基于水资源耦合价值的绿色水价模型及其应用——以下辽河平原为例

为了准确体现水资源价值的差异性、动态性及其整体性,提出基于绿色核算的水资源耦合价值评价指标体系及绿色水价模型。以下辽河平原为例,引入可变模糊综合评价法,结合熵值法和层次分析法对水资源耦合价值进行评价,计算该区水资源天然价值系数、附加价值系数、经济价值系数、社会（公益）价值系数、生态价值系数及环境价值系数,据此得出绿色水价标准：城乡居民生活用水为3.54 元/m³,农村居民生活用水（暂行）为132 元/（a·人）,农工商服务业用水为6.14 元/m³,农田灌溉用水（暂行）为0.79 元/m³,行政事业用水为4.72 元/m³,园林绿化用水为7.34 元/m³,特种行业用水为12.33 元/m³。各行政分区水资源耦合价值及各单项价值的评价结果基本符合该区客观实际,绿色水价模型体现了区域水资源禀赋,反映了经济社会发展及生态环境等对水资源的需求。     

不同施肥模式对华北平原小麦-玉米轮作体系产量及土壤硝态氮的影响

为了探索培育高产粮田的施肥模式,实现氮肥资源的高效利用与环境效益,以华北平原的小麦（Triticum aestivum）-玉米（Zea mays L.）轮作体系作为研究对象,通过2007─2011年4个轮作季,探讨不同的施肥模式对作物产量和土壤硝态氮的影响。试验以处理A（当地传统管理）作为对照,从测土确定施肥量、按作物生长发育明确施肥时期、合理分配各时期的养分配比及增施有机肥等方面改变传统施肥模式,设置3种高产施肥培育模式,分别为处理B（现有高产田推荐管理）、处理C（高肥料投入管理）和处理D（水肥高效管理）,进行田间小区试验。4个轮作季的总产量以处理D为最高,达75430 kg·hm-2,其次是处理C为75166 kg·hm-2,当地传统的产量最低。冬小麦季的吸氮量为处理C和D显著高于A处理,分别高出444.78 kg·hm-2和310.20 kg·hm-2,但与处理B无显著差异;处理D在夏玉米季的吸氮量为776.75 kg·hm-2,显著高于处理A。处理B的氮肥偏生产力值最高为38.21,处理D为36.71,处理A和C均为28.33。各处理经过4个轮作季后,土壤硝态氮均在120-160 cm出现累积峰,A、B、C和D的硝态氮峰值分别为58.65、28.98、105.89、45.29 mg·kg-1。在0-100cm土层,处理B的硝态氮累积量达到144.22 kg·hm-2,显著高于处理A、C、D;所有处理在100-200 cm土层均出现较高的硝态氮累积,处理C高达1021.19 kg·hm-2;0-400 cm的土壤硝态氮累积量分别为724.27、711-92、1324.30、730.70 kg·hm-2。处理A、B、C、D在耕层土壤氮素的表观损失分别为1298.95、653.18、1236.39和718.43 kg·hm-2,处理B、D显著低于处理A、C,D和B间差异不显著。因此,处理D是培育高产的理想施肥模式,合理的施肥量、科学的施肥时期以及有机无机的合理配比是达到高产、提高肥效和环境友好的关键。     

三江平原农田源头排水沟渠截留排水中氮素动态

通过小尺度野外原位试验,研究排水沟渠水体、底泥和植物中氮含量的变化规律.结果表明,随水体停留时间增加,沟渠对水体氮素的净化能力增强,认为停留8d左右较适宜.沟渠对NH4-N的截留率大于TN和NO3--N.渠水停留11d时,4条试验沟渠[氮浓度高、磷浓度低(NHPL),氮浓度高、磷浓度高(NHPH),氮浓度低、磷浓度低(NLPL),氮浓度低、磷浓度高(NLPH)]对NH4+-N的截留率均达100％,对NO3--N的截留率分别为84.63％、84.35％、75.67％和76.14％,对TN的截留率分别为88.02％、89.89％、90.88％和88.53％.试验结束时沟渠表层(0～15 cm)底泥氮含量降低,植物氮累积量远大于进水TN总量,说明植物生长同时吸收了水体、土壤和底泥中的氮,建议在秋季适时收割植物,以避免植物分解导致二次污染.     

