基于农户行为的土地利用人工社会模型的构造与应用

为探讨人工社会在土地利用变化研究领域中的应用,研究创建了一个模拟土地利用变化过程的人工社会模型(LUC-ASM)。该模型以农户和农民为两类主体(agents),模拟分析不同社会经济条件和政策影响下,两类主体对自己承包土地利用方式的微观决策所可能产生的宏观效应及其时空变化特征。以鄱阳湖区一个现实村落为主要研究对象,以农户从事各类生产活动的行为特征为准则,利用LUC-ASM模型模拟未来30年内该村落土地利用变化过程。结果表明,未来这一地区土地利用的变化与人口增长结构调整方式、国家土地利用与环保政策、社会经济发展态势等因素密切相关;在城市化的影响下,该地区的农业劳动力将会出现短缺,农村土地有可能被撂荒,需要及早采用政策措施予以避免。总体而言,LUC-ASM模型能够形象地反映土地利用变化过程的微观驱动机理及各种社会经济与环境因素影响的宏观效应,有助于深化我们对人与自然环境相互作用的认识。     

潜流人工湿地处理微污染河道水中有机物和氮的净化效率及沿程变化

摘要：以野外水平潜流芦苇砾石床人工湿地研究了湿地对微污染河道水的长期动态净化特性。2a多的运行结果表明,潜流湿地对污染物的去除性能存在波动、稳定过程。潜流湿地降解有机物和脱氮性能与植物生长和季节变化相关,其中植物生长和季节变化对湿地脱氮效能的影响大于对湿地去除有机物的影响。潜流湿地降解有机物的主要场所随运行时间沿程推移,启动期主要在湿地前部完成,稳定运行期主要在湿地的前、中部完成。湿地对有机物的去除率,在6.10%～37.83%之间变化。湿地运行期间,沿程水样C/N值基本大于5,碳源供应较充足。潜流湿地启动期TN平均去除率为15.51%,稳定运行期TN平均去除率为8.61%,低于启动期,整个运行期间湿地TN去除率不足40%。潜流湿地中硝化与反硝化反应在中部达到动态平衡,TN去除效率最高。稳定运行期间潜流湿地的前、中部耗氧强度最大,后部下层有明显硝化反应发生。潜流湿地对有机物降解、硝化与反硝化反应、TN去除具有沿程同步性。试验还初步发现,在植物生长旺盛的春夏季根系分泌的低分子有机酸对化能自养型硝化细菌可能有较大抑制作用,可能是影响脱氮效率提高的一个因素。     

塘-人工湿地生态系统处理城市地表径流的初期运行

以武汉市桃花岛塘和人工湿地组合生态处理系统为研究对象,探讨了该系统处理城市地表径流的初期运行,结果表明:塘和人工湿地组合生态系统可以有效的处理城市地表径流,复合潜流人工湿地系统具有独特的除氮效果。     

硫自养反硝化强化人工湿地深度处理冷轧废水

钢铁行业冷轧废水排放量大,经二级处理后水质稳定,具有较高的资源化利用潜质。研究采用硫自养反硝化技术强化人工湿地对TN的去除效果,并对某钢厂二级处理后的冷轧废水进行深度处理试验研究。结果表明:当HRT=5.0 d时,硫自养反硝化人工湿地系统对浊度、COD、TP、NH_4~+-N和TN的去除率分别为91.9%、49.7%、94.5%、55.7%和58.9%,出水主要水质指标满足回用要求。研究结果为人工湿地处理冷轧废水过程中脱氮效果的提高提出了新思路,为冷轧废水的资源化利用提供了技术参考。     

水葫芦—水草人工湿地系统在再生浆造纸废水处理中的应用研究

通过对水葫芦－－水草人工湿地处理再生浆造纸废水的试验研究表明，在进水ｐＨ：７．１２－７．４９，ＢＯＤ５、ＣＤＯＣｒ、ＳＳ浓度分别为４４０．５ｍｇ／Ｌ、３５４．２ｍｇ／Ｌ、２９０．７ｍｇ／Ｌ，水力负荷０．０５ｍ／ｄ条件下，ＢＯＤ５、ＣＯＤＣｒ、ＳＳ的去除率分别为９８％、９３％和８９％。系统性能稳定，出水水质达到排放标准且可用于农灌，具有一定的经济效益和较好的环境效益。     

人工快速渗滤系统中硝化菌群脱氮作用解析

 采用16S rDNA 的变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术研究人工快速渗滤系统(CRI)中硝化菌群(氨氧化菌和亚硝酸氧化菌)的空间分布规律.结果表明,采用机械破壁、酚氯仿抽提和巢式PCR 的方法处理样品,为后续的DGGE 提供了理想的模板;DGGE 图谱显示,氨氧化菌种群随着滤层深度的增加先增多后减少,在20~60cm 存在10 种左右,多样性最丰富,是亚硝化作用的主要区域;亚硝酸氧化菌的多样性则相对贫瘠,主要分布在50cm 及更深的范围,优势种群3~4 种,是硝化作用的主要场所.     

