Impact of Surface Water and Groundwater Pollutions on Irrigated Soil, El Minia Province, Northern Upper Egypt

Current research has been focused on heavy metals pollution in surface water and groundwater and effect on irrigated soil from El Minia Province, north Upper Egypt. Concentration of heavy metals (e.g., As, Co, Hg, Ni, Se, Cd and Cr) in surface water, groundwater and irrigated soil samples is most significantly affected by leachate of many pollutants as the factories, agricultural activities, urban and natural processes. Microbiological parameters and microscopic investigations are revealed that some localities are common by micro-organisms, which are unsuitable for drinking waters.

Diagnostic Analysis on a Regional Rainstorm Weather in North-central Henan Province

[Objective] The research aimed to analyze a regional rainstorm weather process in north-central Henan Province. [Method] Based on the conventional meteorological observation data and the rainfall data of Henan Meteorological Station, the diagnostic analysis of atmospheric thermodynamics and dynamics on a rainstorm weather process in north-central Henan Province on July 19, 2010 was carried out. The characteristics of physical quantity field and the evolution of weather situation in north-central Henan Province when the rainstorm happened were studied. [Result] Western Pacific subtropical high strengthened to extend westward. The dynamic uplifting of low vortex at the middle and low layers, the strong water vapor transportation of southwest low-level jet caused the regional rainstorm weather process in north-central Henan Province. The diagnostic results of physical quantity showed that the deep, thick wet layer and the sustained water vapor convergence provided the abundant water vapor for rainstorm generation. The positive vorticity advection center developed and spread from northwest to southeast, which was favorable for the development of vertical movement. The structure maintenance of positive vorticity at the middle and low layers, negative vorticity at the middle and high levels provided the power condition for the regional rainstorm generation. The pumping effect of convergence at the middle and low layers, divergence at the high layer was favorable for the strengthening of vertical ascending motion at the low layer. The uplifting effect of dew point front at the middle and low layers triggered the release of unstable energy. The confrontation of warm and cold air was one of the important reasons for the regional rainstorm. TBB characteristic analysis showed that TBB was from -60 to -50 ℃ in north-central Henan Province in the whole strong precipitation time, and the moving speed was equivalent to that of southwest vortex. The low-value belt of TBB corresponded with the rainstorm occurrence zone in Henan, and the minimum-value center of TBB was basically consistent with the strongest center of precipitation. [Conclusion] The research provided the scientific basis for the short-term forecast of rainstorm.

Changes in Soil Enzyme Activity and Nutrient Content in Different Years of Continuous Cropping Tobacco Fields

In order to find out changes in the main fertility indicators of continuous cropping tobacco fields in Henan Province with years of continuous cropping,5 typical tobacco fields( Jia County,Shaoling District,Fangcheng County,Xiangcheng County,and Song County) were studied. Indicators in question included activity of main enzymes( sucrase,urease,catalase,and acid phosphatase),p H value,organic matters,total nitrogen,available phosphorus and available potassium. The results indicate that in most tobacco fields,the activity of sucrase and urease increased in two years of continuous cropping,later,it showed a declining trend with increase in years of continuous cropping; in some fields,it directly declined with increase in years of continuous cropping; the activity of catalase increased in two years of continuous cropping,later,it showed a declining trend with increase in years of continuous cropping,and it became stable after three years of continuous cropping;generally,the activity of acid phosphatase declined with increase in the years of continuous cropping within 3 years continuous cropping,later,it became stable. Except Fangcheng County,the soil p H value of other districts( counties) generally declined with increase in years of continuous cropping,and it was in the range of 5. 6-6. 8. With the increase in continuous cropping,the soil organic matters( SOM) in tobacco fields of Jia County and Song County declined,changes of SOM in tobacco fields of Fangcheng County and Xiangcheng County were not obvious,and SOM showed the trend of first decline then rise in Shaoling District. In most tobacco fields( Jia County,Xiangcheng County,and Song County),the total nitrogen showed a declining trend; in Shaoling District,it showed a trend of first decline then rise; in Fangcheng County,it showed a rising trend. The available phosphorus firstly slightly declined then rose in tobacco fields of Shaoling District and Song County; it showed a trend of first rise then decline in Jia County; there were no obvious changes in Fangcheng County and Xiangcheng County. Changes in the available potassium were different in tobacco fields. In sum,there are certain rules for changes in soil enzyme activity and nutrient content in tobacco fields in Henan Province,but changes are not completely the same. It is concluded that the site conditions and farming activities exert a certain influence on soil enzyme activity,p H value,organic matters,and nitrogen,phosphorus and potassium content. Therefore,to solve obstacles in continuous cropping of tobacco fields,different regions should take different measures.

