长江三角洲城市群土地利用及其生态系统服务价值时空演变研究

采用1990、2000、2010和2015年四期长江三角洲城市群土地利用数据，利用土地利用转移概率矩阵等方法，描述了长江三角洲城市群的土地利用方式和转移方向，采用谢高地等修正Costanza价值量评价法定量计算了区域内的生态系统服务价值，并借助地理探测器对其空间分布格局进行了归因解释。研究表明：长江三角洲城市群土地利用类型以耕地为主，呈现逐年减少的趋势，林地变化相对稳定，水域变化先增后减，建设用地持续增长且保留率最高，耕地为其主要转化来源，草地主要转化为耕地和林地，水域主要转出为建设用地。1990、2000、2010和2015年长江三角洲城市群的生态系统服务价值分别为 2 644.26、2 639.53、2 615.49 和 2 569.88 亿元，总体呈逐渐下降趋势，其中农田生态系统价值下降最多，森林生态系统对整个区域的贡献率最大，Ⅲ、Ⅳ等级的城市的生态系统服务价值高于Ⅰ、Ⅱ等级，且城市规模越大，经济价值越占主导地位。空间分布格局形成以太湖和巢湖为中心的高值集聚区、东南地区高于西北地区的特征，其受到坡度、高程、土壤类型、人口等因子的影响。     

长江经济带经济与环境协调发展的时空格局及问题区域识别

长江经济带是当前中国经济发展与环境保护矛盾最为尖锐的地区之一，实现区域经济与环境系统间的动态协调，是该区域未来可持续发展过程中亟需解决的关键问题。分别构建经济“规模-结构-效率”以及环境“压力-状态-响应”的分析框架，采用熵值法、GIS、耦合协调度评价模型等方法系统考察2007~2016年长江经济带经济与环境动态协调发展的时空格局，并对协调发展的问题区域进行分类和识别。结果表明：(1)2007~2016年长江经济带经济水平几乎实现了翻倍增长，验证了将其作为中国经济发展主支撑带的合理性。同时，经济水平“东高西低”的格局稳固且路径依赖特性明显。(2)2007~2016年长江经济带环境水平及其提升速率仍相对较低，验证了长江环境保护的重要性。同时，环境水平在空间分布上未呈现明显的规律而是具有“随机”性特征。(3)2007~2016年长江经济带经济与环境间的协调发展程度呈稳步上升态势，协调发展指数由0.446 8上升至0.602 3，由濒临失调阶段进入初级协调阶段，并在空间上呈现出东部地区>中部地区>西部地区的整体格局。(4）基于经济、环境、耦合协调度3类数据间的组合情况，将协调发展问题区域划分为6种基本类型并进行识别，发现各研究年份均有超过30个问题区域，并且与经济滞后相关的问题区域数量占据绝对比重。     

长江中游城市群县域城镇化水平空间格局演变及驱动因子分析

在通过可达性方法确定长江中游城市群县域范围的基础上,运用熵值法从人口、经济及社会3个子系统对长江中游城市群县域2001、2006及2011年3个时期城镇化发展水平进行综合测度,运用空间自相关对综合城镇化水平的空间演变进行分析并分类,利用回归分析对各类型县域进行驱动因子分析。结果表明:(1)长江中游城市群县域综合城镇化水平持续提升,但各地区间的发展速度差异明显;在子系统演化过程中,以经济城镇化的快速演进为主要特征,其次为社会城镇化,最后为人口城镇化过程。(2)综合城镇化水平及其变化率与城市等级规模、交通及产业结构转型密切相关;各子系统在空间格局演变进程中有着不同的特点,但子系统变化率间具有明显的正相关性。(3)长江中游城市群县域城镇化依据关联性可以划分为"耦合聚集"型、"中心洼地"型、"拮抗聚集"型及"核心边缘"型,各类型县域空间格局演变明显。(4)內源力在"耦合聚集"型县域及"拮抗聚集"县域城镇化进程中具有促进作用,投资力对"中心洼地"型县域影响作用明显,而"核心边缘"型县域主要驱动因子为行政力和內源力;根据各类型县域主要驱动因子提出促进城镇化发展的相应措施,以做到因地制宜地指导各地区城镇化健康发展。     

