黄土丘陵区撂荒恢复过程中植物群落组成与土壤养分及酶活性变化的关系

为揭示黄土丘陵区植被恢复过程中土壤性质变化趋势,以黄土丘陵区10~45a的撂荒地为研究对象,分析撂荒后植被恢复过程中植物群落演变规律、土壤养分含量、4种酶活性变化及其相关关系.结果表明,随着撂荒年限的增加,恢复过程中主要群落的演变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)→达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)+铁杆蒿(Artemisia sacrorum)→茭蒿(Artemisia giraldii)+铁杆蒿→白羊草(Bothriochloa flaccidum)+茭蒿,群落多样性指数整体表现为先增后减的趋势,菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)及豆科(Leguminosae)这3科占比从66. 67%降至50%,后上升到75%.土壤有机碳(SOC),全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)与碱性磷酸酶(ALP)、过氧化氢酶(CAT)、脲酶(UE)与蔗糖酶(SC)这4种酶活性呈增加趋势,但增加程度不同,化学计量比总体呈波动上升趋势.菊科、禾本科与豆科相比总科数、总属数、总种数及植物多样性,对养分和酶活性有更显著的影响,贡献率分别为72. 8%、69. 1%、66. 0%,且三大科对土壤酶的影响大于土壤养分,其中禾本科与豆科对养分及酶活性表现为正影响,而菊科表现为负影响.撂荒恢复过程中草地群落优势科占比的升高显著影响土壤酶的升高,并导致土壤养分变化.     

三峡库区大气活性氮组成及干沉降通量

为了解三峡库区腹地大气中活性氮的组成及干沉降通量,于2015年每个季节选取代表性月份在万州城区采集了气体和颗粒物样品.利用离子色谱法测定氮素浓度,同时结合大叶阻力模型模拟计算的干沉降速率值,估算了不同形态氮素的干沉降通量.结果表明,HNO₃的干沉降速率值最大,年均值为0.39cm/s,约为其它氮素的3~8倍.NO₂和NH₃是大气活性氮的主要赋存形态,年均浓度值分别为（11.7±3.9）和（11.0±5.3）μg N/m³,两者之和约占总无机氮浓度的80%.万州城区总无机氮干沉降总量为8.5kg N/（hm²·a）,其中氧化态氮（NO₂、HNO₃、颗粒态NO₃^-）和还原态氮（NH₃、颗粒态NH₄⁺）干沉降通量分别为3.5,5.0kg N/（hm²·a）,占干沉降总量的41.4%和58.6%.因此,为有效控制三峡库区腹地的氮素污染,应重点关注NH₃的减排.     

Does Wetland Location Matter When Managing Wetlands for Watershed‐Scale Flood and Drought Resilience?

Wetland protection and restoration strategies that are designed to promote hydrologic resilience do not incorporate the location of wetlands relative to the main stream network. This is primarily attributed to the lack of knowledge on the effects of wetland location on wetland hydrologic function (e.g., flood and drought mitigation). Here, we combined a watershed‐scale, surface–subsurface, fully distributed, physically based hydrologic model with historical, existing, and lost (drained) wetland maps in the Nose Creek watershed in the Prairie Pothole Region of North America to (1) estimate the hydrologic functions of lost wetlands and (2) estimate the hydrologic functions of wetlands located at different distances from the main stream network. Modeling results showed wetland loss altered streamflow, decreasing baseflow and increasing stream peakflow during the period of the precipitation events that led to major flooding in the watershed and downstream cities. In addition, we found that wetlands closer to the main stream network played a disproportionately important role in attenuating peakflow, while wetland location was not important for regulating baseflow. The findings of this study provide information for watershed managers that can help to prioritize wetland restoration efforts for flood or drought risk mitigation.     

