山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应

为验证农业生产系统模型(Agricultural Production Systems sIMulator, APSIM)—苜蓿模型对山西晋中盆地地区的适应性,本研究基于晋中市太谷区6个紫花苜蓿(Medicago sativa)品种的田间观测数据和同期气象资料对模型进行校准,并设置不同水分处理与降水/气温梯度进行情景模拟,分析各品种的生产力及适应性。结果表明:APSIM模拟各茬紫花苜蓿干草产量的决定系数(Correlation coefficient,R2)为0.82~0.98,均方根误差(Root mean square error,RMSE)为440~633 kg·hm^(-2),均一化均方根误差(Normalized root mean square error,NRMSE)为10.57%~14.98%,D指数(Index of agreement)为0.90~0.96,拟合度较高;情景模拟中,不同水分处理和降水梯度对紫花苜蓿产草量的效应极显著(P<0.01),但气温梯度间紫花苜蓿产草量的差异不显著;各紫花苜蓿品种的产量损失率(Yield lose rate, YLR)在不同温度、降水梯度和水分处理间差异显著(P<0.01),且雨养处理下YLR最高。虽未能充分发挥潜在产量,但总体而言“WL”系列品种在山西晋中盆地地区具有更好的生产适应性;APSIM模型对研究区紫花苜蓿生产有较好的模拟能力,对该地区的牧草种植管理具有一定指导意义。

基于县域尺度城镇建设适宜性评价——以晋中市太谷县为例

城镇建设适宜性评价是国土空间规划的重要基础,也是资源环境承载能力和国土开发适宜性评价的重要内容。本研究以“双评价”技术指南为指导,构建了县域尺度的城镇建设适宜性评价技术,在土地资源评价、水资源评价、气候评价、环境评价、地质灾害评价和区位优势度评价的基础上,开展太谷县城镇建设适宜性评价,划分适宜、一般适宜和不适宜3类区域。结果表明,太谷县城镇建设适宜区面积为278.84 km^(2),占比26.68%;一般适宜区面积为185.90 km^(2),占比17.79%;不适宜区面积为580.27 km^(2),占比55.53%。受地形地貌的影响,城镇建设适宜性评价结果具有典型的区域特征,适宜区和一般适宜区主要分布于晋中盆地区域内,不适宜区主要分布于东部山区。受活动断层影响,适宜区内发育地裂缝地质灾害,且分布有北东向条带状的不适宜区,在国土空间开发利用时需要注重地质灾害的防范。

历史文化名城历史空间与商业空间关联性研究--以晋中盆地历史文化名城为例

对晋中盆地历史文化名城的保护现状进行梳理,以太原历史文化名城历史城区和祁县历史文化名城古城区为主要研究对象,通过比对其商业用地与历史街区空间关系特征,认为晋中盆地历史文化名城的历史空间与商业空间之间存在紧密关联。探讨了商业和文旅开发对历史文化保护的利弊,提出了既要利用历史文化资源,积极探索城市发展的可持续性道路,也要注重对历史原真风貌进行保护的观点。

河流冲沟裂点展布对全新世断层活动事件的响应——以山西交城断裂为例

交城断裂带位于山西断陷系中部,是晋中盆地西界的控制性断裂。该断裂北端起自阳曲县泥屯镇,南到汾阳西侧,长约125km,总体走向NE,倾向SE。文中通过对山西交城断裂带41条冲沟124个裂点的实测和研究,论述了交城断裂带冲沟裂点的展布特征:1)冲沟上游裂点级数的数目与冲沟上游的长度呈正比关系;2)在各级裂点中,裂点距离与冲沟的长度呈正比关系;3)约1/3冲沟不同级别裂点距离接近,这种冲沟裂点的等间距反映了断层垂直位移事件活动的时间等间隔性;4)基岩裂点和松散沉积物中的裂点具有共性,两者之间不存在明显差异;5)在测区124个裂点中,1～5m高的裂点占裂点总数的72%,这种主体裂点高度反映了断裂位移事件的垂直活动量;6)与该断裂带沿线开挖探槽揭示的古地震事件进行对比,调查区内最新的一、二、三级裂点分别对应距今3.06～3.74ka、5.91ka和8.53～8.56ka发生的断层活动事件;7)以古地震事件的时间为参照,得到a～d级冲沟第一级裂点后退速率分别为0.6～0.7cm/a、2.7～3.3cm/a、5.6～6.8cm/a和8.4～10.2cm/a,b～d级冲沟第二级裂点后退速率分别为2.6cm/a、4.6cm/a和8.4cm/a;8)这3次事件的平均高度分别为2.8m、3.0m、2.6m,与前人通过探槽揭示的3次古地震事件位错吻合。最后讨论了可能影响裂点级数及裂点距离的部分因素。

