喀斯特黄壤区侵蚀性降雨及产沙特征分析

侵蚀性降雨研究是坡面侵蚀计算的前提性工作,以往喀斯特黄壤区的有关研究多因数据序列较短难以得出有效结论,或更集中于微观过程的观测,不能推广到自然状况下大尺度上的研究应用。确立降雨侵蚀力指标结构及不同下垫面的侵蚀性降雨标准,并结合相关背景资料模拟流域降雨侵蚀状况,对于喀斯特黄壤区的水蚀预报具有重要价值。文章分别观测了贵州中部和西部2个小流域的耕地、草地和人工林地3种径流小区5年的降雨产沙数据。通过计算最小降雨侵蚀力偏差系数Rcv对应的雨量雨强标准,并应用错选度,剔除率和损失率3个指标进行对雨量和雨强标准进行评定,在此基础上分析该区域的侵蚀性降雨分布和不同下垫面的产沙特征,得出以下结论：1）降雨动能和最大30 min降雨强度乘积为计算降雨侵蚀力指标的最佳结构形式,降雨侵蚀力指标可以通过降雨量和最大30 min降雨强度乘积进行简易计算;2）黄壤裸地的侵蚀性降雨指标应采用最大30 min降雨强度,其值在9.6-10.2 mm＆#183;h-1之间,耕地的侵蚀性降雨指标应采用雨量标准,其值在15 mm左右,水土保持措施可明显提高侵蚀性降雨标准,较裸地和耕地分别提高55%和25%以上,复杂下垫面宜采用雨量标准,低植被覆盖下垫面宜采用最大时段雨强标准;3）贵州西部和中部侵蚀性降雨总量分别占年降雨总量的36%和38%,主要分布在5-8月,研究区年均降雨侵蚀力在1700-1800（MJ＆#183;mm＆#183;hm-2＆#183;h-1＆#183;a-1）,明显低于同纬度带的红壤和紫色土;坡面产沙量年内分布极为不均,少数的暴雨贡献了绝大部分的产沙量;4）无人为干扰的灌木草地水土保持效果最佳,顺坡耕作玉米严重加剧土壤侵蚀,减少人为扰动是治理的关键。     

基于可靠性理论的城市应急管理评价研究

鉴于目前城市应急管理评价研究大都没有从系统可靠性的视角进行分析,提出一种基于可靠性理论的城市应急管理评价模式。从系统可靠性的基本观点出发,解析城市应急管理体系的功能构成,在此基础上,结合故障树法构建城市应急管理系统可靠性模型,并运用可靠性分配理论,实现了系统内各单元可靠度的量化再分配。以某市为例,详述该市应急管理可靠性评价及可靠度再分配的计算过程。研究表明,可靠性理论能够成功应用到城市应急管理评价之中,并能在给定的目标值条件下实现系统内各单元的可靠度优化。     

锡林郭勒盟农牧业干旱风险评价

通过构建农牧业干旱风险评价体系,可以系统、科学地分析旱灾风险,提出正确有效的减灾政策。基于MODIS数据及自然、社会经济数据,采用干旱危险性和脆弱性乘积的概念模型对锡林郭勒盟农牧业进行了干旱风险评价,并编辑了干旱风险分布图。结果表明:(1)基于NDVI-Ts特征空间构建的TVDI可以较好地反映锡林郭勒盟地区的干旱情况,研究区以干旱缺水为主,大面积干旱,致灾因子危险性很高;(2)锡林郭勒盟的干旱脆弱性较强,重、极重脆弱区占很大比例,且在空间分布上自东向西呈递增趋势;(3)干旱风险等级分布也具有明显的区域分布规律,与脆弱性的空间分布规律一致,干旱脆弱性决定了干旱风险的分布。进而,从自然和社会经济两方面对该区域未来的干旱防治与管理提出了建议,以降低干旱风险,促进该地区农牧业的可持续发展。     

