上海都市农业村域地表水非点源氮素的时空分异特征

为研究平原地区都市农业区域地表水非点源氮素的时空分异特征,揭示非点源氮污染对地表水环境的影响,连续监测了上海南汇新场镇果园村地表水中总氮和无机"三氮"(硝态氮、铵态氮和亚硝态氮)的含量.结果表明:①水文期和土地利用类型共同影响地表水中氮素的空间分布.受果园影响的地表水中硝态氮(NN)浓度较高,铵态氮(AN)浓度较低,各监测点氮素浓度在多雨期差异较大,在少雨期差异较小;受居民区和工厂影响的地表水中NN和AN浓度相差不大,各监测点氮素浓度在多雨期和少雨期差异都较大.②冬、夏季风风向可能影响果园村地表水中氮素的空间分布.③春雨期总氮(TN)、NN和AN的空间变异大,梅雨期和冬季少雨期略大于秋雨期和盛夏少雨期;亚硝态氮(SNN)与之相反.④5月溶解性有机氮(DON)是果园区地表水中氮素的主要存在形式,占TN的质量分数达到76.1%;其它季节则以溶解性无机氮(DIN)为主,占TN的质量分数平均达到83.2%.⑤果园区NN的季节变异比居民区大,居民区AN和TN的季节变异比果园区大.     

小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以丹江口库区的胡家山小流域为研究区,以资源二号卫星影像图为底图,通过实地调查获取胡家山小流域土地利用图,利用ArcGIS的水文模拟、空间分析模块提取15个集水区,并分析其土地利用结构.根据2008年1～12月各个集水区的出口的总氮、硝态氮浓度的监测数据,定量地分析土地利用结构对氮素输出时空变化的影响.结果表明,胡家山小流域内旱地、居民地对氮素输出起显著源作用,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为0.869、0.856和0.826、0.867.林地、疏林地、草地等对氮素输出起汇作用,其中林地、草地汇作用显著,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为-0.820、-0.851和-0.602、-0.518.土地利用结构是氮素输出空间变化的关键因素,土地利用类型的空间分布使得汇土地利用类型旱地、居民地对小流域氮素输出影响最大;在不同时间尺度上,土地利用结构对氮素输出浓度影响有所不同.年度上,对氮素输出影响最大的是旱地,季节上,春、夏、秋、冬四季对氮素输出影响最大的分别是旱地、居民地、居民地、旱地;土地利用结构对氮素输出浓度的影响受到降雨、气温、人为等因素的作用.     

贵州省水土流失时空变化特征

查明贵州省水土流失的时空变化特征,对指导水土保持和生态环境建设具有重要意义。基于贵州省2000、2010、2015年3期水土流失数据,采用水土流失比率和水土流失综合指数方法,探讨了贵州省水土流失时空变化规律。研究表明:(1)2000～2015年贵州省水土流失得到了明显改善,不同分区水土流失呈现西部重、东部轻、北部重、南部轻的空间格局;(2)黔西分区以轻度、中度、强度侵蚀为主,黔西南、黔北、黔中分区以轻度、中度侵蚀为主,黔南、黔东分区以轻度侵蚀为主,呈现"阶梯状"区域性特征;(3)各分区水土流失总体呈下降趋势,黔东、黔西南、黔西分区仍是水土流失重点关注区域。本研究揭示了贵州省水土流失总体呈好转趋势,水土流失的扩张趋势得到了初步遏制,潜在水土流失风险逐渐降低。     

东亚地区大气整层臭氧浓度的时空变化

从TOMS臭氧全球网格资料截取主要包含中国大陆的东亚地区 (6 9 375°E— 1 39 375°E ;1 4 5°N— 5 4 5°N)的数据 ,分析大气整层臭氧浓度的变化特征 .结果表明 ,区域多年平均臭氧浓度约为 30 7DU(多卜森单位 :DobsonUnit) ;一年中 ,平均臭氧浓度有明显的季节变化 ,春季 (3月 )达最大值 ,秋季 (1 0月 )最小 ,变化幅度约 5 0DU .区域内臭氧浓度具有很强的空间 (纬向 )变化 ,低纬度地区臭氧浓度低 ,较高纬度地区臭氧浓度高 .各地臭氧浓度变化的概率分布基本为单峰型 ,低纬度地区分布较窄而高纬度地区宽 .从 1 978至 1 994年的十多年中 ,区域平均浓度呈明显的下降趋势 ,下降幅度约 1 0DU .对应于此 ,区域内各等级的臭氧浓度值以大致均匀的速率变化 ,低值的出现概率增加 ,而高值的出现概率减小 .     

