。结果表明:林地、灌木地、弃耕地、草地和农地的协调度(D c)值分别为0.4460,0.4515,0.5059,0.5312,0.6046,植被—土壤耦合协调程度S(x)/P(y)的值分别为0.4908,0.5934,0.8212,0.8743,1.1874,即林地和灌木、弃耕地和草地、农地分别属于濒临失调、勉强协调、初级协调状态;濒临失调发展模式主要分布于坡面东北和西南部,勉强协调发展模式分布于坡面中西部,初级协调发展模式零碎状分布;CCA分析表明土壤系统中干燥化指数、水分亏缺指数、平均含水量、黏粒、容重等对植被系统的影响较大。综上,宁南山区农地、草地的耦合协调度优于林地、灌木地,合理的林草植被选取和搭配可确保区域植被—土壤系统的协调发展。

宁南山区不同乔木林地土壤干层分布及干燥化特征

以宁南山区典型坡面不同人工林地为研究对象,分层采集0~600 cm土样,分析杏树(Armeniaca vulgaris)、杨树(Populus simonii)、榆树(Ulmus pumila)、刺槐(Robinia pseudoacacia)和松树(Pinus sylvestris var.mongolica)及农田(对照)土壤含水量垂直剖面分布特征,采用干燥化指数(SID)、土壤水分相对亏缺指数(CSWDI)、干层起始深度(DSLFD)、干层厚度(DSLT)和干层内平均含水量(DSL-SWC)等指标对土壤干燥化强度和干层分布特征进行分析,利用冗余分析(RDA)确定相关环境因子对土壤干燥化和干层的影响,为黄土高原山区植被合理利用水土资源和生态恢复等提供数据支撑。结果表明:(1)杏树、杨树、榆树、刺槐、松树土壤水分均属中等变异,且0~600 cm平均土壤含水量与对照农田相比分别降低了31.17%、24.15%、23.19%、29.67%和18.35%。(2)不同人工林地干层起始深度、干层厚度及垂直剖面土壤水分分布明显不同,杏树、杨树、榆树、刺槐、松树和农田土壤干层起始深度分别为90、160、140、140、160和600 cm,干层厚度分别为510、460、480、480、460和0 cm。(3)杏树、杨树、榆树、刺槐和松树0~600 cm平均土壤干燥化指数分别为63.48%、91.88%、95.17%、73.97%和111.91%,土壤水分相对亏缺指数分别为0.68、0.59、0.52、0.63和0.41,其土壤水分干燥化强度及亏缺程度由高到低依次为杏树>刺槐>杨树>榆树>松树。(4)RDA分析结果表明,乔木类型、黏粒含量和地形条件是影响土壤干燥化的重要因素。

思政教育在自然地理学课程教学中的融入

为了创新自然地理学课程教学理念,文章首先阐述了思政教育在自然地理学课程教学中的融入思路,然后提出了思政教育在自然地理学课程教学中的融入策略,包括教学内容、教学手段、教学资源、教学评价四个方面。

“黄大年精神”融入高校教学科研团队建设的路径探析——以宁夏大学环境科学专业团队建设为例

学习黄大年的爱国情怀、敬业精神和高尚情操,可以增强高校教师团队自身的政治责任,培养出符合社会主义事业建设需要的人才。本文以宁夏大学环境科学专业团队为例,从发挥模范带头作用、组建技术攻坚小组、组织志愿服务队、梳理先进理念、推进工作运行、锐意创新、服务大局、优化团队和党群、拓展服务、建设“学习型”和“服务系”团队等方面,论述高校教师如何践行黄大年高尚职业道德规范。

基于GIS和随机森林算法的宁东土壤饱和导水率分布与预测

为探明宁东土壤饱和导水率(Ks)的空间分布特征,在宁东采集136个原状土,采用经典统计和地统计方法分析土壤Ks的空间结构特征,并以地形因子、土壤属性等作为辅助变量,运用随机森林法(RF)、普通克里格法(OK)和逐步回归克里格法(RK)对区域土壤Ks进行预测并对3种方法的预测结果进行精度评价。结果表明:Ks介于0.05~7.13 mm/min,平均值为1.46 mm/min,变异系数为106.86%;Ks与容重、孔隙度、高程、坡度、坡向、平面曲率和剖面曲率在不同滞后距离下具有自相关关系和交互相关关系;土壤Ks块金值为38,表明随机因素引起的土壤Ks变异性较大,空间异质比为15.32%,在空间上呈现强变异性;RF法的预测精度最高,其平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)绝对值均为最小,相比OK和RK方法预测精度分别提高了5.53%和2.49%,且对局部细节的描述更准确、模拟效果最佳。RF法可以较为准确的预测宁东土壤Ks,为了解研究区土壤水文过程及林草植被建设提供数据参考。

基于多光谱和地理加权回归模型的石嘴山城市土壤有机碳空间分布研究

城市土壤有机碳(SOC)分布受城市建设、工业发展等人为因素的影响表现出明显的空间差异。为揭示石嘴山市SOC受城市化、工业化等人类活动的影响,分别利用普通克里格法(OK)、多元线性回归克里格法(RK)、遥感反演方法(RS)和遥感-地理加权回归克里格法(RGWRK)预测石嘴山市SOC空间分布。结果表明:石嘴山市SOC含量在1.31~66.92 g·kg^-1之间变化,其平均值为17.61 g·kg^-1。石嘴山市不同功能区SOC含量存在显著差异(p<0.05),具体表现为工业区>医疗区>商业区>道路>住宅区>公园>农田>科教区;SOC含量变异系数为66.27%,呈中等程度变异;其最佳拟合模型为高斯模型,C0/(C0+C)为0.02,属于强空间自相关。SOC与遥感影像波段DN值的差值(B1-B7、B3-B7、B4-B7)和地形因子(高程、坡度、起伏度)之间存在着极显著的相关性(p<0.01);通过对4种方法的结果进行对比可知以各波段DN值差值与地形因子为输入量,利用RGWRK预测的SOC精度最高,相比OK精度提高了10.05%,相比RK精度提高了8.79%,相比RS精度提高了8.92%;研究区SOC含量呈北高南低的趋势,工业区SOC含量是郊区农田SOC含量的1.92倍,表明城区SOC含量有富集的趋势。

