开都河下游绿洲耕地土壤重金属污染及潜在生态风险

开都河下游绿洲采集98个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量.基于地统计法,污染负荷指数法和潜在生态风险指数法研究耕地土壤重金属污染和潜在生态风险,并对重金属的来源进行讨论.结果表明:(1)研究区Cd含量平均值超出《国家土壤环境质量标准》中Ⅱ级标准的11.08倍.Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的55.42、1.32、1.36、3.40和5.14倍.重金属元素空间分布各不相同,部分区域出现高值区,表明人类活动对耕地土壤环境具有负面效应.(2)研究区耕地土壤Cd呈现重度污染,Pb呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Zn呈现轻度污染,As和Mn呈现无污染态势.Cd是污染面积最大,污染程度最高的元素.研究区污染负荷指数PLI的平均值为1.68,呈现轻度污染.(3)各重金属元素单项生态风险指数(E)的平均值从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Pb、Cr与Zn.研究区综合生态风险指数(RI)的平均值为355.31,属于较强生态风险.(4)研究区耕地土壤As、Cd、Pb和Zn主要受到人类活动的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学特征的控制.Cd是研究区耕地土壤主要的污染因子,对PLI和RI的贡献很大,耕地土壤中Cd污染必须关注.     

中国西北地区人工绿洲的开发与可持续发展

中国西北地区的人工绿洲是当地人类赖以生存的物质基础和未来文明建设的主要依托，也是本地区独有的人工生态景观。中国西北属干旱、半干旱地区，于是蒸发量大、降雨量小。光热资源充足为当地的主要气候特征，为人工绿洲的开发与发展准备了前提。通过人为作用于干旱、半干旱地区，把地下水或者河流水引入进行灌溉，增加土壤水份，改善土壤成分，形成了可供人类生存的绿洲。西北地区的人工绿洲经过2000多年的曲折道路，有的已消失，有的正在衰退中，有的取得了良好的生态、社会和经济效益。分析中国西北地区的水土源与引水开垦条件及人工绿洲的发展趋势和现存的生态问题。从而得出，人类对水资源的不合理利用是导致人工绿洲生态失衡的主要原因，总结人工绿洲衰退的原因，提出西北地区人工绿洲可持续发展的模式。     

基于APACK的额济纳天然绿洲景观空间格局分析

基于研究区2001年Landsat7ETM+遥感影像资料,综合运用遥感与GIS技术手段,利用景观格局分析软件APACK分别从景观生态类型面积统计、景观水平指数、斑块类型水平指数及斑块类型间水平指数定量化分析了2001年额济纳天然绿洲景观空间格局特征,并结合研究区1987年和1994年的景观格局指数进一步探讨了关于格局指数间的相关性问题。研究结果表明:①研究区景观具有典型的“基质-廊道-斑块”结构特征;②研究区景观具有较高破碎化、较低多样性及粗糙质地特征,景观稳定性差;③各景观格局指数相互之间并不完全独立,有些指数之间具有明显的相关性。     

新疆和硕绿洲农田土壤重金属污染及生态风险

新疆和硕绿洲采集82个耕地土壤样品,测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量。采用地统计法、污染负荷指数(PLI)和潜在生态风险指数(RI)评估农田土壤重金属污染和潜在生态风险,并讨论重金属主要来源。结果表明:(1)和硕绿洲农田土壤所有重金属元素含量平均值均未超出国家二级标准的限值,Cd、Cr、Ni、Pb和Zn含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的2.0、1.51、1.18、2.13和8.47倍。(2)农田土壤Cd与Zn呈现中度污染,Cr、Cu、Ni和Pb轻度污染,Mn轻微污染,As无污染。研究区PLI平均值呈现轻度污染。(3)各重金属元素单项生态风险指数从大到小依次为:Cd、Ni、As、Cu、Cr、Zn与Pb。农田RI平均值属于轻微生态风险。重金属元素含量、污染与生态风险空间分布格局各不相同。(4)和硕绿洲农田土壤As、Pb和Zn主要受到人为因素的影响,Cr、Cu、Mn和Ni主要受到土壤地球化学作用的影响,Cd受人为污染和自然因素共同影响。Cd是研究区农田土壤主要的污染因子之一,对农田土壤污染及潜在生态风险的贡献较大,农田土壤Cd污染值得关注。     

