应用生态系统方法研究鄱阳湖枯水调节

2003年以来，鄱阳湖枯水期水位连创新低，持续时间延长，导致水质恶化、湿地生态系统遭受破坏、候鸟栖息地受到威胁；生产生活用水、农田灌溉、航运和水产捕捞受到严重影响。为了改变鄱阳湖枯水期持续处于低水位状态，确保江湖水系健康，利用生态系统方法，提出了鄱阳湖枯水调节的基本原则：改善生态环境为主要目的，调枯不调洪；从整体出发，做到江湖两利；以简单工程进行调节，趋利避害；保持工程运用的灵活性，实施适应性管理。同时，初步规划了鄱阳湖枯水调节工程的地点、规模和运行方式。作为一个以保护和改善生态环境为主的水利工程具有改善水环境、保护水生态、维护水安全，保护鄱阳湖湿地的生态环境和候鸟越冬条件，缓解长江下游枯水期低水位状态和促进湖区经济社会发展等方面的效益。     

河南省汛期极端降水事件分析

利用河南1961～2006年50个气象站台站汛期（6～8月份）逐日降水量资料，定义95%降水分位数为极端降水事件的阈值，建立不同站近46年汛期极端降水事件发生频次的时间序列。在此基础上采用趋势分析、最大熵谱分析等统计技术方法，对河南降水事件发生频次的空间分布及年际变化特点进行了分析。结果表明：空间变化上总体具有北多南少的特点，而且汛期降水量的比重与极端降水事件发生频次的高低存在着很好的一致性；空间分布上主要有全省一致型、西北 东南型、南阳盆地型和中部分布型等4种类型，其中全省一致分布型为最主要的空间模态；年际变化趋势各地有所不同，豫西、豫南区为减少趋势，而豫中、豫北、豫东和豫西南区表现为增加趋势，而且在振荡形态上各有同异，以2~8年和10年左右的年代际变化最为普遍。     

近50年辽宁省作物生长季气候条件变化及对农业生产的影响

利用辽宁省35个气象观测站点1956-2005年的逐月地面观测资料,对辽宁省近50年的农业气候条件的长期变化情况和空间分布特征进行了详细的分析,并初步分析了农业气候条件的变化对农业生产的影响。结果表明：近50年辽宁省生长季（4-9月）日照时数明显减少,每10年减少29.4 h;生长季日照百分率减少也很明显,平均每10年减少1.2%;生长季降水量呈微弱的减少趋势,蒸发量明显减少,平均每10年减少17.3 mm。潜在蒸发量也呈明显的减少趋势。生长季≥10℃界限温度的积温值在近50年明显增加,且全省≥10℃界限温度开始的日期明显提前,大部分地区近50年提前6 d左右。辽宁省生长季3 350℃积温等值线在最近的10年里有明显的北移和东移。     

淮北平原典型农田土壤N2O产生途径及相关功能基因丰度研究

温室气体氧化亚氮（N₂O）已成为全球关注的焦点,全球约60%的人为N₂O排放来自农业土壤.虽然已知微生物硝化和反硝化是土壤N₂O产生的主要过程,但N₂O产生的关键生物学机制以及其调控环境变量之间的相互作用仍然难以预测.本研究选取安徽省亳州市冬、夏两季 农田垂向土壤（0~200 cm）为研究对象,通过乙炔抑制法、¹⁵N-¹⁸O同位素示踪技术分别测定了N₂O产生潜势及产生途径,并利用宏基因组测序技术分析不同N₂O产生途径中功能基因的丰度变化以解析农田土壤N₂O产生的微生物机理.结果显示,在空间尺度上,表层土壤（0~20 cm）是N₂O产生热区,其N₂O产生潜势最高,为（0.364±0.048） ng·g^-1·h^-1.硝化和反硝化潜势均在表层土壤达到最高.在时间尺度上,冬季（15 ℃）是N₂O产生热时,冬季样品N₂O产生潜势显著高于夏季样品,分别为（0.198±0.007）和（0.057±0.009） ng·g^-1·h^-1.总体而言,硝化过程是农田土壤N₂O产生的主要来源,其中,硝化细菌反硝化过程（ND）对N₂O产生的贡献率最高,为52%,而硝化细菌硝化过程（NN）和硝化反应偶联的反硝化过程（NCD）的贡献率分别为24%和0.统计分析表明,农田土壤N₂O产生、硝化及反硝化潜势与理化性质（MC、pH、TN）和功能基因相对丰度（hao、nirK、norB）存在显著相关性.本研究揭示了农田土壤中N₂O的产生机理及关键影响因素,并强调了冬季农田土壤中N₂O的产生不容忽视,这些结果对准确评估我国农业温室气体排放具有重要意义.     