中原经济区城市资源环境绩效指标体系构建与实证

为了识别城市或“相似群体”最重要的资源环境“短板”问题,以中原经济区31个城市为研究区域,选择水土资源、能源、环境质量和污染物排放及治理水平等4个方面共计33项指标,利用层次分析修正法确定指标权重,采用正向指标极大化、负向指标极小化、适中指标平均化的标准化方法对研究区域内各市资源环境绩效进行测算. 研究表明:①从资源环境绩效角度来看,中原经济区城市可分为“双高”超载型、农业型、“双低”超载型、资源型四大类. ②占中原经济区城市总数2/5的资源型城市,由于过度强调资源产出、忽视环境保护而成为经济区环境问题高发、资源环境矛盾较为突出的集中区域. ③在对4个Ⅰ级指标(资源利用效率、能源利用效率、环境质量指数、污染物排放及治理水平)设定均衡权重情况下,15个城市的能源利用效率居末位,10个城市的资源利用效率居末位,表明中原经济区提高资源环境绩效应率先在能源、资源利用效率领域实现突破. 所构建的资源环境绩效评估指标体系仍有待进一步优化,今后应加大对可再生资源能源利用、农村生态环境特别是农村土地重金属及有机物污染等问题的关注.      

互花米草入侵对广西北海光滩大型底栖动物群落的影响

为探讨互花米草入侵对广西北部湾光滩的生态影响,于2012年7月—2013年9月对北海市青山头地区的互花米草群丛和光滩2种生境分别连续进行5次大型底栖动物群落采样,分析不同采样时间和生境下大型底栖动物的物种组成、生物量、总栖息密度、群落生物多样性、群落结构等群落特征. 结果表明:①该区域内大型底栖动物共15种,隶属于4门5纲11科,其中中国绿螂(Glauconome chinensis)占互花米草群丛大型底栖动物个体总数的86.7%,为绝对优势物种;短指和尚蟹(Mictyris brevidactylus)为光滩的优势物种. ②双因素方差分析(two-way ANOVA)结果显示,互花米草入侵光滩后大型底栖动物物种数量显著增加,并且互花米草群丛中中国绿螂个体数量的剧增也显著增加了大型底栖动物的生物量和总栖息密度,而采样时间对大型底栖动物物种数、生物量和总栖息密度的影响不显著;不同生境和采样时间均未对大型底栖动物的多样性指数产生显著影响. ③非度量多维度分析(non-metric multidimensional scaling,NMDS)结果表明,互花米草群丛与光滩的大型底栖动物物种群落相似度较高,但与2012年10月相比,2013年9月互花米草和光滩大型底栖动物群落相似度降低,因此可能随着互花米草入侵时间的增加,其对大型底栖动物群落的影响也不同.      

黄土丘陵区不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应

运用地统计学和GIS相结合的方法,研究了黄土丘陵区县域不同地貌单元土壤有机碳空间变异的尺度效应,尺度划分为县域、县域上三种不同的地貌单元以及与地貌单元相对应的乡镇尺度,结果表明：①各个尺度下有机碳含量均偏低,完整地貌单元尺度与乡镇尺度有机碳均值与变异系数大小顺序不同;②高山区随着尺度的变化,自然因素对变异的影响程度没有显著变化,但低山丘陵区与丘陵沟壑区自然因素的影响程度减小,插值图表现出较小的研究面积有机碳含量信息更丰富;③县域尺度上海拔与土壤类型是导致变异的主控因素,在丘陵沟壑区,所研究的自然因素（海拔、土壤类型、土壤侵蚀程度、田面坡度、坡向）对其影响都不显著;在低山丘陵区,地貌单元上主控因子是海拔与土壤类型,而乡镇尺度上转化为田面坡度;在高山区,地貌单元上主控因子是土壤类型,但乡镇尺度上其主要影响因素变为土壤侵蚀程度。     