成都平原氮磷化肥施用强度空间分布及影响因素分析

掌握化肥施用强度的空间分布及影响因素,对施肥的精准管理和污染防控意义重大.以往研究多限于人为因素的探讨而缺乏自然地理因素对化肥施用强度空间分布的影响分析.基于成都平原23492个点位的化肥调研数据,结合地统计学方法和地理信息系统（GIS）技术,探究该区域2010~2015年均氮和磷化肥施用强度的空间分布特征及影响因素.结果表明：①研究区2010~2015年均氮和磷化肥施用强度总体处于120~360 kg·hm^-2和60~180 kg·hm^-2的中低风险强度.高风险强度主要分布在郫都、彭州、什邡、龙泉驿和金堂等粮（果）蔬种植区,相对低值区多分布在南部和东北部;②氮和磷化肥施用强度的块金系数为66.17%和41.60%,其空间分布受结构性和随机性因素共同作用决定,呈中等空间自相关性;③人为和自然因素均对氮和磷化肥施用强度的空间分布影响显著.种植作物类型（细分类）能独立解释12.90%和25.10%的施氮和施磷空间变异,是影响氮和磷施用强度空间分布的主控因子;成土母质的重要性仅次于种植作物类型,且对于施磷强度独立解释能力约是施氮强度的3.6倍.在种植作物类型起主要决定作用时,成土母质仍深刻制约和影响研究区氮和磷化肥施用强度的空间分布.因此,进行化肥施用管理和环境风险分析时需重点考虑种植作物类型和成土母质的综合作用,在磷肥施用方面更应关注成土母质的影响.     

内蒙古河套地区水体中砷的地球化学特征

采样分析典型地砷病区域——内蒙古河套地区地下水、地表水和自来水中砷含量和形态,研究河套地区水体中砷分布状况,并采集山西山阴县大营村(地下水)和山东招远地区水样(地表水、地下水),以用于污染特性比较和源解析。结果发现,内蒙古河套地区和山西省山阴县大营村作为生活饮用水的地下水中砷含量超标率较高,其中内蒙古临河区狼山镇先锋七社和山西大营村地下水砷含量平均值分别为368.9和443.5μg.L-1,分别有75%和100%的水样超过GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中农村小型集中和分散式供水砷含量限值。内蒙古五原县乃日乡的175个水样中,也有59%的地下水样砷含量高于50μg.L-1,且砷形态主要以无机砷为主。河套地区地表水水样砷含量大部分在50μg.L-1以下,部分自来水(水源为地下水)样砷含量超过生活饮用水标准。     

土地非农化生态价值损失估算

随着城镇化、工业化的快速推进,我国城乡建设用地快速扩展使农用地保护面临巨大挑战,从经济机制上防止土地过度非农化尤为重要.该文对土地非农化生态价值损失过程机制进行了理论探索,建立了价值损失估算方法,并以江汉平原为例进行案例分析.研究表明:单纯的市场机制没有考虑土地非农化造成的生态价值损失,无法实现土地资源最佳配置,非农化规模偏大;土地非农化生态价值损失巨大,1987-2010年江汉平原因此累计损失73 692.11万元,人均承担49.25元;不同类型土地的生态价值损失强度有所差异,每公顷的自然保留地、水域、林地、草地、耕地非农化价值损失分别为2.459 8万元/a,2.036 7万元/a,1.262 9万元/a,0.524 1万元/a,0.354 8万元/a.文章认为,发展与保护始终是土地资源优化配置必然要面对的难题,土地非农化是社会经济发展过程中的必然现象,也是一个土地生态服务功能不断减少和消亡的过程.土地非农化虽然在一定程度上提高了土地的经济效益和社会效益,但生态效益损失巨大,可能会导致总效益净减.土地过度非农化在很大程度上是由于传统市场体系仅部分考虑了土地的经济、社会功能,而几乎完全没有考虑其生态价值导致的.作为一类负外部性,土地非农化过程中的生态价值损失如果不能得到及时遏制,快速增长的城乡建设用地需求将使农地保护面临巨大威胁,这需要将生态价值纳入土地价值体系,计入征地成本,并在一定程度上提高现行土地价格体系的合理性,防止建设用地的过度扩张,减少生态价值损失.     

地形地貌对豫东平原浅层高氟地下水分布的控制

氟是人体内所必须的微量元素,但过多的摄入会引发氟中毒.豫东平原在全国来说是个氟中毒严重的地区,高氟水分布范围广,背景值高,当地居民往往通过饮用浅层地下水而导致氟中毒.浅层高氟水的分布总体上呈由西北向东南逐渐增多的态势,而局域的地形地貌使得高氟水的分布呈现出斑状、条带状的形态.一般来说,洼地有利于高氟水的富集.     

