表层岩溶裂隙带土壤地表流失/地下漏失室内模拟实验

以表层岩溶裂隙带为研究对象,采用室内模拟降雨的方法,通过控制降雨强度、坡度、裂隙宽度、裂隙产状,研究其对土壤地表流失、地下漏失的影响。结果表明:(1)土壤地表流失主要受降雨强度和坡度的影响,土壤地表流失量随降雨强度的增大而增大、随坡度的增大而增大,30°坡面土壤地表流失量最高。(2)土壤地下漏失主要受裂隙宽度、产状和坡度的影响,对降雨强度的响应不明显;土壤地下漏失量与裂隙宽度大小呈正相关关系,裂隙走向与坡面走向呈30°时最容易发生土壤地下漏失;坡度与土壤地下漏失的发生呈负相关关系;伴随降雨,土壤地下漏失速率变化幅度较大,漏失速率先增加后减小直至停止。无落水洞、漏斗等管道的岩溶坡面土壤流失的主要形式是地表流失,而土壤地下漏失的主要通道是落水洞、漏斗等大型岩溶管道,土壤地下漏失对土壤流失的总贡献率小于5%。

耕作土壤地表三维形貌测量装置设计与试验研究

耕作土壤地表不平度对拖拉机悬挂机组作业质量与作业效率有着重要的影响。为实现准确、高效的测量耕作土壤地表不平度,利用激光位移传感器设计了一套非接触式耕作土壤地表三维形貌测量装置,可获得区域内耕作地表的三维形貌图,并计算出地表不平度。该测量装置主要包括运动测试台、控制箱和基于Lab VIEW软件的数据采集系统,测量范围为1m×1m,空间分辨率为0. 001mm,距离分辨率为1mm。实验表明:测量装置的均方根误差为0. 017mm,表明该测量装置能够准确、高效地测量耕作土壤地表三维形貌,为后续耕作土壤地表三维形貌的理论分析与耕作土壤地表不平度评价提供了有效的支持。

青藏高原地表土壤重金属元素组成分布特征及其影响因素研究

由于青藏高原生态系统的脆弱性和对人类活动的敏感性,近年来高原环境中与人类活动相关的重金属污染研究受到越来越多的关注.本文通过2021~2022年间采集的青藏高原表土样品,结合同时期采集的周边高海拔冰川区雪冰样品,分析测定了As、Cr、Co、Ni、Cu、Mo、Cd、Pb和Sb共9种重金属元素的含量和组成特征.结果表明,青藏高原表土中重金属的含量(均值为256.5μg/g)远高于雪冰中重金属(均值为14.6μg/L)的含量.其中As的I geo平均值为1.32,总体处于中度污染水平,而土壤中其他重金属以无污染特征为主.表土中重金属的组成和空间分布与周边冰川区雪冰中表现出明显不同特征,而且不同区域表土重金属的空间分布、组成和富集系数(EFs)没有明显差别.结合相关性、主成分分析和APCS-MLR等方法,发现表土中重金属有3个主要来源,分别为居民生活和工业用煤有关的煤燃烧源(42.3%)、局地地表自生土壤来源(20.6%)和交通排放源(14.2%).高海拔雪冰和表土中重金属的组成、分布存在差异,可能是由于地表样品中重金属受到自然风化、和人类活动影响导致远距离输入源的贡献被掩盖,而雪冰中重金属则更多受到大气环流远距离输入污染源的影响.本研究较为全面的展示了目前青藏高原大范围区域表土中重金属组成状况,反映出部分元素的明显富集(例如As)和整体上重金属元素含量仍然表现为清洁的自然状况.

