贵州典型森林群落植被冠层的酸雨淋溶特征及缓冲作用

在贵州龙里地区开展酸雨模拟实验,并进行天然降雨连续监测,采集马尾松、灌丛冠层穿透雨,结果表明:①研究区降雨中主要阳离子浓度依次为NH4+Ca2+K+Na+Mg2+,降雨pH值大于6.0时,降雨中NH4+含量降低,Ca2+占优势;降雨中主要阴离子浓度依次为SO42-NO3-Cl-;冠层穿透雨与降雨相比,Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-和有机酸富集,特别是K+、Ca2+、SO42-和有机酸富集倍数最大.②森林冠层对酸雨的缓冲作用体现在酸雨中H+与树叶组织中的盐基阳离子发生交换反应,淋出K+、Mg2+、Ca2+等阳离子,减少了酸雨中H+含量.Na+相对惰性,在降雨和穿透雨中的含量变化不大;K+、Mg2+、Ca2+的淋出是冠层缓冲降雨酸度的主要原因,其中K+和Ca2+作用最突出,其次是Mg2+.③贵州典型森林群落植被冠层的缓冲作用随降雨pH值而变化.对pH值接近3.0的强酸性降雨,经过冠层形成的穿透雨pH值大于降雨,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为马尾松林针阔混交林灌丛;对4.0pH6.0的降雨,马尾松林冠层使降雨更加酸化,典型森林群落植被冠层对酸雨的缓冲作用依次为针阔混交林灌丛马尾松林;对pH值大于6.0的非酸性降雨,经过冠层后被酸化,穿透雨pH值小于降雨;穿透雨pH值基本在4.0～6.0范围内.     

土壤酸化-植被生产力空间信息模型构建及贵州典型森林对酸沉降的生态效应响应

将遥感数据驱动的土壤水平衡模型、植被生产力光能利用率模型与基于过程的土壤酸化模型、营养元素循环模型相耦合,建立森林土壤酸化-植被生产力空间信息模型,定量表达土壤和土壤水离子浓度、植被生产力、营养元素循环空间分异.将模型模块化,耦合于自主开发的EcoHAT系统(Ecohydrolgy Assessment Tools),并以贵州典型森林群落为研究对象,运用模型对群落土壤化学性质、植被生产力和营养元素生物循环的关键过程的时空演变模式进行了模拟和研究,与实验数据进行验证,取得良好的效果.运用情景设定的方式,定量模拟研究区酸雨的强度变化导致土壤中植被可吸收的盐基离子变化,以及对森林植被净第一性生产力(NPP)的间接影响.     

利用卫星观测HCHO柱密度研究中国NMVOC时空分布

利用SCIAMACHY和GOME-2卫星观测的对流层HCHO数据以及INTEX-B(The Intercontinental Chemical Transport Experiment Phase B)污染源清单,探讨了2003—2009年中国非甲烷挥发性有机化合物(NMVOC)的分布特征和变化趋势及其成因.结果表明,中国NMVOC区域分布与其污染源分布不具一致性,具有明显汇聚特征,主要集中在盆地、河谷和山前地区的汇聚带区.中国各区域的NMVOC浓度具有明显的周期性月际变化,华中、华北、华东分别在5月,6月和7月达到各自NMVOC浓度的峰值,该现象同MODIS观测的地面燃烧火点分布具有相关性,生物源的燃烧是造成NMVOC浓度上升并达到峰值的主要原因.     

