Soil Salinization and Its Improvement in Arid Hetao Plain,Inner Mongolia:Irrigation Roles

This paper analyzes the impacts of physical background and human activities on secondary soil salinization in arid Hetao Plain,overviews the adopted amelioration strategies,and suggests the corresponding strategies dealing with water shortage in the Yellow River.

河套平原杭锦后旗北部浅层地下水砷富集水文地质特征

河套平原杭锦后旗北部山前地带是黄河流域居民的主要水源地,地下水具有高砷特征,但地下水中砷的分布规律不明,给居民用水安全造成威胁。为查明该区地下水砷富集规律和成因,采集浅层地下水样品295组,沉积物样品8组,结合2孔7层水文监测钻孔和物探勘查结果,分析了河套平原杭锦后旗北部山前冲洪积倾斜平原与黄河冲湖积平原地带浅层含水系统水文地质结构、高砷地下水分布和水化学特征,探讨了地下水中砷含量分布规律和富集环境。结果表明,研究区地下水砷含量呈明显的条带状展布:横向上,从冲洪积扇顶到平原区,砷含量从<10.0μg/L升高到>400.0μg/L,沉积物颗粒逐渐变细,由氧化环境渐转变为还原环境,促进了砷的释放和富集;垂向上,富砷地下水分布在20~23、 40~50和60~70 m等3个深度范围,水化学特征显示为弱碱性还原环境,地下水化学类型以Cl·HCO_(3)-Na·Ca型为主。

河套平原土壤风蚀风险评估

土壤风蚀是沙漠化的首要环节,评估其发生的可能性和潜在风险对区域风蚀防治具有重要意义。现有风险评估模型缺乏表征土壤可蚀性的力学参数。鉴于此,通过野外实测土壤硬度和抗剪强度,比较了河套平原不同土地利用类型的土壤可蚀性,采用抗剪强度、气候条件、地形地貌和植被特征等影响因子,建立了土壤风蚀风险评估模型。结果表明:(1)沙地土壤硬度和抗剪强度的中值分别为2.05 kg·cm^(-2)和10.00 kPa,远小于其他土地利用类型,土壤可蚀性极高。(2)土壤风蚀风险具有明显的空间分异性,在空间上大致呈“西部、南缘高,中、东部较低”的特征,风蚀风险以轻险型和危险型为主,土壤可蚀性和植被盖度是影响土壤风蚀风险的重要因素。(3)风蚀极险型和强险型约占研究区总面积的27.51%,主要分布在磴口县大部、黄河两岸、托克托县以及乌拉特前旗境内的乌梁素海东部,该区沙源物质丰富、风沙危害剧烈,是土壤风蚀的重点防护区域。

河套平原不同水源灌溉条件下土壤盐分分布与运移规律

河套平原地处黄河中上游,广泛存在土壤盐碱化现象。本文以河套平原为研究区,通过实地取样、室内模拟试验与理化分析,探究盐分在土壤中的垂向迁移规律。室内模拟试验以黄河水、地下水和纯水灌溉当地农用土壤,分析灌溉水质对土壤盐分分布与运移规律的影响。试验结果表明,长期采用黄河水、地下水灌溉会带入以Na^(+)为主的盐分,盐分在灌溉过程中向下运移并积累。

基于遥感技术的内蒙古自治区河套-土默川平原耕地盐碱化监测

文章以内蒙古自治区河套-土默川平原为研究区,在RS和GIS技术支持下和野外样本采集的基础上,以Landsat TM/OLI卫星影像为数据源,通过计算盐碱度与波段的相关性构建出反演模型,以专家决策树进行分类,对2006年—2014年耕地盐碱化进行了动态监测,结果表明:反演结果精度优于77%,成果可为当地生态环境治理提供数据支撑。

地膜覆盖与秸秆深埋对河套灌区盐渍土水盐运动的影响

为探索不同耕作措施的控抑盐效果,采用大田试验方法,以耕翻(CKT)、地膜覆盖(CKP)、秸秆深埋(CKS)为对照,研究了地膜覆盖与秸秆深埋(P+S)措施对河套灌区盐碱葵花田土壤水盐时空动态变化的影响。结果表明:1)P+S措施可稳定蓄水保墒,尤其针对20～40cm土层具有持续保墒效果,收获期P+S处理>20～40cm土层含水率为20.69%,比CKP高5.62%,比CKS高38.03%,比CKT高39.80%;2)P+S措施可显著抑制积盐。播前到收获期,P+S处理积盐量为0.06g/kg,分别比CKS、CKP和CKT处理低35.11%、133.78%和276.89%;3)P+S措施可建立"高水低盐"的土壤溶液系统,显著提升并延续灌溉淋洗在>20～60cm土层形成的淡化效果,形成"苗期根域淡化层";4)P+S措施可降低土壤体积质量,增加土壤有机质和含水率,从而抑制矿化度较高的潜水蒸发,防止"盐随水来",提高产量。研究成果可为内蒙古河套灌区盐渍土实施地膜覆盖与秸秆深埋改良措施提供参考。