1985—2016年安固里淖湖泊湿地生态系统稳态转变及对气候变化的响应

气候变化及人类活动严重影响着湿地的生态系统健康和可持续发展,进而对区域生态安全产生威胁. 以京津冀坝上地区典型内陆湖泊安固里淖湿地为例,结合1985—2016年的Landsat TM/ETM+影像数据生成MVWR指数(modified vegetation water ratio,修正化植被水体指数),基于“杯球”模型量化分析安固里淖湿地稳态转变与生态弹性,并进一步探究湿地稳态转变与生态弹性对气候变化的响应. 结果表明:①1985—2016年来安固里淖湿地于1995年、2004年发生了稳态转变,其RSI(regime shifts index,稳态转变指数)分别为0.973、2.108;1995年发生恢复性稳态转变,使得湿地水量增加、水域面积扩大,植被生长状态有所恢复;2004年发生退化性稳态转变,使得湿地进入严重受损状态,且2004年后湿地干涸的时期持续时间增加. ②就湿地稳态转变的空间分布而言,安固里淖湿地发生波动和剧烈波动的面积达9.26 km2,占比为17.81%,主要分布在湿地外围东部和南部,虽然湿地核心区域发生稳态转变的强度不及湿地外围东部和南部,但是在核心区小的转变仍能导致湿地生态系统的严重退化,使湿地整体发生稳态转变. ③1985—2016年安固里淖湿地生态系统弹性水平呈持续性下降,降幅达37.5%,从干涸中的恢复难度增加. ④气候要素中气温与降水对安固里淖湿地稳态转变均有影响,其中降水的影响更加显著,尤其是受前期降水影响明显,湿地稳态转变与长期的水量变化有关. 研究对湿地较长时间内的稳态转变及弹性状态变化定量化分析,以揭示湿地的退化过程,将生态系统弹性的持续下降作为湿地退化预警的一个信号,可为湿地的管理及修复提供理论依据和方法借鉴.      

煤矸石绿化基质对白三叶草生长及其抵御重金属污染的影响

煤矸石是煤炭生产过程中产生的主要固体废弃物,因其利用率低、长期大量堆积,对周围环境造成严重污染.探究以煤矸石为主要材料的优质的绿化基质对于实现煤矸石的资源化利用将具有重要意义.采用盆栽试验和淋溶试验,将一定量煤矸石混合不同比例的土壤、聚丙烯酰胺(PAM)、粉煤灰和玉米秸秆组成基质,各因素设置3水平,选用L9(3~4)正交表安排试验,并撒播白三叶草进行温室栽培.结果显示:土壤添加600 g时对白三叶草生长状况影响极显著(P0.01),但会增加铬(Cr)元素的富集和淋溶;PAM添加120 mg/kg可显著增加白三叶草的株高和生物量(P0.01),并对Cr、砷(As)元素产生明显的吸附作用;粉煤灰添加75 g时能显著地促进白三叶草的出苗及生长(P0.05),但添加150 g时会对Cr、As元素的富集与淋溶有明显的促进作用;玉米秸秆添加量为25 g时对白三叶草的出苗率、株高、生物量均产生促进作用(P0.05),但对Cr、As元素的富集与淋溶基本无影响.淋溶试验检验发现上述配比基质的Cr、As元素淋溶均低于国家标准.综上,最适宜白三叶草生长且抵御重金属Cr、As污染、可用于生产的基质配比为600 g土壤与煤矸石混合,并添加120 mg/kg PAM、75 g粉煤灰与25 g玉米秸秆.     

城市森林大气PM2.5中水溶性无机离子沉降特征

森林被誉为"地球之肺",在防霾治污方面有其独特不可替代的作用,不同树种沉降PM_2.5的功能有很大差别.本文选取代表性城市森林——奥林匹克森林公园为研究对象,设置垂直监测塔观测大气PM_2.5的浓度垂直分布,以考察不同季节城市森林对PM_2.5中各组分的影响.在冬季、春季和夏季各采集PM_2.5样品,分析并计算PM_2.5中Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg2⁺、Ca2⁺、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-等典型水溶性无机离子的浓度.结果表明,PM_2.5中水溶性无机离子总浓度呈规律性变化特征:冬季((56.90±27.38)μg·m-3)>春季((46.69±12.24)μg·m^-3)>夏季((23.16±8.75)μg·m^-3).其中SO₄^2-和NO₃^-浓度和占PM_2.5主要水溶性无机离子总浓度的50%以上.3个季节中,除冬季外,在春季和夏季,8种离子有明显的垂直方向上的沉降,夏季的沉降速率高于春季,但是春季由于大气颗粒物浓度高,沉降通量高于夏季.NO₃^-和SO₄^2-垂直方向的沉降量在所有可溶性无机离子中最高.植被密度、叶面积指数、气象条件等因素对于PM_2.5的沉降特征有明显影响.     