Land Degradation Evaluation in North Hebei Province Based on Remote Sensing and GIS

Land degradation is one of the serious environmental problems that can lead to poverty, and is especially prominent in eco-fragile areas in developing countries and increases the risk of environmental safety. North Hebei Province belongs to an ecologically fragile region in North China, which has great impact on the eco-safety of Beijing and Tianjin. Using Landsat TM data and GIS, this paper evaluates land degradation in North Hebei province of China from the the 1960′s to 1987 and 2000. Land use/cover change pattern from 1987 to 2000, its regional difference and forest change characteristics will also be analyzed; soil erosion intensity and arable land suitability were also evaluated. Results revealed that land use/cover pattern in this study area did not change greatly from 1987 to 2000. The structure and function of regional land ecosystem was at a level of local improvement and integral deterioration. Land above medium soil erosion intensity reached 21 percent, which was also the area with a serious soil erosion and land degradation problem. Soil erosion and land degradation intensity of grassland was the biggest. For the present arable land, the proportion of high suitability was 13 percent.

河南省南水北调受水区浅层地下水埋深变化分析

南水北调中线工程运行后地下水大量压采,需定量评估河南省受水区地下水埋深的变化特征。利用河南省2000—2020年受水区342口浅层地下水监测井的平均埋深、枯水期最大埋深和丰水期最小埋深年数据,通过空间插值法、水位动态法分析11个地市地下水埋深的变化特征,采用径向基函数神经网络模型计算地下水埋深关键驱动因素的贡献度。同时,统计用水结构中地下水的占比进行分析论证。结果表明:空间上,调水压采的成效主要为埋深4~<8 m向0~<4 m转换,集中在淮河流域中南部和长江流域埋深较小的区域。时间上,调水后受水区地下水埋深恢复情况丰水期最小埋深>平均埋深>枯水期最大埋深,同时郑州等7个地市的三个地下水埋深指标均得到恢复。影响因素上,相较降水量,地下水开采量对地下水埋深的影响更大。用水结构上,用水总量及四个分类中地下水占比在调水后显著下降。

河南省水土保持投资对农业经济及生态系统服务价值的影响

[目的]探究水土保持投资状况对区域景观格局、生态系统服务价值及农业经济的影响,可为区域后续生态建设和高质量发展提供参考。[方法]基于河南省2009—2020年水土保持投资和土地利用数据,运用C-D函数、景观格局指数、当量因子法等,研究了水土保持投资驱动下的农业经济增长、景观格局变化、生态系统服务价值(ESV)的时空演变。[结果]2009—2020年,河南省水土保持投资在农业领域的经济效益和投入产出比(ROI)整体均呈上升趋势,投资效率逐年下降,在2018年下降至最低值。ESV,TA,PD和COHESION与ROI均在0.01水平上显著相关。林草斑块景观连通性、聚集度降低,破碎化程度加剧。ESV的变化以2012年为转折点呈先减后增趋势,其中2012—2017年增长最多,年均增加8.42亿元。空间上,结合等高线和自然地貌分区的边界连接成一条“人”字形曲线,景观格局和ESV均沿此线发生变化,各分区内部保持较强一致性。[结论]水土保持投资对改善农业生产自然环境的作用逐渐超过其在农业领域创造经济价值的作用,优化投资配置可以更好促进该区域生态环境的恢复和改善。