1780-1819年华北平原水旱灾害社会响应方式的转变

历史时期水旱灾害的社会响应典型案例重建是气候变化影响与适应研究的重要方向。选取1780-1819年间华北平原发生的4次典型水旱灾害(1785、1792、1813年旱灾及1801年水灾),基于清代档案资料和历史气候重建结果提取代用指标,对其灾情严重程度、政府救灾力度和灾民行为进行了量化描述和对比分析,发现:①4次灾害中赈济密度(赈灾物资数/成灾州县数)逐次下降,1813年旱灾中降至不足1785年旱灾的1/6,政府救灾力度遭到严重削弱;②灾民行为日益失控,从1792年旱灾和1801年水灾中的大规模跨区域迁徙,发展到1813年旱灾中大量加入盗匪和起义军,走向暴力。这一转变的发生,是在自然(气候突变、灾害增多)、社会(政府财政危机、人地矛盾激化)不利背景之下,政府与灾民的互动关系日趋消极的结果。     

基于积累速率的汾渭平原秋冬季PM2.5污染特征及影响因素分析

为研究汾渭平原各城市PM_2.5污染特征及影响因素,利用2015—2019年汾渭平原11市秋冬季污染物逐时浓度,基于日变化分析构建了各城市慢速积累和快速积累的评价指标,量化了各城市的积累水平.结果表明：汾渭平原各城市PM_2.5积累水平差异显著,积累速率最快的城市是宝鸡,最慢的是三门峡;快速积累阈值最高的是临汾,最低的是三门峡.结合各地积累速率值的分布特征,11地市的积累水平可分为较强（宝鸡、临汾、吕梁、晋中）、中等（咸阳、渭南、铜川、运城、洛阳）和较弱（西安、三门峡）3种.积累速率多随浓度的增高呈上升趋势,其中吕梁和临汾最为显著,而西安增幅最小.从年变化来看,各地快速积累占比从2017年或2018年开始减少,从月变化来看,12月和1月为快速积累出现最多的月份.二次污染物和区域传输对PM_2.5积累速率均有影响,发生快速积累时,前体物SO₂和NO₂的浓度明显升高,二次反应显著;对临汾和西安的后向轨迹分析表明,西偏南方向气流的增加更易引起当地PM_2.5的快速积累.     

汾渭平原吸收性气溶胶时空演化及潜在源区分析

在绿色发展理念的带动下,全国多地的空气质量逐渐改善,但汾渭平原大气污染程度逐年走高,颗粒物污染尤为严重.利用OMI/Aura OMAERUV L2气溶胶数据集和PM_2.5站点数据,采用空间自相关分析及后向轨迹模型等方法,探索2005~2019年汾渭平原吸收性气溶胶的时空演化过程,揭示其高值极主导类型以及污染物传输路径和潜在源区.结果表明：①2005~2019年汾渭平原吸收性气溶胶指数（absorbing aerosol index,AAI）年均值波动上升,2006、2013和2017年为汾渭平原AAI高值转折点,年均值均大于0.63;西安和临汾AAI空间稳定性较差为高高聚集极点,在15年间高高聚集区域面积增长15.3%,空间分布更加集中,形成由西安和临汾两极相连的条带状分布区域,占区域总面积的24.2%;低低聚集区域面积锐减6.2%,转变为无特征区域.②汾渭平原AAI冬季数值最高、覆盖区域最广,在临汾极和西安极突破0.8,研究区AAI大于0.6的区域占比91.5%,其次为春季（AAI>0.4）、秋季（AAI>0.3）,夏季全境低值.汾渭平原AAI高值受大气扩散条件、气温和降水量变化影响显著.③利用后向轨迹和潜在源贡献模型得出西安极和临汾极污染物的远距离输送气团来自西北方向,近距离输送气团来自偏东和偏南方向,结合源区下垫面类型确定两个远距离沙尘传输源区（西北风源、北风源）、两个碳质源区（东风源和南风源）和一个沙尘和碳质共同作用源区（黄土高原源）.其中西北风源、黄土高原源和南风源对西安极影响显著,东风源和黄土高原源对临汾极影响显著,临汾极虽受一定程度西北风源和北风源沙尘影响,但影响较小,结合CO空间分布和其与AAI相关性系数的空间分布得出,临汾极吸收性气溶胶为碳质主导,西安极为沙尘和碳质共同作用.