北京1o个常绿树种颗粒物吸附能力研究

大气中颗粒物PM( particuIate matter)不仅造成环境污染,还对人体造成严重的危害.城市绿色植物作为大气过滤器,能够有效地提高城市空气质量,保护人体健康.因此了解不同树种对空气颗粒物的吸附滞纳作用是必要的.以北京植物园10种常绿植被为研究对象,应用空气气溶胶再发生器( QRJZFSQ_I)测定了北京市常见6种乔木和4种灌木叶片对空气总悬浮颗粒物( TSP)﹑PM10﹑PM2.5和PM1.0的吸附能力.结果表明①不同树种叶片表面附着颗粒物的能力差异明显,最高的是雪松( Cedrus deodara)和油松( pinus tabuliformis),吸附量分别是(18.95±0.71)μg.cm-2和(14.61±0.78)μg.cm-2,冷杉( Abies fabri)最小,为(8.02±0.4)μg.cm-2;②不同树种叶片单位面积对不同颗粒物的附着能力也存在差异,附着PM10能力最强的是油松和雪松,附着PM2.5能力最强的是雪松﹑铺地柏( Juniperus procumbens)﹑龙柏( Juniperus chinensis cv. kaizuka)和油松,附着PM1.0能力最强的是雪松﹑铺地柏﹑冷杉和油松;③不同月份叶片上附着的各粒级颗粒物( PM10﹑ PM2.5 )占TSP的比例不同.其中PM10在4~6月之间主要表现两种变化趋势,一是先上升后下降,主要为灌木树种;二是逐渐上升,主要的树种是乔木树种.而PM2.5则没有这种明显的变化趋势.     

基于树木地貌法重建山洪泥石流历史事件--以北京密云区龙潭沟流域为例

认识区域山洪泥石流活动史是预测未来气候变化背景下灾害发展趋势的基础。利用树轮中的生长干扰信息,可以对未知山洪泥石流历史事件准确定年。本文以北京市密云区龙潭沟流域的曹庄子沟和合峪沟两条泥石流沟为研究对象,利用树木地貌学方法,在已知灾害年基础上获取阔叶树杨树的树轮生长扰动百分比,再重建未知灾害年并进行验证。结果表明:树轮对灾害的响应要滞后一年;2011年曹庄子沟的山洪导致该沟流通区、左岸、右岸和堆积区的树轮生长扰动百分比分别为-30.59%、43.78%、43.47%、-30.44%;2016年曹庄子沟的泥石流导致该沟四个分区的树轮生长扰动百分比分别为-46.08%、-45.15%、-46.64%、-37.32%。根据上述结果,推求并验证了曹庄子沟其他灾害年为2002、2013年,合峪沟灾害年为1997、2002、2011、2013、2016年。研究区1997、2002、2011、2013、2016年的响应树比例分别为35.42%、66.07%、46.43%、32.14%、58.93%,利用响应树比例能够区分灾害严重年份和次严重年份。2010年至今,该流域山洪及泥石流灾害活动频数有所增大,未来该流域再发生山洪泥石流灾害可能性仍较大。     

宁夏盐池封育区植物特征值及多样性影响

封育措施是一种主要的草场恢复和重建的措施。通过对半干旱沙地老封育、新封育和对照区的比较分析,量化了不同封育措施下植被变化。对3种封育措施群落组成和生物多样性的分析结果表明,封育改变了群落的组成成分并增加了生物多样性,同时对群落植物的生活型、饲用价值分析计算结果则显示,老封育的群落植物逐渐向多年生发展,放牧价值开始降低,而对照区则明显处于一种非平衡的稳定状态。从3种措施植被的盖度、高度、生物量和饲用价值来看,老封育区均低于新封育区和对照区,表明长期封育不利于促进并提高草场的放牧利用价值。     

北方农牧交错带不同植被保护及恢复措施物种多样性研究

为研究不同生境类型及不同植被恢复方式植物群落结构特征及物种多样性,本文以位于我国西北农牧交错带的宁夏盐池为研究对象,根据不同植被恢复及保护措施特点,在宁夏盐池布设典型样地。样地类型分为:天然草地、退耕还草地、撂荒地、湿地、人工封育草地、流沙地等6种类型。植被调查采用样线和样方相结合的方法,内容包括:植物名称、株数、盖度、高度、生物量(鲜质量)等。运用生态统计学原理,结合BiodiversityPro、MicrocalOrigin等生态学统计软件对不同样地类型植物进行聚类、多样性指数计量等处理、分析。聚类分析表明:不同植被保护及恢复措施下,植物组成、群落结构、主要建群种等都表现出不同特点,不同样地具有各自不同的优势群落、主要建群种等;多样性指数计量结果表明:不同样地间由于生境类型、植被保护及恢复措施等不同造成样地间物种多样性的差异,湿地由于充足的土壤水分条件,无论是丰富度指数还是综合多样性指数都远高于其他样地类型,综合多样性指数D、H分别为12.783、2.915。此外,退耕还草地和天然草地多样性指数也较高,尤其是退耕还草地,D、H分别为11.514和2.696,是农牧交错带一种较为合理的植被恢复措施;多样性较低的是人工封育草地,D、H分别为2.599、1.576。造成人工封育草地物种多样性较低的主要因素一是随着封育时间的延长,优势种的优势地位不断加强、种间竞争等导致部分物种的消失等原因;二是随着封育时间的增加,土壤结皮加厚,水分入渗率和利用率降低从而导致植物群落衰退。