水分条件对灰化苔草根茎萌发及幼苗生长的影响

以灰化苔草(Carex cinerascens)根状茎为试验材料,采用室内盆栽培养方式,测定不同土壤水分条件下灰化苔草根状茎萌发、幼苗生长形态和生理参数。试验设置8个土壤体积含水量梯度:C1(2%,重度干旱)、C2(10%)、C3(15%)、C4(20%)、C5(25%)、C6(30%)、C7(40%,水分饱和)和C8(51%,淹水水深为2 cm)。结果表明:(1)在重度干旱和淹水条件下灰化苔草根状茎萌发率较低;轻度干旱(C2处理)条件下萌发率虽达100%,但C2处理幼苗平均株高仅为最大值(C6处理)的2/3。灰化苔草幼苗平均株高、地上生物量均呈随土壤含水量增加而先增大后减小的趋势,幼苗株高与地上生物量之间存在指数函数关系;(2)灰化苔草叶长、叶宽、叶片数和叶面积总体也呈先增大后减小趋势;灰化苔草幼苗通过个体变小、叶片数和叶面积减少、生长速率减缓等调节自身组织结构特点以利用有限的水分维持生命活动。(3)灰化苔草幼苗叶片叶绿素(Chl a、Chl b)含量、相对叶绿素含量(SPAD)、类胡萝卜素(Car)含量具有相同的变化规律,即随土壤含水量的增加而呈先增大后减小的变化趋势;叶绿素a/b比值随土壤含水量的增加而呈先减小后增大趋势;各处理间灰化苔草叶片含水量、Car/Chl比值无明显差异;灰化苔草幼苗叶片在水分缺乏或过多时通过使Chl a/b比值升高、Car/Chl比值保持稳定、合理分配Chl a和Chl b来确保植物能正常地进行光合作用;(4)利用高斯模型定量分析得出灰化苔草根状茎萌发及幼苗生长的水分生态幅在4.15%~51.35%范围内,最适含水量在16.22%~39.55%之间。     

基于EEMD和EOF的鄱阳湖流域近550 a来旱涝时空变化

利用鄱阳湖流域及周边地区5个站点1467~2016年旱涝灾害史料，结合《中国近五百年旱涝分布图集》数据和现代器测降水资料，基于相关系数权重法集成重建了鄱阳湖流域近550 a旱涝序列。采用集合经验模态分解和经验正交函数等手段分析了鄱阳湖流域近550 a来的旱涝时空变化特征。结果表明：（1）鄱阳湖流域旱涝序列的各IMF分量变化规律符合自然信号的非线性变化的特征，主要的高频变化周期有2~3 a、7~8 a；中低频变化周期有22 a、36 a；低频变化周期有110 a、220 a等。（2）旱涝序列空间场的EOF分解表明，前4个模态的累积方差贡献率为93.68%，收敛效果明显。第一模态为区域整体变化一致；第二、三模态分别代表南北方向和东西方向上旱涝变化不一致；第四模态代表赣南地区的极端降水类型。（3）主要空间模态的时间系数功率谱分析结果表明，旱涝空间场模态的变化周期与旱涝序列EEMD分解的结果基本一致。 关键词： EEMD；EOF；旱涝变化；时空特征；鄱阳湖流域     

鄱阳湖水位-淹水面积关系不确定性的分析

湖泊淹水范围的时空变化特征往往决定了湖泊湿地的景观结构和功能。鄱阳湖是我国最大淡水湖,水位和淹水范围的季节变化悬殊,鄱阳湖淹水特征对研究鄱阳湖湿地生态系统的结构与功能都具有显著意义,过去很多研究关注鄱阳湖水位-淹水面积关系,不同的研究者得到的水位-淹水面积关系各有差异,表现出一定的不确定性。利用多时相的卫星遥感影像提取的鄱阳湖水面面积的基础上,结合鄱阳湖长时间序列的水位观测资料,探讨鄱阳湖水位-淹水面积关系不确定的原因。研究结果表明:(1)尽管鄱阳湖水面面积与水位表现分段线性关系,但在相同水位条件下,鄱阳湖水面面积表现出较大的不确定性;(2)鄱阳湖水位表现南高北低的空间异质性格局,随着水位增加,鄱阳湖水位的空间异质性降低,并且水面坡降具有季相性,相同水位下退水期的水面坡降大于涨水期的水面坡降;(3)受洲滩地形和"堑秋湖"渔业方式的影响,相同水位下退水期出露洲滩中子湖泊的水面范围大于涨水期中子湖泊水面范围;(4)此外,鄱阳湖采砂显著改变采沙场的湖盆地形,从而改变低水位下的主要采沙场的淹水范围。综上所述,鄱阳湖水位-淹水面积关系的不确定性除了受湖盆地形、"五河"来水、长江顶托等自然原因,还有采砂和堑秋湖渔业方式等人类活动的原因。     

