LUCC及气候变化对龙川江流域径流的影响

土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)及气候变化对流域的径流变化影响巨大。为揭示龙川江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示,(1)SWAT模型在龙川江流域径流模拟中具有较好的适用性,可用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R~2、Ens分别达到0.73、0.71,验证期的模型参数R~2、Ens分别达到0.75、0.74。(2)从土地利用方面考虑,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加的贡献大小顺序为农业用地?草地?林地。从气候变化方面考虑,流域径流量与降雨量呈正比,与蒸发量呈反比。(3)2006-2015年间龙川江流域LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,龙川江径流的变化由气候变化主导,月均径流量总体上减少1.59 m~3·s~(-1)。(4)预估结果显示,RCP4.5和RCP8.5气候情景下,2021-2050年间龙川江流域径流减少趋势明显,分别为1971-2015年减速的2.65倍、3.43倍。     

云南纵向岭谷区河流输沙量对土地利用变化的响应——以黑惠江、龙川江、盘龙河流域为例

以黑惠江、龙川江、盘龙河流域为例,探讨了云南纵向岭谷区河流输沙量对土地利用变化的响应关系。结果表明,林地面积增加,耕地和草地面积减少,使河流输沙量明显降低;林地向耕地和草地的转化以及草地向耕地的转化,导致输沙量明显增加。黑惠江流域和盘龙河流域在1990年后的10 a中土地利用方式趋于合理,年输沙量呈现减少趋势;而龙川江流域土地利用的合理性降低,年输沙量呈现增加趋势。3个流域河流输沙量变化均符合气候变化的大趋势,土地利用变化是河流输沙量变化的主要原因。3个流域河流输沙量对土地利用的响应规律符合山地河流的一般规律,但是其表现强于地势相对平缓的地区。     

基于MIKESHE模型的潮河流域土地利用与降水变化对水文的影响评价

运用多测站校正检验机制率定方法,应用MIKESHE模型量化评价土地利用与降水变化对流域水文的影响。结果表明,尽管MIKESHE模型在流域上游大阁站的模拟性能稍逊于下会站和戴营站,3个测站校正和验证阶段的Nash-sutchliffe系数值分别为0.56和0.49、0.65和0.69、0.57和0.68,但模型对于各测站平均径流的模拟效果较好,说明该模型在潮河流域等华北土石山区具有一定的适用性和应用潜力。与基准期(1963—1979年)相比,1980—1989年潮河流域年径流量减少约22 mm,土地利用与降水变化对流域水文变化的贡献相当,两者分别占总径流变化的59%和41%;1990—1999年年径流量较基准期基本没有变化,这主要是由于降水变化与土地利用变化对流域水文的影响作用相反;2000—2008年,流域年径流量较基准期减少35 mm,降水变化对径流减少的影响作用占80%,土地利用变化则占20%。     

植被覆盖变化对衢江流域水文效应的影响

植被覆盖变化影响流域水文循环及水文过程。选择钱塘江流域的一级支流——衢江流域作为研究对象,收集衢江流域植被、气候、土壤、水文和地图资料,基于Arc GIS 10.3平台建立衢江流域SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型。利用SWAT-CUP进行参数敏感性分析,发现土壤蒸发补偿系数、浅层地下水径流系数、基流α系数、浅层地下水蒸发深度阈值、地下水延迟时间和土壤可利用水量6个参数具有较高的敏感性。利用2009—2014年开化和衢州水文观测站实测月径流数据对模拟结果进行校准和验证,获得模型径流模拟的最佳参数。结果表明:率定期和验证期的模拟月径流数据与实测月径流相关系数(r~2)为0.83~0.97,纳什系数(E_(ns))为0.69~0.93,说明模型在衢江流域的模拟效果较好。不同植被覆盖变化情景下水量平衡分析发现,流域内旱地全部转化为林地对地表径流和水量平衡的影响较小;旱地和草地均转化为林地,导致年地表径流量减少12.79 mm,同时增加水分的深层渗漏(12.14 mm);适当增加果园(约5%林地转化为果园)面积不会对流域地表径流和水量平衡产生显著影响;当10%~20%的林地转化为果园时,地表年径流增加了3.86~10.57 mm,水分深层渗漏量减少了4.61~16.46 mm;可见,随着果园面积进一步增加,其对流域水文的影响加剧。因此,山区发展经济林应适度,大面积发展经济林会增加地表径流,减少地下水补给,植被水源涵养功能减弱。研究结果有助于深入认识植被覆盖变化对衢江流域水文效应的影响,同时可为山区林业生产布局和发展提供参考。     