基于氮氧同位素技术的黄河上游清水河硝酸盐来源解析

对清水河灌溉季和非灌溉季各采样点位的水化学指标和硝酸盐的时空分布特征进行分析,运用贝叶斯混合模型MixSIAR模型定量识别了该河流硝酸盐来源,以期了解灌溉对地表水硝酸盐含量的影响.结果表明,清水河水体呈弱碱性,水体氮类以硝酸盐为主,Cl^-和SO₄^2-时空变化特征一致,通过NO₃^-/Cl^-比值和Cl^-浓度的关系,结合清水河地区土地利用、工农业生产的实际情况,揭示了清水河水体硝酸盐受生活污水、畜禽养殖和化学氮肥源的影响较大.MixSIAR模型计算结果表明土壤有机氮、化学氮肥和畜禽养殖对灌溉季水体的贡献率较大,分别为24.8%、24.5%和22.8%,生活污水和大气氮沉降的贡献率分别为14.4%和13.6%;而生活污水、畜禽养殖和土壤有机氮对非灌溉季水体的贡献率较大,分别为26.7%、23.4%和20.4%,大气氮沉降和化学氮肥贡献率分别为16.5%和12.9%.农业灌溉增加了地表水硝酸盐的含量,灌溉季中农用氮肥的施用率较高,贡献了主要的硝酸盐;非灌溉季生活污水的贡献率较高.     

降维方法在广西前汛期降水预测中的应用

对广西88个站前汛期(4～6月)降水距平百分率作自然正交展开(EOF分解),选取累积方差贡献接近70%的前5个主成分为预报量.从前期大气环流场和海温场中分别查找预报因子,进一步对初选预报因子作降维处理,分别选取其中与5个预报分量相关程度高的主成分建立5个预报方程.经独立样本预报试验证明,该方法对广西前汛期降水趋势具有较好的预测能力.     

蚯蚓生态滤池对农村生活污水的深度净化效果

本实验利用多级蚯蚓生态滤池对农村生活污水进行处理研究,分别考察了不同季节蚯蚓生态滤池对COD、TN、NH4+-N和TP的去除效果,同时利用PCR-DGGE技术对不同季节的微生物群落进行初步分析。结果表明,夏季COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别达到86.05%、89.02%、98.48%和99.1%;出水浓度17.86、4.96、0.605和0.047 mg/L。冬季COD、TN、NH4+-N和TP的平均去除率分别达到83.29%、93.26%、96.96%和92.7%;出水浓度22.68、2.63、1.02和0.37 mg/L。不同季节出水水质均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A类标准。蚯蚓生态滤池内的微生物多样性冬季的要比夏季的丰富,且冬季滤池内微生物种类从上至下逐渐增加,符合污染物去除效率的变化。     

李家河水库上游水体溶解性有机物组分与来源

以李家河水库上游水体为研究对象,运用三维荧光光谱法解析水体溶解性有机物（DOM）的来源和特性,并探讨了DOM组分干湿季变化特征及影响因素.结果表明,李家河水库上游水体DOM由3个荧光组分组成,分别为类络氨酸（220nm,270nm/300nm）、UVA类腐殖质（250nm/430nm）和类色氨酸（225nm,280nm/335nm）,其中类络氨酸为主要组分,但其含量干湿季变化不大,而UVA类腐殖质和类色氨酸含量呈现出显著的季节差异.荧光特征指数表明,李家河水库上游水体DOM的来源具有显著的陆源特征,其特征在湿季更加显著.水体DOM各荧光组分在干湿季均与TP呈正相关;在湿季,类络氨酸组分与Chl-a、浊度和COD_Mn呈正相关,而在干季无相关性.UVA类腐殖质与DOC在干湿季均存在正相关关系,且在湿季相关性（P<0.01）大于干季（P<0.05）.类色氨酸与COD_Mn相关性也表现出湿季（P<0.01）大于干季（P<0.05）的特征.     

太原市采暖季PM2.5组分特征及重污染事件分析

针对2017~2018年采暖季太原市PM_2.5及其水溶性离子、碳质组分和无机元素开展在线观测,结合气象数据分析不同污染水平下的组分特征.分析表明,2017~2018年太原市采暖季细颗粒物主要化学成分为SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺、Cl^-、Ca²⁺、OC、EC,且呈现OC>SO₄^2- > NO₃^- > NH₄⁺ > Cl^- > Ca²⁺ > EC的趋势,随污染水平增长最多的是二次无机物;优良、轻度污染和重污染3种污染水平下OC、EC相关系数分别为0.69、0.66、0.55,N/S分别为1.06、1.29、0.93,表明随着污染水平的提高,OC和EC的来源一致性逐步变差,且排放源虽仍处于氮排放源（移动源和工业源）和硫排放源（燃煤源）的共同控制,但硫排放源贡献率显著升高.重污染事件分析表明太原市重污染应对过程中不仅需要加强机动车、工业源等污染源的管控,更需要重点加强燃煤管控.     

四面山大洪湖底泥/水界面汞的迁移转化规律

森林生态系统的汞产量可以用森林湖泊或水库的动态变化来表征.而且,下游汞浓度的变化也可以在一定程度上反映森林生态系统汞的输出.通过对四面山大洪湖上游、中游、下游丰水期与枯水期汞的分布与沉积物剖面的分析发现:大洪湖上覆水中总汞浓度在丰水期显著增加(丰水期平均值4. 33 ng·L~(-1),枯水期1. 85 ng·L~(-1)),在下游尤为明显,其总汞和甲基汞的含量明显高于其他类型湖泊,但小于受到污染的湖泊,说明四面山常绿阔叶林具有一定"汞源"的特征,同时沉积物也是大洪湖上覆水中甲基汞和无机汞的输入源;甲基化过程主要发生在沉积物的表层,丰水期时甲基化过程更活跃;在丰水期时,更有利于汞和甲基汞从沉积物固相进入沉积物液相,从而进入上覆水中.