资源地理与水土资源研究成果与展望

资源地理与水土资源是资源研究的重要领域。中国科学院地理科学与资源研究所(简称地理资源所)及其前身中国科学院地理研究所和中国科学院自然资源综合考察委员会是中国资源地理与水土资源的主要研究机构之一,在过去的半个多世纪里,经过几代科学家的辛勤努力,取得了非常丰富的成果。在地理资源所建所70周年、综合科学考察55周年之际,对地理资源所在资源地理和水土资源研究方面的研究成果进行简要的回顾,并对未来的发展趋势进行展望,以资纪念和鼓舞!     

气候变化下西北地区农田水分平衡的模拟与分析

在全球变暖的背景下,系统分析气候变化及其对农田水分平衡的影响,对西北地区,乃至全国的生态环境和社会经济可持续发展具有重要的现实意义。论文从水分平衡的角度出发,以县域为基本单元,在10a尺度下,通过构建农田水分平衡模型,全面刻画了气候变化下近40年来西北地区天然状态下农田水分平衡的基本特征及演变态势。结果表明:水分亏缺是西北地区天然状态下农田水分平衡的主要特征,全区亏水量呈现由东南向西北、由高山向盆地递增的空间分布格局;40年来,西北地区农田水分平衡呈现西降东升的态势,新疆大部及河西走廊西部的部分县市,农田亏水量显著降低;西北中部及东部地区大部分县市,40年间农田亏水量呈"W"状波动,近10年亏水最为严重;河西走廊以及新疆大部分县域农田水分平衡年际间变幅较小,中东部地区变幅较大;西北地区降水与农田水分平衡呈显著的正相关,最高温度、最低温度与农田水分平衡的相关性不明显,蒸散量与农田水分平衡呈显著的负相关。     

不同覆被下红壤坡地地表径流及其养分流失特征

通过对南方红壤坡地农作区、茶园、柑橘园、退化区和恢复区5种不同利用方式所产生的地表径流量的全年连续观测及其径流水中养分含量分析,结果表明:覆被植物群落类型单一化和农事耕作都能增加地表径流量、次数和增加养分流失,5种类型地表径流量不论是月平均径流量还是年总径流量,其大小关系为农作区*>茶园*>柑橘园>退化区>恢复区*,产流次数也是恢复区最少,其余4种类型基本一致;径流水中总P、K 、Ca2 、Mg2和SO42-流失量以农作区达到最大,茶园和柑橘园次之,然后是退化区和,恢复区的径流各养分流失量量少,耕作区的总P、K 、Ca2 、Mg2 和SO42-流失量大于非耕作区,覆被植物群落类型少的总P、K 、Ca2 、Mg2 和SO42-流失量大于覆被植物群落类型复杂.综合考虑,红壤坡地用来耕作可以加剧水土和土壤养分流失,自然植被对红壤坡地保持水土和养分效果最佳,如果种植经济价值较高的果林和药、茶、草等需采用复种方式,避免单一种植和减少人工扰动,以便维持坡地土壤利用的可持续性.     

淹水条件下蚕沙复配材料对酸性水稻土中镉铅钝化的影响

通过室内淹水土培实验,研究蚕沙配施蚕沙炭、膨润土、腐殖质钾和泥炭对酸性水稻土中镉(Cd)、铅(Pb)的钝化效果,从土壤pH、有机质、有效态Fe、Mn含量变化初步探析蚕沙复配材料对镉、铅的钝化机制。结果表明,蚕沙复配材料均不同程度地提高了土壤pH和有机质含量,有效态Cd、Pb的含量随着淹水时间的延长都有不同程度的降低。培养28d后,与对照相比,添加了蚕沙+蚕沙炭(CB)、蚕沙+腐殖质钾(CF)、蚕沙+蚕沙炭+腐殖质钾(CBF)、蚕沙+泥炭(CN)处理的土壤有效态Cd分别降低了16.07%、15.51%、11.08%、7.76%,有效态Pb则降低了32.54%、27.12%、37.72%、42.31%。其中蚕沙+蚕沙炭(CB)对镉的钝化效果最好,蚕沙+泥炭(CN)处理对铅的钝化效果最好,综合来看,CB和CN处理同时对镉铅有很好的钝化效果,可以作为镉铅复合污染土壤的修复材料。相关分析结果显示,土壤的pH、有机质与有效态Cd、Pb含量均呈显著负相关关系,表明蚕沙复配材料对土壤中镉、铅的钝化作用可以通过提高土壤的pH、有机质含量来实现。     

TiO2薄膜光电协同催化氧化降解活性艳红

以不同波长紫外光为光源 ,研究了活性艳红在间歇式反应器中的光降解、光催化降解、光电协同催化降解行为 .结果表明 :在相同条件下 ,光催化降解速度快于光降解速度 ,而光电协同催化降解速度取决于协同电场的方向 ,当电场方向与紫外线照射方向相同时 ,降解速度比光催化速度慢 ,而当电场方向与紫外线照射方向相反时 ,其降解速度快于光催化降解速率 .     