灌溉和翻耕对土壤呼吸速率的影响

[目的]通过一个灌溉和翻耕循环时段的土壤呼吸测定,了解灌溉和翻耕后土壤呼吸的变化规律。[方法]利用闭合动态法（LI-Cor6400）在晋中盆地进行了灌溉和翻耕条件下土壤呼吸的比较测定。[结果]试验结果表明,在温度相同的条件下,灌溉和耕作能明显增强土壤呼吸。灌溉地土壤呼吸的平均值大约是未灌溉地的2.3-2.4倍。耕作地土壤呼吸的平均值大约是未耕作地的1.9-2.0倍。灌溉处理的土壤呼吸值是对照的3.0倍左右。t检验表明,对照和灌溉处理之间的土壤呼吸差异均为极显著。[结论]灌溉和翻耕均能明显增强土壤呼吸。

晋中盆地15个青贮玉米品种生产性能及营养价值评价

为筛选出适合在晋中盆地种植的青贮玉米(Zea mays L.)品种,本试验应用相对饲用价值(Relative feed value,RFV)、粗饲料分级指数(Grading index,GI2001)、模糊概率法对从河南大京九农业开发有限公司引种的15个青贮玉米品种的农艺性状、生产性能及营养成分进行了综合评价。试验结果表明:15个青贮玉米品种间株高、穗位高、干草产量、粗蛋白、淀粉、中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)含量均差异显著(P<0.05);‘雅玉988’株高和穗位高最高,分别为336.0 cm和181.4 cm,抗倒性最差,NDF含量最低(43.97%),但保绿性突出;‘雅玉79491’干草产量最高(31.53 t·hm-2),株高适中,无倒伏;‘新科910’干草产量较高,品质较好,粗蛋白和淀粉含量最高,分别为8.28%和24.28%,ADF含量最低(24.47%);‘雅玉04889’干草产量较高,保绿性较好,株高较高,抗倒性强。根据田间表现和综合评价结果,在本试验选取的15个玉米品种中,‘新科910’、‘雅玉79491’、‘雅玉04889’为最适宜在晋中盆地推广种植的青贮玉米品种。

晋中盆地构造变形与地裂缝活动GPS监测分析

基于"数字地震网络工程"2007～2010年GPS监测数据,获取了晋中盆地现今地壳形变特征,并进一步利用椭球面块体应变模型研究了晋中盆地现今地壳应变场特征,据此分析了其与地质灾害发生的内在关系,揭示了盆地内地质灾害多发的成因。研究结果表明:晋中盆地现今地壳整体朝南东向运动,在盆地中部清徐—太谷区域表现出明显的拉张运动;晋中盆地现今地壳应变场整体以NW-SE向拉张为主,其中清徐—太谷、介休是应变高值区也是地震、地裂缝灾害多发区,最大主张应变量达1.8×10-6/a,且区域拉张应变方向与地裂缝呈近似垂直关系,进一步证实了晋中盆地地裂缝的强构造属性。

播期和播量对晋中盆地水地冬小麦产量的影响

为了探索播期和播量对晋中盆地水地冬小麦产量的影响,以晋太182为材料,采用2因素随机区组试验,研究了其适宜的播期和播量。结果表明,播期和播量及其二者互作对产量的影响均达到极显著水平;随着播期的推迟或播量的增大,产量均表现为先升高后降低;适宜的播期为9月24—29日,且以9月24日为最佳播期,适宜播量为375万-450万粒/hm^2;播期和播量的最佳组合为9月24日播种、375万粒/hm^2播量,在9月19日至10月14日期间,播期比9月24日每提前或推后1 d,对应的播量减少或增加15万粒/hm^2。