人工湿地处理渗滤液N2O的释放规律及控制

采用培养试验和现场研究,考察了垃圾填埋场渗滤液经人工湿地系统处理过程中N2O的释放规律.在投加同等质量浓度渗滤液条件下,碱性黏土样Soil 1中N2O释放通量为酸性砂土样Soil 2的近18倍(P<0.01).与孔隙含水率为46%时相比,投加蒸馏水的土样Soil 1,投加渗滤液的土样Soil 1和投加渗滤液的土样Soil 2在孔隙含水率为70%的条件下,其N2O释放通量平均值分别提高了6.5(P>0.05),1.8(P>0.05)和2.2倍(P<0.05).选用9种土壤投加渗滤液培养后统计分析表明:N2O释放通量与土壤pH,w(有机质)和碳氮比[(w(C)/w(N))呈显著正相关,而与土壤中w(砂粒)呈显著负相关.3种湿地处理渗滤液后,夹竹桃(Nerium indicum Mill)湿地中N2O释放通量最高,其年均值(以N2O-N计)为(298±234)μg/(m2·h)(P<0.05),分别比高羊茅(Feauca arundinacea Schreb)和狗牙根(Cynodon dactylon)湿地N2O年均释放量高出0.5(P>0.05)和6.6倍(P<0.05).在关注去除污水中氮元素的同时,也要重视由此引发的二次污染问题,建议人工湿地系统采用酸性砂土,种植的植物采用阳光穿透性强的针叶类植物,以减少处理污水过程中N2O的释放.     

从植被演替和抗风性研究包兰线沙坡头段人工植被稳定性

运用群落演替与风沙流因子分析相结合的方法论证了群落的稳定性。在沙坡头地区,以油蒿为主的人工群落在长期的自然演替过程中已达到与生境条件相互适应的动态稳定过程。通过沙坡头与周边地区植被演替的比较研究,表明了该地区现有植被正形成(或已形成)偏途顶极序列,该植被在相当长的时间内会稳定存在,这些演替可促使沙坡头地区的人工植被向更为稳定的人工+自然复合生态系统以及自然生态系统方向变化。此外,风洞实验结果显示,沙坡头现有主要植被和地表能够抵抗较大风沙流胁迫,已形成了能够忍耐沙尘暴的生态系统。     

长江流域植被净初级生产力对未来气候变化的响应

研究基于气象观测和B2气候变化情景数据,利用大气-植被相互作用模型(AVIM2)模拟了1981—2000年和2010—2050年两个时段内植被NPP的空间分布格局及其时间变化趋势并分析了其时空变化与气温和降水量的关系。研究表明1981—2000年流域内植被NPP的空间分布大致呈现自西向东、自北向南递增的趋势。未来长江流域气温将整体增加,但各地增温幅度不同。流域降水量有增有减,主要增加区域位于长江源头和上游及中游的江北地区。未来在气温增加幅度较小而降水量增加的区域,如长江源头和上游的青海、西藏、川西及云南的部分地区的植被NPP将增加。在气温增幅较大而降水量减少或者降水量增加不多的区域如长江中游和下游的广大地区植被NPP将减少。从植被类型来看,长江流域大部分森林、郁闭灌丛和农作物的NPP在B2气候变化情景下将减少,每年减少量分别在0~4.5 gC.m-2、0~2 gC.m-2和0~2.5 gC.m-2之间。高寒草甸、草地和稀疏灌丛的NPP将增加,每年增长量介于0~2 gC.m-2之间。     

1982-2006年新疆山地-绿洲-荒漠系统植被覆盖变化时空特征

植被覆盖变化在新疆山地-绿洲-荒漠系统(MODS)共存、平衡演变机制中扮演着重要角色。基于1982-2006年GIMMS/NDVI数据,提取新疆地区年最大植被覆盖指数(fvc),针对新疆MODS的基本格局,通过先地理分区再因海拔而异讨论,划分出山地、绿洲、荒漠子系统,对比分析不同分区不同子系统下fvc变化趋势、变率、变幅、变异性等时空动态特征。结果表明:新疆植被覆盖总体呈显著上升趋势,可分为1982-1995年的剧烈波动期和1996-2006年的相对平稳期,不同分区和子系统差异显著;在变幅和变异性上,东、南疆地区>北疆、伊犁地区,荒漠>山地>绿洲,植被覆盖度低的地区>植被覆盖度高的地区;显著改善的地区位于绿洲内部、绿洲的周边地区及部分山地,显著退化的地区大多位于东、南疆的荒漠区;不同植被覆盖度下植被覆盖变化具有不同特征,植被覆盖度低的地区,植被退化趋势明显,植被覆盖度高的地区,植被改善趋势明显。