亚热带丘陵区人工湿地底栖动物群落特征研究

以湖南长沙亚热带丘陵区为研究区域,以处理农村综合污水（含畜禽养殖废水、农村生活污水及农田排水）为主要目的,通过野外小区控制试验,设置梭鱼草（Pontederia cordata）、绿狐尾藻（Myriophyllum elatinoides）、梭鱼草+绿狐尾藻组合（Pontederia cordata+Myriophyllum elatinoides）及无植物对照（CK）4个湿地处理,分别于2019年4、7、10、12月采集底泥样品,研究不同植物湿地底栖动物物种组成与优势种、丰度与生物量及生物多样性的季节变化特征,并探讨其与环境因子的关系.结果表明：4个季节共采集到底栖动物27种,以水生昆虫居多（22种）.耐污性较强的霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）和黄色羽摇蚊（Chironomus flaviplumus）为4个季节共同存在物种.与单一植物湿地相比,水质处理效果最好的梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地的底栖动物年均丰度和生物量最低,仅为522ind/m²和52.1g/m²,而无植物对照湿地的底栖动物年均丰度和生物量最高,分别为3665ind/m²和146.3g/m².夏、秋季各处理湿地底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数（H'）、Margalef丰富度指数（d）和Pielou均匀度指数（J）总体上高于春、冬季.其中,春季Margalef丰富度指数表现为梭鱼草、无植物对照湿地显著高于绿狐尾藻和梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地（P<0.05）,夏季Pielou均匀度指数表现为无植物对照湿地显著低于有植物配置的湿地（P<0.05）,冬季Margalef丰富度指数则表现为梭鱼草、梭鱼草+绿狐尾藻组合湿地显著高于绿狐尾藻和无植物对照湿地（P<0.05）.Spearman相关分析结果表明,底栖动物物种数与pH值呈显著正相关（P<0.05）,丰度与DO呈负相关,而与其他环境因子呈正相关（P<0.05）;RDA分析结果进一步表明,DO是影响腹足纲的主要环境因子,而寡毛纲和摇蚊幼虫受制环境因子较多,主要与TN、COD相关性较大.     

活性粉末混凝土的耐酸性

为了考察活性粉末混凝土在严酷环境下的耐酸性能,试验研究了硫酸溶液和醋酸溶液对活性粉末混凝土强度的影响,并比较研究了硫酸溶液对普通水泥基材料和高强水泥基材料的影响。70d浸泡龄期的试验结果表明:在浸泡早期,3种水泥基材料的耐硫酸性能差别不明显,随着暴露时间的延长,活性粉末混凝土比普通水泥基材料和高强水泥基材料呈现出较好的耐硫酸性能;弱离解的醋酸溶液对活性粉末混凝土的侵蚀作用比强离解的硫酸溶液更强。前者与3种水泥基材料的孔隙率、孔隙结构、抗渗性及抗裂性等因素有关,后者则与醋酸溶液的强扩散性有关。     

长江中游荆南三口断流时间演变特征及其影响机制

研究河道断流演变特征对认识区域水文过程及人类活动具有重要作用。论文依据1951—2014年水文气候实测数据,运用Mann-Kendall检验法,以及蒸散发-断流天数和降水-径流双累积曲线统计模型等方法分析了长江中游荆南三口断流时间演变特征及其影响机制,结果表明：1）对各时期荆南三口平均断流天数而言,1951—2014年呈逐期増加趋势,且趋势性变化显著,而在2003—2014年间,断流天数虽也增加,但趋势性变化不显著,即增加趋势逐渐减缓;2）影响荆南三口断流天数增减変化的是径流变化过程,而导致径流变化的又是以降水和蒸散发为代表的气候因素和以水利工程、各行业（农业）用水为标志的人类活动;3）影响荆南三口断流天数持续增加的主要驱动因素是人类活动,以各自时段前一时段为基准期,1959—1966、1967—1972、1973—1980、1981—2002、2003—2014年的5个变异期中,气候波动对荆南三口断流天数增加的贡献率依次为24.93%、19.05%、6.36%、10.38%、7.56%;人类活动影响的贡献率分别为75.07%、80.95%、93.64%、89.62%、92.44%。     