山西晋中盆地晚新生代地层划分、沉积环境及其先秦以来气候和湖泊演化

【研究目的】晋中盆地位于汾渭断陷盆地带的中部,新生代最大沉积厚度超过3800 m,建立晋中盆地精确地层年代框架和高分辨率沉积层序对于理解汾渭断陷盆地带的演化、华北地区气候变化具有重要意义。【研究方法】本文对晋中盆地东北部晚新生代标准孔ZK01(钻孔深度870.5 m)岩心开展了年代学和沉积学研究。【研究结果】将ZK01孔揭示的松散沉积物分为6个岩性组。首次通过磁性地层学研究,划分出13个正极性时段和12个负极性时段,建立了ZK01孔地层年代框架。晋中盆地新生代沉积物底部最老年龄约8.1 Ma,将晋中盆地活动的起始时间从前人一般认为的上新世初期,确定为中新世晚期,提前了约3 Ma。区内晚新生代地层划分为新近系中新统灞河阶(N_(1)^(4))和保德阶(N_(1)^(5)),上新统高庄阶(N_(2)^(1))和麻则沟阶(N_(2)^(2)),第四系下更新统泥河湾阶(Qp^(1)),中、上更新统和全新统。【结论】构造活动与气候变化是盆地沉积环境的主要控制因素,共同导致了上新世早期和早更新世中晚期的两次湖泊大规模发育。全新世时期,早中期即先秦(约2.5 ka以前),盆地中仍是河湖共存阶段;晚期(2.5 ka以来),出现湖消河长的局面,直至明、清时期湖泊全部消失,气候变化和人类活动影响是盆地中湖泊最终消失的主要原因。

晋中盆地人类聚居地植物多样性分异规律

在城市化的发展过程中,生物多样性受到的影响日趋严重,因此开展这一方面的研究显得非常重要。以晋中盆地为研究对象,用随机抽样法选取86个村庄驻地、48个乡镇驻地及9个县市驻地,然后在各个驻地建成区内分别设置调查样方,运用Gleason丰富度指数、Whittaker Beta多样性指数、Jaccard相似性指数和t-检验对建成区内野生植物、栽培植物及总植物物种进行分析,同时探索总结植物多样性分异规律。结果表明:沿村庄-乡镇-县市梯度,野生植物平均丰富度降低,栽培植物平均丰富度增加,总植物物种平均丰富度先降低后增加;野生植物、栽培植物和总植物物种的β多样性指数均降低;植物相似度方面,村庄与乡镇的相似性最高,乡镇与县市次之,村庄与县市的相似性最低。同时,调查过程中发现,沿"村庄-乡镇-县市"梯度,城市化水平的差异与人为干扰强度的不同是引起盆地内植物多样性变化的重要原因。

基于GIS平台的太原南部区域地壳稳定性评价

为了开展山西太原南部(清徐县、榆次区、太谷县)地区的区域地壳稳定性评价工作,在野外调查和广泛收集资料的基础上,分析了控制和影响区域地壳稳定性的影响因素和特征,选取了地震峰值加速度、地震活动性、断裂的活动性、地块特征、重力布格异常、地热流、工程岩土组、地质灾害、构造地貌等10个评价指标,并对指标进行了分类赋值。基于GIS平台,采用多因素加权叠加分析方法,通过构造稳定性评价和地表稳定性评价,建立了区域地壳稳定性评价模型和定量化评价,将研究区划分为次稳定区、次不稳定区和不稳定区3个等级。介绍了各等级地质特征、防治措施、利用措施,对今后的城市规划及工程建设具有重要指导意义。

晋中盆地海陆交互相地层页岩气成藏地质条件及勘探前景

通过分析晚古生代地层的地质条件,岩相古地理特征和地球化学特征,并与华北克拉通上其他一些盆地晚古生代石炭-二叠系地层烃源岩做对比,揭示了晋中断陷盆地中部具备形成页岩气藏的潜力。

区域城市化发展对区域内河流生态系统的影响——晋中盆地城市化发展对河流的破坏及其修复方法

以山西省晋中盆地为研究对象,对晋中盆地近18年的城市化发展及其对区域内河流的影响进行了研究,并用相关分析法对盆地内城市化率变化与河水中各种主要污染物之间的关系进行了分析.结果表明,虽然地表水中13种主要污染物质的质量浓度(ρ)在个别年份略有下降,但总体上呈现为持续增加的趋势.针对当地河流存在的问题,提出了生态修复的方法.

