玉米与蔬菜间作削减农田径流污染的分析

为探明种植模式对农田径流污染的影响,寻求控制农田径流污染的有效种植模式,对不同种植模式下的小区径流量和径流污染(TN,TP,COD_Cr和SS)进行了测定. 结果表明:蔬菜单作模式的农田径流量和径流污染明显大于玉米与蔬菜间作模式;玉米与蔬菜间作模式可削减农田地表径流量和径流污染,其中玉米‖青花-马铃薯间作模式削减污染效果最好,与其对应的蔬菜单作模式——青花-马铃薯单作模式相比,该间作模式可削减79.59%的径流量,86.87%TN,84.23%TP,91.41%COD_Cr和82.46%SS的流失量.      

西北地区戈壁和绿洲风蚀起沙(尘)的研究

利用敦煌地区戈壁和绿洲的观测资料,分析了两种地表下春季的风蚀起沙(尘)情况.研究表明,在自然状态下,由于地表土壤的粒子尺度分布特征、植被覆盖度及地表土壤水分含量等下垫面特征不同,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度要大于戈壁地表,其垂直尘粒通量(风蚀起沙率)比戈壁地表小将近一个数量级;但考虑人为的翻耕作用时,绿洲地表风蚀起沙的临界摩擦速度可能会减小一半以上,其垂直尘粒通量也将增加大约一个数量级,甚至比戈壁地表还要大.     

植被过滤带模式对内蒙农牧交错区截流减沙的影响及优选

为了提高农牧业交错带禾本植被过滤带截流减沙效果,在内蒙古中部巨宝庄试验基地设置过滤带茎间距(0.9cm、1.2cm、1.7cm)和宽度(3m、6m、9m)2个因素,包括空白对照共10个处理.研究了植被过滤带茎间距和宽度对截流减沙的响应,并运用熵权TOPSIS模型评价了不同植被过滤带模式的综合效益,筛选该地区禾本植被过滤带适宜茎间距和宽度.结果显示,在相同植被过滤带茎间距条件下,增加过滤带宽度显著降低径流与泥沙出流量,过滤带宽度为9m与6m处理比3m处理在过滤带末端平均泥沙含量分别减少了80.97%和60.66%,平均径流量分别降低了62.14%、33.59%,并分别推迟水沙出流时间7min和2min.在相同过滤带宽度下,减少植被茎间距有效提高截流减沙效果,其中过滤带茎间距为0.9cm处理比1.2cm与1.7cm处理在过滤带末端平均泥沙含量分别减少了35.4%和48.28%;平均径流量分别降低了16.5%和18.26%.茎间距与宽度对径流、泥沙拦截量影响极显著,过滤带宽度对径流影响更大,且两者交互作用对泥沙拦截量影响极显著.通过熵权TOPSIS评价得出过滤带宽度为9m,茎间距为0.9cm的禾本植被过滤带模式综合评分最高,经济与截流减沙综合效益最优,研究结果对当地植被过滤带建设有重要指导意义.     

砾石覆盖防风蚀风洞实验

利用风洞实验开展了2 cm粒径砾石覆盖防风蚀效果研究。实验结果表明:砾石覆盖的存在可大幅降低沙床输沙率;同一风速下,输沙率随覆盖度的增加而降低,砾石覆盖率高于35%时床面不发生明显风蚀;同一砾石覆盖度下,输沙率随风速的增加而增加,风速超过18 m/s时输沙率迅速增加。采用风蚀防护率指标评价了砾石覆盖的防风蚀效果,当覆盖度不低于35%、风速不超过26 m/s时,风蚀防护率均大于90%。研究结果对采用砾石覆盖进行某数百平方公里的场地防风固沙工程设计具有参考价值。     

滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响

采用田间小区试验,在自然降雨条件下,对滇池流域蔬菜(豌豆、西葫芦、马铃薯)单作与玉米套作蔬菜两种种植模式下农田地表径流的产生量与径流污染(TN、TP、COD、SS)的浓度进行了分析研究.结果表明:蔬菜单作和玉米套作蔬菜种植模式下地表径流量分别为94.7～128.9m·3hm-2和52.6～76.4m·3hm-2.蔬菜单作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为10.6～35.8、0.79～3.23、54.6～224.1和35.0～478.3mg·L-1,流失量分别为1.74～2.39、0.18～0.26、7.71～10.59和10.4～21.7kg·hm-2;地表径流TP流失量以马铃薯单作模式最大,其余径流污染流失量以豌豆单作种植模式最大.玉米与蔬菜套作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为11.7～23.8、0.23～3.54、26.5～222.1和49.7～541.3mg·L-1,流失量分别为0.82～1.22、0.10～0.16、4.17～6.03和8.71～12.6kg·hm-2;地表径流污染流失量均以玉米套作西葫芦种植模式最小.玉米套作蔬菜种植模式显著减少蔬菜农田地表径流量和径流污染流失,对地表径流量、地表径流TN、TP、COD和SS流失量的最大削减率分别为44.5%、53.1%、46.4%、52.1%和42.2%.     