土壤湿度-地表气温耦合对长江中下游地区2022年8月复合型热浪事件的影响

2022年8月长江中下游地区的复合型热浪给社会经济、人类健康、农业生产和自然环境等方面均造成了严重影响.本文利用国家信息中心提供的1979—2022年6—8月逐日最高、最低气温和欧洲中期天气预报中心再分析数据集的土壤湿度等资料,定义了复合型热浪事件强度指数及其相应的土壤湿度-地表气温耦合指数,采用分段线性拟合等方法,探讨此次复合型热浪特征及土壤湿度-地表气温耦合的影响.结果表明:(1)2022年8月长江中下游地区的复合型热浪事件强度为1979年以来最强,伴随最强的土壤湿度-地表气温耦合.空间分布显示,强的热浪发生在四川东部、重庆西部、湖南等地,这些区域的土壤湿度严重偏干,蒸发受限,获得的净辐射主要用于地表向上的感热通量,使土壤湿度-地表气温出现强的正反馈过程,对热浪的维持起重要作用.(2)复合型热浪中土壤湿度-地表气温耦合影响日间和夜间热浪的物理强迫及过程不同:日间,地表净太阳短波向下辐射增强的强迫作用,促使发生强的土壤湿度-地表气温耦合,引起日间热浪.夜间,白天积累在土壤的热量,通过减小大气热量通量辐散,使夜间地表气温下降减慢,形成夜间热浪,这与以往研究单独夜间热浪的过程不同,后者认为夜间热浪主要与大气柱水汽增加引起的大气逆辐射增强有关.

贵州地表土壤及沉积物中镉的地球化学与环境问题

镉(Cd)是对人体有害的微量元素。镉含量过高会给动植物带来危害,镉过量可导致人体多种疾病或中毒死亡。本文综述了镉的化学性质及其在自然界的分布规律、存在形式及生物地球化学效应,利用区域化探扫面成果资料,特别分析了贵州地表覆盖的土壤和水系沉积物等介质中镉的地球化学分布特征。研究表明,贵州的镉主要分布在碳酸盐岩及其风化的土壤和沉积物中,镉的高含量异常与中低温热液成矿作用中的锌和有机物含量密切相关。镉的化学结合形态有多种,但以可溶态和可交换态形式存在的镉才能具有生物地球化学效应。贵州应重视和防止镉及汞、砷、铅、铊等生命有害元素发生"化学定时炸弹"的可能性。

武汉市东湖周边近地表土壤磁化率特征及其环境意义

测量了武汉市东湖周边3个采样区60个土壤样品的磁化率及24个代表样品的重金属元素质量分数,对土壤磁化率和重金属元素质量分数进行了相关分析与聚类分析,探讨应用土壤磁化率参量及测量技术对大范围区域污染环境评价的指示意义。结果表明,土壤磁化率与重金属元素Ca、Cu、Pb、Sr、Zn质量分数显著相关,相关系数分别高达0.930,0.836,0.864,0.879和0.879;重金属元素Ba、Cr、Fe、Mg、Mn质量分数与磁化率中度—弱相关,相关系数分别为0.447,0.303,0.557,0.528,0.333。聚类分析结果表明,不同采样区地表土壤的污染源之间存在一定差异。这些结果为应用土壤磁化率(尤其是原位磁化率)测量技术在该区进行大尺度和高精度环境评价提供了基础。

灌溉活动对大同盆地表层土壤中砷迁移的影响

大同盆地是我国原生高砷地下水典型分布区。高砷地下水常被用作灌溉水源,灌溉回流对表层土壤中砷迁移和富集有着重要影响,但具体机制尚不清晰。通过场地灌溉模拟试验,并结合室内分析,探讨了灌溉活动对表层土壤中砷迁移转化的影响机制。结果表明,灌溉回流不仅导致地表土壤载砷量显著增加,而且引起潜水位快速上升。近地表还原性环境的强化使得含砷铁氧化物还原溶解增强,从而导致了砷的释放。此外,土壤孔隙水离子强度增加促进了离子交换态砷的迁移。灌溉停止后,伴随潜水位回落,氧化环境的增强有利于结晶态铁氧化物的形成,水砷通过吸附和共沉淀作用重新被铁氧化物固定。因此,高砷地下水灌溉通过改变近地表氧化还原环境可促进砷的迁移,砷和铁的输入最终导致表层土壤总砷和铁含量增加。