民勤荒漠绿洲过渡带人工梭梭林土壤细菌群落结构及功能预测

通过探究人工梭梭林栽植对荒漠土壤细菌群落结构及功能的影响,为荒漠绿洲过渡带土壤微生态修复和土地质量改善提供数据参考.采用Illumina高通量测序技术和PICRUSt2功能预测分析方法,分析土壤细菌群落结构及功能,并用Mantel test和冗余分析（RDA）解释影响土壤细菌群落结构及功能的理化因子.结果表明：(1)梭梭林土壤细菌OTU数、 Chao1指数和Shannon指数均显著高于流动沙丘土壤,且PCoA分析和Adonis检验发现梭梭林与流动沙丘土壤细菌群落结构差异显著（P=0.001）.(2)所有样品共检测到细菌34门、 89纲、 174目、 262科和432属,变形菌门、放线菌门、蓝藻菌门和绿弯菌门占土壤细菌相对丰度的76.05%,属于土壤优势细菌,其中梭梭林土壤放线菌门相对丰度极显著高于流动沙丘土壤（P <0.01）.(3)PICRUSt2功能预测发现,梭梭林土壤细菌群落包括6类一级功能和28类二级功能,其中碳水化合物的代谢、氨基酸代谢、辅助因子和维生素的代谢相对丰度均大于10%,是细菌主要代谢功能.(4)梭梭林的栽植显著改善土壤有机质等养分含量.土壤pH、有机质、全氮...     

塔里木河上游典型绿洲土壤酶活性与环境因子相关分析

土壤酶能反映土壤生物化学过程的强度与方向,深入解析土壤酶活性与环境因子的相关性,有助于探索土壤生态过程,为开展土壤系统的科学调控提供科学依据.以塔里木河上游阿拉尔垦区为研究区,选择新开棉田、10 a棉田、30 a棉田、果园、人工林、天然林、荒草地、盐碱地及沙地等不同土地利用类型为研究对象,运用经典统计学分析绿洲土壤酶活性及环境因子的分异规律,并结合冗余分析技术研究土壤酶活性与环境因子相关关系.经典统计学分析显示,土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶活性均值分别为4.27 m L·g-1、0.34 mg·g-1、2.08 m L·g-1、0.08 mg·g-1.冗余分析结果表明:全氮、有机质、有效磷、土壤含水量、全盐与土壤酶活性呈极显著相关性(P0.01);土壤容重与土壤酶活性表现为显著相关性;其他环境因子与土壤酶活性的相关性均不显著(P0.05).环境因子与土壤酶活性相关性大小排序为全氮有机质有效磷土壤含水量全盐容重速效钾p H.     

干旱沙区人工固沙植被演变过程中土壤有机碳氮储量及其分布特征

通过测定干旱沙区不同年代人工植被固沙区土壤剖面1 m深度容重和有机碳、全氮含量,估算了人工固沙植被演变过程中土壤有机碳和全氮储量特征及其垂直分布格局.研究表明,干旱沙区人工固沙植被演变过程中,0～100 cm深土壤有机碳和全氮储量均呈增加趋势;有机碳氮储量表现出了固沙初期的显著增加期(<16 a),随后的缓慢增加积累期(16～25 a),及后期的显著增加期(>25 a),该变化趋势主要体现在0～20 cm的表层.土壤有机碳氮储量增加程度随深度增加有降低趋势,并且表层土壤(0～20 cm)有机碳和全氮储量远大于深层土壤(20～100 cm);固沙初期土壤有机碳和全氮储量的增加体现在0～100 cm各个深度,而随后积累期主要体现在0～20 cm深度,固沙后期的增加也主要在0～20 cm深度,20 cm以下增加不明显;0～100 cm深土壤有机碳氮储量表聚性随固沙植被演变越来越明显.明确了降水<200 mm的沙区人工固沙过程中植被和土壤特征的改变对土壤有机碳氮储量及分布特征的影响,为更好地理解干旱人工植被区的碳循环特征和预测该生态系统与气候变化间的反馈关系奠定了基础.     

基于MonteCarlo模拟的土壤重金属综合风险评价与案例分析

基于不确定性理论,将Monte Carlo模拟计算应用到土壤重金属风险评价中,构建了生态风险和健康风险的随机不确定模型,结合多元统计方法进行实例研究.结果表明,研究区土壤Cd、Co和Cr污染水平较高,主要富集在建矿时间较长的工业园区;综合单因子指数和综合风险因子指数评价显示土壤重金属主要为轻度污染(相应概率分别为53.2%和55.6%);手-口摄入是研究区土壤重金属暴露的主要途径,Cr为主要致癌因子;儿童承担的健康风险较高,其非致癌风险指数分别为成人的5.0倍(手-口摄入途径)和8.2倍(皮肤暴露途径),两种暴露途径下其致癌风险指数均高于USEPA推荐的安全水平.     