库滨带土壤释氮负荷模型的构建与田间尺度模拟分析

岸边带生态系统对氮元素的去除机理主要包括化学释放含氮气体过程.植物吸收过程和泥沙截留3方面.其中,土壤反硝化释氮是岸边带系统最为重要的生态功能之一.因此,建立适当的岸边带土壤释氮模型(包括土壤反硝化、硝化和氨挥发过程),对准确评估岸边带生态功能和构建合理的岸边带生态系统具有重要意义.本研究依据岸边带去氮机埋,参照已有的土壤释氮模型研究成果,构建了适用于水库库滨带土壤特性的土壤释氮速率估算模型(简称土壤释氮模型),并以官厅水库库滨带小区为研究对象,对水库库滨带土壤释氮特性进行模拟分析与验证.模型模拟结果表明,在监测期间(6～9月)土壤水分平均含量分别为16.6%、37.3%、43.9%和55.2%的情况下,土壤反硝化释氮速率分别为0、(102.1±59.3)、(169.3±87.6)和(203.2±119.6)mg·m-2·d-1(以N计);硝化速率分别为(233.3±121.4)、(177.9 ±69.3)、(187.7±75.0)和(166.7 ±121.9)mg·m-2· d-1(以N计);氨挥发速率分别为(3.00±1.13)、(2.64±1.01)、(2.76 ±1.04)和(2.51±1.89)mg·m-2·d-1(以N计);总释氮量分别为1.18、33.64、92.50和65.74g(以N计).同时,结合同步监测的实验数据,应用总量平衡法对模拟结果进行了验证.验证结果表明,实验小区土壤释氮量模拟值与实验值的决定系数(R2)为0.83,证明了该模型可有效地应用于水库库滨带区域.     

基于遥感的青海省植被覆盖时空变化定量分析

使用1km分辨率MODIS NDVI时间序列数据,采用决策树分类、监督分类和非监督分类相结合的综合分类方法,将青海省土地覆盖类型划分为14个类别.这种分类方法重点突出了植被,特别是稀疏植被(包括稀疏草地和稀疏灌丛)的空间分布.在将青海省分为5个高程带的基础上,使用GIS软件的空间分析功能,对青海省2001～2006年的地表植被覆盖在各级高程带上的空间分布和时间序列变化进行了定量分析.结果表明,近5a青海省的植被覆盖有所改善,植被覆盖面积从2001年的370047km2增加到2006年的374576km2,植被覆盖率增加了0.63%.青海省5级高程带中高山地带的植被覆盖率最高,达到67.92%.在青海省各级高程带上,高山地带上中覆盖度草地的分布面积最大,为94003km2.高山地带高覆盖度草地的面积增加最多,为1280km2.5a间植被覆盖变化最大的是高山地带上稀疏草地向中覆盖度草地的转变,转变面积达到15931km2.     

新时期秦岭生态文明建设：存在问题与发展路径

生态文明建设是我国的重大战略,秦岭在我国生态文明建设中具有重要的战略地位,为了清晰认识秦岭在生态文明建设中存在的问题及发展路径,邀请来自不同领域的相关专家就秦岭生态格局与地理过程、科学考察、水资源保护等研究前沿进行访谈,访谈结果表明：在全球气候变化和人类活动深刻影响下,新时期的秦岭生态保护与可持续发展,更要深入认识秦岭在中国乃至世界生态文明建设中的重要意义。综合自然科学与社会科学的理论知识,从系统整体、动态交互等视角持续关注秦岭的重大科学命题。通过综合科学考察及“空—天—地”一体智能监测技术和数据支撑,持续深度挖掘数据,探索新科学问题,在发现秦岭独特地理现象和规律的同时,从机理上深入理解秦岭作为南北地理分界线的生态环境效应,揭示生态系统服务功能及其在维护国家生态安全上的关键作用,开展“基于自然”的秦岭生态保护和修复研究;在新流动性范式下,用动态的眼光看待移民安置工程,关注不同群体和类型移民的生计,通过多元化保障体系解决移民问题;在气候变化大背景下,重视秦岭对气候变化和人为活动的响应研究,摸清秦岭水资源的演化规律和变化趋势,开展系统治理工作,保障水资源的长期安全供给,推进区域的社会经济可持续发展。从而为秦岭生态文明建设和可持续发展提供科学可行的理论和决策支持。     

