干旱区内陆河流域土地利用程度变化与生态安全评价——以新疆玛纳斯河流域为例

以天山北坡玛纳斯河流域为例,在遥感与GIS支持下揭示了流域1989-2002年间土地利用程度变化状况,并进一步对流域生态安全进行了综合评价,最后分析了土地利用程度变化与生态安全的关系。结果表明：①玛纳斯河流域土地利用程度稳定上升,土地利用总体处于发展时期;②1989-2002年,流域生态安全状况整体有所好转,但局部生态环境出现恶化趋势;③流域土地利用程度综合指数在18~100间的区域生态安全等级有所提高,由1989年主体属于中警状态提高到2002年的预警状态;④不同土地利用程度下流域在较安全和预警状态面积之和有以下顺序：Ⅴ＞Ⅳ＞Ⅰ＞Ⅵ＞Ⅲ＞Ⅱ,表明Ⅴ级土地利用程度区即林草地是流域生态恢复和重建的首选和重要组成部分,而沙地则是生态环境治理的难题和关键。最后,提出了通过提高低利用程度区的土地利用程度来确保生态安全的观点。     

新疆阿尔泰山森林生态系统碳密度与碳储量估算

为科学评估新疆森林碳汇功能提供更准确的基础数据,论文基于在阿尔泰山布设的35个样地实测数据,参考2011年新疆森林资源清查资料,研究了我国境内阿尔泰山森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征。结果表明：1）阿尔泰山森林生态系统平均生物量为126.67 t·hm^-2,各组分生物量大小排序为：乔木层（120.84 t·hm^-2）>草本层（4.22 t·hm^-2）>凋落物层（1.61 t·hm^-2）,乔木各器官中,干、根、叶和枝分别占乔木生物量的50%、22%、16%和12%,干所占比例最大;林龄对植被生物量影响显著,生物量随林龄的增长而增加;2）生物量平均含碳率在0.40~0.53范围内,各组分、乔木各器官含碳率均不同,且林龄对含碳率影响显著;3）阿尔泰山森林生态系统碳密度为205.72 t·hm^-2,碳储量为131.35 Tg,其中土壤层、乔木层、草本层和凋落物层碳储量分别为86.67、43.09、1.03、0.56 Tg,土壤层和乔木层碳储量分别占阿尔泰山森林生态系统总碳储量的66%和33%,构成阿尔泰山森林生态系统的主要碳储存库;不同龄级的碳储量表现为成熟林最大,过熟林次之,两者合计占生态系统总碳储量的61%;4）阿尔泰山森林生态系统碳密度整体呈南高北低分布,是由西北—东南不同的环境因子影响所致。     

循环水排污水反渗透系统中溶解性有机物特征及其影响研究

循环水排污水回用是降低火电厂单位发电水耗与促进电厂水系统近零排放的关键.本研究以我国北方某电厂循环水排污水深度处理与回用系统为对象,针对夏季严重污堵的问题,分析了春、夏两季系统运行效能与溶解性有机物（DOM）变化特征及其对系统的影响.研究发现,系统预处理段运行效果较差,脱盐与COD的去除集中在反渗透（RO）段,导致RO系统污堵严重且夏季尤为明显,有机物是导致春、夏季水质差异的重要因素.进一步分析发现,排污水处理系统中DOM主要组分为蛋白质类、腐殖质类和可溶性微生物代谢产物类有机物;夏季RO过程的DOM腐殖化程度（HIX夏-RO1=0.620>HIX春-RO1=0.538）、组分复杂度、有机物聚合度均高于春季,从而造成系统夏季更为严重的污堵.夏季循环冷却系统及循环水排污水处理系统中的微生物和藻类的生长是有机物特性变化与夏季膜污堵的关键原因.因此,提升预处理段的运行效能、优化药剂投加策略、加强对DOM和微生物的控制是解决夏季系统污堵及稳定系统效能的关键.     

