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黄河三角洲滨海湿地表层土壤矿物与地球化学特征研究

缪雄谊  
【摘要】:黄河三角洲是全世界暖温带唯一一块保存最完整,最典型,最年轻的湿地生态系统,是鸟类越冬栖息地和繁殖地,在此中转使得鸟类能够完成环西太平洋的大迁徙,生物资源相当丰富,是具有国际意义的重要保护湿地。现代黄河三角洲形成于上百年来淤积于此的黄河沉积物,并随着后期各类型植被的生长而被改造演化,使得土壤的逐渐形成,有机质及各类营养元素的持续增高,最后成为适宜各类生物安居的场所。近年来由于黄河流域和当地工农业的快速发展,大量污染被带入,不合理开垦耕作使得土壤盐碱化愈发强烈,各种化学肥料的滥用加速了表层土壤的演化,区内蒸发作用强烈,又持续受到海潮的影响,土壤矿物化学成分发生改变进而演变成现今的黄河三角洲滨海湿地表层土壤及沉积物。目前关于土壤形成过程的研究较多,但是专门针对黄河三角洲滨海湿地表层土壤形成演化的研究还没有,本文主要研究黄河三角洲表层土壤的矿物化学组成特征及其受控因素,此研究不仅是对土壤形成演化过程认识的丰富,也为黄河三角洲滨海湿地环境保护、管理以及污染治理提供了可靠的科学依据。 本研究在黄河三角洲采集了219个表层土壤及近海表层沉积物样品,运用先进的现代分析测试技术分别对样品的矿物、元素进行了分析测试,对有关数据进行系统性的分类整理后,将有关数据与黄河沉积物的矿物和化学成分以及其相关环境因子联系在一起,探讨在黄河沉积物在黄河三角洲淤积后的滨海表层土壤及沉积物的形成演化。得出的主要结论如下: (1)黄河三角洲表层土壤中矿物组成以石英、长石、方解石和伊利石为主,其中石英、长石矿物组合特征接近黄河沉积物,是继承了黄河中游地区第四系沉积物特征的结果,而在继承黄河沉积物矿物特征的同时,由于强烈回流渗透作用的持续进行,方解石含量变得更高,形成高方解石低白云石的碳酸盐矿物组合特征,粘土矿物组合特征以伊利石为主,绿泥石次之。 (2)黄河三角洲表层土壤和近海沉积物中的大多数元素接近黄河沉积物组成,基本继承了黄河沉积物中的元素组成特征。黄河三角洲表层土壤及沉积物受海水的影响,加入了Na、Mg等元素,造成黄河三角洲的表层土壤和近海沉积物的化学风化作用难以得到很好的指示。通过因子分析,上三角洲平原表层土壤中元素具有陆源成因组合、生物源成因组合、海洋成因组合和自生源成因组合四类,浅海湿地近海表层沉积物中元素具有陆源成因组合、自生源成因组合和海洋成因组合三类。 (3)黄河三角洲各类型湿地表层土壤C:N比接近甚至大于50,显示出整个黄河三角洲表层土壤有机质不够稳定,上三角洲平原湿地表层土壤中有机碳、氮素和磷均高于浅海湿地表层沉积物中有机碳、氮素和磷,且营养元素含量变化也较大。黄河三角洲表层土壤及近海沉积物中有机碳与氮具有较好的相关性,而与磷相关性较差,由于河口区各类营养元素的大量沉降,造成其中有机碳对Cu、Mn、Zn、N、S、Fe、Mg、Ca、K、Al元素及总碳的吸附率增高,因此有机碳与这些元素浓度呈现的中等以上相关性。 (4)黄河三角洲表层土壤及近海沉积物中稀土元素整体高于黄河沉积物,不同植被类型覆盖的湿地,稀土元素配分曲线也具有一定差异,碱蓬湿地与光滩湿地接近,而芦苇湿地却与柽柳湿地接近;由于LREE分离较大,HREE相对集中甚至重合,因此黄河三角洲湿地系统LREE较多的参与到了植被的生物地球化学循环,而HREE在湿地生态系统呈生物化学惰性。湿地生态系统生物作用繁盛,有机质含量高,使得黄河三角洲δEu和δCe平均值比黄河流域沉积物高。 (5)黄河三角洲生态环境良好,不存在重金属污染,表层土壤基本满足国家土壤环境质量的一级标准,由于痕量金属元素主要来源于陆地以及海水对其的清扫作用,使得浅海湿地中的痕量金属元素含量都较上三角洲平原中痕量金属元素的含量低。根据聚类分析将黄河三角洲表层土壤及近海沉积物中痕量金属元素分成三类:①Cd、Hg,②Cu、Pb、As,③Cr、Zn,除Hg外,均与有机碳具有良好相关关系。


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