近40年陕西省农田土壤有机质时空变化及其影响因素

了解农田土壤有机质的时空动态变化对促进农田生态系统绿色发展具有重大意义。本研究对陕西省耕地土壤有机质含量进行测定,以期探讨长期耕种下陕西省农田土壤有机质时空变化特征及其影响因素。于2017年采集耕层土样705份,采用重铬酸钾氧化—外加热法测定其有机质含量,并运用ArcGIS 10.5和GS+9.0软件进行了数据分析。结果表明：陕西省耕地土壤有机质平均含量为15.90 g·kg^?1,4级水平占比最大;不同行政区有机质含量排序为：汉中＞西安＞安康＞咸阳＞宝鸡＞商洛＞渭南＞铜川＞延安＞榆林;陕西省各市有机质含量较20世纪80年代均有不同程度的提升,其中汉中市提升幅度最大;陕西省农田土壤有机质具有强烈的空间自相关性,最优拟合模型为高斯模型,呈现南高北低的空间分布特征;结构性因素（坡度、海拔、经度、纬度）和随机性因素（施肥、耕作、秸秆还田等）共同作用导致了陕西省农田土壤有机质的空间分布差异,不同类型土壤有机质含量差异显著（P＜0.05）。本研究为指导陕西省低碳农业的发展及实现碳达峰与碳中和提供了一定的科学依据。     

保定市臭氧污染时空变化特征分析研究

为了解保定臭氧污染状况,利用2013年各环境空气自动监测点位监测数据,对臭氧污染状况及其时空变化特征进行分析.研究结果表明:①臭氧浓度的日变化呈单峰型结构,最高值与最低值分别出现在14点和6点,臭氧呈现明显的"周末效应".②臭氧浓度的月和季度变化具有典型的季节特征,春、夏季高,秋、冬季低,与太阳辐射强度呈正相关性.③各监测点位的臭氧浓度值差异明显,最高值与最低值分别出现在游泳馆点位和华电二校点位.     

城郊农业区小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以位于湖南省长沙市城郊农业区的金脱河流域为研究区域,通过解译2009年的Spot-5卫星遥感图获取了小流域的土地利用图;结合流域的DEM图,利用ArcGIS 9.3的水文、空间分析模块将流域划分为若干个子流域,分析各子流域的土地利用结构.从2009年12月～2010年11月在各子流域出口处采取水样,分析其TN、NH4+-N、NO3--N输出浓度、输出量的时空变化特征以及与土地利用结构、施肥等因素之间的关系.结果表明,流域径流氮素污染严重,其TN、NH4+-N输出浓度呈明显的季节变化特征,为冬季>春季>夏、秋季,而NO3--N的输出浓度的季节差异较小.流域内的土地利用结构对NO3--N的输出浓度起着重要的控制作用,林地、水面表现为源作用,水田、旱地、居民地为汇作用;不同的时间尺度上土地利用结构对其影响不同,年度尺度上对NO3--N输出影响最大的为旱地,春夏季为林地,秋冬季为旱地.TN、NH4+-N的输出浓度与土地利用结构的相关性较差,各形态氮素的输出量与纯氮施用量、人口数、养猪量表现为极显著正相关.     