河南省土壤有机碳储量及影响因素

将河南省划分为东西部12个林区8种土地利用类型,基于810个点位的现场采样测量,估算该省土壤有机碳(SOC)储量,计算土壤有机碳密度(SOCD)并分析其影响因素。结果表明,河南省0 cm~100 cm土层SOC储量为1467.82 Tg,平均SOCD为9.65 kg/m^(3),与我国SOCD平均水平(9.60 kg/m^(3))相持平;研究区西部和东部平均SOCD分别为10.12 kg/m^(3)和9.00 kg/m^(3),森林与耕地面积占比不同可能是导致东西部SOCD差异的重要因素;研究区内森林、耕地、草地和人造地表的面积占比,以及气候因素包括归一化植被指数(NDVI)、干旱指数、年平均气温、年平均降水量、湿度指数均对SOC储量有显著影响。

河南省表层土壤全碳与有机碳地球化学背景值研究

基于2003—2020年河南省陆续完成的1∶25万多目标区域地球化学调查项目的成果数据,系统研究了河南省表层土壤全碳与有机碳地球化学背景值特征。结果表明,河南省表层土壤全碳和有机碳地球化学背景值在不同行政区、不同流域、不同成土母质发育的土壤中差异明显。表层土壤全碳背景值行政区空间分布总体表现为西部山前高、东部平原低,北部碱性土壤区高、南部酸性土壤区低;流域分布以海河流域—黄河流域—淮河流域—长江流域依次降低;成土母质按残积与残坡积物—河流冲积物—洪积物—风积物—黄土与红土—河湖相沉积物发育的土壤全碳背景值逐渐降低。表层土壤有机碳背景值行政区总体表现为山前偏高、平原偏低,不同流域的表层土壤有机碳背景值差异大;成土母质以残积与残坡积物—洪积物—河湖相沉积物—黄土与红土—河流冲积物—风积物发育的土壤有机碳背景值逐渐降低。

土壤地球化学测量在嵩县栗子沟金矿区的应用

选择Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Mo、W、Bi、Sb、As、Hg共11项元素为指示元素,在栗子沟矿区开展1∶1万土壤地球化学测量,运用迭代剔除法计算出矿区内元素地球化学特征参数,圈定单元素地球化学异常和综合异常,为进一步找矿提供了地球化学信息。采用规模指标法对综合异常评序,选择有望异常进行了工程验证,在含矿构造带的深部发现金矿体。与邻近矿区土壤地球化学特征进行对比,分析了矿区找矿前景。

9个水果萝卜品种的品比试验研究

为了筛选适宜当地秋播利用的高产优质绿皮水果萝卜品种,选择9个不同类型特点的品种进行了随机区组、重复3次的品种比较试验。结果表明:9个水果萝卜品种在黄淮地区均能正常生长,产量为3598.47~4533.38 kg/667 m 2,植株高度32.37~47.49 cm,单株肉质根长度16.5~33.4 cm,肉质根直径粗度6.4~11.7 cm,单株肉质根重量475.83~818.88 g,品种间产量差异达到极显著水平。指出了9个品种均能在中早期上市,秋后播种(移栽)能正常采收,对下茬越冬蔬菜适期播种(或移栽)夺取高产没有影响或影响甚微,其中‘露头青’‘翘头青’‘西安大青皮’产量较高,‘卫青萝卜’‘沙窝萝卜’‘潍县萝卜’次之。还能提供大量副产品(萝卜叶子)作优质饲草供猪、鸡、牛、羊、兔、鹅等养殖业利用或作绿肥原料、能源材料。

黄河滩区(河南段)土壤营养状况分析

探明黄河滩区土壤营养状况,以期为黄河滩区经济林的适种性及合理的施肥措施提供参考依据。以河南原阳县滩区土壤为研究对象,测定土壤中大量速效养分氮磷钾,中微量元素交换性钙、交换性镁、有效硫、有效锌、有效铜、有效铁、有效锰、有效硼,及pH、有机质和土壤阳离子交换量含量,分析其土壤质地类型及土壤养分间的相关性。结果表明,黄河滩区土壤质地类型可以分为砂土、壤砂土、砂壤土、壤土、粉壤土和粉土6种;土壤平均pH 8.43,属碱性土壤;土壤有机质、土壤阳离子交换量和大量速效养分氮磷钾含量整体上较缺乏;除有效硼外,其他中微量营养元素含量均较为丰富;相关性分析表明,大多数营养元素间存在显著的相关性,且有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性镁、有效铜、有效铁、有效锰、有效硼、CEC与pH均呈负相关关系,交换性钙、有效硫、有效锌与其他营养成分间相关性较低。黄河滩区(河南段)非常适宜种植经济林,在栽培管理中,应注重增施有机肥,合理搭配有机肥和无机肥的比例;同时通过叶面喷施方式适量补充硼肥,从而达到提质增效的目的。

