洛川塬区典型农业土壤与苹果园土壤重金属分布调查与评价

对洛川不同土地利用方式的土壤重金属污染进行分析研究,结果显示,不同利用方式下的土壤重金属污染及分布特征有明显区别。耕地和苹果林地土壤重金属污染指数均小于1.0,土壤中砷(As)和铬(Cr)含量超出绿色食品土壤环境清洁安全值警戒线。土壤重金属综合污染指数耕地深度在30cm^65cm范围内超出警戒线,林地在深度65cm^115cm范围内超出警戒线。图1,表4,参21。

洛川塬土地利用变化对土壤肥力质量的影响

对陕西省洛川塬苹果林地土壤的质地、有机质、有效磷、速效钾、速效氮、pH值、容重、碳酸钙等进行了分析和研究，并与第二次全国土壤普查的资料进行了对比，结果表明：农业耕地改苹果林地后，随种植年限的增加，土壤肥力质量发生变化，表现为有效磷和有机质含量增加，速效钾、速效氮含量降低．利用内梅罗模型对苹果林地土壤质量进行综合评价，得出土壤肥力系数在1．13～1．39之间，土壤肥力一般．

洛川苹果林地重金属分布特征和污染评价

通过取样调查和试验分析,选用As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Co、V等9种重金属元素研究了洛川苹果林地典型剖面(LC剖面)的重金属分布特征,并利用地累积指数法、重金属富集指数法、重金属潜在生态危害指数法,对洛川苹果林地重金属的污染状况和金属元素富集规律进行了初步研究。结果表明:As、Cr、Ni、Mn、V含量变化走势基本相同,总体上由表层向下波动递增,Cu、Pb、Zn、Co4元素含量垂向变化特征基本相似,由表层向下总体呈先减少后增多趋势;除Pb和Zn外,As、Cr、Cu、Ni、Mn、Co和V均有一定程度的富集。As的生态危害指数(Eri)较高,在9种重金属元素中最大,潜在生态危害指数(RI)为39.9,但小于轻微生态危害的阈值150,表明该区苹果林地重金属尚未构成污染危害。

洛川塬土壤水分特征及其对土地利用变化的响应

[目的]揭示洛川塬土壤水分特征及其对土地利用变化的响应,为优化黄土高原土地利用结构和土壤水分管理提供科学依据。[方法]测定农地、荒草地以及8,13,15,24,28和30a果龄的苹果园0—10m剖面的土壤水分,对比分析各样地的土壤含水率、土壤储水量及土壤干燥化特征。[结果](1)0—10m平均土壤水分含量:荒草地>农地≈8a果园>13a果园≈15a果园>24a果园≈30a果园>28a果园;≥24a果园土壤水分随深度增加逐渐减小,而其他样地的土壤水分随深度增加逐渐接近田间持水量。(2)以农地为参照,不同果园4—10m土壤水分减少量明显高于0—4m减少量,与农地的差异性随果龄增大而越发显著。(3)农地和荒草地转化为不同年限果园后出现水分亏缺现象,亏缺量占田间持水量的12%~46%。(4)24,28和30a果园分别出现轻度、中度和轻度干燥化现象。[结论]农地和荒草地转变成不同年限果园后,出现不同程度水分亏缺,并导致一定厚度的干层存在。

基于稳定同位素技术的果草吸水深度研究:以洛川塬不同果−草复合系统为例

洛川塬水资源短缺、水分利用效率低,因而水分已成为洛川塬果业可持续发展的瓶颈。因此,精确测量植物的吸水深度,分析植物对不同深度土层的水分利用情况,对改进、推广果园土壤管理具有重要意义。本研究利用稳定氢氧同位素技术,研究洛川塬不同果−草复合系统[苹果(Malus domestica)−白三叶(Trifolium repens)和苹果−黑麦草(Lolium perenne)]中果树木质部水以及白三叶、黑麦草茎部水与不同层位土壤水氢同位素比率δD值特征,分析探讨不同果−草复合系统对果树水分来源及对不同层位土壤水分利用的影响。结果表明:在5月,白三叶和黑麦草分别提高0−50和50−100 cm土层的土壤含水量,且水分均来源于10−20 cm土层,与果树不存在水分竞争,同时白三叶和黑麦草均提高果树对40 cm以下土壤水的利用率,增幅分别为27%和9%;在7月,白三叶、黑麦草的水分主要来源于浅层和深层土壤,与果树存在水分竞争,但白三叶与果树的竞争效应小于黑麦草。同时,白三叶和黑麦草分别提高果树对40 cm以下土壤水和0−20 cm土壤水的利用;在8月和10月白三叶提高0−50 cm土层的土壤含水量,以及果树对0−40 cm土壤水的利用率。结果说明,种植白三叶比黑麦草能更好地调节果树水分利用层位及各土壤层位的利用率,使果树最大程度吸收水分。研究结果为揭示土壤−植物系统水分循环的驱动机制奠定基础,也为洛川塬果−草复合系统林下间作牧草品种的选择、果园水分优化管理提供科学依据。