马鞍山地区雷电时空变化特征

利用1959—2011年马鞍山地区4个观测站53年的逐日人工雷暴观测资料,通过surfer软件绘图计算、经验正交分解(EOF)、建立时间序列以及气候趋势等方法,分析了马鞍山雷电时空变化特征。结果表明:马鞍山雷暴日数呈现东西部、南部偏多,中北部偏少的特点,时间分布上雷暴日数呈下降走势,其气候倾向率为-5.3/10a,季节性分布上主要集中在夏季,雷暴期有延长的趋势,日变化规律十分明显,午后13时至夜间为雷暴出现高峰期。     

黄河流域生态质量时空变化分析

黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位,流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略,同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征,分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明:①黄河流域大部分县区生态质量状况一般,植被覆盖度由东南向西北递减,上游地区生态系统服务价值高于中游和下游;② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降,森林、水域面积占比略有增加,聚落面积占比持续上升,20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善,重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升;③大部分地区生态状况改善幅度有限,局部仍有退化,流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此,建议在恢复植被覆盖的基础上,开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究,重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升,农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响,以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响;同时建立黄河流域生态质量综合监测体系,开展监测指标与技术方法的机理和应用研究,这不但是流域生态质量时空变化分析的基础,也是生态保护恢复和管理工作的支撑.      

京津冀地区臭氧浓度时空变化特征

为研究京津冀地区臭氧浓度的时空变化,文章利用2014年6月-2018年5月中国环境监测总站臭氧浓度数据进行分析。结果表明:(1)京津冀地区臭氧浓度平均水平不断增高,不同区域增速差异明显,高值区出现由单中心向双中心的转变且逐渐形成了日益明显的沿海臭氧高浓度分布带;(2)臭氧浓度的季节性差异显著,春、夏两季较秋、冬两季臭氧浓度高,其中夏季最高,冬季则缺乏高值区;(3)不同城市的年均臭氧浓度分布模式不同,大部分城市核密度估计峰值对应臭氧浓度20μg/m~3;(4)臭氧浓度的日内变化基本遵循周期性单峰型变化规律;(5)不同城市臭氧浓度超标天数差异显著,变化趋势可分为稳定增长型、突变增长型和稳定型。     

亚热带农区生态沟渠对农业径流中氮素迁移拦截效应研究

以我国亚热带农业面源污染防控工程——生态沟渠为研究对象,在2013~2014年对其径流量和每月进出口水质中NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的质量浓度进行监测,通过分析生态沟渠在不同时间段对不同形态氮素的去除差异,探讨了生态沟渠对面源污染中氮素迁移的拦截效应.结果表明,2 a内生态沟渠对NH~+_4-N、NO~-_3-N和TN的平均去除率分别为77.8%、58.3%和48.7%;拦截量分别为38.4、59.6和171.1 kg·a~(-1);进水中无机态氮NO~-_3-N和NH~+_4-N之和占TN质量分数的平均值为47.5%,出水中平均值为33.6%,比进水显著降低(P0.01).2014年生态沟渠中水生植物全部改种为绿狐尾藻后,对NO~-_3-N和TN的拦截率比2013年分别增加了30.5%和18.2%,表明种植绿狐尾藻进一步提升了生态沟渠对氮素的拦截能力.可见,生态沟渠对农区地表径流中氮素迁移有较好的拦截作用,可作为一项重要的农业面源氮污染防控技术.     

水生植物对农田排水沟渠中氮、磷的截留效应

为有效阻控农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过动态模拟实验研究对比不同排水沟渠对农田流失氮、磷的截留作用,同时通过静态模拟实验重点探讨了水生植物对氮、磷在水－沉积物－水生植物这一微观系统中的截留机理.结果表明:沟渠中的水生植物茭白和菖蒲对氮、磷的截留和转化有明显的促进作用;水生植物的存在可以加速氮、磷界面交换和传递,从而使上覆水中氮、磷含量快速减少;沉积物间隙水中氮、磷含量的变化受界面交换、沉积物吸附、微生物转化及植物吸收等各方面因素影响,水生植物调整并加强氮、磷的各种转化,植物的存在使得间隙水中氨氮及磷酸盐含量降低并呈现规律变化.      