川东某地地表土壤烃类蚀变特征及遥感机理研究

选择川东三个土壤剖面进行了矿物与有机化探分析， 通过两类指标的空间对比，确定其烃类蚀变的类型、强度和空间分布。利用典型土壤样品分析了烃类蚀变的光谱特征，定量探讨了两类蚀变的遥感机理，结果表明：（１） 与烃类蚀变相关的土壤矿物指标与有机指标在成因上紧密联系，在空间分布上趋于一致；（２） 油区土壤在各波段平均反射率明显低于非油气区土壤且具有高的ＴＭ５／ＴＭ７ ；（３） 含铁的粘土矿物尤其是蒙脱石含量的增加，会造成可见近红外光谱反射率的明显下降；（４） 土壤“褪红”蚀变将造成土壤反射率在０．４ ～０ ．６ μｍ 之间升高，而且油区土壤具有较高的ＴＭ１／ＴＭ３ 和ＴＭ２／ＴＭ３ ；（５） 利用该方法进行了地表烃类蚀变遥感信息的提取和基于ＧＩＳ 的遥感有机化探复合分析，所圈定出的地表烃类异常区与油气勘探结果在空间分布上十分吻合。

古尔班通古特沙漠地表土壤凝结水形成影响因素分析

沙漠中水分条件是决定生态分异的关键因素,地表凝结水的产生对沙漠植物与结皮生物的水分补充有重要的作用。利用微渗计对古尔班通古特沙漠土壤表层凝结水形成特征及影响因素进行分析。研究表明沙漠土壤凝结水形成总量随着表层土壤生物演替从流沙、藻类、地衣和苔藓依次增加。分析影响凝结水形成的因素表明土壤中细粒物质以及地衣和苔藓生物相对土壤粗粒物质更有利于凝结水形成。在土壤结皮演替过程中土壤中的细粒颗粒含量增加的同时生物有机体含量也在增加,因而随着表层土壤生物演替凝结水形成量呈增加趋势。凝结水形成量与日均相对湿度、土壤湿度呈显著正相关,而与日均风速、日均温度、土壤温度呈负相关。研究说明在干旱的沙漠地带土壤凝结水是除降水以外补充表层土壤水分重要的水分来源。

三江平原农田地表和地下土壤螨类丰富度与环境因子的空间关联性

地表和地下土壤动物群落空间格局及其与环境因子的空间作用关系,是揭示地表-地下生态系统格局与过程及生物多样性维持机制的重要基础。于2011年在三江平原农田生态系统,在50m×50m的空间尺度内,基于地统计空间分析方法,揭示地表和地下土壤螨群落及不同螨类物种丰富度的空间格局,并分析这种空间格局与土壤含水量、土壤p H值及大豆株高空间格局的空间关联性。半方差函数和普通克里格插值表明,8月份地表、地下和10月份地下螨群落及这些群落内大部分螨类物种在特定空间尺度内形成集群,表现为空间异质性特征,且这种空间分异多由结构性因素或结构性因素和随机性因素共同调控。交叉方差函数表明,土壤螨群落和不同螨类物种的空间格局与环境因子的空间格局在多种尺度上表现出复杂的空间关联性(正的或负的)。但简单Mantel检验仅发现8月份地表中气门亚目未定种1(Mesostigmata unidentified sp.1)和大豆株高存在明显的正的空间关联性。研究结果表明地下螨群落和生长季节的地表螨群落具有明显的空间异质性结构,地表和地下螨群落及大多数螨类物种丰富度与土壤含水量、土壤p H值及大豆株高的空间关联性并不显著。促进地表-地下生态系统土壤动物群落空间格局研究,为地表-地下格局与过程研究奠定基础。

近地表土壤中可溶态阴离子的石油地质意义

沉积有机质在生成油气及运移的过程中,部分可溶微量元素会分离出来,溶解在伴生的水中。油田水及原油中的可溶微量元素部分溶解于水,并随水一起运移至近地表。通过一定技术手段分析近地表土壤中的可溶态阴离子的含量变化特征,就可以追踪下伏对应地层的含油气信息。通过对新场气田、昌德气田、平方王油田上方近地表土壤中的可溶态阴离子检测的实验研究表明:油田水中可溶态阴离子的主要以水载体进行运移,油田水向上运移的通道决定了可溶态阴离子在油气藏上方的异常形态及模式;可溶态阴离子对下伏地层的油气藏具有一定的指示意义。