近60年人类活动对洛川塬典型沟道侵蚀演化的影响

为揭示人类活动对洛川塬沟道侵蚀演化的影响,本文根据近60年的历史航片和卫星影像数据资料,利用遥感和地理信息技术,研究了洛川塬典型沟头和沟道面积的侵蚀演化过程,探究不同类型人类活动对沟道侵蚀演化的影响。结果表明,1965—2018年,黑木沟沟头区域因溯源侵蚀作用平均每年扩张391m^(2),而沟头由于人类回填固定缩小了78480m^(2)。土地利用变化表明,城区扩张(人类活动加强)加剧了黑木沟沟头的侵蚀扩张,而人类回填等正面干预阻止了沟头前进,控制沟头溯源侵蚀。1966—2013年,旧县镇寺儿沟扩张了11542m^(2),沟道的侵蚀扩张与居民点建设和交通道路硬化密切相关;2013—2020年,寺儿沟减少了12404m^(2),这与塬边修建涝池集水及沟头回填固定减弱溯源侵蚀有关;1966—2020年,旧县镇南沟扩张了5008m^(2),其原因是旁边旧县镇地面硬化面积较大、地表产汇流作用较强。1966—2020年,万凤塔旁的两条沟道平均每年以1092m2的速度向外扩张,主要受农业耕作活动的影响;在2008—2020年期间,沟道投影面积开始缩减,表明塬面的保护得到了加强,采取护边埂等农业水保措施减缓了沟道的侵蚀扩张。

不同时间尺度洛川塬地貌演化与侵蚀量估算

黄土高原降雨集中与黄土沉积松散等特性,使地表侵蚀严重。洛川塬作为黄土高原中部典型的地貌体,堆积了完整的第四纪黄土-古土壤序列,成为揭示我国乃至东亚第四纪环境演变的重要地质记录。另一方面,现在洛川塬遭受强烈侵蚀作用,沟谷密度大于2km/km^2。对洛川塬地质时期侵蚀程度的定量认识有助于全面理解黄土高原堆积和侵蚀过程,进而定量判断在自然过程和人为作用下黄土高原侵蚀的未来趋势。本文利用GIS和RS技术,结合第四纪地质的研究,在定量提取地貌数据和获得侵蚀期年代的基础上,分析了洛川塬地貌特征和具代表性的黑木沟侵蚀状况,认为洛川塬已经进入地貌发育的壮年时期。通过地统计方法中的空间插值恢复古地形面,得到洛川塬自550ka以来平均侵蚀模数约为272.6t/km^2·a,黑木沟自250ka以来侵蚀模数为464.1t/km^2·a;基于通用土壤流失方程得到洛川塬现在的侵蚀模数达到4389t/km^2·a。这些结果显示,现代洛川塬的侵蚀强度是550ka以来平均侵蚀强度的16倍。本文从定量的角度证明,人类的土地利用等加强了水土流失强度。

清至民国洛川塬土地利用演变及其对土壤侵蚀的影响

依据史料和已有研究,恢复了洛川塬土地利用的演变过程及其对土壤侵蚀的影响。研究表明,清至民国时期是一个由土地垦殖的初步恢复到土地垦殖力度的增强、垦殖范围的扩大,再至战乱、自然灾害后期的重建以及民国时期土地垦殖发展的过程。地貌的复杂性、降水的不稳定性,对土地开垦造成客观限制;政策制度的推行对土地开垦起到主导作用;而人口因素是土地开垦的根本动力。土地开垦面积随不同时期的人口变化而呈现显著差异,即土地开垦面积和人口数量之间成正相关关系。洛川塬环境伴随着人口增长、土地利用强度增强而逐步恶化。这种恶化是地理环境系统自我调节能力减弱,继而引发土壤侵蚀加剧,并呈现为人为加速侵蚀和自然侵蚀交相混合的共同作用。

黄土高原沟壑区土地垦殖及其对生态环境的影响——以清至民国时期洛川塬为例

依据史料和已有研究成果探讨了黄土高原沟壑区的典型区域——洛川塬土地利用的演变,即1644~1949年土地垦殖由初步恢复到垦殖力度增强、垦殖范围扩大,再至战乱、自然灾害后期的重建以及民国时期土地垦殖发展,进而从自然条件、人口压力、政策、战乱等驱动力因素探讨洛川塬区土地利用演变及对生态退化的影响。地貌的复杂性、降水的突发性,对土地开垦加以限定;政策制度的推行和影响,为土地开垦起到主导作用;而人口因素则是土地开垦的根本动力。土地开垦数额随着不同时期人口数量的变化而呈现较为显著的差异,即土地开垦数额和人口数额之间成正相关关系。而具体到特定时期,则呈现出较为复杂的变化趋势。洛川塬及其周边环境伴随着人口的增长、土地利用强度的增加而逐步恶化。这种恶化实际上是地理环境系统自我调节能力减弱,自然生态平衡失调的结果。

黄土区洛川塬地下水化学特征及影响因素分析

地下水是黄土塬区的主要水源,探讨其水化学特征及控制因素对于地下水资源合理利用和有效管理具有重要意义.以洛川塬为研究区域,通过该区2015~2017年采集的地下水的阴阳离子测定,运用Piper图、Gibbs图、相关性分析和正演模型等方法,对地下水的水化学特征及其控制因素进行了分析.结果表明:①地下水为弱碱性低矿化度水,水化学类型为CaMg-HCO3型;②地下水的离子浓度特别是Na+、Ca2+和HCO3离子有时空变异,可能受降水淋溶土壤、阳离子交换和地下水的水平流动等因素影响.③影响地下水离子浓度的主要因素为碳酸岩和硅酸岩风化作用,其中碳酸盐岩风化平均贡献率介于47%~85%,硅酸盐岩风化的贡献率介于6%~38%.蒸发岩溶解、人类活动及大气输入的贡献非常小,平均贡献率均小于5%.可见,深厚的黄土为优质地下水的储存提供了良好的条件,目前水质仍然受自然因素主导.