三江平原多级沟渠系统沉积物中铁的分布特征

以三江平原典型多级沟渠系统(毛渠-农渠-斗渠-支渠-干渠)为对象,研究了其0～60 cm沉积物全铁含量的空间分布特征.结果表明,多级沟渠系统中沉积物的平均铁含量为(3.02±0.10)×104 mg·kg-1,各类型、各等级的沉积物铁含量具有极显著差异(F=6.261,p<0.001),最高值出现在农田斗渠(3.71×104 mg·kg-1)中,而最低值出现在湿地斗渠(2.43×104 mg·kg-1)中.整个多级沟渠系统沉积物各层的铁含量没有显著性差异(F=0.093,p=0.693),但与沟渠相邻湿地同深度土层的铁含量相比,沟渠沉积物0～10 cm层、10～20 cm层分别增加了51.96%、62.22%.铁虽然具有一定的可迁移性,其最大累积处仅能延伸到第三等级的斗渠中,而非逐级递增.由于湿地保护和气候干热化,现阶段本区含铁径流量有逐渐减少的趋势.沉积物各层铁含量沿沟渠类型和等级的递变揭示了铁输移的历史变迁.     

模拟排水沟渠非点源溶质氮迁移实验研究

农田排水沟渠是由水-底泥-植物组成的复合生态结构,其间非点源溶质的迁移转化对研究沟渠拦截、控制和管理农业非点源污染具有重要意义.本研究以模拟排水沟渠静态实验为基础,以典型非点源溶质氮素为例,分析了实验期内水体、底泥及芦苇不同介质内氮含量变化过程,分析了底泥吸附与解析、芦苇生长与衰败等年内不同时期对水体中氮素浓度的影响,探讨了水-底泥-芦苇复合生态体内氮迁移及对水体中氮浓度的影响机制.结果表明,底泥的吸附与解吸、芦苇生长的吸收和同化对水体中氮素浓度均有影响,10月之前这种影响表现为促使水体中氮素浓度降低,是水体的氮净化过程;10月之后这种净化作用开始降低,11月之后表现为促使水体中氮素浓度升高.同时,模拟沟渠水-底泥-芦苇生态体内氮迁移联系密切,任一介质内或介质间氮素迁移转化都会引起水体中氮素浓度相应调整.     

农田排水沟渠水体-底泥中溶质氮分布特征试验研究

沟渠系统"过程拦截"是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段.针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,本研究以天然沟渠为对象,以非点源溶质氮为例,通过2014年3月~2015年2月现场监测试验,分析了农田排水沟渠水体及底泥中非点源溶质氮的分布特征.结果表明,沿沟渠纵向,试验沟渠水体中总氮质量浓度、底泥中总氮含量均呈现一定程度递减趋势,表现出沟渠系统对非点源溶质的净化作用;水体中总氮质量浓度、底泥中总氮含量在沟渠横断面分布存在较大不均匀性,其分布特征与断面形态、流量变化过程、流速分布等因素有关,其中水体中总氮质量浓度均衡度为76.89%,底泥中总氮含量均衡度为57.04%;试验期内,水体中总氮质量浓度呈"凹"形变化、底泥中总氮含量呈"凸"形变化,二者表现出相逆的变化趋势.     

滩涂农业垦区排水沟连接度对氮磷输出的影响

沟渠廊道提供了氮磷输送与排放通道,同时还提供氮磷滞留降解的环境,因此排水沟渠及其连通程度与氮磷输移及面源污染排放密切相关。为揭示不同连接度水平对氮磷污染物质扩散功能和净化功能的影响,论文以江苏盐城农业垦区排水沟为研究对象,分别在2015年8月和10月两次降水事件前后对不同等级排水沟进行4次水质（氮磷）监测,研究构建了基于氮磷输移过程关系的沟渠廊道连接度模型,进而利用回归模型分析了垦区排水沟连通度与氮磷输移的关系,结果显示：1）氮磷负荷呈现出10月雨前 < 8月雨前 < 10月雨后 < 8月雨后的时间变化特征,并有从上游到下游先升后降的空间变化特征;2）回归模型分析表明,排水沟TN、TP 输出随沟渠廊道连接度的增大呈先增后减的趋势,且其拐点分别位于沟渠廊道连接度为0.79、0.77时。研究表明,排水沟连接对于农田排水沟的扩散和净化功能的发挥起着重要作用,农业面源污染可以通过提高排水沟连接度来控制。     