基于景观格局的FAST宁静区生态风险时空演变分析

为揭示FAST工程的建成对宁静区及区内不同圈层生态环境的影响,并为区域未来的生态保护和风险防范提供一定参考,以2000、2010、2020年土地利用数据为基础,利用景观干扰度和脆弱度指数构筑评价模型来分析该区域2000～2020年景观格局及生态风险的演变特征.结果表明:林地、草地、耕地为FAST宁静区的优势景观类型,前10a景观变化以草地、耕地向林地转化为主,人类活动相对较弱;后10a建设用地快速增加,三个圈层综合动态度皆有所上升,景观变化渐活跃但仍处于较低可控水平;FAST宁静区以低、较低、中生态风险区为主,核心区、中间区生态风险低,但受FAST工程影响有上升趋势,边远区生态风险变化表现为“两极下降,中间升高”的纺锤状;FAST宁静区生态风险呈空间正相关且相关性越渐显著,分布特征以“高-高”聚集和“低-低”聚集为主.     

县域“三生空间”格局与功能演变特征及可能影响因素分析——以江西婺源县为例

基于“三生空间”理论,对婺源县国土空间按功能属性分为生产、生活和生态空间,采用景观格局指数分析婺源县“三生空间”的分布格局及其演变特征,并采用空间核密度估计方法分析“三生空间”功能转换面积的空间分异特征,以揭示全域旅游发展背景下县域“三生空间”的演变特征;同时采用冗余分析方法（RDA）对可能影响“三生空间”变化的社会经济因素进行分析,以期解析“三生空间”格局与功能演变的原因。结果显示:2002—2018年婺源县“三生空间”中生产空间与生态空间的平均斑块面积和聚集度逐渐减少,而生活空间的平均斑块和聚集度逐渐增大,说明不断增大的城镇规模和生活空间割裂了生产空间、生态空间的连续性,使生产空间、生态空间更加分散化、破碎化。从转入与转出的角度来看,生产空间和生态空间是生活空间面积变化的主要来源,生产空间中转为生活空间的占生活空间面积变化的56%,主要以耕地为主;生态空间转为生活空间的面积占生活空间转入面积的44%,且以林地或草地为主。婺源县“三生空间”中生活空间面积呈明显的增加趋势,生态空间面积呈缓慢的增加趋势,生产空间面积则呈显著的下降趋势。这一演变格局与社会经济发展有一定关系,其中旅游经济发展带来的住宿与餐饮业收入对生态空间格局与功能演变的相关关系最为显著,说明旅游经济在加速婺源县城镇化的同时改善了生态环境。     

外源Ni在干旱区绿洲土壤-小麦系统中的迁移及其生物有效性

以西北干旱区绿洲灌淤土为供试土壤,采用盆栽模拟试验和室内分析研究了Ni对小麦的生物效应及其在土壤-小麦系统中的迁移规律.结果表明:Ni在低添加质量分数下能促进小麦生长,但达到临界值240 mg·kg-1后,就会出现明显的毒害作用.随着Ni添加质量分数的增加,各器官中Ni含量也呈增长趋势.小麦根对Ni的富集能力最强,籽粒对Ni的富集能力最弱.随着Ni添加质量分数的增加,土壤中可交换态Ni和碳酸盐结合态Ni所占比例呈增加趋势.对小麦而言,可交换态Ni是生物有效态.     

西北干旱区生态承载力监测及安全格局构建

以西北干旱区为研究区,通过引入生态环境弹性力、资源环境供容力、社会经济压力三个准则层,建立了生态承载力综合评价体系。在此基础上运用空间主成分分析法（SPCA）对西北干旱区2000年、2007年、2012年、2016年四期生态承载力时空变化进行监测评估,进而构建生态安全格局。研究结果表明：西北干旱区生态承载力以弱承载为主,且在研究时段弱承载区面积不断下降,而强承载区面积有上升趋势;从空间分布看,河西地区、北疆地区、内蒙古西部地区生态承载力呈上升趋势,而南疆地区则有所下降;利用MCR模型提取道路型廊道、河流型廊道、绿色廊道共51条,总长度7285.43 km;提取重要斑块区节点、河流湿地区节点、生态脆弱区节点等共71个。根据计算结果将西北干旱区划分为16个生态安全格局,并结合生态承载力变化情况,对现有的安全格局进行布局优化,以期为西北干旱区生态环境的保护和恢复治理提供科学参考。     