不同利用方式对草甸草原抗风蚀能力的影响

为了解不同利用方式对呼伦贝尔草甸草原抗风蚀能力的影响,采用植被凋查结合风洞实验的方法对不同利用方式条件下的草甸草原植被变化和草甸草原原状土的抗风蚀能力进行了研究.结果表明,草甸草原不同利用强度条件下临界风蚀风速(v)随植被盖度(Cover)的变化基本服从二次幂函数关系.随着利用强度的增加,植被盖度降低,在同样风速条件下(大于临界风蚀风速),风蚀率迅速增加.较轻的利用强度下,当植被盖度保持在63%时,在风速为25 m/s条件下风蚀率也很小,而当植被盖度<35%时,在风速为20～25 m/s条件下,风蚀率随植被盖度的下降迅速上升.草甸草原区的免耕农田由于完全失去植被的保护,每分钟狂风(25 m/s)造成的土壤风蚀量达到682.1 kg/hm2,接近1 a的土壤平均生成量(1 000 kg/hm2).     

天津市近郊地表风蚀型开放源对中心城区影响估算研究

可吸入颗粒物(PM₁₀)是我国大部分城市环境空气的首要污染物,地表风蚀尘是其重要来源,需要对该源的贡献量进行定量估算.基于TM遥感影像对天津土地利用类型进行分类并在近郊布设94个点采集地表土壤样品,进行粒度分析,基于GIS进行克里格插值计算,得到土壤粒径分布.结合风向、风速等气象数据,计算得出2009年分季节近郊四区（北辰、西青、津南和东丽）土壤风蚀模数、风蚀量、释尘模数和释尘量.结果表明,天津市近郊春、夏、秋和冬的风蚀量分别为21236.31、 4435.21、 7272.13和17204.40 t;北辰、西青、津南和东丽的全年风蚀量分别为6380.23、 32881.13、 8340.67和2546.02 t;全年耕地和林草地的风蚀量分别为49 599.20和548.85 t.天津市近郊2009年释尘量分别为9352.92 t（粒径＜10 μm）、 20587.99 t（粒径10～15 μm）和13873.74 t（粒径15～20 μm）.天津市近郊输入中心城区20　μm以下的尘量为20592.91 t, 10 μm以下的尘量为4395.89 t,占21.35%.     

城市形态参数对边界层气象条件影响的模拟

利用耦合城市冠层方案的气象模式WRF,选取高密度城市深圳,通过在模式中设置不同建筑物高度和密度的敏感性试验,研究城市形态参数对边界层气象条件的影响.结果表明：建筑物高度和密度增加会使日间城市冠层对热量的截留作用增强,城市储热分别增加约6W/m²和9W/m²;在城市冠层遮蔽效应和截限作用的共同影响下,建筑物高度增加会使日间地表温度降低约0.3℃,而建筑物密度增大则会引起地表温度增加0.6℃以上,2m温度和地表温度的变化有很好的一致性.城市建筑物高度和密度增加均会引起地表粗糙度增加,造成风速分别降低约0.4m/s和0.6m/s,同时在夜间,由于湍流运动增强,使得夜间边界层高度分别增加约30~40m和20~30m.反之,建筑物高度和密度减小使日间储热减小6~7.5W/m²,10m风速增加约0.3m/s和0.4m/s,夜间边界层高度降低约30~50m和10~30m.     