湖南省非一致性极端高温频率特征分析

受气候变化和人类活动等因素影响，水文气象时间序列失去了一致性。以湖南省89个气象站点1960~2013年逐日气温资料为基础，选取年平均日最高温度（AMMT）和超过95th分位值的平均日最高温度（POT），研究非一致性条件下湖南省极端高温指数的频率特征。结果表明：湖南省89个站点中有59个站点（66.3%）的AMMT序列和23个站点（25.8%）的POT序列呈现显著的非一致性。利用线性矩法和Cramer-von Mises（C-M）检验等方法，发现广义正态分布（GNO）函数能较好地拟合研究区极端高温指数序列。通过还原途径修正非一致性序列，并对修正前、后不同重现期水平下的极端高温指数的估算值进行对比，发现气候变化条件下AMMT序列在湘北、湘中和湘东南地区呈现强度增强和重现期缩短的趋势，而POT序列仅在湘北和湘东南地区呈现出相似的频率特征变化。     

长株潭城市群农业用地损失的动态模拟研究

对城市群发展过程中的农业用地损失进行动态模拟研究,有助于准确归纳其损失的趋势和机制,为农业用地保护规划的制定提供依据。以长株潭城市群为例,通过遥感影像图的收集与处理以及空间数据库、方格网系统、十二向玫瑰图和三维山丘图的构建,对城市群扩张和农业用地损失的过程进行动态模拟,通过离心模型归纳导致农业用地损失的动力机制,并对2020、2025年的农业用地损失情况进行预测。结果显示:城镇建成区扩张是长株潭城市群农业用地损失最主要的原因。伴随着城市群空间结构的演变,农业用地损失经历了"中心区主导—中心区与产业园区共同主导—连绵式损失"的过程。如不加以控制,至2025年,一个总面积达1 500 km~2,呈连绵状分布的超大型都市区将在长株潭城市群形成,现有中心城区、产业园区之间的农业用地将逐渐消失殆尽,从而造成难以弥补的环境损失。从空间规划上优化城市群的空间结构和发展方式,从政策法规上对侵占行为进行严格控制,是保护农业用地的关键所在。研究有望为我国城市群环境保护规划的制定提供方法论参考。     

基于洪水资源化的水库汛限水位调整及其风险管理

在论述“洪水资源化”概念和调整水库汛限水位所涉及的影响因素的基础上, 构建了汛限水位 调整后的风险和效益评价指标体系及其估算方法, 以及论述了水库汛限水位调整的风险管理对策。 以五强溪大型水库为例, 综合评价了在不同汛限水位方案下所带来的风险及效益, 并引入优选模糊 理论方法来合理调整汛限水位。通过综合分析认为, 五强溪水库在主汛期将汛限水位从现行的 98.00m 提高到100.00m 的方案是可行的, 它在防洪风险增加不多的情况下, 可将有可能被排泄的 1.85×108m3 洪水转化为有效利用的水资源, 显然, 将大型水库提高汛限水位超蓄洪水是实现洪水资 源化的重要手段, 但必须是在加强水库实时调度风险管理的提前下实施。     

湖南省生态经济分区及其发展研究

生态经济分区旨在协调区域经济发展与生态环境保护及自然资源利用的关系，是宏观管理区域社会经济持续发展的一种新模式、文章根据省级生态建设与发展需要，从生态经济系统原理出发，选择了34个适合湖南省生态经济系统分类的特征指标，以行政县为分类的基本单元，采用模糊聚类分析方法对湖南省进行了不重叠、内在的聚合分类。研究结果将湖南省分为6个生态经济区和24个生态经济亚区，与实际相符。在此基础上，对各生态经济区的生态经济特点、发展方向和环境保护策略进行了具体分析，为宏观指导湖南省生态经济建设与可持续发展提供科学依据。     