Study on the oasis corridor landcape in the arid regions based on RS and GIS methods—application of Jinta Oasis,China

The study on the oasis corridor landscape is a new hotspot in the ecological environment research in the arid regions.In oasis,main corridor landscape types include river,ditch ,shelterbelt and road.This paper introduces the basic ecological effects of the corridor landscape on the transporting mass and energy and obstructing desert landscape expansion and incursion.Using Geographic Information System(GIS),we have researched the corridor distribution and its spatial relationship with other landscape types in the Jinta Oasis.Based on the dynamically monitoring on the landscape pattern change of the Jinta Oasis during the latter 10 years by using Remote Sensing(RS) and GIS,the driving functions of the corridors on this change have been analyzed in detail.The analysis results showed that all kinds of corridors‘ characteristics can be quantified by the indexes such as length and width ,ratio of perimeter and area,density and non-heterogeneity.The total corridor length of Jinta Oasis is 1838.5km and its density is 2.1km/km^2.The corridor density of the irrigation land.forest and resident area is maximal,which shows that affection degree of the oasis corridors on them is the most.The improvment of the corridors quality is one of the important driving factors on the irrigation land and so on.The organic combination of the RS and GIS technologies and landscape research methods would be an effective means for the corridor landscape research on arid region oasis.     

基于遥感技术的干旱荒漠区露天煤矿植被群落受损评估

以新疆准东五彩湾露天煤矿开采区为研究靶区,基于2006~2011年的Landsat TM卫星遥感影像数据,借助植被指数和植被覆盖度指数,对干旱荒漠区露天煤矿开采对植被的扰动进行分析.利用植被覆盖度特征和植被覆盖度转移矩阵,分析了露天煤矿开采中不同等级植被群落的受损速度和面积变化情况,通过植被覆盖度的时空变化趋势和波动程度,研究了植被覆盖度随时间的变化特征,并定量分析了研究区植被受损范围与受损程度.结果表明,2006~2011年,露天煤矿开采对研究区植被破坏程度呈逐年增加趋势,研究区内植被覆盖度年均减少1.2%,并且植被等级越低,植被受损速度也越快.其中植被受煤矿开采粉尘影响的范围较大,占研究区总面积的44.69%,影响的平均最大距离约为3.2km,并且煤矿的开采规模越大,影响的距离越远．煤矿采掘区、排土场压占区和占用区内植被覆盖稀疏,有植被区域占该区域面积的12.15%,尽管该区域植被覆盖面积不大,但所在区域植被覆盖度的波动程度在0.05~0.15之间,植被受损严重.     

干旱区绿洲系统生态-生产-生活承载力相互作用的驱动机制分析

绿洲系统承载力是生态承载力、生产承载力与生活承载力3种承载力相互耦合的产物。绿洲系统生态-生产-生活承载力相互作用的驱动机制主要通过水资源、投资和人口三大核心因子的驱动进行,实现水资源生态效益、经济效益与社会效益最大化的内在驱动,决定着绿洲系统生态-生产-生活承载力的最佳组合方式。在边际效益递减规律约束下,投资分配的最佳比例取决于单位投资效益的差异。人口通过改变核心驱动因子---水资源与投资的稀缺程度,在绿洲系统生态-生产-生活承载力相互作用驱动机制中起着双重作用。     

Evaluation of oasis ecosystem risk by reliability theory in an arid area： A case study in the Shiyang River Basin, China

Ecosystem risk is a new concept in understanding environmental problems. It is important to study and develop quantitative methods for regional ecosystem risk analysis. In this study, some new indicators and methods for measuring oasis ecosystem risk were established using reliability theory. These indicators are linked to water resource, which is the key restricting factor in arid area oasis ecosystems. They have clear meanings and can also be compared in different arid area oases. A case study in the Liangzhou oasis of the Shiyang River Basin in China shows how to calculate these ecosystem risk indicators. The results of the case study are as follows： the reliability indicator, risk indicator, stability indicator, and integrated loss indicator of the Liangzhou oasis are 0.686, 0.314, 0.743, and 0.301, respectively. This means that the reliability degree of the oasis＇s ecosystem safety is 68.6%; the degree of risk that it is unsafe is 31.4%; the stability degree is 74.3%; and 30.1% of the oasis＇s area is supported by over-exploiting underground water and damaging the lower reaches of the ecosystem. This result can be used as a guide in controlling and managing ecosystem risk in the research area.     