绿洲浅层地下水位与水质变化对人为驱动LUCC的响应——以三工河流域为例

以新疆三工河流域绿洲为例,应用遥感、地理信息系统、空间插值和统计分析的方法,初步分析干旱区绿洲土地利用/土地覆被变化对绿洲浅层地下水位水质变化的影响。研究数据包括1978、1987和1998年三期遥感数据和近25年8口常年观测井水位数据及1987和1998年两期20口观测井水质数据。结果表明,绿洲随着城市、工矿用地为主的非农业用地和以耕地为主的农业用地的持续增加,浅层地下水水位与水质发生了显著性的时空变化。冲洪积扇绿洲主要城镇聚居区地下水位以年均45cm的速率下降,冲积平原下部绿洲地下水位以年均7cm的速率呈现缓慢的上升趋势;绿洲地下水水质趋于恶化,矿化度总体呈现上升的态势,且冲积平原绿洲地下水矿化度上升的幅度普遍大于冲洪积扇绿洲,这与地形、水文地质条件、土地资源开发、灌排强度、地表蒸发、化学肥料和农药的使用密切相关。     

干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征

精确估算干旱区流域生态系统土壤有机碳库是进行干旱区土壤碳循环研究的重要前提。论文利用改进的土壤类型法--基于网格的土壤类型法,以干旱区典型的三工河流域为例,精确估算流域土壤碳储量,分析土壤碳密度的空间分布特征,为干旱区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究结果显示,三工河流域0~20cm土壤有机碳储量为14.35Tg,平均土壤有机碳密度为6.70kgC/m²,其中山地灰褐土土壤有机碳密度最大,这主要是受中山带较低的气温和丰富的森林凋落物的影响;流域土壤有机碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征,即碳密度从山地区、丘陵区、绿洲区到荒漠区呈逐渐减小的趋势,且随海拔高度的降低碳密度逐渐减小。     

东莞市城区大气二氧化碳浓度模型及模拟

基于GIS及CO2实测数据,根据系统动力学原理,运用STELLA软件,构建东莞市城区大气CO2浓度模型,对城区CO2浓度进行模拟,探索城区CO2浓度变化规律及影响因素,为改善城区大气质量提供科学依据。模型由3个模块构成:大气交换模块、人类活动模块和绿地植被模块。反馈环主要有3个:大气交换与大气CO2浓度的负反馈,植被光合作用与大气CO2浓度的负反馈,以及植被呼吸作用与大气CO2浓度的负反馈。模型模拟结果显示,东莞市城区大气CO2浓度日平均值为483.62μmol/mol,越靠近市中心,大气CO2浓度越高。城区大气CO2浓度晚上高、白天低。人口密度和汽车尾气排放是城市大气CO2浓度的主要影响因素。仅增加城区绿地面积对城区CO2浓度影响不大。降低城区大气CO2浓度的有效措施:目前重点应为推广公共交通,并应逐渐转向推广清洁能源汽车。     

近50a人工灌排技术进步对玛纳斯河流域耕地格局变化的影响

分析绿洲人工灌排技术发展和耕地格局变化之间的关系,对研究干旱区灌溉农业发展具有重要的意义。论文选取玛纳斯河流域为研究区,利用RS和GIS技术,对玛纳斯河流域1960年地形图,1976、1989、1997、2006、2013年Landsat遥感影像和历史水利工程建设分布图等原始数据进行处理,获得5期人工灌排渠系矢量图和6期土地利用分类矢量图,并计算人工灌排渠系长度指数和表征耕地格局的绿洲垦殖率、净耕地系数、周长面积比;利用多元逐步回归法,分析干旱区绿洲人工灌排技术对耕地格局变化的影响。结果表明:滴灌技术应用前,玛纳斯河流域耕地分布格局由灌排渠系的空间分布决定,尤其是农渠的分布格局和长度,其与耕地面积的回归方程为y=0.43x+7.38(R~2=0.90,n=33,P=0);滴灌技术应用后,耕地分布格局的变化取决于滴灌系统管网的空间分布,尤其是干管和支管的分布格局与长度,导致流域灌溉水利用系数从1960年的0.38增长到2010年的0.65。