基于水质协议的跨界流域生态补偿标准研究

在完全信息的情况下,分析了如何设计跨界流域生态补偿标准,并讨论了跨界流域生态补偿政策可能存在的时间一致性问题.基于斯坦伯格博弈框架下的分析结果表明,若考虑跨界流域生态补偿标准与环境损害函数是线性的,则跨界流域生态补偿政策是具有时间一致性的环境经济政策,这是由于该政策在设计时,其补偿标准要么仅与环境损害成本有关,或直接与流域内各区域的污染物削减费用有关.在这两种情况下,流域内各区域在执行该政策的时候,没有相应的战略去刺激流域内各区域刻意改变其自身的污染物削减费用函数,从而影响到未来的跨界流域生态补偿政策的实施.随后,利用该方法针对COD指标,模拟了2008年河南省贾鲁河流域跨界流域生态补偿政策,结果发现,当生态补偿标准设置在2714.13元.t-1时,能够实现跨界流域生态补偿政策的目标.在这种情况下,该流域COD排放总量达到了流域COD年允许排放总量的要求;且相比跨界流域生态补偿政策实施前,强制要求流域内各区域单独削减COD达到断面年允许排放量的情况,各区域的COD削减费用均有所下降.     

中国农业面源污染物排放量计算及中长期预测

利用第一次全国污染源普查数据,计算了我国内地31个省市自治区农业面源污染排放量,在此基础上,预测了2010—2030年农业面源污染情况.结果表明,2007年,我国农业面源污染的污染物总排放量为1057×104t,其中,COD排放量为825.9×104t,总氮为187.2×104t,总磷为21.6×104t,氨氮为22.4×104t.如果不加大对面源污染的治理力度,2020年前我国农业面源污染有加剧的趋势.在高排放情景下,2030年农业面源污染中COD排放量可能上升到1466.5×104t,面源污染需引起高度重视.目前,东部沿海地区是我国农业面源污染的主要排放区,但未来我国农业面源污染排放的空间分布可能趋于均衡.     

黄河三角洲垦利县可持续土地利用评价及对策研究

选取34个自然、环境和社会经济指标,采用相关分析和模糊数学原理对研究区的可持续土地利用进行了评价.结果表明,研究区可持续土地利用性在1986-2003年期间逐渐提高.通过计算障碍度详细分析了研究区可持续土地利用的障碍因素.人均农业总产值、粮食单产、芦苇地占地率、农业用地率是可持续土地利用的主要障碍因素.芦苇地占地率在1996年以后始终是第一障碍因素.人均农业总产值的限制主要出现在1998年之前,之后对可持续土地利用未构成障碍.粮食单产和农业用地率的影响主要出现在1996年以后.林草覆盖率、公顷耕地农机总动力和农村电气化水平在一半以上的年份对可持续土地利用构成障碍.在1994年之前,农民人均收入障碍度较大,是主要的障碍因素.最后根据障碍因素的分析提出了可持续土地利用的对策.     

植被净初级生产力对气候变化的响应研究——以黄土高原燕沟流域为例

Vegetation net primary productivity (NPP) is a sensitive indicator to characterize the response of terrestrial ecosystems to the climate change. Projections of the NPP changes of the Loess Plateau under future climate scenarios have great significances in revealing the interactions among terrestrial ecosystems and climatic systems, as well as instructing future vegetation construction of this region. Here, we carried out a case study on the Yangou watershed in the Loess Plateau. Using the vegetation-producing process model (VPP) established for such small watersheds, we simulated the NPP of the Yangou watershed under different scenarios of climate changes. The results showed that the NPP significantly increased with the precipitation increasing and evidently decreased with the temperature increasing where the climate change occurred in the whole year or in the summer half year. However, where the climate change occurred in the winter half year, the increased precipitation had little effect on the NPP, and the increased temperature significantly reduced the NPP. There were clear differences among the response sensitivities of different vegetation types with trees and shrubs were more sensitive to the changes in temperature and precipitation than crops and grasses. Currently, the most favourable climate change scenario to the NPP in the Yangou watershed was T0P15 under which the precipitation increased by 15% and the temperature did not changed, in the whole year; in the meantime, the most unfavourable climate change scenarios was T2P-15 under which the precipitation declined by 15% and the temperature increased by 2℃, in the whole year.     

