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线型工程的生态与环境效应是生态学、环境学及地理学研究的重要内容。铁路土壤环境效应研究,尤其是穿越高寒、脆弱环境的青藏铁路对土壤环境的影响倍受学界与政府的关注,成为学科研究的重点。青藏铁路的全线贯通为研究铁路建设与运营对沿线环境的影响提出了现实需求与有利的条件。
本研究在青藏铁路沿线设置了29条剖面样带,分别在距铁路10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、100m、500m、1000m处分层采集0-10cm、10-20 cm、20-30 cm的土壤样品。利用ICP-AES方法,分析测试了其中1194个土样As、Cr、P、Zn、Sr、Pb、Ni、Co、Cd、Fe、Mn、Mg、Ca、Cu、Al、Na、K等17种元素的含量。通过数理统计的方法,分析铁路沿线不同区域内土壤元素在水平方向和垂直方向上的变化特征,探讨青藏铁路建设与运营对沿线土壤元素含量的影响及沿线土壤元素的基本分布特征。主要结论如下:
青藏铁路对沿线土壤元素的影响青藏铁路建设与运营没有造成沿线土壤污染,西宁至格尔木段运营20年,路侧50-80m范围内表层土壤Pb、Zn、Cd、Cu等元素表现出一定程度的累积。
青藏铁路沿线土壤元素基本分布特征青藏铁路沿线多数土壤元素的变异程度较大。沿线土壤As、Sr、Cd、Mg、Ca、Na等元素的含量高于全国土壤背景含量,尤其Cd含量是全国土壤背景含量的6.21倍;Zn、Pb、Ni、Cu、Fe、Mn、Al等元素的含量低于全国平均水平。土壤元素含量依据土壤、植被、地质、高程等因素的不同具有明显分异特征。
趋干旱型的亚类土壤元素总量较高,而湿寒、半湿寒高山土元素总量较低。荒漠和草原植被下元素含量较高,灌丛和草甸植被下较低,荒漠类植被下土壤元素水平分布的变异程度小,草甸类植被下土壤元素的水平分布特征变异大。土壤元素总量在海拔3500m以上随高程的增加而增加。青东、祁连山地草原带土壤元素含量高,其次为柴达木山地荒漠地带,青南高寒草甸草原带,果洛、那曲高寒灌丛草甸带和羌塘高寒草原带的边界,土壤元素总量最低的是藏南山地灌丛草原地带。
青藏铁路沿线土壤元素的主要影响因素自然地带控制着青藏铁路沿线土壤元素总量特征,降水和地形是影响土壤元素水平分布特征的主要因素,湿润指数主要影响土壤元素的垂直分布特征。青藏铁路沿线土壤元素含量分布特征是母质、气候、生物、地形等因素综合作用的结果。
本研究首次系统探讨了铁路建设与运营对沿线土壤元素含量的影响,建立了青藏铁路沿线土壤元素背景数据库,为研究青藏铁路沿线及整个青藏高原土壤环境积累了珍贵的材料与数据,为监测青藏铁路长期运营的环境效应提供了良好的研究基础。