我国地表矿物质颗粒物的粒度分布与来源

下垫面的地表矿物质颗粒物是大气气溶胶的源和汇，对生物地球化学循环、环境状况和人体健康产生影响。下垫面地表矿物质颗粒物的粒度分布是表征颗粒行为的重要参数，颗粒物的物理性质、化学性质和环境学性质等都与粒径有关。为探究人为下垫面（城市铺装道路、农村土路和农田等）和自然下垫面（沙漠和戈壁）地表矿物质颗粒物的粒径分布，并分析其影响因素，对城市铺装道路、农村土路、裸露农田、沙漠和戈壁下垫面的地表矿物质颗粒物进行粒度研究。结果表明：从沉积物中值粒径来看，城市铺装道路表现为佛山市南海区（254.9 μm）＞杭州市桐庐县（247.5 μm）＞北京市（201.3 μm）＞ 南平市延平区（178.7 μm）＞兰州市（65.5 μm）；赣州市湖江镇农村土路为131.3 μm；兰州市榆中县裸露农田为21.1 μm；沙漠和戈壁表现为腾格里沙漠（272.7 μm）＞塔克拉玛干沙漠（121.9 μm）。总体来说，地表矿物质颗粒物的粒度分布与人类活动、地理位置、风速和季节等因素密切相关，人类活动对粒度分布的影响因人类活动的复杂而难以明确，风速不同将裹挟不同粒径颗粒物，不同季节风速与风向不同，不同地理位置人类活动与风速存在差异。样本中，除兰州市外，城市铺装道路的地表矿物质颗粒物主要来自土壤、工地和交通活动等局地源，远距离传输来的颗粒物较少；沙漠沉积物的来源为单一的局地物质；沙漠沉积物中重金属含量表现出随粒径变大而减小的趋势。     

风蚀扬尘抑尘剂效率测试方法与应用

风蚀扬尘抑尘剂是一种控制风蚀扬尘的有效措施,探讨使用便携式风洞(PI-SWERL)测试风蚀扬尘抑尘剂效率的方法,并对比国内外2种抑尘剂对风蚀扬尘PM2. 5的抑制效率,以研究喷洒方式、稀释倍数和风速对抑尘效率的影响.结果表明:①按照推荐的稀释倍数分别配置G和Enviroseal(ES)抑尘剂水溶液并测试,液滴喷洒方式对应的抑尘效率优于雾化喷洒方式,在17. 2 m·s~(-1)(相当于8级风)风速时G抑尘剂效率(99. 5%)优于ES抑尘剂(94. 0%)和水(77. 5%);②对稀释倍数为50、100、150、200和400倍的G抑尘剂进行测试,在17. 2 m·s~(-1)风速时,抑尘效率分别为99. 7%、99. 5%、99. 7%、98. 1%和95. 9%,可根据抑尘效率变化拐点确定抑尘剂最佳成本效益稀释倍数;在13. 1～17. 2 m·s~(-1)风速范围内,抑尘效率随风速增加而增加.③使用便携式风洞测试风蚀扬尘抑尘剂效率的方法,可以量化抑尘剂对风蚀扬尘PM2. 5的抑制效率,建议对风蚀扬尘抑尘剂开展抑尘有效期和环境友好性测试.     

集宁—二连浩特铁路干线防护林土壤的理化特性

应用经典统计学方法,对集宁－二连浩特铁路沿线防护林土壤理化特性进行了研究. 结果表明,与林带外相比,林带内土壤容重显著减小,影响其容重大小的主要因素是由林带内外和不同林带类型差异造成的. 林带内表土层物理性砂粒所占比例显著增大,物理性黏粒所占比例降低,心土层、底土层无明显变化. 土壤水分在垂直方向呈先增后降趋势,时间变化表现为减小趋势,林带内土壤含水量以及水贮量损失均显著增大. 林带内表土层有机质、速效钾含量显著增加,心土层、底土层无明显变化. 全氮、速效磷含量无明显变化. 结合不同林带土壤理化性质分析表明,在草原铁路沿线造林工作中,如果立地条件允许,适宜造锦鸡儿林带和榆树林带,锦鸡儿林带起固沙作用,榆树林带起防风作用.      

澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性

三峡库区消落带是典型的生态脆弱带,其土壤N循环因受到植物根际效应和季节性淹水的影响而具有特殊性.本研究以三峡库区一级支流澎溪河消落带为例,选择4种植被(狗牙根、香附子、苍耳以及玉米)覆盖区,采集植物根际、非根际土壤,分析根际土壤与非根际土壤理化性质、无机氮形态以及7种N素转化相关酶,并比较了4种植物根际效应强度,以反映不同植物覆盖对消落带土壤N循环过程的影响.研究表明:供试植物根际土壤pH值均低于非根际,有机质、全氮、全磷含量均高于非根际,表明植物根际对消落带土壤养分有富集作用;4种植物根际土壤硝态氮、铵态氮、亚硝态氮及14d可矿化氮含量均高于非根际,且土壤硝态氮、亚硝态氮以及14d可矿化氮含量呈现香附子＞狗牙根＞苍耳/玉米;总体上根际土壤N转化酶活性高于非根际,且狗牙根和香附子覆盖区脲酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺酶、脱氢酶显著高于玉米和苍耳覆盖区;蛋白酶、脲酶、谷氨酰胺酶活性与4种N形态均呈显著相关性,是消落带土壤N转化的主要参与酶类;根际效应分析结果香附子和狗牙根对消落带土壤N转化的根际效应强度大于苍耳和玉米,有利于土壤N素的固定和保持.植物根际效应对消落带土壤N素循环的影响可为消落带植被恢复工程中植被选择提供参考,也为改善消落带土壤退化相关研究提供科学支撑.     

1957-2009年黄土高原地区风速变化趋势

用88个气象站1957-2009年的月平均风速和最大风速日值资料,采用距平累积法、 5 a趋势滑动法、 Mann-Kendall趋势检验法等分析了黄土高原地区风速的变化趋势及其空间分异等特征。结果表明:①黄土高原地区1957-2009年多年平均风速为2.36 m/s,水蚀区、 水蚀风蚀交错区和风蚀区年均风速分别为2.36、 2.17、 2.60 m/s,年际变化倾向率分别为-0.008 4、 -0.009 4和-0.018 8 m·s^-1·a^-1,并均通过了0.001的极显著性检验。3个区域均是冬、 春季的平均风速对全年趋势演变贡献率较大,年均风速也均在1981年发生偏强转为偏弱的跃变,20世纪70年代以后平均风速逐渐减小。②黄土高原平均风速减少的主要原因是最大风速为5级或5级以上的发生日数减少。大风频率从1970年代至2000年代呈显著减少趋势,风蚀区减少幅度最大,减少了10%以上,水蚀风蚀交错区减少1%~5%,到2000年代,大多数站点的大风频率均降低为<2%。③水蚀风蚀交错区和风蚀区年均大风日数较多,而水蚀区和黄土高原西部地区年均大风日数较少。根据大风年均发生日数,将大风天气划分为大风天气较少区(年均大风日数<10 d)、 较多区(10~50 d)、 多发区(50~100 d)和频发区(>100 d)。大风较多区在黄土高原地区分布最广,其次是较少区,无频发区。70年代至90年代,风蚀区和水蚀风蚀交错区的站点大多为大风较多区,其中70年代中宁和包头为大风多发区;2000年代以后,大部分地区转为大风较少区。     

农地转入规模扩大有助于农民农业增收吗?——基于中国中部5省农户调查的实证研究

在全国农地流转、规模经营的呼声越来越高的背景下,农地流转政策的推行是否起到应有的效果有待检验和反思。论文基于来自我国中部5省925个转入户的调查数据,从3组模型全面考察了农地转入规模与农户农业收入之间的关系。实证研究表明：1）农地转入规模与农业收入呈正向关系,但农地转入规模的经济收益率仅为2.9%。2）农地转入规模对农业收入的作用在不同区域、流转方式、农户类型之间有明显差异：安徽、湖北和湖南较之河南、江西的规模经济收益率更高,农户自发流转下的规模经济收益率高于集体主导方式,农地转入规模对纯农户农业收入的影响要大于对兼业农户。3）农户平均收入水平随着转入规模增加呈现出先增加后降低的“倒U型”趋势,农地转入规模等级越大,其经济收益率却越低。因此,目前我们亟待解决的是加强农地流转对农户收入影响的系统机制研究,寻找制约流转规模效益的因子,降低农户大规模流转时的风险和损失,而不是盲目扩大流转面积。     

风浪对太湖水体中胶体态营养盐和浮游植物的影响

为了解不同风浪条件下太湖水中胶体态营养盐和浮游植物含量的特征, 选择不同风速情况进行现场观测和采样, 用切向流超滤法获取胶体, 测定胶体态有机碳、氮、磷及其他形态营养盐含量. 同时收集浮游植物样品, 测定其密度和生物量. 结果表明, 在风速小于4m/s时胶体氮(CN)和胶体磷(CP)含量随风速变大而升高, 而在风速大于4 m/s时其含量不再升高, 甚至略有降低; 叶绿素a(Chl-a)、浮游植物密度、蓝藻密度和蓝藻生物量均在风速小于4m/s时随风速增大而升高, 在风速大于4 m/s时随风速增大而降低, 说明小风浪有利于蓝藻生长或漂浮, 而大风浪对其生长或漂浮不利. CN和CP含量与浮游藻类含量呈显著正相关, 表明在藻类生长旺盛的夏季, 太湖水中胶体氮、磷的主要来源为藻类产物.     