集约农区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响

选择山东省寿光市,通过野外调查和室内分析,利用数理统计软件SPSS,系统分析不同土地利用方式下土壤养分的分布特征、变异情况及其相关性,研究集约农区不同土地利用方式对土壤养分状况的影响。结果表明,在不同土地利用方式下,各养分含量分布存在明显规律。有机质均值的分布特征是菜地水浇地果园旱地盐碱地;全氮、碱解氮、速效钾、速效磷和有效锌均值的分布特征是菜地果园水浇地盐碱地旱地;土壤pH值、交换性镁均值的分布特征为盐碱地旱地水浇地果园菜地;交换性钙在不同利用方式中的含量为盐碱地旱地水浇地菜地果园;有效硼为果园菜地盐碱地水浇地旱地;有效铁为菜地果园水浇地旱地盐碱地;有效铜和有效锰均为果园菜地水浇地盐碱地旱地。水浇地、菜地和果园在各养分含量上差异较小,旱地和盐碱地在各养分含量上较为相似。除pH值外,其它12种土壤养分在不同土地利用方式下变异系数均较高,其中以速效磷的变异系数最大。土壤养分中除了交换性镁、有效硼与其它各养分之间的相关性较低外,其它养分之间基本为显著或极显著相关,其中pH值与其它各土壤养分均呈现显著或极显著负相关,有机质与其它各土壤养分均呈现显著或极显著正相关。     

三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献

采集三江平原农田灌溉地下水、稻田积水、渠系排水、土壤侧渗水,并采用切向超滤技术分离水体中不同形态铁,分析在灌溉排水及地下侧渗水中铁的迁移特征,并估算水田排水中铁的输出贡献.结果表明,在灌溉排水过程中,铁主要以低分子量形态和酸性不稳定形态迁移,地下水中Fe2+含量占可溶态铁的80.45%;地下水抽取到稻田后Fe2+含量显著降低,络合态铁含量升高,稻田积水中络合态铁占可溶态铁的75.50%;稻田积水排入渠系后,络合态铁中不稳定弱配位铁含量降低13.58%,其他铁形态变化不大.稻田积水通过地下侧渗进入渠系,随侧渗水体深度加深,Fe2+含量升高,络合态和胶体态铁含量降低,地下侧渗水向渠系水主要提供络合态和胶体态铁.三江平原湿地水田化改变了水体中铁的输出形态,同时,排水过程中铁的输出也对河流形成补给,水田灌溉排水过程可溶态铁的输出通量约为390kg.a-.1km-2,输出系数为0.186,灌溉-排水过程中残留在稻田土壤中铁的量约为1460kg.a-.1km-2,残留在排水渠系土壤中铁的量约为250kg.a-.1km-2,这对三江平原水土环境产生了深远影响.     

重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的吸附和迁移

采用静态吸附和土柱淋溶实验研究了重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的迁移转化规律.吸附实验结果表明,土壤对Pb和Cd阳离子的吸附大于对Cr(VI)和As(V)阴离子的吸附,对Cr(VI)的吸附大于对有机氯农药六六六(BHC,包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC)和滴滴涕(DDT,包括o,p'-DDT、p,p'-DDT)的吸附能力.土柱淋溶实验结果表明,Cr(VI)和As(V)在耕层土壤中的迁移速度远大于Pb、Cd的迁移速度,α-BHC由于淋溶液初始浓度较低,因而迁移速度较慢.淋溶实验后,具有较高生物可利用性和迁移性的可交换态重金属的相对含量增加了1.2%～5.4%,从而增加了Pb、Cd、Cr和As等重金属对生态系统的威胁.结合吸附和迁移实验结果可知,所研究污染物中,Cr(VI)和As(V)对地下水的威胁较大,Pb和Cd对农业生产的威胁较大,而目前有机氯农药已被国家明令禁止使用,土壤中的部分残留有机氯农药由于土壤的吸附作用,使得其对农业生产的威胁逐渐减小,对地下水的威胁性也较小.     

