京蒙沙源区水库大气氮沉降变化特征及源解析

以京蒙沙源区大河口水库为研究对象,于2017年1月~12月对水库周围布设的12个大气沉降监测站点收集样品144个,测定大气干、湿沉降物中TN浓度,计算大气总氮干、湿沉降通量,分析大气TN干、湿沉降污染特征及季节性变化特征.另选取水库周边不同典型地块,布设14个采样点采集样品76个,测定土壤δ¹⁵N-TN含量水平,解析水库大气氮沉降主要来源,并借助HYSPLIT4气团后向轨迹模型分析各季节不同类型气团输移营养盐对大河口水库的影响.结果表明：水库全年大气TN干沉降通量变化范围为122.44~425.64kg/（km²·month）,平均值为200.83kg/（km²·month）;湿沉降通量变化范围1.23~188.89kg/（km²·month）,平均值为66.33kg/（km²·month）.大气总氮年沉降通量为3205.9kg/（km²·a）,约为全国氮沉降平均水平（790kg/（km²·a））的4.06倍.从沉降类型上来看,大气沉降主要以干沉降为主,占沉降总量的75.17%,湿沉降占总沉降通量的24.83%.大气氮干沉降通量表现为春、秋季节明显高于夏、冬季节,湿沉降通量春、夏季明显高于秋、冬季节的季节性变化规律.通过对典型地块δ¹⁵N-TN同位素数据分析,表明夏季有71.4%的大气沉降样品来源于不可分辨的混合源输入,春、秋、冬季大河口水库超过45%的样品来源于沙地,另一大污染源为研究区周围的耕地.运用HYSPLIT4后向轨迹模型证明,从蒙古国入境的气团对研究区污染物大气输移影响较大,冬季采暖期间的大气污染和春季频繁发生的沙尘暴是造成北方沙区水体春季水环境变差的因素之一.     

氨氮在饱水粉砂土和亚砂土层中吸附过程及其模拟

为在土地处理中选择合适保护土层厚度,防止ＮＨ４对地下水污染,通过动态土柱试验,了ＮＨ４在饱和粉砂土层和亚砂土层中的吸附和Ｃａｍｅｒｏｎ平衡＝动态吸附模型模拟了ＮＨ４在土层中的迁移过程,求得了不同土层和不同浓度条件下模型的各参数值,并求解出不同时刻,不同氨氮浓度条件下的沿程ＮＨ４浓度分布曲线。研究表明,在条件下,粉砂土和砂土的从向弥散系数分别为０．１７５和０．００９３ｃｍ＾２／ｍｉｎ;当水中氨氮浓度     

岩性对垃圾渗滤液污染晕中污染物衰减的影响

用细砂、砂土和粉砂土为材料,通过土柱模拟实验,分别从空间和时间研究不同岩性的土壤对垃圾渗滤液污染晕中污染物衰减的影响。实验初期,砂土和粉砂土对TOC的去除率分别达到96.56%和99.87%,而细砂仅达到62.78%,但3种土壤对NH+4-N的去除率均高达98%以上。实验末期,细砂、砂土和粉砂土对TOC的去除率已分别降至57.79%、65.59%和67.29%;但砂土和粉砂土对NH+4-N去除率仍高达87.38%和90.13%,而细砂自第18天时已被穿透。因此,3种土壤对污染物的衰减能力为粉砂土>砂土>细砂。     

土地利用变化及流域尺度大小对水文类型分区的影响

以海河流域为研究对象,根据1956-2005 年的年降雨量和水面蒸发资料以及DEM、土地利用和土壤的遥感资料,采用地理信息系统和多元统计分析的方法,划分一定单元流域,对海河流域进行水文类型分区划分,并讨论了土地利用转移变化及单元流域尺度大小对水文类型分区的影响。结果表明,不同土地利用情况下水文类型分区的结果是不同的,土地利用的变化会直接或间接影响流域水文类型分区的空间分布,土地利用变化越大,水文类型分区的转移变化也越大。单元流域尺度较小时,水文类型分区分布较为离散,反之,单元流域尺度较大时,水文类型分区的分布则较为连续。当单元流域平均面积变化小于150 km²时,分区分布虽然有一定的变化,但总体来看分区结果相对比较稳定,当单元流域平均面积变化较大,并达到250km²以上时,分区结果会发生较大变化。     