内蒙古河套平原地下水砷异常分布规律研究

通过对内蒙古河套平原砷异常区的实际调查、现场取样、测试、室内实验以及数据分析,得出本区高砷地下水的分布具有明显的地带性,其中双庙和三道桥、沙海和蛮会、白脑包和狼山、塔尔湖及胜丰5片为高砷水地带,从西向东呈不连续的条带状展布,而且与盆地沉降中心带相一致。同时分析了高砷地下水的分布规律及其与古地理环境特征、地下水环境演化的关系。通过研究,可以看出以还原环境为主的富含有机质的湖沼相沉积环境、特定的地质、地形条件为地下水砷异常的原因。

河套平原弃耕地土壤盐碱化特征

运用经典统计和主成分分析方法,对河套平原弃耕地盐渍化土壤全盐量、pH、阴阳离子组成、碱化度（ESP）的分布特征进行了分析。结果表明：研究区土壤为中度至重度盐渍化,土壤全盐、pH、碱化度（ESP）在剖面中的变化趋势一致,呈表聚和底聚两个过程。全盐量介于2.80~6.69g kg-1之间,pH介于9.20~9.69之间,碱化度介于10.97%~33.33%之间。0~60 cm土层全盐量随土层深度增加而降低,60~120 cm土层全盐量随土层深度增加而增加。剖面中阳离子以Na＋＋K＋为主;阴离子以SO42-为主。除pH外,土壤各盐碱指标呈强烈空间变异特征;不同土层SO42-与Ca2＋、Mg2＋、全盐量差异达极显著水平,Cl-与K＋＋Na＋相关性随土层深度增加而减弱,pH、碱化度与CO32-达极显著水平。土壤全盐量、SO42-可作为研究区土壤盐化状况特征因子;CO32-、HCO3-、pH可作为研究区土壤碱化状况特征因子。由此可见,在改良利用过程中要以降低土壤盐度和碱度来调控离子组成,进而改善土壤结构。

内蒙古河套平原高砷地下水赋存环境特征

内蒙古河套平原是世界地方性砷中毒较为严重的地区之一。笔者以平原西部的重病区杭锦后旗为研究区,对高砷地下水赋存环境进行了调查研究。研究表明:高砷区沉积物中As的含量为7.7～34.6mg/kg,其中粘性土和亚粘性土中As含量相对较高。高砷地下水的pH值为7.0～8.3,平均Eh值为-155.1mV,平均矿化度为1.58g/L,主要的水化学类型包括:Cl-HCO3-Na型、Cl-Na型、HCO3-Cl-Na型,As的含量为15.5～1093μg/L,且主要以As(Ⅲ)形态存在,水中DOC(0.73～35.76mg/L)、HCO3-(283.75～1290.48mg/L)、NH4+(0.27～10.48mg/L)的浓度较高,硝酸盐和硫酸盐含量较低。研究区的氟中毒现象也较严重,高氟地下水中氟含量为1.11～6.01mg/L。绝大多数高氟水中砷含量也超标,出现了一种高砷水与高氟水并存的现象。综合判断,河套平原的高砷地下水赋存环境处于还原性环境。还原条件下,高砷区沉积物中的铁/锰氧化物的还原溶解易使吸附的砷释放到地下水中。这是研究区高砷地下水形成的主要原因。

河套平原盐碱地生态治理和生态产业发展模式

开展河套平原盐碱地的生态治理对提升该区生态系统稳定性、土地生产力和资源利用效率具有重要战略与现实意义。为此,科技部通过"典型脆弱生态修复与保护研究"专项立项了重点研发计划项目"河套平原盐碱地生态治理关键技术研究与集成示范(2016YFC0501300)"。介绍了该项目的背景与意义、主要思路与研究内容、整体目标,并对项目研究进行了展望。该项目采用"基础理论+核心技术+新型装备+产业技术+模式示范"一体化思路,旨在揭示河套平原土地盐碱化形成规律与盐碱障碍生态消减原理,研发生物适应型与生态导向型盐碱地治理修复关键技术,研制大型排盐控盐工程设备与复合型生态调理制剂产品,创建盐碱地综合治理技术体系和特色生态产业发展模式。

