基于生态足迹改进模型的生态安全及其预测研究

由William Rees提出的生态足迹模型已经成为近年来生态可持续发展的重要的度量工具,但是该模型仅考虑了土地的基本生产功能,忽视了土地生态系统的服务功能。文章借鉴生态系统服务功能理论改进了传统的生态足迹模型,将生态系统服务功能价值当量因子引入生态足迹模型均衡因子和产量因子的计算中,改进后的模型体现了生态系统功能的完整性;同时,文章以江苏省2010年的统计数据为基础,应用改进模型计算了其2010年生态压力指数,结果表明,江苏省生态压力指数达到1.495,其安全状况已经超过了极不安全边界,处于极不安全状态;最后利用灰色理论GM(1,1)模型对其2011-2015年的生态安全状况进行了预测,发现江苏省未来5年生态压力指数快速增大,年平均增长速度为6.89%,表明江苏省未来5年生态安全状况将继续恶化,这将严重影响其生态可持续发展和经济可持续发展。     

钦州湾生态系统健康主要存在问题及保护对策

近年来,海洋生态系统健康受到了社会的不断关注。本文基于钦州湾海洋生态系统健康评价的结果,利用近几年的数据资料,筛选出该海湾海洋生态系统健康存在的主要问题。从筛选结果来看,近年来钦州湾海洋生态系统所受的环境压力较大,生态系统出现了组织结构变简单、活力降低、出现病态症状等主要问题。为了进一步提高钦州湾生态系统健康状态,本文从流域整治、污染减排、减少扰动、生态建设、加强管理等方面提出保护和修复建议。     

基于GIS的云南省生态系统评价模型关键技术研究

以建立云南省生态系统评价计算机软件系统为背景,通过指标体系模型、数据组织模型和功能模块数据流模型等关键技术的分析,并基于GIS理论设计了生态系统评价软件模型的总体框架,为计算机软件系统的编程实现提供了方法和依据。     

北运河下游典型河网区水体中氮磷分布与富营养化评价

选择北运河下游典型河网区(闸坝多、水流慢和湖库化)为研究对象,通过为期1 a的水质监控,阐述了河网区氮、磷的时空变化特征,并利用对数型幂函数普适指数公式对其水体营养状态进行了评价.结果表明,河网区水体中TN平均质量浓度为12.50 mg.L-1(NH4+-N占67.41%),TP为1.45 mg.L-1(SRP占80.81%).河网区水体中氮、磷的时空分布特征明显,TN和NO 3--N质量浓度随季节变化特征趋于一致,NH 4+-N稍有不同;TP和SRP质量浓度随季节变化特征基本一致.从河网区进水带至出水带,水体中氮、磷质量浓度均呈逐渐下降趋势,其中TN、NH4+-N和NO3--N平均质量浓度分别从19.30、13.22和2.19mg.L-1降至7.98、4.45和1.50 mg.L-1;TP和SRP分别从1.95和1.59 mg.L-1降至1.11和0.91 mg.L-1.富营养化评价综合指数表明,河网区水体在时空尺度上均处于"极富"营养状态.     

铁山港海草生态区水体自净能力与水、生、化之间的关系

利用2008年1月～11月间对铁山港湾海草生态区进行的4个季节全面调查所获取的数据资料,首次探讨了该生态区水体自净能力与水动力特征及生物、化学因子之间的关系。结果表明:研究海区之所以具有较强的水体自净能力,其一与该海区具有强潮型的往复流水动力特征有关,在水体自净过程中起主导控制作用;其二与海区具有适宜的水温、快速的复氧能力、富足的溶解氧(DO)水平、最适合好氧微生物繁殖生长的环境条件有关,明显偏低的总有机碳(TOC)含量和丰富的总氮(TN)储量是有机物获得快速降解、营养盐获得快速再生、化学净化能力较强的重要体现;其三与生物链作用所体现的生化过程影响有关,DO含量与生物因子多呈显著以上负相关的季节变化特征以及三种形态N与生物因子在不同季节显示的相关性以事实佐证了这一点;而富足的TN储量、显著偏低的溶解无机氮(DIN)含量与繁盛的浮游动植物生物量及丰富的生物多样性同时出现的特征,正是研究海区具有较强生物净化能力的综合体现。与化学净化能力相比,生物净化能力显示出更强的优势,具有海草生态区的水体自净特点。     

亚热带稻田生态系统CO2通量的季节变化特征

为估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度及其对大气CO₂浓度变化的贡献,研究了稻田生态系统与大气间CO₂交换通量的季节变化特征及其影响因素.采用涡度相关技术对我国亚热带稻田生态系统CO₂交换通量进行了连续监测,在数据剔除、校正和差补的基础上,对瞬时CO₂通量值进行计算求得日CO₂通量值和年CO₂通量值,并对CO₂通量季节变化及其与主要气象因子的关系进行了探讨.结果表明,稻田生态系统光合吸收CO₂通量（GPP）、呼吸排放CO₂通量（R_eco）和净吸收CO₂通量（NEE）的季节变化均呈6～9月较高,1～5月和10～12月较低的对称分布.其中5～9月水稻生长时期的NEE总量占年总量的80%以上,对年NEE总量起决定性作用.光合有效辐射（PAR）和日平均气温（T_a）是GPP与NEE季节变化的最主要影响因子,二者与GPP和NEE分别存在显著的二元线性关系.年净吸收CO₂总量为2?475.6 g/(m²·a),这表明我国亚热带稻田生态系统是大气CO₂的汇.     