基于微信公众平台的环境化学翻转课堂实践探究

针对高校环境化学教学过程中存在的不足,将"微信+翻转课堂"教学模式引入高校环境化学教学过程中,以引导学生通过自主学习培养学习兴趣,更重要的是满足了个性化学习的需求且促进了学生身心全面的发展。教师在课前通过微信公众号推送给学生课程内容、学习目标等;课上引导学生发表自己的见解,总结分析学生的观点;课后,有计划的将实验操作、报告等按专题形式分批次录制成教学视频;根据目前微信翻转课堂教学模式存在的问题给出其具体建议。

高效液相色谱法测定农田土壤中的邻苯二甲酸酯含量探讨

在宁夏石嘴山市农田区采集表层土样(0~20 cm),采用超声萃取-柱层析-液相色谱-紫外检测法,分析土样中邻苯二甲酸酯(PAEs)的含量。结果表明,15种PAEs的相关系数均大于0.999,相对标准偏差(RSD)为0.28%~12.06%,检测出的15种PAEs在土壤中含量范围为0.04108~2.80580 mg·kg-1;所采用的方法具有简便、快速、灵敏等优点,适用于土壤中15种PAEs的测定。

黄土高原区正宁县宫河镇地质灾害演化模式及风险管控

本文以庆阳市正宁县宫河镇地质灾害精细调查(1∶10 000)项目为依托,在野外调查和统计分析基础上对陇东黄土高原宫河镇地质灾害基本特征、演化模式和不合理人类活动及风险管控措施进行了研究。结果表明宫河镇地质灾害精细调查共确定地质灾害及其隐患19处,其中,崩塌10处,滑坡9处,规模均以中小型为主。灾害发育过程与降雨、坡面侵蚀、开挖坡脚、开挖窑洞及切坡建房密切相关。按照成因机制和发育特点将研究区灾害模式进行了分类:滑坡模式为“拉裂—推移式浅表层演化模式”和“混合式浅表层演化模式”,崩塌模式以“滑移演化模式”和“坠落演化模式”为主。根据灾害点的现状特征、威胁人数和财产数量及风险评估结果等,逐点制定了群防群测、专业监测、排危除险、削方减载、坡面防护和工程治理等风险管控措施建议。

生物炭添加对宁夏中部旱区土壤水分入渗及持水性的影响

为探讨生物炭含量对宁夏中部旱区土壤水分入渗及持水性的影响,采用室内一维垂直入渗法与张力计法,对生物炭添加量为0%(CK)、1%(B1)、2%(B2)、3%(B3)和4%(B4)的土壤入渗速率、湿润锋、累积入渗量及持水性进行研究。结果表明,随着生物炭含量增加,初始入渗速率、稳定入渗速率和平均入渗速率逐渐减小;120 min时,与对照相比,B1、B2、B3和B4的湿润锋分别减少15%、21%、24%和26%,累积入渗量分别减少5.32%、10.95%、13.47%和19.11%,即生物炭含量增加湿润锋进程减缓和累积入渗量减小;利用Kostiakov、Philip、通用经验和Horton模型对土壤水分入渗过程进行模拟,发现Kostiakov模型最适合描述研究区不同含量生物炭的土壤水分入渗过程。van Genuchten模型较好的拟合了生物炭添加后土壤水分特征曲线,当土壤含水量为25%时,B1、B2、B3和B4的土壤水吸力比CK增加了42%、75%、100%和163%。研究表明生物炭添加可以明显提高旱区土壤持水和保水性能,对旱作农业的发展有积极作用。

宁夏中宁枸杞林地粉壤土阳离子交换量空间分布预测方法对比

土壤阳离子交换量(CEC)是土壤施肥、改良的主要依据和土壤质量的评价指标,研究土壤CEC的空间分布及模型预测可为土壤养分监测、管理及精准农业实施提供科学依据。本研究以中宁枸杞林地粉壤土为对象,在自相关、交互相关等分析基础上,采用协同克里格(CoKriging)、普通最小二乘法(OLS)、地理加权回归(GWR)和随机森林(RF)模型对土壤CEC进行回归分析,比较了制图效果及模型预测精度。结果表明:中宁枸杞林地粉壤土CEC平均值为13.12 cmol·kg^-1,属中等肥力;土壤CEC的空间分布具有自相关性,并与土壤pH、有机质、黏粒和电导率在不同滞后距离上存在不同的空间相互关系;RF模型预测图避免了CoKriging、OLS和GWR模型预测图中土壤CEC图斑边界两侧破碎程度大、突变明显的缺陷,使土壤CEC在空间变化上表现为自然、平缓的过渡;RF模型RMSE值分别比CoKriging、OLS和GWR模型减少33.82%、20.55%和19.81%,R^2分别提高8.84%、51.92%和7.69%。RF模型考虑了样点空间位置,明显提高了插值精度且制图效果更加平缓。