植被对风沙土风蚀作用的影响

以植物模型、风沙土为实验材料，以风洞模拟实验为研究手段得出初步结论：地表粗糙度为植被特征参数的函数，随植被盖度的增加呈幂函数增加；随植被作用区面积蛎呈线性增加；与行状植物的排列方向和主风向夹角的平方根成正比。在盖度相同的条件下，均匀分布较丛状分布可产生较大的粗糙度。风蚀率随植被盖度的减少呈指数增加。植被盖度对风沙土风蚀作用的影响可划分为３种程度类型：大于６０％为轻度风蚀和无风蚀。６０％￣２０％为中     

水蚀风蚀交错带小流域生态环境综合治理模式研究

水蚀风蚀交错带是黄土高原侵蚀最严重的地区和黄河下游河床粗泥沙的主要来源区，其生态环境脆弱、治理难度大，加之晋陕蒙能源基地的大规模开发，也带来了新的环境问题。鉴于治黄和煤田开发及生态环境整治的紧迫需要，以水蚀风蚀交错带六道沟小流域为试区，分析研究了该区水蚀风蚀时空分布规律及脆弱生态环境特征，提出以防治水蚀和风蚀为中心，以提高生态经济效益和持续发展为目标，以基本农田优化结构和高效利用及植被建设为重点，建立具有防蚀固沙兼高效生态经济功能的大农业复合生态系统综合治理模式，取得了良好的社会与经济效益。     

绿洲-荒漠交错带土地利用/覆盖时空变化研究

选择新疆于田县为研究区,从导致区域生态环境问题的主要驱动因素--土地利用/覆盖变化(LUCC)为出发点,以遥感技术为依托,对3个时相的陆地卫星数据及相关统计资料进行了处理,利用得到的土地覆盖差值图像,定量分析评价了该区域1979-2001年的时空变化趋势及其主要驱动机制.结果表明:造成绿洲-荒漠交错带生态环境变化的原因主要是绿洲人口数量的剧增以及过渡樵采等,不合理的水土资源利用导致绿洲荒漠化和交错带地下水位下降.绿洲-荒漠交错带普遍存在植被覆盖度大面积下降现象,原先连续的过渡带已有转化成生态裂谷的趋势,绿洲的屏障作用进一步降低.在绿洲外围风沙前沿地带,地表裸露、松散,在起沙风的作用下,流沙侵入农田,进一步恶化了本已很贫瘠而又脆弱的农业生态环境.因此,现阶段绿洲外围生态环境较为恶劣,整体处于不稳定状况.      

西藏高原生态系统服务时空格局及其变化特征

西藏高原是我国国家生态安全格局中至关重要的区域,维护提升其生态屏障功能是该区生态保护的核心目标。论文分析了1990—2010年西藏高原生态系统类型及其服务能力的时空变化格局,开展近20 a生态屏障功能的综合评估。结果表明：1）近20 a,西藏高原生态系统宏观格局稳定少动,森林、水体与湿地面积略有增加,草地、荒漠面积减少;2）森林、草地、湿地生态系统水源涵养量为895.19×10⁸ m³,平均单位面积水源涵养量为744.48 m³/hm²,近20 a水源涵养服务在波动中有所提升;3）水蚀区土壤水蚀模数为3 876 t/km²,土壤水蚀量为10.31×10⁸ t,生态系统土壤保持服务保有率为66.3%,近20 a土壤侵蚀量下降,而土壤保持服务保有率呈持续上升趋势;4）土壤风蚀模数为1 581.2 t/km²,土壤风蚀量为18.99×10⁸ t,防风固沙服务保有率为66.5%,近20 a由于风场强度减弱与植被覆盖度增加,土壤风蚀量下降,而生态系统防风固沙服务保有率持续提升;5）森林、草地、湿地碳固定服务量为1.95 Pg C,从前10 a略有下降态势转变为后10 a轻微上升趋势。