全球粮食贸易网络格局及其影响因素

基于复杂网络分析方法,构建了小麦、水稻、玉米三大主粮的全球粮食贸易网络,解析了网络格局的总体特征及其变化态势,定量评估了全球粮食贸易网络格局影响因素。研究发现：全球粮食贸易已经成为一个复杂有序、相互依赖的网络系统,网络规模不断增加,连同性和紧密度不断加强;全球粮食贸易网络节点呈现非均衡结构特征,高强度和高节点度国家在网络中具有主导作用,呈现出口国主导的网络结构特征;经济社会发展差异性、贸易政策的一致性和语言文化邻近性对粮食贸易网络影响显著,经济社会发展差异推动贸易网络联系更加紧密且多元化,贸易政策的一致性促进贸易网络更加持续和稳健。建议中国继续实施更加多元化、多边化的粮食贸易政策,提升中国在世界粮食网络节点的中心性特征,充分利用国内国际两个市场,融入全球粮食贸易网络体系,积极推动构建全球粮食安全命运共同体。     

2016年冬季寿县一次边界层低空急流对污染物扩散的影响

利用安徽寿县地区2016年12月16~17日的观测资料与模拟资料,分析了一次夜间边界层低空急流对PM_2.5扩散的影响.此过程中,急流分布范围广,强度大,最大风速可达10~12m/s,而且风向随高度有明显转向,高低层风向差可达90°.急流发展过程中,急流轴基本位于200m以下,急流的最小风速高度出现在400~800m之间.通过分析可知,对于不同高度,急流对污染物扩散的影响存在明显差异.地面至急流轴范围内,PM_2.5总体减少.急流的出现使湍流混合明显增强,在湍流作用下污染物向上混合,使该层PM_2.5显著减少,净质量通量的峰值可达-103×10^-3μg/(m²·s).急流的水平输送可带来上风方较为清洁气团,同样减少了该层的PM_2.5浓度.但与湍流作用相比其影响较小,净质量通量仅为-2.9×10^-3μg/(m²·s).急流存在时,还会加强向下的垂直风速,在垂直输送作用下,上层污染物向下输送,增加了该层PM_2.5浓度,净质量通量约为11×10^-3μg/(m²·s).急流轴至风向转变高度之间,PM_2.5总体增加.这是由于湍流作用将低层高浓度污染物输送至该层,使PM_2.5浓度增加,净质量通量约为23.9×10^-3μg/(m²·s);水平输送作用使该层PM_2.5浓度略有增加,净质量通量约为2.3×10^-3μg/(m²·s);而垂直输送作用带来了高处较为清洁的气团,减少了PM_2.5浓度,净质量通量约为-6.6×10^-3μg/(m²·s).风向转变高度至LLJ最小风速高度之间,PM_2.5总体增加.湍流作用仍占主导,净质量通量约为17.8×10^-3μg/(m²·s);垂直输送作用稍有贡献,净质量通量约为1.4×10^-3μg/(m²·s);而水平输送起减少作用,净质量通量约为-3.7×10^-3μg/(m²·s).     

基于遥感生态指数的淮河流域生态环境质量时空演化及其驱动因素分析

厘清流域生态环境质量的时空演化特征及其对自然环境和人为因素的响应,对流域生态环境政策实施至关重要. 利用谷歌地球引擎建立遥感生态指数（RSEI）,结合趋势分析、变异系数和Hurst指数对淮河流域2002~2022年的生态质量时空变化进行评价,并运用地理探测器探究RSEI空间分异性的主要驱动因子. 结果表明：①近21年淮河流域RSEI总体上改善,但呈阶段性上升-下降趋势,其中差和较差等级面积呈减小趋势,中等级面积呈增加趋势,良和优等级面积呈增加趋势. 改善面积占比为55.93%,退化面积占比为22.01%. ②空间分布上,RSEI整体呈现自东向西逐渐变差的分布特征（西北和西南边缘山区除外）. 东部稳定性较好,西部和中部稳定性较差. 未来流域生态质量变化为反持续性,以改善为主. ③因子探测结果显示,淮河流域RSEI空间分异主要受到植被因子的驱动作用,其次为海拔. 双因子间的交互作用增强了对RSEI空间分异的驱动力,其中植被因子和海拔的交互作用对RSEI空间分异的驱动力最强,达到86.3%.