内蒙古河套平原水体同位素及水化学特征

运用环境同位素和水化学技术,结合现场调查和室内分析,分析了河套平原不同类型水体氢、氧同位素和水化学特征,讨论了不同水体受蒸发浓缩和人类活动的影响,并利用氢、氧同位素示踪地下水的补给来源。结果表明:河套平原大气降水线斜率小于全球大气降水线斜率,不同水体的氘过量参数小于包头地区大气降水线和全球大气降水线,反映水体的蒸发作用导致氢、氧同位素的富集;河水、湖水以及地下水的氢、氧同位素组成变化差异明显,而且从湖水到河水再到地下水,氢、氧同位素组成有逐渐贫化的趋势;不同水体的水化学类型明显不同,河水主要为HCO3-Ca型,地下水主要为HCO3-Na、HCO3-Ca以及Cl-Na型,湖水为SO4-Mg和Cl-Na型;地下水与河水的氢、氧同位素组成和各离子质量浓度的相关性差,湖水的氢、氧同位素组成与K+、Ca2+、Mg2+、Na+、Cl-、SO2-4质量浓度,pH值,电导率以及矿化度则存在显著的相关性;河套平原南侧与西部地区地下水主要靠黄河水补给,北侧主要受降水和山前流水的侧向补给,而东部靠近乌梁素海地区的地下水氢、氧同位素组成和矿化度偏高,可能受湖水的影响较大。

内蒙古河套平原高碘地下水的水文地球化学特征

以内蒙古河套平原西北部的高砷地下水分布区为研究区,通过对区内22组地下水和2组地表水中碘含量的测试和分析可知,研究区地下水中碘含量在27.30～1 638.00μg/L,其中,约50%的地下水样品中碘含量超过我国饮用水的标准限定值150μg/L,约84.6%的高碘地下水为高砷地下水。高碘地下水主要分布于研究区北部地下水水流相对滞缓的平原中心地带,以Cl-Na、Cl.HCO3-Na和HCO3.Cl-Na型水为主。研究区地下水中碘的富集有两种机制:浅层地下水的蒸发作用和深部富含有机质的、偏还原的地下水环境中的微生物作用。两种机制相比,后者对地下水中碘的贡献更大些,但前者更普遍些。

内蒙古河套平原浅层高铁高氟地下水分布与成因

为了查明内蒙古河套平原高铁高氟地下水的分布与形成原因,通过实地调查、监测、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了地下水中铁、氟的分布、地球化学特征及其来源。结果表明：高铁水主要分布在平原中部的冲湖积平原,地势低洼和地下水的排泄地带含量最高;高氟水主要以条带状分布在山前的冲洪积扇地带;在调查研究区12510.83 km^2的范围内,深度在10～40 m的浅层地下水中,分布有高铁水9310.66 km^2,高氟水2308.35 km^2,分别占调查研究区总面积的74.40%和18.45%;研究认为,河套平原高铁高氟地下水的形成主要是由自然地质环境所致,是不同地质环境条件下环境水文地球化学作用的结果;地下水中的铁主要来源于由黄河携带来的大量的第四系沉积物,而溶出的主要原因是地下氧化还原条件的变化;地下水中的氟主要来源于平原周边的山区,气候、地质构造、水文地质和水化学条件是氟富集的主要因素;研究表明河套平原高铁水与高氟水不存在正相关关系。

内蒙古河套灌区有效灌溉及盐碱控制的战略思考(英文)

位于中国干旱地区的河套平原 ,有着得天独厚的自然条件 ,在我国农业生产上占有重要的地位。但是这里没有灌溉就没有农业。长期过量灌溉引起了该地区土地的盐碱化。水资源短缺问题受到越来越广泛的关注 ,该地区引黄河水量将进一步削减 ,但另一方面随着社会和经济的发展 ,耕地面积将进一步扩大 ;农业节水和传统的用水洗盐方式是一对需要解决的矛盾。现代灌溉技术如喷灌、滴灌、微灌等无论是在技术上还是在经济上都很难在这里得到应用 ,地面灌溉方式在近期内仍将是主要的灌溉方式。

河套平原浅层地下水水化学成分及其相关性分析

本文通过实地调查,按照一定的间距在内蒙古河套平原西部采集和分析了400组地下水水质样品,通过分析研究这些水质测试数据,初步掌握了地下水的水化学特征和其主要元素及离子的分布规律。水化学分析结果表明:研究区的地下水水质总体较差,砷、氯化物、硫酸盐、溶解性总固体、总硬度、氟化物和铁等多项指标超标;区内地下水化学类型以Cl·HCO3-Na、Cl-Na、HCO3·Cl-Na型为主;主要组分分布图表明,砷、磷、铁、氯化物、氟化物、硫酸盐等含量较高的点主要分布在研究区西北部地势较低的山前冲、洪积扇扇裙前缘和地势相对低洼的冲积平原以及临河区北部的狼山镇一带。通过对14种水质测试指标值进行多元线性回归分析结果表明,研究区地下水中砷与磷、铁含量具有密切的相关关系。