Vegetation patterns and nature reserve construction in an extremely-arid desert in Anxi,NW China's Gansu Province

Anxi County is located in the northwestern part of the Hexi Corridor in gansu Province and has the sole national level nature reserve of extremely-arid desert in China.Phytosociological methods (Braun-Blanquet,1964) are used to classify plant community types in this area.Eleven are disting uished,including six of deserts,four of oases and one transitional type between deserts and oases.Direct gradient analysis (DCA) is employed to correlate the distribution of plant communities to physiogeographic conditions.This study makes clear that water is the most important ecological factor for the distribution of plant species and communities in this area.The effects of water have been demonstrated in different ways.A vegetation gradient from lower altitude to higher altitude in the southern part of the reserve is driven by a precipitation gradient.The effects of the depth of ground water table contribute to the differentiation of vegetation from desert to oasis in the flat area.In a finer scale,the washed gullies have obviously higher species richness and also higher vegetation cover than the surround gobi surfaces,possibly caused by the effects of floods.The vegetation patterns demonstrate that the area of Anxi County is a complete landscape unit.The range of the current nature reserve is not large enough for the purpose of conserving the unique biodiversity in this area.     

Exploring effective policies for underground water management in artificial oasis: a system dynamics analysis of a case study of Yaoba Oasis

ＴｗｏｆｅｅｄｂａｃｋｌｏｏｐｓｃｏｎｔｒｏｌｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎＹａｏｂａＯａｓｉｓ.ＯｎｅｆｅｅｄｂａｃｋｌｏｏｐｔａｋｅｓｅｆｆｅｃｔｗｈｅｎｔｈｅＹａｏｂａｃｏｍｍｕｎｉｔｙｈａｓｐｅｒｃｅｉｖｅｄｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓ.Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄｔａｋｅｓｅｆｆｅｃｔｗｈｅｎｔｈｅｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｉｓｐｅｒｃｅｉｖｅｄ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｓｅｔｗｏｆｅｅｄｂａｃｋｌｏｏｐｓａｒｅｎ…     

北方干旱地区非正规垃圾填埋场堆体特征及环境影响分析

填埋是我国垃圾处理的主要途径。处于不同气候条件的垃圾堆体对周边环境影响程度不同,在治理过程中要充分考虑填埋场特征选择适宜的污染防治及修复措施。以北方干旱地区典型非正规垃圾填埋场为研究对象,通过垃圾堆体理化性质、填埋气组成以及微生物群落结构的检测分析,研究干旱条件下垃圾堆体的特性。结果表明:场内垃圾呈弱碱性,有机质浓度为5.9%~17.4%,含水率为5.4%~7.8%;填埋气组成与准好氧填埋场相近,垃圾堆体中有机质浓度对CH₄、CO₂和CO生成量起到决定性作用;堆体内优势降解菌为Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)以及Bacteroidetes(拟杆菌门),物种丰度与垃圾降解进程及有机质浓度密切相关;在北方干旱地区垃圾填埋场渗滤液产生量小,堆体对周边环境影响较小;对于有机质浓度低于20%,pH呈弱碱性的垃圾堆体,在制定封场方案时可因地制宜地采用简易覆盖方式进行差异化治理修复。     

Adaptation of Nitraria sphaerocarpa to wind-blown sand environments at the edge of a desert oasis

This study addresses the adaptation of Nitraria sphaervcarpa to blown sand at the edge of a desert oasis with regard to the aspects of soil seed banks, seedlings, and population. Horizontally, the total number of seeds per unit area decreased from the shrub canopy center to intershrub areas, and most seeds were found under shrub canopies. Vertically, the highest proportion of seeds was found at depths of 5-10 cm. The emergence percentage, seedling mass, and seedling height, which were significantly affected by both burial depth and seed size, were highest at the optimal burial depth of 2 cm, and decreased with increasing burial depth in each seed size-class. Although seedling mass was usually greatest for large seeds and least for small seeds at each burial depth, little difference was observed in seedling height at shallow burial depths of 0-3 cm. The population shows a patchy and discontinuous distribution pattern. Population height increases with increasing sand depth. Also the density increases with increasing depth of sand in the desert; however, there is a steady decrease when the depth of sand is more than 100 cm. This result indicates that the depth of sand that is most suitable for the growth of Nitraria sphaervcarpa is 100 cm. The size of the population is significantly correlated with the sand depth, which increases with increasing depth in the desert.