三峡水库蓄水后不同水位期干流氮、磷时空分异特征

研究三峡水库蓄水前后营养盐的变化,对于探讨水库运行对其的影响并提出合理的管理建议具有重要意义.依据2008年3月～2009年2月对长江干流三峡区段朱沱、寸滩、扇沱、清溪场、晒网坝、培石,共6个断面和其中1个垂直断面逐月水文、水质监测,按照三峡水库运行的水位特点,将数据样本分成高水位(10～2月)和低水位(3～9月)2个...     

环境因子对植物-生物膜氧化沟去除氮磷的影响

将生物膜处理工艺和漂浮栽培植物技术应用于氧化沟处理系统中,组成植物-生物膜氧化沟生态处理系统,通过其对生活污水的处理,考察了pH值、溶解氧(DO)、温度等环境因子对植物-生物膜氧化沟系统去除氮磷的影响。结果表明:系统中TP的去除率与pH值之间呈抛物线关系,当系统出水TP去除率达到最高时,其pH值为7.71,TP去除率随着pH值的升高而升高,TN的去除率与pH值的相关关系达到显著水平;DO在系统中一直保持较高的浓度,其最高浓度可达到5.6mg/L,与TP去除率的关系显著;另外,系统中污水氮磷的去除率与温度关系密切,其中NH4+-N的去除率与温度呈现显著的正相关关系,温度对污水TN和TP的去除影响达到极显著水平。     

降水对农田排水沟渠中氮磷流失的影响

以浙江嘉兴双桥农场为研究对象,分析降水对农田沟渠中氮、磷流失的影响,揭示氮、磷在降水径流中流失的一般规律. 在单晚稻生长期间,同步监测了施肥后的2次降水量和沟渠径流量,并对2次降水径流的全过程进行污染物含量的测定,对农田排水沟渠径流量与污染物含量随2次降水变化过程进行监测.结果表明:污染物含量变化呈现出大致相同的趋势,且污染物含量峰值比流量峰值提前2～3 h;在降水初期,污染物含量随径流量的增大而升高;随着流量的继续增大,含量呈下降趋势. 施肥后4 d内降水的农田沟渠中氮、磷随径流的流失量比4 d后大. 影响氮、磷流失的因素主要有降水量、降水时间间隔、径流量、施肥的种类和数量、土壤前期含水量以及沟渠中的沉积物等. 氮流失的主要形态为氨氮和硝氮;磷流失的主要形态为磷酸盐. 通过回归分析发现,径流量与氮、磷排放负荷间符合多项式关系.      

基于GIS的华北高产粮区地下水硝态氮含量时空变异特征

集约化农业生产区地下水的硝酸盐污染是一个十分普遍的问题.选取华北平原典型高产粮区桓台县为研究对象,分别在2002年和2007年同一季节对该县境内的394个潜水水样和283个承压水水样的硝态氮含量进行了取样分析,应用地质统计学与GIS技术相结合的方法对其时空变异规律进行了分析.结果表明,2002年和2007年潜水硝态氮的平均含量分别为8.08 mg·L~(-1)和14.68 mg·L~(-1),承压水硝态氮的平均含量分别为3.87 mg·L~(-1)和7.19 mg·L~(-1),2007年比2002年含量增幅均接近1倍.2个时期承压水硝态氮含量的空间相关距离均远大于潜水硝态氮含量的相关距离.2007年与2002年相比,潜水硝态氮含量各等级(0～5、 5～10、 10～15、 15～20、 20～30和>30 mg·L~(-1))的面积变化幅度分别为-28.87%、 -14.63%、 13.06%、 14.37%、 12.23%和3.85%;承压水中前4个等级的面积变幅分别为-37.82%、 28.01%、 9.33%和0.48%.通过对地下水硝态氮含量的垂向分析发现,2个时期的承压水硝态氮含量与取样井深存在显著负相关关系,并且深层承压水的硝酸盐含量呈现上升趋势.