上海宝山区农用土壤重金属分布与来源分析

以上海宝山区为典型区域,在获取216个农用表层土壤样品重金属实测数据的基础上,运用多元统计和地统计相结合的方法,对上海宝山区农用土壤重金属的含量水平、分布特征和来源进行系统分析.结果表明,上海市宝山区农用土壤重金属Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu、Zn的平均含量值分别为0.195、0.148、7.44、82.5、29.1、33.2、124.5 mg.kg-1,均没有超过国家土壤环境质量二级标准,但Cd、Zn、Cr、Pb、Cu、Hg元素平均含量值超过上海市土壤背景值,其中Cd、Hg、Zn最为显著,分别是对应背景值的1.50、1.48、1.45倍,呈现出明显的累积趋势.相关分析和因子分析结果显示,各元素的来源可分为三类,Zn、Cd、Hg和Pb为一类,Cr和Cu为一类,As单独为一类;前两类元素含量远高于对应元素背景值,来源主要受各种人为活动影响,As元素含量与背景值相当,各样品含量的变异程度最低,来源主要与成土母质有关.空间结构分析表明,As元素以土壤母质、地形等结构性变异为主,其它元素主要受人为活动等随机因子影响;通过对临界值概率等值线的分布分析发现,Cd、Zn、Cr、Cu、Hg来源以点源为主,来源较为集中,Pb来源相对较为分散.     

薄膜覆盖减少化肥养分流失研究

我国化肥的利用率低,使用量又不断增长,增加了农业面源污染问题的严重性.本研究针对化肥流失主要通过水带走的特性,进行大田试验种植玉米,利用薄膜覆盖所施用的化肥,实现"肥与水隔离",以减少化肥流失.试验一方面观察了不同施肥处理二季甜玉米的生长和产量,另一方面测定了作物对肥料的利用率以及地表径流养分含量.结果表明,在本土壤条件下甜玉米只需施用常规施肥量的70%即可达到高产.甜玉米收获后土壤中碱解氮、有效磷、有效钾的含量比不经薄膜覆盖的显著提高,其顺序为100%施肥量+覆膜70%施肥量+覆膜100%施肥量、70%施肥量不施肥.氮、磷、钾肥料的表观利用率分别为42%~87%、0%~3%和5%~15%,覆膜处理一般高于不覆膜处理,特别是在高施肥量情况下更为明显.通过8次径流水的收集测定,无薄膜覆盖的施肥处理的地表径流N、P和K平均浓度分别为27.72、2.70和7.07 mg.L-1,薄膜覆盖技术处理降低N、P、K浓度的效果分别达到了39.54%、28.05%、43.74%,对于减少农业面源污染和水体富营养化可起到明显效果.     

AnnAGNPS模型在潋水河流域产水、产沙的模拟评价

日益严重的土壤侵蚀造成了土地退化、水体污染等一系列的环境和生态问题,利用基于过程的数学模型已成为流域土壤侵蚀状况定量评价和控制的有效方法.利用美国农业部开发的流域尺度AnnAGNPS模型,设计了基于地形特征的cell离散方案,在多种地理数据采集和参数化的基础上,对江西兴国潋水河流域1991～2005年的径流、产沙过程进行了分布式计算机模拟.在对产水量进行径流滤波分析的基础上,分别对模型模拟的地表径流和产沙量进行了校正和验证.地表径流模拟结果多年平均相对误差为11.8%,确定性系数R2为0.94,产沙量模拟结果的多年平均相对误差为19.71%,确定性系数R2为0.77.表明AnnAGNPS能较好地模拟潋水流域年、月尺度的地表径流和产沙过程.地下径流模拟结果误差较大,其原因和地下径流模拟模块在潋水流域的适用性有待进一步研究检验.对潋水流域土壤侵蚀定量分析表明,潋水流域的年平均侵蚀模数为1 150.29.t(km2.a)-1,属于轻度侵蚀等级,流域内侵蚀较严重的区域集中分布于居民地附近和公路沿线,其水土流失与人类活动有很大关系.