川西亚高山/高山典型土壤类型有机碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

论文通过研究川西亚高山/高山生态系统不同海拔分布典型土壤类型SOC、TN、TP及其生态化学计量学特征,对比《四川土壤》1985年调查成果,评价我国川西亚高山/高山典型土壤恢复状况。测定亚高山草甸土、草甸土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、褐土的腐殖质层、淀积层、母质层土壤SOC、TN、TP含量,计算生态化学计量值。结果表明：土壤SOC含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TN含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TP含量表现为暗棕壤>亚高山草甸土>草甸土>棕壤>褐土>黄棕壤;暗棕壤、棕壤基本表现为SOC、TN、TP含量随土层加深递减;依据第二次全国土壤普查分级标准,研究区土壤有机质呈很丰富水平,TN呈丰富水平,TP呈缺乏水平。土壤SOC、TN和TP水平分布从南向北呈先增加后减少。化学计量比特征：土壤碳氮比表现为草甸土>褐土>黄棕壤>亚高山草甸土>暗棕壤>棕壤,土壤碳磷比表现为草甸土>黄棕壤>褐土>暗棕壤>亚高山草甸土>棕壤,土壤氮磷比表现为草甸土>暗棕壤>黄棕壤>褐土>亚高山草甸土>棕壤,TP是主要限制因子。对比1985年调查结果,经过近30 a的恢复,亚高山草甸土、草甸土、黄棕壤、褐土土壤SOC含量呈增加趋势,棕壤SOC含量下降幅度最大,2015年仅为1985年的31.06%;土壤TN变化不大;TP含量呈下降趋势,变化幅度在56.41%~87.85%之间。     

基于指数型的浅层滑坡非积水降雨入渗模型研究

降雨诱发浅层滑坡稳定性评价的前提是计算边坡的湿润锋深度,目前较为常用的计算方法是基于改进的Mein-Larson降雨入渗模型,但该模型假定斜坡土体初始含水率均匀分布,实际上斜坡土体初始含水率分布是不均匀的,其表现出越靠近地下水位土体含水率越高的规律。为了体现这一实际情况,提出一种指数型的土体初始含水率分布函数,对传统的非积水降雨入渗模型进行了改进,并通过有限元数值分析对土体初始含水率分布函数和改进的模型进行了验证。结果表明:模型计算解与数值解较为接近,说明改进的非积水降雨入渗模型具有一定的适用性。     

玉龙雪山牦牛坪高山草甸的干扰格局分析

近几年玉龙雪山生态旅游热升温,对该区域生态环境和植被资源的影响日趋显著,研究该区域高山草甸所受干扰对制定该区域的生态保护、可持续发展对策具有重要意义。为明晰人类活动对玉龙雪山高山草甸的影响,选取该区域典型高山草甸分布区域作为研究区,分析其草甸退化格局,通过干扰强度模型量化研究区的干扰格局,并利用方差分解确定不同干扰对高山草甸退化的贡献率。结果表明：（1）放牧干扰主要集中在牲畜饮水点附近,旅游干扰更多作用于景区观景台和寺庙附近,干扰活动分布与路径体系相吻合,游径布设和游客行为扩散模式决定了旅游干扰的格局;（2）草甸退化程度随干扰程度的增加而升高,干扰强度最大的区域与草甸的重度退化区域重合;（3）总体上旅游较放牧对草甸退化的贡献作用更大,但存在空间差异。在玉龙雪山牦牛坪景区,旅游干扰已逐渐取代放牧干扰成为主要干扰因素,且路径体系与旅游干扰格局具有较高的吻合度,对草甸退化格局的影响在逐渐增加。综上,建议选取使用率高的非正式路径修建为正式路径,保护和恢复分布在使用率低的非正式路径旁的植被和土壤,以降低旅游干扰对高山草甸的影响。     