城市地表土壤重金属污染反演问题研究

在某城区采集地表土壤(1～10 cm)样品319个,其中138个样品来源于交通区,利用X射线荧光光谱仪测试其8种重金属元素Hg、Cd、Pb、Cr、As、Cu、Zn和Ni的含量.城区地表土壤重金属含量与背景区重金属含量均值之差作为重金属含量异常.借助等值线法、导数分析法、主成分分析法等对地表土壤的重金属含量异常进行反演计算,结果表明该城区污染源呈点状分布;工业区污染负荷指数是山区的3.1倍;交通区有62.95%的污染物质来源于工业污染和交通污染.

用生物法治理大庆油田地表油污土壤

多年来采油作业中常发生各种漏油事件,导致油井周围土壤污染严重,如何在发展生产的同时有效地保护环境是目前迫切需要解决的一个重要课题。大庆油田将微生物处理和植物处理等生物方法用于土壤原油污染的治理。微生物处理法利用存在能够降解污染物的有效微生物等条件,处理原油污染物。植物处理法利用植物的生长发育将土壤中的石油污染物吸收、转化,达到净化土壤的目的。大庆油田比较适宜采用生物处理技术进行地表土壤石油污染的治理。利用生物技术进行油污土壤治理具有广阔的应用前景。

地表土壤湿度光学遥感反演方法研究进展

地表土壤湿度是全球气候变化研究中的一个不可或缺的参数,发挥着重要的作用。利用遥感技术监测土壤湿度在过去的40年中发展迅速,在电磁波谱的很多波段(如可见光、近红外、热红外、微波)都可以进行地表土壤湿度的反演和估算,涌现出大量的估算方法和技术,在地表土壤湿度监测领域产生了革命性的变化。相对于传统监测和微波遥感监测方法,光学遥感具有时效快、成本低、良好的时空分辨率、动态对比性强,方法简单、数据获取和处理容易等优点。因此,对近40年来利用光学遥感反演地表土壤湿度的发展历程和方法进行了系统地分类分析和总结,包括:地表土壤湿度反演原理和方法、发展过程、研究现状、优势和不足以及将来的研究改进方向等,以期为研究地表土壤湿度的学者和相关人员提供参考。

近地表土壤水分条件对坡面土壤侵蚀过程的影响

采用人工模拟降雨实验,研究近地表土壤水分条件对安塞黄绵土和杨陵塿土土壤侵蚀过程的影响,尤其是土壤水分饱和条件下的土壤侵蚀过程。结果表明:土壤质地对入渗和径流过程有较大影响。对同一质地的供试土壤,随着前期近地表土壤含水量的增大,入渗量减少,而径流强度增大,坡面初始发生产流时间也越早。当前期近地表土壤含水量相近时,杨陵塿土的初始产流时间早于安塞黄绵土,坡面径流量和侵蚀产沙量也随前期近地表土壤水分含量的增加而增大。对于安塞黄绵土,当前期土壤含水量分别为饱和含水量的100%、75%和50%时,其径流量分别占饱和含水量的25%时的2.5、2.2和1.3倍,其侵蚀产沙量分别为50、25和1.3倍。而对于供试土壤为杨陵塿土,当前期土壤含水量分别为饱和土壤含水量的100%和50%时,其径流量分别是占饱和土壤含水量的25%时的1.1和1.0倍,其侵蚀产沙量分别为6.5和2.0倍。在降雨过程中,前期土壤含水量越大,片蚀发展为细沟侵蚀的时间越早,而且细沟侵蚀也越严重。

基于TVDI的沁水煤田地表土壤水分时空演变分析

温度植被干旱指数(Temperature Vegetation Dryness Index,TVDI)是表征地表干旱的有效指标,其时空格局分析是地表干旱与全球环境变化相互影响下的地表覆被变化的研究内容。以山西沁水煤田为研究区,结合2000—2010年MODND1M和MODLT1M数据,构建了NDVI-Ts特征空间并对干湿边拟合分析。结果表明:近11年来,沁水煤田年平均TDVI均大于0.4,且总体呈显著增加趋势,地表土壤湿度很低,部分区域处于中度和重度干旱之间。年度内,月平均TVDI处于0.5~0.7之间,且7月份TDVI存在明显波动。在空间上,研究区地表土壤湿度分布与地表植被分布基本一致。煤田南部和东部以干旱和极干旱为主,西北山区地带以正常或湿润为主,矿区密集区土壤湿度含量明显低于其他地区,矿井分布附近较其他区域地表干旱现象突出。