表面改性泡沫塑料对景观水体中氨氮的吸附特性

采用化学氧化-明胶蛋白接枝法对聚氨酯泡沫塑料(PF)进行表面改性,并用于吸附景观水体中的低浓度氨氮,同时考察了溶液pH值、温度、时间等对吸附的影响。结果表明:作为低成本吸附剂,PF对氨氮具有较好的吸附能力,在平衡浓度为9 mg/L左右时,其吸附量是河砂(RS)的2.06倍。表面改性极大地提高了PF对氨氮的吸附能力,改性物(MPF)对氨氮的吸附能力是活性炭(GAC)的1.45倍,RS的4.56倍。MPF对氨氮的吸附以物理吸附为主,化学吸附极小,吸附速率由表面扩散吸附和颗粒内扩散吸附共同控制,且吸附过程是自发进行的,以熵推动为主;同时,溶液pH值条件对氨氮吸附的影响较小。     

镉和乙草胺、苄嘧磺隆对水稻吸收能力的影响

为探讨镉和两种常用除草剂的复合污染对水稻吸收必需矿质元素影响,采用水培法研究了镉(Cd)、乙草胺(AC)和苄嘧磺隆(BSM)在单一及复合污染条件下处理水稻幼苗72h及解除污染并恢复培养96小时后,水稻基本营养元素含量的变化,并对水稻幼苗根系损伤情况也进行了研究。研究发现:Cd和AC、BSM单一和复合处理降低了水稻根系Mn、Cu、Zn的含量。AC单独处理增加了水稻根系Fe的含量,Cd与AC、BSM联合作用时则降低了水稻根系Fe的含量。AC单一及Cd与AC和BSM的复合作用能增加水稻地上部分Fe的含量,最高可达对照的4.5倍。Cd降低了水稻幼苗对Mg的吸收,而AC和BSM却能促进对Mg的吸收。水稻幼苗经96h的恢复培养后,其根和地上部分叶营养元素含量也发生了一些重要的变化,水稻幼苗地上和地下部分Cd的含量发生了显著性下降。Cd和乙草胺、苄嘧磺隆在单独和联合作用下根系和叶片相对电导率、MDA含量都较对照有所升高,而根系活力下降。     

基于遥感和GIS的四川省草地动态变化分析

利用地理信息系统技术,在空间数据库平台的支持下,对四川省20世纪90年代中期到2000年间的草地动态变化特征、草地动态变化的背景特征及其空间分布特征进行了分析。研究表明,净增草地部分主要来源于耕地,净减草地部分的主要去向是林地。总体上,净增草地面积3812公顷,净增草地部分主要是在轻度土壤侵蚀区、中度土壤侵蚀区、剧烈土壤侵蚀区和强度土壤侵蚀区,坡度等级5、6和1的区域,环境等级5、6、4和1的区域;净减草地部分主要是在微度土壤侵蚀区和极强土壤侵蚀区,坡度等级3、2和4的区域,环境质量等级7和8的区域。净增草地的区域为川西北高原、丘陵和川西南山区,净增草地面积的前四个地州市是遂宁市、泸州市、巴中地区和广安市,净减少草地的区域为盆周山地和平原,净减少草地面积的前四个地州市是广元市、绵阳市、达川市和宜宾市。     

基于转置EKMA曲线的湖南省臭氧生成敏感性分析

基于湖南省2015—2020年夏秋季的污染物及气象观测数据,分析了臭氧（O₃）污染的时空特征和生成敏感性。湖南省中部和北部的O₃污染较为严重,且主要发生在9月,午后O₃峰值常与早高峰的NO₂浓度有较高的相关性。采用转置EKMA曲线方法探究了O₃在NO₂维度和VOCs反应活性维度下的生成敏感性。在 NO₂维度下,NO₂控制区和NO₂-VOCs过渡区的NO₂质量浓度为7 ~ 13 μg/m³,NO₂-VOCs过渡区和VOCs控制区的NO₂质量浓度为15~17 μg/m³。在VOCs反应活性维度下,当NO₂质量浓度大于10 μg/m³时,VOCs反应活性越高,O₃浓度越高。在高VOCs反应活性（30 ℃或以上）时,NO₂浓度每降低1 μg/m³,各区域的O₃质量浓度能降低约8 ~ 9 μg/m³。结合NO₂ 和VOCs反应活性2个维度,得出湖南省午后O₃生成以 NO₂控制区和NO₂-VOCs 过渡区为主,在晴天干燥和高温条件下,减排NO₂可有效降低O₃浓度。转置EKMA曲线方法为缺少长期VOCs观测的区域提供了研究O₃生成敏感性的新思路。     

综掘面旋流风幕抽吸控尘流场数值模拟

针对目前井下巷道内综掘工作面产尘量大,煤尘浓度高,降尘效率低的实际现状,探讨了配有附壁风筒的综掘工作面旋流风幕抽吸控尘的新型降尘方式,建立气体-粉尘颗粒两相流动的数学模型,利用Fluent对巷道流场进行数值模拟,并分析了风流扩散规律、粉尘分布规律以及影响粉尘分布规律的因素.模拟结果显示,综掘面旋流风幕抽吸控尘系统可在机掘工作面的有限空间内形成一个具有屏蔽作用的旋转风幕,将粉尘基本封闭在距掘进面0～3m的范围内.抽风口距离掘进面越近,高浓度粉尘存在范围和巷道中的粉尘浓度越小;增加抽风口个数可以提高除尘效率.