残积碎石土斜坡特性参数空间变异性野外调查方法研究

特性参数空间变异性是碎石土斜坡随机结构的参数化表征，其合理确定对碎石土斜坡稳定性评价具有重要意义，但现有确定方法工作量大、成本高。提出一种轻量化的碎石土斜坡特性参数空间变异性野外调查方法，并应用于黄冈某残积碎石土斜坡工程实例，得到了碎石土斜坡特性参数空间变异性的初步认识。结果表明：提出的碎石土斜坡特性参数空间变异性野外调查方法有效且方便可行，确定的碎石土斜坡特性参数统计数据特征符合经验认识；目前关于碎石土斜坡特性参数的空间相关性和互相关性的经验认识较少，通过调查确定的碎石土斜坡特性参数的空间相关距离和互相关系数为该方面研究积累了定量数据：该斜坡工程实例水平、垂直、顺坡向的相关距离分别为1.24～2.25 m、0.76～1.23 m、0.14～0.39 m。     

植被对黄土高原坡沟系统重力侵蚀调控机理研究

采用有限差分软件FLAC^3D对黄土高原坡沟系统及植被覆盖下重力侵蚀机理进行探索,对有无植被的坡沟系统应力场、 位移场和塑性区分布进行数值模拟,阐明了植被根系措施减缓重力侵蚀作用机制。结果表明,坡沟系统上部位移以"沉降"模式为主,下部位移以"剪切"模式为主,沟头溯源区是坡沟系统重力侵蚀最为强烈的部位;剪切塑性区域主要分布于坡面和沟坡大部分区域,张拉塑性区域主要分布于梁峁顶和梁峁坡上部;有植被覆盖时,根系加固作用改善了坡面浅层土体应力,有效降低了坡面土体的应力集中;减小了坡沟系统坡面浅层土体位移,使水平位移减少15%,铅垂位移减少2.5%;并减少了塑性屈服区体积,使剪切塑性区减少11.48%,张拉塑性区减少83.99%;减轻了重力侵蚀的破坏程度,但并未改变坡沟系统以剪切破坏为主的屈服模式。该研究为更好理解植被根系调控重力侵蚀研究提供了新的技术方法。     

五台山不同退化程度亚高山草甸土壤微生物群落分类与功能多样性特征

土壤微生物在草地生态系统功能中发挥着重要作用,但其多样性对草地退化的响应尚未得到充分研究.采用宏基因组测序技术对五台山亚高山草甸4个不同退化阶段[未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)]土壤微生物分类和功能多样性特征及其影响因素进行分析.结果表明,4个不同退化阶段亚高山草甸之间放线菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和Parcubacteria的相对丰度存在显著差异(P<0.05).与ND草甸相比,退化草甸增加了与碳代谢、氨基酸生物合成、丙酮酸代谢、柠檬酸循环、丙酸代谢、丁酸代谢和脂肪酸代谢相关的基因比例,表明亚高山草甸退化改变了土壤微生物群落能量代谢和营养循环的潜力.草地退化改变了土壤微生物分类和功能α多样性,特别是MD和HD草甸中微生物功能多样性显著降低.亚高山草甸退化过程中土壤微生物物种分类和功能组成均显著变化(P<0.05).土壤总氮、pH值和有机质含量对微生物群落分类和功能组成具有显著影响.植物群落β多样性与微生物群落分类和功能β多样性显著相关(P<0.05),具有强耦合性.研究结果揭示了草地退化过程中地下微生物分类和功能多样性的变化及...     