腾发覆盖垃圾填埋场覆盖层机理试验研究及结构分析

研究了腾发覆盖垃圾场覆盖层水平衡机理并探讨了植物、土质和厚度调节对控制覆盖层水均衡的作用.6组腾发覆盖试验结果表明,腾发作用在覆盖层水量平均过程中起关键作用,覆盖层土壤水分耗散与叶面积指数表现出非线性增长关系;植物生长条件下覆盖层土壤水分总耗散量可以达到无植物覆盖情况下的3.3～4.5倍,60 cm覆盖厚度、植物生长条件下能够提供97.2 mm的土壤水库容积,而无植物生长情况下有效库容仅为62.8 mm; 降雨入渗在覆盖层中表现出非均匀运动特性,流动区域随深度的增加而呈指数递减的趋势,20、40和60 mm降雨条件下最大入渗深度与平均入渗深度的比值分别为3.65、1.77和1.40,表明土壤水库容量不仅取决于覆盖层土壤质地,厚度和初始含水率,并且与降雨量有关,非均匀入渗是植物生长条件下渗沥产生的主要原因.Hydrus-2D模拟覆盖层水均衡要素动态结果显示,相比粘土,选用砂壤性土壤能够更为有效利用腾发作用的调节和控制覆盖层水分,达到控制渗沥的目的.     

雅江河谷防沙治沙工程近地表特性——林下植被特性、生物结皮及土壤养分变化特征

采用对比分析和时空互代法,从植被配置模式（杨树+砂生槐、砂生槐、花棒、藏沙蒿）、工程年限（6,10,30a）2个方面,研究了雅鲁藏布江（简称雅江）河谷防沙治沙生态工程实施过程中林下植被特性、地表生物结皮及土壤养分等变化特征.结果表明,工程年限为10a的乔灌（杨树+砂生槐）、灌木（砂生槐、花棒）型样地较草本（藏沙蒿）更有利于提高林下植物多样性,且杨树+砂生槐样地的林下植被地上生物量、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮与全磷含量均显著高于其他3种样地.藏沙蒿样地的生物结皮最为发育,花棒样地次之,杨树+砂生槐样地无结皮.随年限延长,杨树+砂生槐样地林下植物多样性、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮及全磷含量呈增加趋势,生物结皮仅在6a样地中有发育;砂生槐样地地上生物量、地下生物量、生物结皮逐渐增加,但植物多样性、全氮含量呈下降趋势,枯落物量、有机碳及全氮含量呈先增加后减小规律.不同配置模式中,杨树+砂生槐乔灌型样地各项指标综合表现最佳,并随工程年限延长,对促进河谷沙地植被演替、提高植被生产力、提升沙地肥力等作用愈强.建议该区防沙治沙工程中应推广杨树+砂生槐乔灌型模式为主.     

三江平原露水资源研究

研究了三江平原露日的变化特征,并对沼泽地毛果苔草(Carexlasiocarpa)群落和大豆地中露水的凝结进行了实地观测。结果表明:三江平原露水出现频率较高的季节是夏秋季(6～9月),露水凝结量最多的月份是9月;近12年来,年露日在66～108d,平均为95.42d;7～9月大豆地地面的露水凝结量明显高于沼泽地地面,而5～6、10月低于沼泽地地面;沼泽地中冠层的露水凝结量最多,地面上的露水量略低于顶层,而大豆地中露水凝结量的垂直差异不明显;2003年沼泽地、大豆地单位土地面积上实际凝结的露水量为20.68、19.46mm,分别占同期降雨量的5.05%、4.75%。露水在一定程度上弥补了干季降雨的不足,是影响水量平衡的重要因子。     

广东的滨海沙土资源

滨海沙土是广东沿海重要而急待改造利用的一种国土资源。分布广、面积大,风沙为害较甚。它集中分布在琼东北和西南部、陆丰至海丰、阳江至广州湾沿岸一带。主要因河流和地表径流携带的泥沙受潮浪、风力作用逐渐发育而成。按形成时间和特性,可分流动、半固定、固定和耕型沙土等亚类。并具有沙瘦的共同特性。改造利用主要措施是营林绿化。其次,是因地制宜地积极发展果蔬、热作等经济作物,改造沙荒草地,发展畜牧业,施肥改土,兴修水利和开发其旅游资源。     

Soil crust formation by dust deposition at Shaartuz,Tadzhik, S.S.R.