粤北某矿区地表土壤重金属污染的分布研究

为了查清粤北某大型铅锌矿区周边地表土壤重金属的污染情况,对该地的冶炼、采矿和选矿区周边三处地表土壤,13个样点和39个样品中的Pb、Zn、Cu、Cd 4种主要重金属的分布进行了系统的检测与分析.结果表明:冶炼厂周边主要是Pb、Cd两种重金属超标,分别为国家土壤环境质量二级标准的1.72和15.3倍;采矿区周边重金属污染较严重,Pb、Cu、Cd 3种重金属依次为国家土壤环境质量二级标准的3.90、1.17和17.17倍;而选矿区周边农田的土壤重金属含量均在国家土壤环境质量二级标准内.

辽西半干旱区小流域坡地景观格局对近地表土壤动物的影响

半干旱坡地利用过程中,受政策和经营管理的影响,形成不同特点的利用组合类型,进而产生形态各异的景观格局。坡地农田生态系统的干扰因素较为复杂,土地利用类型不能完全反映土壤动物局地生境差异,这使得区域景观格局对土壤动物多样性的影响研究变得尤为必要。为了探究辽西半干旱区典型小流域坡地景观格局的生态效益,以辽宁省建平县白山小流域为研究区,选择7类坡地景观类型组合,对不同景观类型进行景观格局分析,用陷阱法采集近地表土壤动物,运用Pearson相关性分析法研究近地表土壤动物群落特征指标与景观指数的相互关系。结果表明,近地表土壤动物隶属于57科18目,优势种群包括步甲科和蚁科,常见种群有山蛩科、蚰蜒科、蝗科等。近地表土壤动物生物多样性指数与坡地景观指数之间具有不同程度的相关性,如土壤动物均匀度指数(J)与AREA_MN显著正相关,与LPI、PAFRAC呈现负相关;丰富度指数(E)与AREA_MN显著负相关,与PD、LPI和PRD呈现正相关。土壤动物生物量、物种数与不同景观指数之间同样存在相关性,个体数与LPI显著正相关;物种数与AREA_MN显著负相关,与PD、LPI、PAFRAC和PRD显著正相关。总体而言,坡地景观指数对近地表土壤动物群落特征指标具有明显影响,研究结果对小流域内山水林田湖草综合治理具有指导意义。

塔里木盆地周边地区浅地表土壤含水信息提取方法研究

利用Landsat-7的ETM和Radarsat1号卫星SAR图像,通过主成分分析、ETM与SAR图像的融合处理和混合波段比值等多种方法,在塔里木盆地周边地区提取浅地表土壤中的含水信息,图像上高、中、低含水率区和第四系风积层覆盖下的含水地段分别显示出不同的色调特征。经实地验证,圈定了新的含水地段,取得了明显的信息提取效果。

达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水同位素含量时空分布特征分析

为探明达尔罕茂明安联合旗地表水-土壤水-地下水时空分布特征,应用被视为水体“DNA”探索的同位素示踪方法,对达尔罕茂明安联合旗4个典型区进行地表水、土壤水和地下水进行采样分析,并根据同位素检测结果对各水体的时空分布特征进行探究,揭示出研究区地表水、地下水和土壤水的主要补给来源及其时空变化规律,发现研究区地表水、土壤水和地下水主要补给来源为大气降水,仅在部分时段和区域产生互补,从时空变化来看研究区地表水、地下水随时间变化不大但随着自西向东的空间变化同位素含量逐渐变大,而土壤水则是随着空间的变化不大,在随时间变化中,0~125 cm深度土壤水受外界环境影响随时间变化较大,而深层土壤水同位素含量则逐渐趋于稳定。