关于在长江经济带布局以水质改善为目标的流域生态缓冲体系的思考

生态缓冲带能够有效减缓流域内的人类活动或自然过程对水环境和水生态系统的影响.在长江经济带构建流域生态缓冲体系,对长江生态保护修复具有十分重要的意义.讨论了构建流域生态缓冲体系涉及的生态缓冲带位置选择、缓冲体系所占最低面积比率、宽度划定等一些基本的原则要求;利用卫星遥感影像数据,提取各汇水单元的地形特征、土地利用类型特征、土壤类型、土壤侵蚀强度、水文水系等数据,对长江经济带流域生态缓冲体系进行布局.结果表明:①长江经济带内林草地是主要土地利用类型,占区域总面积的62.46%,但是分布很不均匀,主要集中在西部高地和中下游的丘陵地带,在人口密集、农田密集的区域分布偏少;城镇用地主要集中在长江中下游地区.②土壤类型空间差异显著,浙江省、江苏省、湖南省、江西省及安徽省大部分区域的土壤多是黏性比较大,污染物迁移能力较低;而污染物迁移能力较强的砂质土或者土层较薄的山地草甸土主要分布在四川省北部、西北部.水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀均有分布,且以水力侵蚀为主,建议在中度及以上侵蚀强度区域尽量减少污染源,重点布置缓冲带,增加该区域的缓冲力度.③长江经济带范围内可以利用的中小型湿地、小型河流支浜的面积至少有1.4×104 km2,再结合林草缓冲带,就可以形成一个生态缓冲体系.④在土地利用类型分布结果基础上,叠加土壤侵蚀强度和水系分布,将污染源区、中度及以上侵蚀强度区、水体区作为缓冲对象,建立缓冲体系的重点区域,总面积约14.26×104 km2,占长江经济带总面积的6.95%.对照欧美地区的研究,6.95%的缓冲体系面积占比是偏低的,需要在长江经济带开展深入研究来确定适宜的缓冲体系面积比,推进长江经济带流域生态缓冲体系的构建.      

木本植物不同部位对土质斜坡稳定性的影响

植被护坡是土质斜坡护坡的一种最为常见和有效的措施,一方面可以防止水土流失,另一方面可以美化环境。分析了木本植物不同部位与土质斜坡稳定性的相关性,并运用Geostudio软件模拟计算了在有无植物茎叶和根系情况下土质斜坡的稳定性系数,分析其对土质斜坡稳定性的影响。结果表明:植物茎叶通过截留作用和蒸腾作用等改变地下水水位来影响土质斜坡的稳定性,但在大风和台风情况下植物茎叶会向斜坡传递风荷载而降低土质斜坡的稳定性;植物根系通过加固作用和成孔作用来影响土质斜坡的稳定性;植被衍生物在进行新陈代谢过程中提高了土体的酸度,增加了土体孔洞数量,从而降低了土质斜坡的稳定性。本研究可为植被护坡工程选择植被类型和设计植被空间分布提供理论依据。     

甘南高寒草甸植物群落物种多度分布特征

为分析甘南高寒草甸植物群落物种多度分布格局对海拔梯度的响应,探讨物种多样性的形成规律及维持机制,采用典型样地调查法采集数据信息,并通过RAD软件程序包对实验数据进行拟合分析.结果表明：植物群落物种多样性随海拔的升高呈现先增加后降低的“中间膨胀”模式,海拔3500m处群落物种多样性达到最大.利用5个模型对海拔梯度上全部物种多度分布进行拟合发现,甘南高寒草甸植物群落物种多度分布符合生态位模型,尤其是geo模型,利用该模型可以很好地拟合群落物种多度分布格局,同时也说明生态位分化对高寒草甸植物群落物种多度分布起主要作用.常见种多度分布的最优拟合模型为geo模型,其与全部物种的最优拟合模型一致;而稀有种多度分布的最优拟合模型为rane模型,说明常见种是影响不同海拔梯度群落物种多度分布格局的主要原因,其对群落生产力和稳定性的维持有不可替代的作用,但稀有种因其独特的功能性状也在一定程度上影响着群落结构,二者以各自不同的方式共同维系着高寒草甸的物种多样性.     

太湖地区潴育型水稻土中10种元素的分布

潴育型水稻土,是太湖地区水稻土中最大的一个亚类。其重金属元素在土体中的含量状况及分布特性,尚未见有报道。为了有利农业生产,改善环境,本文对镉、锌、铜、铅、锌、锰、钛、汞及砷10种元素的含量及分布进行了调查。     

典型铁路工程水土流失情况调查研究

在我国水力侵蚀亚区内选取几条施工中铁路进行现场水力侵蚀实验调查,对铁路施工期水力侵蚀情况调查和研究,并在我国5个水力侵蚀亚区内的铁路施工期水力侵蚀进行人工降雨试验和侵蚀沟调查,研究结果得出5个侵蚀亚区内各铁路工程类型施工期水土流失等级、加速侵蚀因子和侵蚀模数。结论表明,交通工程边坡水力侵蚀程度受施工工程特点影响非常明显,新型构造物的形成将引发严重的土壤侵蚀现象。     