江苏省沿江地区农用地资源质量评价研究

采用农用地分等中的自然质量分值的计算方法,以实现对地理范围较大,内部自然、经济、社会条件差异较为明显的江苏省沿江地区的农用地资源质量的合理评价。评价结果为：地处宁镇扬丘陵区的该区西部地区农用地的质量复杂多变,各种级别的农用地均有分布且面积比例相差不大;地处太湖平原区的该区南部地区农用地的质量优越;而该区北部地区农用地质量东西两翼较好,中部较差。根据评价结果,本文从挖掘农用地生产潜力,综合开发利用土地后备资源,提高非农用地经济产出能力,完善农用地与非农用地转换价格约束机制及发展循环产业经济,污染排放源头控制与生产过程中治理相结合等几个方面提出了江苏省沿江地区耕地、生态环境保护与经济协调发展的建议。     

三峡库区生活垃圾的重金属污染程度评价

长期以来,我国的城市生活垃圾处理与处置主要以填埋为主,且大部分为简易填埋或堆放,形成众多的垃圾堆放场。它们不仅影响周围的生态环境,而且威胁到居民的身体健康,特别是不少堆存的生活垃圾受到重金属元素不同程度的污染,任意放置可能会产生严重的后果,所以评价生活垃圾的重金属元素污染程度有助于垃圾堆放场的环境影响评价以及污染防治措施的提出。以三峡库区为例,通过测定三峡库区各个区县主要垃圾堆放场堆存生活垃圾的重金属元素含量, 包括砷、铅、铬、镉和汞,采用单因子评价和综合评价法确定三峡库区堆存生活垃圾的重金属污染程度,为库区的环境保护提供决策支持。     

1957-2009年黄土高原地区风速变化趋势

用88个气象站1957-2009年的月平均风速和最大风速日值资料,采用距平累积法、 5 a趋势滑动法、 Mann-Kendall趋势检验法等分析了黄土高原地区风速的变化趋势及其空间分异等特征。结果表明:①黄土高原地区1957-2009年多年平均风速为2.36 m/s,水蚀区、 水蚀风蚀交错区和风蚀区年均风速分别为2.36、 2.17、 2.60 m/s,年际变化倾向率分别为-0.008 4、 -0.009 4和-0.018 8 m·s^-1·a^-1,并均通过了0.001的极显著性检验。3个区域均是冬、 春季的平均风速对全年趋势演变贡献率较大,年均风速也均在1981年发生偏强转为偏弱的跃变,20世纪70年代以后平均风速逐渐减小。②黄土高原平均风速减少的主要原因是最大风速为5级或5级以上的发生日数减少。大风频率从1970年代至2000年代呈显著减少趋势,风蚀区减少幅度最大,减少了10%以上,水蚀风蚀交错区减少1%~5%,到2000年代,大多数站点的大风频率均降低为<2%。③水蚀风蚀交错区和风蚀区年均大风日数较多,而水蚀区和黄土高原西部地区年均大风日数较少。根据大风年均发生日数,将大风天气划分为大风天气较少区(年均大风日数<10 d)、 较多区(10~50 d)、 多发区(50~100 d)和频发区(>100 d)。大风较多区在黄土高原地区分布最广,其次是较少区,无频发区。70年代至90年代,风蚀区和水蚀风蚀交错区的站点大多为大风较多区,其中70年代中宁和包头为大风多发区;2000年代以后,大部分地区转为大风较少区。     

黄土丘陵区生物结皮对土壤物理属性的影响

生物结皮在干旱、半干旱地区广泛发育。迄今,有关生物结皮发育过程中土壤物理属性的响应仍不明确。论文采用野外调查与室内分析相结合的方法,定量研究不同生物量生物结皮对土壤物理属性的影响。结果表明:①生物结皮的发育能够细化土壤,当生物结皮由初期藻结皮演替至60%~80%苔藓结皮时(5等级),生物结皮层粗砂粒含量降低了86%;②随着生物结皮生物量的增加,生物结皮层土壤容重和硬度较初期分别降低了15%和68%,田间持水量和孔隙度分别增加了36%和14%;生物结皮层粘结力是下层土壤的6~7倍;③生物结皮的发育对土壤物理属性的影响与生物量有关,当苔藓生物量达2.91±0.12 g/dm²时,其土壤物理属性基本稳定。研究结果为揭示生物结皮抗侵蚀机理提供了科学参考。