河南省桐柏-泌阳地区表层土壤钒和钴的分布特征及健康风险评价

【研究目的】为了查明桐柏—泌阳地区表层土壤(0~20 cm)中2种重金属钒和钴的污染状况,采集表层土壤样品5521件,分析测定重金属V和Co的含量。【研究方法】运用单因子指数法、地累计指数法和人体健康风险评价方法,对土壤中V和Co的分布特征、生态风险、健康风险和影响因素进行研究。【研究结果】研究区内土壤V和Co空间分布呈片状分布,含量高值区主要分布在研究区南部。单因子污染指数和地累积指数评价中,Co元素总体污染样点比V元素多,且均存在复合污染的样点。人体健康风险评价结果显示成人的风险要大于儿童。成人中V非致癌风险指数均超过1;99.06%样品中V的儿童非致癌风险高于1;非致癌风险传播途径主要以呼吸吸入为主。存在32.95%样品Co对成人的非致癌风险为不可接受,存在19.74%样品Co对儿童的非致癌风险为不可接受。成人与儿童的致癌风险指数均在可接受的范围内。成人与儿童的非致癌风险和致癌风险指数高值区均分在研究区南部。【结论】土壤V和Co含量的高低不仅受土壤黏粒、pH值和铁、锰氧化物的影响,还受人类活动的影响。研究区矿产资源开采可能是该地区土壤V和Co污染和健康风险的主要原因。

河南栾川县钼矿区周边农田土壤重金属污染特征与健康风险评价

【研究目的】栾川县是中国典型钼矿集中开采区,查清钼矿区周边农田土壤重金属污染状况对区域环境污染防治、矿山生态修复以及矿业可持续发展具有重要意义。【研究方法】在典型钼矿区周边赤土店镇范围内农田采集表层土壤样品54件,分析其重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cr、Ni含量及空间分布特征,采用地累积指数法、潜在生态风险指数法、健康风险指数法开展重金属污染评价、生态风险及健康风险评估。【研究结果】研究区农田土壤中Cd、Cu、Zn、Pb含量平均值超过农用地土壤污染风险筛选值,是区域农田土壤主要污染重金属元素,As仅个别点位超标,Hg、Cr、Ni未超标;空间分布特征显示:钼矿开采集中区较近的A区是Cd、Cu、Zn、Pb含量高值的主要分布区,随着距离的增大,到B区和C区,含量呈逐渐降低趋势,元素超标率A区>B区>C区;以河南省表层土壤背景值为标准,Hg、As、Cr、Ni地累积指数平均值均小于1,表现为无污染至轻污染,Cd、Cu、Zn、Pb污染较为严重,Cd达到中污染至重污染,Cu、Zn、Pb主要为轻污染至重污染水平,污染程度Cd>Pb>Zn>Cu,其中A区污染程度最高,B区次之,C区相对较低;重金属潜在生态风险以轻微生态风险为主,少量为中等生态风险,其中A区潜在生态风险高于B区和C区,以Cd元素最为突出;研究区农田土壤中各元素非致癌健康风险指数均小于1,从大到小依次为Cr>As>Pb>Ni>Cd>Cu>Zn>Hg,致癌健康风险指数均小于1×10^(-4),从大到小依次为Ni>Cr>As>Cd,属于可接受风险水平,其中儿童的致癌和非致癌健康风险指数均高于成人。【结论】钼矿区周边农田土壤中Cd、Cu、Zn、Pb存在一定程度的污染,达到中污染至重污染水平,但整体生态风险较低,非致癌和致癌健康风险均在合理范围内,人群受土壤中重金属的影响患癌症和非致癌疾病的风险较低,其中儿童对重金属更为敏感,更容易受到重金属危害,因此需要加强保护。