The shrub-steppe area near Shaartuz, Tadzhik, S.S.R., is shown to be a net accumulator of dust despite being an occasional source of dust. For the accumulation of the dust to form the observed surface crust, a net deposition of about 290–490 g m⁻² yr⁻¹ of particles smaller than 20 μm is required, depending on the duration of the deposition period. The particles smaller than 20 μm are mixed with particles brought up from the sandy material below the surface crust by bioturbation and are incorporated into the surface crust. Measurements during the 16 and 20 September 1989 dust storms provided a total deposition of 41.1 g m⁻² of particles smaller than 20 μm. Because 10–30 dust storms are observed at Shaartuz, the measured average dust storm deposition would yield 206–617 g m⁻² yr⁻¹. This range of deposition is of the order of that needed to provide a mass balance for the observed crust formation. Cryptogams (including algae, lichen, and moss) and rainwater are the main agents of incorporation of the aeolian dust into a stable soil crust. The role that the vascular plants played at the Shaartuz site was to reduce the rate of soil movement to levels where the cryptogamic crusting was possible. the observed mechanisms of dust deposition followed by crust incorporation are possibly an important processes in loess formation in Central Asia.     

三江平原典型湿地流域水文情势变化过程及其影响因素分析

湿地在流域中由于特殊的水理性质和地理位置而具有特殊的水文调节功能。但是流域水土资源的开发利用常常导致大量湿地丧失和退化,湿地水文调节功能遭到破坏。论文选择三江平原典型湿地流域为案例,详细分析了流域自20世纪60年代湿地开发以来河流流量的变化过程及其主要影响因素。结果显示,流域年均流量在1965～1999年间呈持续下降趋势,但在不同的季节月均流量、最大和最小流量变化出现差异,最小和最大流量向极端化方向发展。进一步分析主要影响因素发现,下垫面条件变化和水利工程对年均径流和流量的影响分别占76%和16%;而降水和水利工程用水对春季径流量减少的影响分别占47%和56%;下垫面条件改变和水利工程排水对秋季径流量增加、流量增大的影响分别占52%和37%。     

古尔班通古特沙漠1970-2000年代生物结皮覆盖变化研究

生物结皮是古尔班通古特沙漠主要的地表覆盖类型,也是维持其地表稳定的重要生物因子。论文利用20世纪70年代中期、80年代末期及21世纪初的遥感影像,通过生物结皮指数提取了古尔班通古特沙漠在相应时期内的生物结皮空间分布。在此基础上,分析了研究区近30年来生物结皮空间分布的变化特征;利用景观分析软件Fragstats计算了各个时期内结皮覆盖的景观指数熏并对其变化特征进行了分析。结果表明:由于新疆气候增湿、增暖明显,近30年来结皮发育良好。但由于油田开采、水利工程建设、牲畜放牧等人类活动的加强,结皮发育受到较为严重的干扰,区域内结皮斑块破碎化程度加大。     

内蒙古西乌珠穆沁旗伏沙地土壤环境粒度特征分析

通过对西乌珠穆沁旗境内不同类型伏沙地的土壤剖面特征和土壤粒径的分析认为:伏沙地土壤具有两层结构,其平均粒径大于地带性土壤.腐殖质层从上至下的粒径变化是先减小后增大.由松散的沙物质组成的母质层能够提供充足的水分,促进了矿物质的循环,使伏沙地的养分输出加快,不利于积累.良好的通气状况便有机物质矿化速度加快,不利于腐殖质的积累.     