内蒙古河套平原地下咸水与高砷水分布特征

通过实地调查、资料分析和试验测试等方法手段,详细研究了内蒙古河套平原地下咸水与高砷水的分布特征。结果表明：河套平原分布有大量的咸水和高砷地下水,在调查研究区12510.83 km2的范围内,深度在10~40 m的浅层地下水中,分布有淡水1145.75 km2、微咸水9025.51 km2、咸水盐水2339.57 km2,分别占研究区总面积的9.16%、72.14%和18.70%；在淡水区、微咸水区和咸水盐水区,分别存在有233.85 km2、2965.74 km2和997.16 km2的高砷（As≥0.05 mg/L）地下水,占各类水面积的20.41%、32.86%和42.62%；咸水体分别呈南北两个条带状分布,北部的咸水体自西向东,宽度约5~10 km,在东部地区表现为上淡下咸的水质结构,南部咸水体分布在总引水干渠北侧呈东西条带状分布,西部较窄,东部变宽；高砷水的分布有明显的东西分区特征,东部区的高砷水多呈不规则的片状分布,范围较广,水中砷含量差异较小,西部区的高砷水沿山前低洼地带呈北东向的条带状分布,水中砷含量高,分布面积较为集中。研究表明：地下水中的盐分含量与砷含量不存在正相关关系,但是,西北部地区高砷地下水的分布与咸水区有一定关系,认为均受控于构造,而东部地区高砷水的分布则与咸水无关。

河套平原五原地区地下水Fe-As-H_2O体系中砷的吸附释放趋势

通过在河套平原五原地区建立典型剖面,对从剖面上采集的水样进行测试分析,结合地质环境特征,得出五原剖面上各地质、地貌单元条件下砷在浅层地下水的赋存形态。应用美国地质调查局专业水文地球化学软件Phreeqc进行水文地球化学模拟,对五原地区地下水Fe-As-H2O体系中砷的吸附释放趋势进行讨论,得出五原剖面上扇前洼地砷酸盐主要表现为从羟基铁上解离释放出来;而黄河冲湖积平原地下水中As主要表现为在水中解离。黄河冲湖积平原地下水中Fe(OH)3对砷释放的抑制力远远高于扇前洼地。

河套平原表层土壤元素含量与空间分布特征

文中分析了河套平原不同表层土壤的元素含量,并运用统计学方法探讨了河套平原表层土壤元素的组成和空间变化。结果表明:河套地区土壤Al、Fe等元素与Na、Sr化学活动性元素的特征差异较大;而重金属元素Cu、Mn、Pb、Zn等元素存在异常,变异系数较大,明显受人类活动的影响,可作为人类工业活动的指标。表层土壤元素的空间变异特征表明,Ca、Mg等稳定元素存在明显的空间相关性,反映了土壤母质对元素含量影响较大;P元素的理论模型为线性,与河套地区大面积农田使用磷肥过量有关;重金属元素为中等强度的空间相关性,表明受到工农业生产等小尺度因素的影响。河套平原地区重金属元素空间分布总体呈现北部和南部地区较高,且北高南低,东西向变化不明显的特征,这与当地的工业开矿、城市化发展以及工农业的生产等人类活动密切相关。

河套平原盐渍化土地时空动态变化及影响因子

以河套平原2000年和2006年遥感影像为数据源,应用遥感和GIS手段,通过统计和空间分析,研究了该地区盐渍化土地动态变化,并对其变化的影响因素进行了分析。结果表明:从2000年到2006年,研究区盐渍化土地面积明显减少,年平均降低率为5.34%;轻度和中度盐渍化土地程度均有减轻,轻度盐渍化土地占总土地比例由10.35%减少到6.82%,中度盐渍化土地由4.67%减少到1.94%,重度盐渍化土地程度变化不明显,由5.15%变为4.96%。综合分析认为,土地盐渍化是多种自然环境条件(包括区域蒸降比、地下水埋深、包气带岩性)和人类活动共同作用下的综合产物,但与地下水矿化度没有明显的相关关系。

河套平原传统聚落与民居中的生态智慧

河套平原地处黄河内蒙古段沿岸,在其特有气候与自然环境的影响下,逐步形成了具有地域适应性的聚落与民居,村镇民居经历了由生土房屋向砖石房屋演变的过程。笔者通过现场调研、问卷统计、实测和理论分析,从聚落单元、院落空间、建筑形式、火炕、地窖四方面阐述河套平原传统聚落与民居的生态智慧,并进行其地域适应性的研究,希望这些生态智慧在今后的居住建筑发展中得到继承与发扬。