祁连山大野口小流域生态系统水文调节服务的尺度特征

生态水文服务是生态系统服务的主要内容之一,在上游山地生态系统主要为通过植被-土壤复合体实现的水文调节服务。通过在祁连山中段北坡大野口小流域的监测及对2002—2010年间降水/径流的统计和相关分析发现,山地生态系统通过水文调节将不连续的大气降水转化成连续、相对稳定的径流,显著调节了径流的时间和空间分布。在次降雨和连续降雨期尺度上水文调节主要影响样地的降水-植被-土壤水的响应关系,在流域尺度上则影响大气降水-径流的关系。通过降水/径流比值在月、年尺度上的统计和相关分析发现,植被在生长季对流域径流量存在影响,但并没有影响到小流域大气降水-径流产流变化的年内总体趋势;植被生长对径流的影响可以在年际间反映出来。通过对2002—2010年植被指数(叶面积、净初级生产力和植被覆盖度)与"蓝水"、"绿水"占总降水量的比例的线性回归分析及相关分析发现,植被指数的提高与"蓝水"的减少和"绿水"的增加有一定的关联性。根据该研究结论,对祁连山区生态系统水文服务的评价应综合考虑上游生态维持与中、下游农牧业以及整个祁连山地区经济社会的协调发展,应客观认识上游山地生态系统"绿水"贮存与中、下游"蓝水"需求之间的矛盾关系。     

基于SSPs多情景目标的2030年成渝经济圈土地利用碳排放预测及其空间优化

快速城市化及人类活动增强,使得土地利用剧变并带来了一系列生态环境及气候问题。中国碳达峰、碳中和战略的提出,对未来土地利用的数量结构及空间分布提出了新的更高要求。碳中和战略下,通过多目标情景模拟土地利用结构和空间优化,预测未来土地利用变化及其碳排放特征,对土地维度碳中和具有重要意义。结合SSPs未来气候情景、历史情景和政策情景,基于PLUS模型模拟了2010-2030年成渝经济圈土地利用变化,包括数量和空间结构特征。并进一步基于经济效益、碳排放量、碳储量、生态系统服务价值四目标函数约束,对2030年不同情景下成渝经济圈土地利用结构进行了空间优化。深入分析了2030年的土地利用变化碳排放特征。结果表明,（1）2010-2020年,成渝经济圈主要表现为耕地、草地面积减少,建设用地、林地、水域和未利用地面积增加。（2）基于5种未来情景预测的成渝经济圈2030年土地利用变化各不相同。SSP126情景、SSP245与历史情景下,整体变化模式类似,但SSP126情景下林地扩张更快;SSP585情景下,建设用地、林地迅速向耕地扩张;政策情景兼顾建设用地与生态用地的发展,耕地减少最多,但耕地面积仍然高于...     

黄土小流域水沙输移过程对土地利用/覆被变化的响应

以甘肃定西安家沟小流域为典型研究区,基于TM、ALOS遥感影像解译和地面长期水文数据,深入分析了1997至2010年间流域土地利用变化特征及其产流产沙效应。结果显示,（1）14年间,流域林灌草面积分别增加160.23%、176.33%和80.75%;坡耕地、居民地、裸地和梯田面积分别减少25.57%、0.16%、48.45%和21.52%。以2005年为时间节点,发现前期灌草增加较多、裸地减少明显,后期则是乔木增加比例和坡耕地减少比例更为显著,彰显出不同历史阶段植被恢复的策略变化。（2）流域出口多年平均径流量和输沙量分别由前期的18 249 m3和6 383 kg锐减至后期的2 292 m3和2 267 kg,流域土地利用/覆被有效增加是其主要驱动。（3）春冬季节,由于降雨稀少、径流泥沙的本底值很低,前后两个阶段的水沙输移量差异较小,土地利用/覆被变化的影响相对尚不显著。但在夏秋季节,随着降雨事件增多,土地利用/覆被变化减水减沙的效应趋于显性化。     