典型铁路工程水土流失情况调查研究

在我国水力侵蚀亚区内选取几条施工中铁路进行现场水力侵蚀实验调查,对铁路施工期水力侵蚀情况调查和研究,并在我国5个水力侵蚀亚区内的铁路施工期水力侵蚀进行人工降雨试验和侵蚀沟调查,研究结果得出5个侵蚀亚区内各铁路工程类型施工期水土流失等级、加速侵蚀因子和侵蚀模数。结论表明,交通工程边坡水力侵蚀程度受施工工程特点影响非常明显,新型构造物的形成将引发严重的土壤侵蚀现象。     

环丙沙星在亚高山草甸土和沼泽土中的吸附特性

为了研究环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）在土壤中的吸附过程及主要影响因素,以川西北高原亚高山草甸土和沼泽土为研究对象,采用OECD guideline 106批平衡方法,分析了亚高山草甸土和沼泽土对CIP的吸附动力学特征、吸附热力学特征以及pH、温度、CIP初始浓度等对其吸附过程的影响.结果表明:①不同初始浓度CIP在两种土壤中的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,R2为0.920 2~0.988 6.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合两种土壤对CIP的吸附热力学过程,吸附等温线符合“L”型.③在15~35℃范围内,吸附热力学参数ΔHθ（吉布斯自由能）和ΔGθ（焓变）均小于0,ΔSθ（熵变）大于0,表明两种土壤对CIP的吸附过程以物理吸附为主,属于吸附体系混乱度增加的自发进行的放热反应.④吸附容量lg K_f满足沼泽土大于亚高山草甸土,说明沼泽土对CIP的吸附能力强于亚高山草甸土,且两种土壤的吸附能力与CIP的初始浓度呈正相关.⑤在pH为3~9条件下,吸附量均随pH的增加呈现先增后减的趋势,当pH为5时,两种土壤对CIP的吸附效果均最好,表明强酸和碱性环境均不利于土壤对CIP的吸附.研究显示,CIP在两种土壤中的吸附容量、吸附强度以及吸附速率均存在较大差异,温度、CIP的初始浓度和pH对两种土壤吸附CIP存在一定影响.      

基于信息量模型的赣州市地质灾害易发性分区

赣州市地质灾害发育广泛、成因复杂,对当地社会经济发展和人居环境影响深刻。在对赣州市地质灾害情况进行资料收集和野外调查的基础上,确定斜坡几何形态、斜坡结构类型、工程地质岩组等6类影响因素作为该地区地质灾害易发性分区的评价指标;根据专家经验,结合地形地貌等因素,以250m×250m网格尺寸为单元获取指标数据,利用信息量模型和ArcGIS软件的空间分析功能,开展了赣州市地质灾害易发性分区研究;根据分区结果提出了相应的地质灾害防治措施。结果表明:研究区地质灾害可划分为高易发区、中易发区、低易发区3个区及11个亚区,该分区结果与地质灾害实际调查结果基本相符,表明利用信息量模型进行地质灾害易发性分区具有可行性和有效性。研究结果对该地区地质灾害易发性评价及灾害防治具有重要的理论和现实意义。     

多维多箱模型预测大气环境的研究

本采用三维多箱模型对石家庄市区特征污染物SO2的浓度进行了计算。三维多箱模型改进了常规的单箱模型，详细考虑了污染源的空间分布变化和气象条件以及他们对周围环境的影响。把计算结果与地面监测值和1994年1月份中国环境科学研究院的高空航测值进行了比较分析后发现，用多箱模型预测大气环境比单箱模型产生的误差要小，从而证明用多箱模型预测市区和经济开发区的大气环境是最佳方法之一。     