区域城市化发展对土壤重金属Cd含量空间分异的影响——以晋中盆地为例

经济的发展、人口规模的扩大、基础设施的增加等因素促进了城市的发展,也导致了一系列生态环境问题,影响土壤环境质量。通过对晋中盆地12个县市进行土壤采样,测定了土壤重金属Cd的含量,并运用经典统计学方法、地统计学方法结合GIS技术,分析了盆地内Cd的土壤赋存特征、空间分布及污染来源。结果表明,研究区重金属Cd的均值均大于山西土壤背景值及国家土壤质量二级标准,分别为山西土壤背景值和国家土壤质量二级标准的3.04倍和1.03倍,污染程度已较为严重;Cd含量与指数模型可以较好拟合,块基比为0.596,为中等空间自相关,并且表现为明显的各向异性;从空间分布来看,Cd的污染呈现为面状分布,整体污染严重,污染来源可能与农业活动中化肥、粪便和污水的灌溉有关,盆地南部污染情况高于北部地区,这可能与南部地区的农业耕作制度有关。

区域文化网络的特征及其协同发展的对策研究--以晋中盆地为例

试图通过引入区域文化网络的概念,建立对区域文化协同发展的对策机制。区域文化网络包含了这两个方面的特质,其既有物质层面的属性,也有非物质层面的属性。基于对晋中盆地历史文化渊源的解读,认为只有建构对区域文化网络的系统认识,并形成与之对应的整体意识和关联性思维模式,才能实现区域文化的协同发展和有效治理。

晋中盆地植物多样性的梯度分布规律研究

研究区域植物多样性分布规律对于植物生态环境的保护有重要的意义。以晋中盆地为研究对象,通过设置样方,得出了植物多样性沿城区-郊区-农区的分布规律,在晋中盆地内的县(区、市)的任何一个方向上,随着距离县(区、市)驻地的距离增加,植物多样性也相应增高。用一元回归方法为县(区、市)周围多方向建立了一个植物多样性梯度分布数学模型,模型表明随着距离县(区、市)驻地的距离增加,植物多样性也相应地呈现出线性增加。

“山西式”氦气成藏模式及其意义

氦气是重要的稀有战略资源,目前认为氦源岩主要与酸性岩(花岗岩)相关,在岩体不发育的晋中盆地发现了高体积分数氦气显示。为认识晋中盆地氦气富集模式,通过文献调研和综合研究,石炭系本溪组铝土岩系铀、钍含量高,生氦能力好,是优质氦源岩,铝土岩系之上的晚古生代煤系地层是良好的烃源岩,可为氦气富集提供载体气。铝土岩系及下伏奥陶系碳酸盐岩风化带裂隙发育,是天然气良好储集层,铝土岩系之上的煤系地层是封盖层。晋中盆地周缘断裂发育,形成多级断阶构造,向盆地内断块逐级下降,使盆内烃源岩生成的天然气沿断裂向上运移到断块的铝土岩系及下伏碳酸盐岩风化带裂隙中聚集,形成载体气藏,盆缘铝土岩储层生成的氦气及盆内氦源岩生成的氦气沿断裂向上运移,持续进入前述载体气藏,不断积累形成富氦天然气藏。本溪组铝土岩系是“山西式铁矿”和铝土矿的赋存层位,也是“山西式氦气”的重要氦源岩和储集层系。“山西式”铝土岩系氦源岩的发现及氦气成藏模式,拓展了氦气勘探新领域,在中国华北乃至全世界的铝土岩系发育区具有重要推广意义。