巢湖流域土地利用/覆被变化的水文效应研究

土地利用/覆被变化的水文效应导致水资源量变化,显著影响流域生态和社会经济发展。利用DEM、土壤数据库、三期土地利用数据及流域周边六个国家基本气象站1964-2000年气象、流域出口断面裕溪闸水文站1964-1989年水文资料,依托德国PIK研究所HBV-D模型建立巢湖流域降水径流关系,分析流域土地覆被变化对径流量影响：①利用HBV-D模型模拟流域降水径流关系,率定后系统相对误差控制在3%左右,纳希效率系数达约83%,适合巢湖流域土地利用/覆被变化水文效应研究;②分析得出单位面积的农业用地、居民用地和水域影响径流深大小分别为-0.134469、0.074908和-0.0015244,即巢湖流域农业用地对径流影响程度要高于居民用地且为负,农业用地减少将增加径流量,居民用地增长利于径流量增加,水域对径流量影响相对较小。     

科尔沁沙地沙丘恢复过程中典型灌丛下结皮发育特征及表层土壤特性

通过野外取样和室内分析相结合,对科尔沁沙地不同沙丘典型灌丛下结皮发育及结皮下表层土壤特性进行了初步研究.结果表明,半流动沙丘的差巴嘎蒿、半固定沙丘的小叶锦鸡儿、固定沙丘的冷蒿以及固定沙丘丘底的小红柳灌丛下分别发育了物理结皮、藻、地衣及苔藓结皮,结皮的厚度、硬度、水分、＜0.05 mm粘粉粒含量、有机质、全N、全P、速效N和速效P等指标在沙丘生境中为半流动沙丘＜半固定沙丘＜固定沙丘＜固定沙丘丘底,在结皮类型中为物理结皮＜藻结皮＜地衣结皮＜苔藓结皮,各结皮间养分含量和粒径分布差异极显著(P＜0.01).结皮下层土壤的养分及细颗粒含量随结皮发育进展呈增长趋势.同一沙丘结皮下0～5 cm范围内土壤容重、粘粉粒、养分含量由表及里呈递减趋势,且均高于同层流动风沙土.在4种灌丛的7类结皮中,固定沙丘丘底的小红柳灌丛下发育的苔藓结皮及其表土的养分、细颗粒含量明显高于其它沙丘灌丛下的结皮.     

沙质草地植被防风抗蚀生态效应的野外观测研究

采用定位实测法,研究了科尔沁沙地沙质草地植被防风抗蚀的生态效应.结果表明:在春季风沙活动期,退化沙质草地不同恢复阶段的植被盖度存在很大差异,从流动沙地的0.3%增至固定沙地的16%.植被盖度的有序增加导致下垫面空气动力学粗糙度从流动沙地的0.013cm增至固定沙地的0.111cm,摩阻速度从0.272 m·s^-1增至0.823 m·s^-1,近地表20cm高度平均风速由7.0 m·s^-1降至3.8 m·s^-1,侵蚀风持续时数由2h降至1h.相应地,0～20cm气流层内的总输沙量由流动沙地的88.8 g·(h·cm²)^-1降至固定沙地的1.6 g·(h·cm²)^-1.回归分析表明,在退化沙质草地的恢复过程中,植被盖度VC与土壤风蚀率Q间具有良好的指数函数关系:Q=3.93+93.66e^-0.60VC(R²=0.893,p<0.0001,n=40).     

胶州湾与大亚湾不同类型湿地对无机氮、磷的净化评估

为分析不同类型湿地对无机氮、磷（DIN和DIP）的净化能力,本文以胶州湾与大亚湾两个典型海湾为例,利用海水-地下水交互速率定量计算海湾湿地的净化能力。结果表明:胶州湾存有沙滩、泥滩、河口潮间带和潮沼4种典型湿地类型,不同类型湿地对DIN的净化能力排序为泥滩＞沙滩＞河口潮间带＞潮沼,对DIP的净化能力排序为沙滩＞泥滩＞河口潮间带＞潮沼,对DIN和DIP的净化能力分别为2.11×105～4.23×105 mol/d和4.29×102～8.22×102 mol/d,估算出由于填海造陆等人类活动导致脱氮量减少3.1～5.4 t/d。大亚湾主要有红树林泥滩、沙滩和泥沙滩3种湿地类型,不同类型湿地对DIN的净化能力排序为红树林泥滩＞沙滩＞泥沙滩,对DIN的净化能力为4.22×107 mol/d,并估算出由于大亚湾红树林泥滩和沙滩湿地面积的减少导致其脱氮量分别减少了1.33×102 t/d和0.81 t/d。     