东江流域1959-2009年气候变化及其对径流的影响

依据东江流域21个气象站1959-2009年逐年平均降雨、蒸发、日照、湿度及气温等气象要素序列,选择常用的线性倾向估计及非参数M．K等趋势分析方法,分析了东江流域近50年来气温、降水、蒸发、日照及湿度等气象要素的变化趋势。选择降雨和蒸发两个气候要素两两组合,构成未来气候变动的36种假想情景,运用改进的SCS月模型模拟计算了顺天流域年径流量的变化幅度。结果表明：在过去的50年间,流域降雨量呈不显著增长,而气温则为显著上升,其他气候要素如蒸发、日照及湿度等均呈不同程度减少趋势;关联度分析表明降雨在所有气象要素中与径流的关联度为最大,说明了在东江流域降雨是径流量变化的主要驱动因子;未来流域降雨增加,蒸发减少的气候情景模式下,径流量会有所增加,反之亦然;由降雨变化引起的流域月径流量的增幅较由蒸发变化引起的相应流量的增幅变化大。     

青海湖流域生态系统服务空间分异规律及驱动力研究

在青海湖流域拟建国家公园的背景下,生态系统服务空间分异及其驱动因素的探析,可以极大的促进生态环境保护与修复政策制定及区域可持续发展。以青海湖流域为研究对象,基于2010-2020年的土地利用变化,分析生态系统服务的动态变化,探讨了生态系统服务的空间异质性,并引入地理探测器模型探究了生态系统服务空间分异的自然和社会经济驱动因素。结果表明,1)2010-2020年草地作为主要地类变化幅度小;水域面积增幅最大,其主要源于未利用地和草地的转入。2010-2020年ESV表现为弱递增趋势,总生态系统服务价值(ESV)由1.35×10³亿元增加到1.37×10³亿元,增加了1.48%;其中,水域贡献率最大(1.04×10³亿元以上),其次是草地(274亿元以上)。生态服务功能以调节服务为主,贡献量达到1.12×10³亿元以上。2)青海湖流域ESV呈现出从湖体向周围递减的空间格局,并表现出显著的高程依赖性;流域ESV存在显著的空间正相关(Moran’s I均为正数)和聚集分布;高高值和低低值聚集区为空间上的主要聚...     

1996—2006年武汉市土地利用/覆被变化研究

以武汉市为研究区,利用1996和2006年Landsat5的TM影像解译结果,基于GIS空间分析与数理统计方法定量研究了1996—2006年11年间的武汉市土地利用/覆被变化。研究结果表明：（1）1996—2006年期间,武汉市土地利用覆被总体特征表现出耕地、草地和未利用地减少,林地、水域和建设用地面积增加的态势;（2）这11年间耕地转化为林地、建设用地和水域这3种变化类型分布最为广泛,转换率最大;（3）11年来武汉市土地利用综合动态度变化幅度较大,并呈缓慢上升趋势。土地利用年变化速度达到1.25%;（4）1996—2006年武汉市土地利用程度逐年提高,土地利用程度变化量和变化率均大于0,说明武汉市处于土地利用发展时期,土地利用集约度会进一步提高。     

森林土壤固碳机理研究进展

全球碳平衡中,土壤有机碳储量为2000 Pg,植被碳储量500 Pg,大气碳储量785 Pg,土壤中有机碳变化是影响大气温室气体含量的重要因素。中国人工林总量世界第一,可以通过造林树种的选择,增加森林土壤的碳汇功能,它主要通过4种机理来实现,包括稳定性有机-矿物复合体的形成、持久性封存的深层碳的增加、耐分解有机物成份的积累、以及土壤团聚体结构中碳的物理性保护。中国近年来对木材的需求上升,导致大量短轮伐期人工林的种植,采伐、火烧炼山、施肥与整地等营林措施对土壤碳汇功能形成重大影响。因而,通过加强对中国人工林土壤固碳机理的研究,通过人为措施实现具有较强固碳能力的森林类型,从而提高人工森林生态系统的固碳能力,它对中国减排增汇战略具有重要意义,而加强对不同营林措施对碳汇功能影响的研究是中国当前面临的重大课题。     

Evaluating losses in ecosystem services in nature reserves in Sichuan,China

Nature reserves have developed rapidly over the decades in China and play a significant role in the function of ecosystem services. The function of ecosystem services in nature reserves, however, has tended to decline in recent years due to natural hazards and human activities. Based on land use, the variation of ecosystem services value (ESV) during 2000–2010 in national nature reserves in Sichuan was evaluated. We analyzed the comprehensive effects of natural disasters and human activities on the decline of ESVs. Total ESV in the national nature reserves in Sichuan was approximately 2741.35 million US$ in 2000, 2616.81 million US$ in 2005, and 2499.06 million US$ in 2010, representing a decrease of 242.29 million US$, or 8.84%, in the decade. Forestland, grassland, wetland, and water bodies played vital roles in the function of ecosystem services, with an aggregated ESV of 99% of the total. The largest proportion of the total ESV was the protection of biodiversity at 48.6%. ESV of all land use types and single ecosystem services continued to decline during 2000–2010. A mechanism of adaptable risk prevention should be established, and unreasonable human activities should be avoided to protect ecosystems and to improve the functions of ecosystem services.     