地表UV-B辐射增强对土壤-冬小麦系统呼吸速率和N2O排放的影响

通过室外盆栽实验,用静态箱-气相色谱法测定土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O排放通量,研究了UV-B辐射增强20%对土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O排放的影响.结果表明,相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强处理对呼吸速率和N₂O排放的季节变化模式无明显影响.在返青期,UV-B辐射增强显著降低了土壤-冬小麦系统的呼吸速率,但对N₂O的排放通量没有产生显著影响;在拔节孕穗期,UV-B辐射增强处理显著降低了土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O的排放通量;在抽穗-成熟期,UV-B辐射增强处理对土壤-冬小麦系统的呼吸速率和N₂O的排放没有显著影响.返青-齐穗期,UV-B增强处理显著降低土壤-冬小麦系统的N₂O累积排放量;但从齐穗开始至小麦成熟,UV-B增强处理对土壤-冬小麦系统的N₂O累积排放量没有显著影响.     

不同雨强条件下太湖流域典型蔬菜地土壤磷素的径流特征

以太湖流域典型区域无锡市近郊区鸿声镇的蔬菜地为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,通过野外径流小区试验,研究了不同雨强对菜地土壤磷素径流流失的影响.结果表明,初始产流时间随雨强的增大呈幂函数减小(R²=0.99),径流量在雨强较小时,缓慢上升,但随着雨强的增大急剧上升,在雨强0.83、1.17和1.67 mm·min^-1时,总磷(TP)和颗粒态磷(PP)都表现为初始流失浓度较高,随降雨历时延长略有下降,最终趋于稳定,而在大雨强2.50 mm·min^-1时,TP和PP呈现波浪式起伏,没有明显的变化趋势;在整个降雨-径流过程中,溶解态磷(DP)变化比较平缓,占TP的比例为20%～32%,而PP占TP的比例为68%～80%,其变化规律与TP相一致,由此可见,PP是土壤磷素流失的主要形态;通过对比不同雨强下不同形态磷素的流失率,发现TP的流失率,大雨强2.50 mm·min^-1是小雨强0.83 mm·min^-1的20倍,而DP的流失率,却是33倍,这表明随着雨强的增加,加速土壤PP流失的同时,也大大促进了DP的流失,主要原因是降雨前表施磷肥,使得磷肥中大量的无机态磷溶解释放到水环境中,增加了DP的流失,从而会加重受纳水体富营养化的程度.     

Anaerobic tapered fluidized bed reactor for starch wastewater treatment and modeling using multilayer perceptron neural network

Anaerobic treatability of synthetic sago wastewater was investigated in a laboratory anaerobic tapered fluidized bed reactor(ATFBR) with a mesoporous granular activated carbon(GAC)as a support material.The experimental protocol was defined to examine the effect of the maximum organic loading rate(OLR),hydraulic retention time(HRT),the efficiency of the reactor and to report on its steady- state performance.The reactor was subjected to a steady-state operation over a range of OLR up to 85.44 kg COD/(m~3.d).The COD removal efficiency was found to be 92% in the reactor while the biogas produced in the digester reached 25.38 m~3/(m~3·d) of the reactor. With the increase of OLR from 83.7 kg COD/(m~3.d),the COD removal efficiency decreased.Also an artificial neural network(ANN) model using multilayer perceptron(MLP)has been developed for a system of two input variable and five output dependent variables. For the training of the input-output data,the experimental values obtained have been used.The output parameters predicted have been found to be much closer to the corresponding experimental ones and the model was validated for 30% of the untrained data.The mean square error(MSE)was found to be only 0.0146.     

Nitrogen cycling of atmosphere-plant-soil system in the typical Calamagrostis angustifolia wetland in the Sanjiang Plain, Northeast China

The nitrogen (N) distribution and cycling of atmosphere-plant-soil system in the typical meadow Calamagrostis angustifolia wetland (TMCW) and marsh meadow Calamagrostis angustifolia wetland (MMCW) in the Sanjiang plain were studied by a compartment model. The results showed that the N wet deposition amount was 0.757 gN/(m2·a), and total inorganic N (TIN) was the main body (0.640 gN/(m2·a)). The ammonia volatilization amounts of TMCW and MMCW soils in growing season were 0.635 and 0.687 gN/m2, and the denitrification gaseous lost amounts were 0.617 and 0.405 gN/m2, respectively. In plant subsystem, the N was mainly stored in root and litter. Soil organic N was the main N storage of the two plant-soil systems and the proportions of it were 93.98% and 92.16%, respectively. The calculation results of N turnovers among compartments of TMCW and MMCW showed that the uptake amounts of root were 23.02 and 28.18 gN/(m2·a) and the values of aboveground were 11.31 and 6.08 gN/(m2·a), the re-translocation amounts from aboveground to root were 5.96 and 2.70 gN/(m2·a), the translocation amounts from aboveground living body to litter were 5.35 and 3.38 gN/(m2·a), the translocation amounts from litter to soil were larger than 1.55 and 3.01 gN/(m2·a), the translocation amounts from root to soil were 14.90 and 13.17 gN/(m2·a), and the soil (0-15cm) N net mineralization amounts were 1.94 and 0.55 gN/(m2·a), respectively. The study of N balance indicated that the two plant-soil systems might be situated in the status of lacking N, and the status might induce the degradation of C. angustifolia wetland.