南苏格兰森林生态系统水分循环的模拟

本文描述了一个根据起源于南苏格兰爱丁堡郊区沼泽地的人工林建立的数学模型。该模型把群落的整个水分过程抽象地看作有5个分室——乔木、草本、沟、沟坡与沟底组成的生态系统;借助于数学公式和计算机技术,对包括截流、表面流、土壤贮藏水与地下水等现象在内的水文过程以定量的形式进行了模拟;模型中输入降雨和蒸发量,输出径流量。文中以1986年系统的水文过程作为一个例子,并利用模拟值与真值对模拟效果进行了检验:以天为单位的模拟效率为93.5％,以2h为单位的模拟效率为85.1％。该模型揭示了森林水分循环的机理,仅利用降雨和蒸发量就能估计径流量。它将有助于了解起源于沼泽地人工林的水文效应。     

基于MODIS-NDVI的2000—2018年中国北方土地沙化敏感性时空变化

选择植被覆盖度、湿润指数、大风日数、土壤表层砂粒含量和坡度5个因子作为评价指标,基于多源数据开展了中国北方14省（区）2000—2018年土地沙化敏感性空间分布格局及其动态变化研究,并按土地易起沙尘程度的高低依次划分为极易起沙尘和高度易起沙尘（高敏感等级）、中等易起沙尘（中敏感等级）、轻度易起沙尘和不易起沙尘（低敏感等级）。结果表明：2000—2018年中国北方14省（区）处于土地沙化高敏感等级的面积从48.1%下降至40.4%,处于土地沙化低敏感等级的面积从30.3%上升至38.8%,整体呈土地沙化高敏感等级向中、低敏感等级过渡的趋势。与2000年相比,2018年内蒙古科尔沁、浑善达克和毛乌素沙地及其周边区域极易起沙尘和高度易起沙尘的土地面积明显减小,植被覆盖度的增加和大风日数的减少是这种变化的重要原因。     

雅鲁藏布江源区风沙化土地演变趋势

雅鲁藏布江源区是世界上最高的江河源,其生态功能状况直接影响其水源涵养功能以及中下游地区,特别是日喀则和拉萨等地区的生态安全。源区内土壤发育程度低,气候干旱多风、植被稀疏,风沙地貌发育。论文以雅鲁藏布江源区所在的马泉河流域为研究对象,借助RS和GIS技术,解译了1990年、2000年和2008年3期近20 a遥感影像,并结合DEM数据,分析风沙化土地的分布特征及演变趋势,对准确把握源区内风沙化土地现状及发展趋势具有重要意义。研究结果表明:①2008年,源区共有风沙化土地1 376.22 km2,其中,固定沙地占风沙地总面积的36.03%,半固定沙地占28.10%,流动沙地占9.39%,裸露砂砾地和半裸露砂砾地分别占14.64%和11.84%;②源区风沙化土地呈逐年递增趋势,其中,1990年为1 281.78km2,2000年为1 359.7km2,2008年为1 376.22km2,近20 a增加了94.44 km2;③从高程上看,分布在海拔4 600~4 800 m范围内的风沙化土地占风沙地总面积的76.13%;从坡向上看,分布在平坦地区的风沙化土地占风沙地总面积的56.97%,其次为西南坡和南坡,比例分别为11.20%和8.66%。     

基质对人工湿地污水蒸发量及净化能力的影响

选择5种常见的人工湿地基质(土、沙、沙+土、有机质+沙和有机质+沙+土),研究了不同基质对污水蒸发量及净化能力的影响.结果表明,不同基质对污水的蒸发量存在差异,其大小顺序为:(有机质+沙+土)>(有机质+沙)>沙>土>(沙+土);有机质+沙+土和有机质+沙2种基质的污水蒸发量显著高于其他基质(P<0.05)并与其温度比较高有关.5种基质的温度存在差异,有机质+沙+土的温度显著高于土和沙两种基质的温度(P<0.05),有机质+沙+土的温度比土的温度高2.2℃;相关分析显示,基质的污水蒸发量与高锰酸钾指数去除率和氨氮去除率呈正相关,其中与氨氮去除率呈显著正相关(P<0.05).基质加入有机质可增加基质的温度,提高基质的污水蒸发量,有利于提高基质对有机物和氮的去除效率.