江苏沿海地区海洋灾害类型及其防治探讨

根据江苏沿海地区的地质地貌及气候的特点,综合分析了危害江苏沿海的海洋灾害类型,主要有海洋地质灾害、气候灾害和生物灾害等三种类型。地质灾害主要包括海岸侵蚀、海岸坍塌、和海平面上升;气候灾害主要包括台风风暴潮;生物灾害主要包括赤潮、湿地滩涂面积缩小等。提出相应的防治措施:(1)加强对海岸带地质背景和地质灾害研究,应用GIS和RS等先进技术建立海洋灾害信息系统;(2)加强海防工程建设,加高海堤提高质量,以防御灾害性海浪、风暴潮等侵袭;(3)应用生态学原理,建立沿海生态防护网,增强对风暴潮抵御能力保护沿海湿地资源;(4)加强对海洋灾害及防御知识的教育和对防灾减灾的管理等。     

我国大气降水中δ18O变化的多气象因子分析及分区研究

分析了我国29个GNIP站1961—2015年逐月降水中δ~(18)O与局地气象要素(近地面的气温、降水量和大气可降水量、外向长波辐射以及500 hPa高度的风速)和大尺度环流因子(Nino 4区海表温度距平及南方涛动指数)的关系,并基于层次聚类分析和逐步回归分析方法,讨论了我国降水中δ~(18)O的分区,计算了区内降水中δ~(18)O依各气象因子的回归方程.结果表明,秦岭-淮河一线南北两侧站点降水中δ~(18)O与气象因子之间的关系差异显著,是我国的一条重要的降水稳定同位素环境效应分界线.我国降水中δ~(18)O可以分为3个区域,即北部区(包括西北和东北地区)、中部过渡区(含华北及青藏地区)和南部区,其中北部区和中部过渡区的分界线大致与我国西北地区和北方地区的分界线吻合,中部过渡区与南部区大体与我国北方地区和南方地区的分界线相一致.不同地区控制降水中δ~(18)O的气象因子存在差异:北部区为温度,中部过渡区为温度、500 hPa高度风速以及外向长波辐射,南部区是500 hPa高度的风速.研究结果对于认识我国大气降水中稳定同位素空间分布的特征及其内在机制具有重要意义.     

小球藻对土壤-水稻系统砷化学形态转化的影响

为揭示绿藻对土壤-水稻系统砷形态转化的影响特征,系统分析了不同浓度小球藻共存条件下水稻土砷氧化还原与溶解释放行为的变化,并结合水稻培育试验,对小球藻影响水稻砷吸收与体内砷形态的发生机制进行探讨.试验设置对照组及小球藻浓度（以体积分数计）分别为1%、5%、10%的处理,研究了小球藻对溶液体系、淹水土壤体系和淹水土壤-水稻体系中砷的化学形态转化的作用.结果表明:加藻组使As（Ⅲ）溶液和淹水土壤E_h（氧化还原电位）与pH均普遍高于对照组.在As（Ⅲ）溶液体系中,加藻组As（Ⅲ）氧化转化率较对照组升高2.38%~4.95%,该作用在淹水土壤中得到印证,小球藻的共存使土壤孔隙水ρ[As（Ⅴ）]较对照组升高129.22%~221.41%,而ρ（甲基砷）出现显著下降（5.25%~53.31%）.水稻栽培试验进一步发现,小球藻明显促进土壤中晶体态铁铝氧化物向弱结晶与无定形铁铝氧化物结合态砷等的转化,导致水稻幼苗对砷的吸收积累量增加-3.4%~23.11%,推测这与小球藻作用下土壤孔隙水ρ（DOC）的增加密切相关.研究显示,尽管小球藻有利于提高淹水土壤体系E_h并加速As（Ⅲ）的氧化转化,但小球藻可能通过有机酸等分泌物的竞争吸附作用促进铁铝氧化物结合态砷的溶解释放,从而增加水稻砷吸收;淡水藻类对土壤-水稻体系砷吸收积累的风险值得引起高度关注,并需要在大田试验中进一步加以验证.