中国水稻土碳循环研究进展

文章首先分析了水稻土在碳循环研究中的地位和重要性，进而对我目水稻土碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述，对其主要研究结论进行了深入的剖析。中国大而积的水稻土自1980年以来显示出有机碳库增加现象，说明水稻田对大气CO2可能产生汇效应。水耕熟化过程足有机碳的积累过程，水稻土的碳密度是早作土碳密度的2-3倍。水稻土的同碳能力与土壤的微团聚体的粒径有关。但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作朋与土壤微团聚体中矿物质、有机质和微生物的相互结合关系的层面上进行多学科研究。同时提出了今后我困水稻土碳循环的重点研究方向和领域，即从整体和系统的角度来研究碳循环和平衡，从不同的时空区域来研究碳循环的过程和强度。     

Is the antipredatory response in behaviour reflected in stress measured in faecal corticosteroids in a small rodent?

Predation risk has been shown to alter various behaviours in prey. Risk alters activity, habitat use and foraging, and weight decrease might be a consequence of that. In mammals, studies on physiological measures affected by risk of predation, other than weight, are rare. We studied in two separate laboratory experiments foraging, hoarding behaviour and expression of stress measured non-invasively from the faeces in the bank vole (Clethrionomys glareolus), a common boreal rodent. Voles were exposed to predation risk using odours of the least weasels (Mustela nivalis nivalis). Distilled water served as control. In the first experiment, we found that foraging effort, measured as sunflower seeds taken from seed trays filled with sand, was significantly lower in trays scented with weasel odour. Both immediate consumption of seeds and hoarding were affected negatively by the weasel odour. Females hoarded significantly more than males in autumn. In the second experiment, the negative effect of weasel odour on foraging was consistent over a 3-day experiment, but the strongest effect was observed in the first night. Foraging increased over the time of the experiment, which might reflect either energetic compensation during a longer period of risk, predicted in the predation risk allocation hypothesis, or habituation to the odour-simulated risk. Despite decreased foraging under predation risk, stress measured as corticosteroid metabolite concentration in vole faeces was not affected by the weasel odour treatment. In conclusion, we were able to verify predation-risk-mediated changes in the foraging effort of bank voles but no physiological stress response was measured non-invasively, probably due to great individual variation in secretion of stress hormones.     

Lead in a residential environment in Jamaica

The background levels of lead in Jamaica in soils and sediments, estimated at 37 mg kg^–1, are relatively high compared with world averages. Several areas have values in excess of this due to mineralisation and pollution. One such is the residential Hope Flats/Kintyre area in which levels of lead up to 2.5% are found in the soils and up to 8 g kg^–1 in the water of the nearby Hope River. The blood lead levels of a sample of children were in the range 5.7–57 g dl^–1. The high lead levels suggest a potential health risk, particularly for the children. This can be minimised by programmes which include community education, case management and abatement to reduce the lead exposure.     

硝基芳香化合物的植物作用研究进展

硝基芳香化合物是环境中难以降解的污染物之一。因其用途广泛,大量残留于土壤,水体和大气中,造成的环境污染日趋严重。多种植物对该类污染物具有吸收、富集和代谢降解作用,利用植物对其环境污染进行治理是一种有效的方法。文章在总结国内外有关硝基芳香化合物的植物作用研究基础上,重点阐述了植物对硝基芳香化合物的吸收、转运和代谢过程,分析了吸收、代谢机理以及影响吸收的因素;硝基芳香化合物的理化特性、浓度和植物自身特性及其它外界条件都会影响植物对该类化合物的吸收,植物可以通过体内降解、体外联合代谢、根部释放酶催化的机制实现该类化合物的降解。目前,硝基芳香化合物进入植物细胞膜的机理认知不足,模拟模型缺乏有力数据验证;代谢机制中参与反应的酶、化合物等体系和反应产物环境特性仍不明确,植物修复可行性缺乏有力证据。未来将在模型预测构建、降解机理和修复工程的实际应用方面作进一步探究,以形成系统的认知,为硝基芳香化合物污染土壤和农产品的生态风险评价以及植物修复提供理论依据。     