南水北调中线工程河南省受水城市地下水生态系统服务价值评估

选取南水北调中线工程河南省受水城市为典型研究区域,综合运用市场价值法、替代工程法和等效替代法等对南水北调中线工程河南省受水城市2008—2019年地下水生态系统服务价值进行评估。结果表明:河南省11个受水城市中,地下水生态系统服务价值最高的是郑州市,变化较为稳定的是平顶山市、漯河市和许昌市,变化最剧烈的是鹤壁市。郑州市2019年地下水生态系统服务价值为213.17亿元,其中,调节服务价值最高,支持服务和供给服务价值次之,社会服务价值最低;在各指标中水源涵养指标占总价值比例最高,预防地面沉降指标次之,科研教育指标占比最小。河南省受水城市2008—2019年多年平均生态系统服务价值为1030.37亿元,变化趋势为先下降后上升,转折点出现在2013年,原因是地下水压采、南水北调中线工程置换地下水、植树造林、水土保持等措施增加了地下水资源量。研究结果可为南水北调中线工程受水城市生态环境效益评价及地下水保护提供参考依据。

1948—2021年河南省土壤含水量时空分布特征及其影响因素研究

本研究联合1948—2014年GLDAS_2.0数据和2000—2021年GLDAS_2.1数据,构建河南省1948—2021年逐月土壤含水量数据集。利用M-K趋势分析和突变检验、小波分析、互相关分析,揭示河南省土壤含水量的时空分布特征及主要影响因素。结果表明:重构的2000—2014年逐月土壤含水量与GLDAS_2.1提供的月度土壤含水量的平均偏差为2.09 mm,平均绝对误差为13.01 mm,均方根误差为18.26 mm,数据是可信的。基于该构建的土壤含水量数据,1948—2021年土壤含水量则以0.3010 mm/a的速度减少,其中,春季河南省土壤含水量的变化率为-0.2368 mm/a,夏季土壤含水量的变化率为-0.0855 mm/a,秋季土壤含水量的变化率为-0.3805 mm/a,冬季土壤含水量的变化率为-0.2403 mm/a。空间上,土壤含水量变化整体上由南向北递减,与降水和蒸散发具有明显的一致性。垂向上,单位深度土壤含水量为2.63 mm/cm。小波分析与互相关分析表明降水是影响土壤含水量的主要因素。本研究不仅揭示了河南省长时间序列的土壤含水量及其时空分布特征,还可为河南省地表水资源科学管理提供依据。

河南省洛阳市不同农作物中镉富集规律及镉轻度污染区农业种植建议

【研究目的】本文主要是为了筛选镉低积累农作物,研究农作物中镉的影响因素,指导农田土壤镉轻度污染区的安全利用。【研究方法】通过对洛阳市大田种植的23种农作物可食部分以及根系土中镉及其他元素的测试,应用数理统计与相关性分析,结合地质矿产特征,研究了洛阳市土壤中镉超标原因,不同农作物中镉的富集规律和影响因素,筛选出镉低积累农作物。【研究结果】农作物土壤中镉超标点位占总点位数的6.98%,农作物超标点位占总点位的0.84%,农作物超标点占土壤轻微轻度超标点的12%,镉轻微轻度超标土壤中农作物超标率低。各种农作物可食部分中镉平均含量从大到小排列为:花生>秋葵>豇豆>绿豆>大豆>黑豆>芝麻>油菜籽>辣椒>小麦>大蒜>红小豆>谷子>毛豆>豆角>玉米>红薯>樱桃>石榴>梨>银条>苹果>葡萄。土壤中镉全量与镉不同形态均呈显著正相关。进行相关性分析的16种农作物中,农作物中镉与土壤中镉8种呈正相关,4种呈负相关,4种无相关。2种农作物中镉与pH呈正相关,11种农作物中镉与pH呈负相关,3种农作物中镉与pH无相关。13种镉BCF与pH呈负相关,3种镉BCF与pH呈正相关。15种镉BCF与农作物中镉呈正相关,1种镉BCF与农作物中镉呈负相关。影响农作物中镉含量的因素主要是土壤pH值,其次是土壤中镉。各种农作物中镉与土壤和农作物中硒、钼、锌以及其BCF呈现不同的相关性。镉轻微轻度污染区,种植苹果、石榴、银条、梨、红薯、玉米、大蒜、葡萄、豆角、樱桃可以安全利用。芝麻、油菜籽、谷子、小麦、花生种植在碱性土壤中也可以安全利用。豆类作物也是镉轻微轻度污染区适合种植的农作物。小麦中镉超标区种植芝麻、油菜籽、谷子、红薯、玉米等粮油作物和苹果、梨、葡萄、樱桃等水果均可以安全利用,提高土壤pH值也可以降低小麦对镉的吸附。【结论】不同农作物镉富集规律与影响因素的研究,为研究区土壤镉轻微轻度污染区的安全利用提供了科学依据。