河北沧州地区地下水中盐分的时空演化及其机理探讨

沧州地区多年来大量开采深浅层地下水,破坏了咸淡水层的界面,并导致咸水面下移,对下部含水层有较大的影响。本文以沧州地区地下水中的盐分为研究对象,在历史资料收集分析、野外水文地质调查、取样测试分析的基础上,对比分析了历史阶段和现阶段地下水TDS的空间分布规律,探讨了沧州深层和浅层地下水中TDS的空间分布特征、演化特点及成因。结果表明:从1980年到现在30余年,沧州地区深、浅层地下水的TDS均呈升高趋势,浅层水TDS高的区域从滨海向区域中部延伸,深层水TDS仍为滨海中部西部;补给量减少是浅层地下水TDS增大的主要原因,深层地下水开采是深层地下水TDS增大的主要原因。可通过有效解决深层地下水超采问题,同时,对TDS高的微咸水和咸水进行综合开发利用等措施来改变沧州区域地下水TDS升高趋势。     

小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。     

基于CA-Markov模型的土壤侵蚀预测分析——以宜昌市为例

本研究介绍了CA-Markov模型预测土地侵蚀的方法,分析了宜昌市2000年、2010年和2020年三期的土壤侵蚀强度空间分布数据,提出以这三期数据作为预测基准年,利用CA-Markov模型进行精度验证后来预测宜昌市2030年土壤侵蚀情况,并在此基础上分析宜昌市2030年土壤侵蚀强度空间分布及土壤侵蚀发展趋势。结果表明：宜昌市2030年土壤侵蚀情势总体向好发展,水土流失面积与强度呈现“双下降”态势,水土流失面积下降至2493.6km²;秭归县、当阳市、兴山县等区域土壤侵蚀情势仍然不容乐观,高强度侵蚀面积出现净增长,仍是未来水土保持的工作重点。     

基于FLUS模型的湖北省生态空间多情景模拟预测

改革开放以来,中国经济在飞速发展的同时,生态环境问题日益严峻。为保障国家和地区的生态安全,对未来生态空间进行模拟预测十分必要。在长江大保护和长江经济带绿色发展背景下,以湖北省为研究区,利用FLUS模型基于湖北省2010年、2015年土地利用数据及包含自然和人文因素的15种驱动因子数据,对2035年的湖北省生态空间进行模拟预测。结果表明：利用2010年土地利用现状模拟出的2015年湖北省土地利用变化情况,总体精度达到0.976,Kappa系数达到0.961,模拟精度较高。设置的生产空间优先、生活空间优先、生态空间优先以及综合空间优化4种不同情景,基本满足未来湖北省不同发展导向的需求。从地貌单元角度来看,在不同情景下,湖北省生态空间主要分布于湖北省边陲四大山区,中部江汉平原生态空间零星分布。从数量规模上来看,不同情景下各个用地类型数量规模差异较为明显,生产空间优先情景下耕地面积增加1216 km²,生活空间优先情景下城镇用地规模增加5959 km²,生态空间优先情景下生态空间用地增长722 km²,综合空间优化情景下生态空间用地规模变化更趋于平缓。从生态空间变化分布来看,四大山区的生态空间变化不大,但中部江汉平原生态空间变化较为明显,其中从行政区划上来看,变化范围主要分布于武汉城市圈、襄阳市、宜昌市中西部地区及随州市中部地区。总而言之,FLUS模型对于湖北省生态空间模拟的适用性较好,多情景模拟结果可为湖北省未来国土空间规划及未来生态空间管控提供多角度、多方向的政策决策参考。     

基于改进DRASTIC和AHP对尉氏县地下水防污性能评价

为了解尉氏县中心城区地下水防污性能,根据自然地理和地质条件,在DRASTIC模型的基础上,选取地下水埋深、渗流带介质类型、含水层介质类型、含水层富水性和土壤介质类型,并用层次分析法(AHP)确定权重,提出了一种改进的地下水防污性能评价模型——DASIY模型。借助于Mapgis技术的空间分析功能,对该地区浅层地下水系统防污性能进行了分区评价。结果表明,防污性能差及较差区主要分布于现代黄河冲积平原区,防污性好及中等区分布于古黄河冲积平原区。浅层地下水系统防污性能评价结果可为当地政府管理部门制定城市规划、地下水资源保护以及工业布局提供决策参考。