中国公众参与环境管理的研究

回顾了中国公众参与环境管理的发展历程,分析了公众参与环境管理存在的问题。针对公众参与环境保护管理的有效性的影响因子,例如主观因素、传统背景、时效因素及执行技巧等进行一系列的探讨,并根据公众参与计划的设计构思、公众参与计划的关键两方面的讨论,提出增加公众参与环境保护管理有效性的一些建议。     

Employment of passive sampling in monitoring indoor air quality in selected residences in a Tri-city area in Poland

Time-weighted average concentrations of selected volatile compounds were measured in chosen residences in a Tri-City area of Poland by means of passive sampling. The results were compared to those obtained by dynamic technique – sorption tubes filled with Tenax TA sorbent. Results obtained by employing the two techniques were similar. Total volatile organic compound (TVOC) parameters were also determined. An attempt was also made to evaluate the influence of outdoor air pollutants on indoor air quality.     

生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用

综合评述了生物扰动在水层-底栖界面耦合中的作用研究进展和热点问题,并进行了展望。国际上十分重视水层-底栖界面耦合过程的研究并已有一定基础,生物扰动作为海洋生态学的重要内容之一早在20世纪50—60年代就已开展了工作,但直到10余年前才真正开始定量研究,进入了实验模拟、现场观测与建立模型相结合的新阶段。国内的生物扰动研究尚处于起步阶段,加上技术方法落后,一直未能取得突破性进展。目前国内外关于水层-底栖界面生物扰动效应研究基本上都在海洋中开展,尤其在河口、近岸和浅海水域进行,湖泊和河流研究明显薄弱。作为水生态动力学的重要分支和前沿领域,生物扰动研究具有广阔前景。急需针对我国水域特点,引进先进的现场观测和室内测试手段,进一步揭示水层-底栖界面耦合过程中的生物扰动机制,更精准和更详细地掌握水域中各种物质的生物地球化学循环的全过程,为控制水体内源污染释放、富营养化治理和生态建模等提供科学依据。     

Bioavailability of trace metals in brownfield soils in an urban area in the UK

Thirty-two brownfield sites from the city of Wolverhampton were selected from those with a former industrial use, wasteland or areas adjacent to industrial processes. Samples (<2 mm powdered soil fraction) were analysed, using inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry (ICP–AES) for 20 elements. Loss on ignition and pH were also determined. A five-step chemical sequential extraction technique was carried out. Single leach extraction with 0.12 M hydrochloric acid of Pb, Cu and Zn in soil was determined as a first approximation of the bioavailability in the human stomach. Some of the sites were found to have high concentrations of the potentially toxic elements Pb, Zn, Cu and Ni. The partitioning of metals showed a high variability, however a number of trends were determined. The majority of Zn was partitioned into the least chemically stable phases (steps 1, 2 and 3). The majority of Cu was associated with the organic phase (step 4) and the majority of Ni was fractionated into the residue phase (step 5). The majority of Pb was associated with the residue fraction (step 5) followed by Fe–Mn oxide fraction (step 3). The variability reflects the heterogeneous and complex nature of metal speciation in urban soils with varied historic histories. There was a strong inverse linear relationship between the metals Ni, Zn and Pb in the readily exchangeable phase (step 1) and soil pH, significant at P < 0.01 level. There was a significant increase (P < 0.05) in the partitioning of Cu, Ni and Zn into step 4 (the organic phase) in soils with a higher organic carbon content (estimated by loss on ignition). Copper was highly partitioned into step 4 as it has a strong association with organics in soil but this phase was not important for the partitioning of Ni or Zn. The fractionation of Ni, Cu and Zn increased significantly in step 3 when the total metal concentration increases (P < 0.01). The Fe–Mn oxide fraction becomes more important in soils elevated in these metals, possibly due to the scavenging of metals by oxides. Cu and Pb extracted by HCl was statistically similar to the sum of the metals in steps 1 to 4 (P < 0.01) and HCl available Zn was statistically similar to the sum of Zn in steps 1 to 3 (P < 0.01). Step 4 (the organic phase) was not an important phase for Zn, so it was concluded that any Cu, Zn and Pb present in soil in a nonresidue phase would be potentially available for uptake into the human system once soil has been ingested.