农村生活垃圾处理工艺设计实例——以河南省登封市为例

为改善农村生活环境,优化垃圾处理方法,对河南省登封市某垃圾处理场农村生活垃圾的组分及渣土特性进行研究,通过初步分拣、二次分拣、深度分选3个步骤进行垃圾分类,将每一步得到的垃圾回收利用,最终产物细渣土用来制备有机肥。该垃圾处理工艺平均每天处理农村生活垃圾60 t,能有效解决普通乡镇每天40~60 t的生活垃圾处理难题。经资源化处理,平均每天可回收玻璃、衣物、金属、轮胎、胶鞋、木材等,可生产压块燃料、塑料颗粒、塑胶、有机肥等。该垃圾处理工艺将农村生活垃圾合理利用,具有较好的生态效益和经济效益。

河南“7·20”极端暴雨的水文效应研究

本研究利用4种GLDAS陆面模型(NOAH10-M、NOAH025-3H、CLSM10-M和CLSM025-DA)数据和3种GRACE/GRACE-FO重力卫星数据(CRS-M、JPL-M和GSFZ-M)揭示了河南省土壤含水量和陆地水储量对“7·20”极端暴雨的时空响应。结果表明:河南省2000—2021年平均土壤含水量为232.46 mm,2021年土壤含水量为247.49 mm;2003—2021年河南省陆地水储量整体上以1.04~1.39 cm/年的速率减少,其中陆地水储量在7—9月呈增加的趋势;受“7·20”极端暴雨的影响,2021年7月20日土壤含水量为660.91 mm,显著高于2000年7月—2020年7月的平均值(525.09 mm);不同深度的土壤含水量对“7·20”极端暴雨的响应不同,0~10 cm和10~40 cm的土壤层对降水具有瞬时响应,而受其缓冲作用的影响,40~100 cm和100~200 cm的土壤层含水量较为稳定;受降水的影响,2021年7月、8月、9月、10月河南省陆地水储量分别增加了76、52、102、62 mm。降水与水储量之间的相关性分析表明,区域水储量的年际下降趋势会掩盖降水对水储量造成的季节性变化规律。

豫北斑竹笋用林改造技术

斑竹为豫北地区主要栽培竹种,曾经为当地经济发展作出了巨大贡献。随着传统手工业的衰落,竹材价格逐年走低,竹林从材用林向笋用林转变已是大势所趋。文章在总结多年实践经验的基础上,提出了通过封园清杂、林地垦复、水肥管理、结构调整、合理采笋等将斑竹林改造为笋用林的关键技术措施。实践证明,改造后的斑竹林生长良好,经济效益显著提高。该技术可在豫北地区推广应用,为豫北地区竹林可持续发展提供技术支撑。

豫北平原粮田土壤养分状况研究

选取豫北平原粮食主产县代表性地块,对耕层土壤养分进行测定分析,调查玉米产量、农业生产状况和农民施肥习惯,旨在查明豫北平原土壤养分状况,为合理利用土壤资源和指导科学施肥提供依据。结果表明:豫北平原土壤养分状况整体处于中等偏上水平,土壤有机质、土壤全氮、速效氮、速效磷和速效钾平均含量分别为15.54 g/kg、1.04 g/kg、63.80 mg/kg、20.72 mg/kg和101.93 mg/kg。与第二次土壤普查结果相比土壤有机质提高了38.75%,土壤速效磷含量提高了55.79%,而土壤速效钾含量下降了40.63%。应重视施用有机肥和推广秸秆还田,注意减磷补钾平衡施用化肥,重视宣传推广作物专用复合肥和新型缓/控释肥的施用,不断提高土壤肥力水平和作物产量。