汾河裂谷晋中盆地内第四纪沉积序列与沉积环境恢复

晋中盆地是位于汾渭地堑系中部的新生代陆内断陷沉积盆地,研究晋中盆地第四纪的沉积序列对于进一步认识该盆地区域构造和区域气候环境变化具有重要意义。为查明晋中盆地第四纪沉积序列结构、研究揭示晋中盆地第四纪沉积环境及演化,通过构造岩相学方法,对晋中盆地地表和钻孔内第四纪沉积物和沉积环境进行了研究。结果表明:晋中盆地清徐地区地表第四纪沉积序列结构为盆地内部沱阳组河床相和河漫滩相-盆地边缘汾河组河流相—盆山过渡带峙峪组河流相、汾河组冲积扇相及马兰组风积相-基岩山地(盆地外围)二叠系浅海相。钻孔岩芯内第四纪沉积序列结构为下更新统浅湖相和滨湖相—中更新统浅湖相和河流相—上更新统河流相和冲积扇相—全新统冲积扇相。研究认为晋中新生代陆内断陷盆地内沉积序列和演化结构为早更新世陆相湖盆沉积环境—中更新世萎缩湖泊环境—晚更新世强烈萎缩的湖泊和河流环境—全新世再度沉降的陆相湖盆;陆相湖盆从中心向山地沉积环境分带为湖泊沉积环境—河流和湖泊沉积环境—冲积扇沉积环境(盆地边缘出山口区)。盆山过渡带地区上更新世沉积物错位现象与同沉积活动断裂有关,断裂活动性揭示了晋中盆地阶梯式断陷成盆的动力学机制。这些研究成果为区域气候环境变化和晋中盆地区域构造研究提供了新证据,也为太原市城市群建设中工程场址的选择提了供参考。

基于景观单元稳定性的晋中盆地北部区域地壳稳定性评价

晋中盆地北部是山西省太原—晋中城市群扩建重点地区,研究该区域景观单元稳定性和区域地壳稳定性对于当地城市群及景观规划具有重要意义。已有研究从活动断裂和地裂缝等地质灾害角度对局部场地安全问题进行了探讨,但关于整体性的景观单元稳定性和区域地壳稳定性定量评价仍较缺乏。本文通过构造岩相学五维一体综合方法,对晋中盆地北部进行了景观单元划分和景观年代物质学研究,从景观异质性及景观演化角度分析了景观单元的稳定性,并且在此基础上进行了构造岩相学视角下的区域地壳稳定性定量评价。结果表明:(1)晋中盆地北部侵蚀性中低山基岩景观区景观单元稳定性相对较高,盆山过渡带景观区及河流湿地水域区景观单元稳定性相对较低。(2)区域地壳相对稳定区面积占比为45%,主要分布在汾河冲积平原区和南东部的侵蚀性中低山基岩景观区,相对不稳定区面积占比为33%,主要分布在盆山过渡带景观区和山前倾斜洪积平原区。(3)区域地壳稳定性决定了景观单元稳定性,景观单元稳定性是区域地壳稳定性的表现之一。本研究可为晋中盆地北部工程场址选择、景观格局优化及区域减灾防灾提供科学参考。

晋中盆地土壤重金属分布特征及生态风险

[目的]对晋中盆地土壤重金属分布特征影响及生态风险进行研究和评价,旨在了解该地区土壤污染现状以及为土壤重金属综合治理与防治提供科学依据。[方法]对晋中盆地表层土壤进行采样,测定208个土壤样品中Pb,Cr,Cd,As和Hg这5种重金属的含量,采用单因子污染指数、综合污染指数和潜在生态危害指数对盆地污染进行评价,并利用GIS空间分析技术对污染现状进行分析。[结果]重金属Pb,Cd,Cr,As和Hg的平均含量分别为20.87,0.316,68.226,10.457和0.129mg/kg,分别为山西省土壤背景值的1.42,3.16,1.23,1.15,5.61倍;单因子污染指数结果显示,Hg和Cd为盆地污染的主要贡献因子,Pb,Cr和As对盆地污染的贡献较少;综合污染指数和潜在生态危害指数结果显示,盆地污染程度较为严重,达到中等污染和重度污染的样点占比共达到95%以上;污染空间分析显示,盆地整体污染程度较深,在盆地北部太原地区和南部孝义、介休市存在明显的污染突出地区。[结论]受人类活动影响,晋中盆地土壤重金属污染已较为严重,应引起足够重视。