黄浦江流域典型污水中不同粒径胶体的三维荧光光谱特征

基于切向流超滤系统及三维荧光光谱技术,对黄浦江流域典型污水(即生活污水及农业污水)中的胶体进行粒径分级及三维荧光光谱特性分析.结果表明,所选水样的胶体质量浓度及胶体态有机碳质量浓度分别为9.60~32.50 mg·L~(-1)和0.03~6.25 mg·L~(-1),二者均随粒径的增加而呈递增趋势.不同粒径分级胶体的三维荧光图谱表现为类蛋白荧光峰(峰D和峰T)及类腐殖质荧光峰(峰C和峰A)这4个荧光峰,其中类蛋白荧光峰主要存在于M_r1×10~3~5×10~3分级胶体中,类腐殖质荧光峰主要存在于M_r10×10~3~300×10~3分级胶体中.同时,通过表征胶体荧光光谱特性的荧光指数,包括FI值、腐殖化指数HIX及生源指数BIX,分析了所选胶体的来源及光谱特性.结果表明,小粒径胶体主要为陆源来源,芳香性及腐殖化程度较高;而大粒径胶体自生源比重大,类蛋白物质是其主要成分.     

华南滨海小流域降雨入渗对地下水的补给分析

以华南滨海小流域——中山大学滨海水循环试验基地(试验基地)作为研究区,在对该流域地下水和雨水分别进行采样、实验分析的基础上,利用氯量平衡法(CMB)与地下水动态法计算了该流域的降雨入渗补给系数与给水度。研究发现,试验基地地下水主要受降雨补给,地下水埋深在雨季(4—9月)、旱季(10—3月)的变动范围大致为0～1.5 m与0～0.5 m。根据CMB计算结果,补给区、中间区雨季降雨入渗补给系数分别为旱季的1.3～1.6倍和1.3～2.0倍,且补给区大于中间区(M5井除外)。利用地下水动态法计算次降雨入渗补给系数,所得雨季、旱季的均值(7.6%和4.6%)与CMB计算结果(7.7%和5.3%)较为接近。给水度、雨强与入渗补给系数均存在一定的线性关系。将地下水埋深分别与降雨入渗补给量及潜水蒸发量进行多项式拟合对比,发现降雨入渗对地下水的最大入渗补给埋深约为2.3 m,当埋深为3.1 m时,地下水可获得最大净补给量。     

电子束辐照降解水中氯霉素的研究

本研究对氯霉素(CAP)在不同条件下的电子束辐照降解进行了研究.结果表明,电子束辐照可有效去除水中CAP,低浓度CAP在酸性条件下的辐照降解更为显著,且降解过程符合准一级动力学模型.通过添加不同的自由基清除剂,发现HO·在CAP降解中起关键作用,此外,CAP分子也会吸收辐照而发生分解.水中共存的阴离子和腐殖酸(HA)对CAP辐照降解均有抑制作用,这跟其与HO·的反应速率常数大小有关,并且反应速率越大,其抑制能力越强.CAP在去离子水中的去除率高于其他实际水体,但辐照剂量为4 k Gy时,污水厂污水过滤水和胶体浓缩液中的CAP也可分别去除89.1%和81.7%.利用GC-MS检测到辐照后溶液中有6种中间产物,主要是通过脱水、不对称中心断键和脱酰胺作用形成.此外,IC检测有Cl-、NO-3和NO-2的产生,并且TOC在一定程度上降低,说明部分CAP被矿化.     

鄱阳湖典型苔草湿地生物量季节变化及固碳功能评价

为进一步评估鄱阳湖湿地碳平衡，量化湿地固碳功能，于2009年9月～2011年5月，在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区，选择以灰化苔草为建群种的洲滩湿地，采取收获法测定了灰化苔草4个生长季的地上、地下生物量及净初级生产力(NPP)。结果表明：1）苔草地上、地下生物量均具有明显的季节变化模式，变化范围分别为14608～1 77067 、1 80627～4 03256 g/m2；地下生物量与地上生物量的比例变化范围为208～1744，平均值为519。2）苔草地上地下生物量、NPP均表现为春季高于秋季。3）受洲滩淹水时间影响，苔草生物量、NPP具有显著的年际差异， 2010～2011年度苔草NPP仅相当于2009～2010年度的625%；NPP的下降地上部分较地下部分更明显。4）鄱阳湖湿地苔草固碳潜力巨大，2个年度固碳量分别为1 92383，1 23121 gC/m2