西南岩溶区土地利用变化对团聚体稳定性及其有机碳的影响

土壤团聚体稳定性与团聚体有机碳的关系及其对土地利用变化的响应研究,对西南岩溶区估算土壤碳汇潜力、改善石漠化问题和土地利用管理有重要意义.为探究西南岩溶区土地利用方式变化对土壤团聚体组分、稳定性及团聚体有机碳含量的影响,选取次生林、柚子林、水田、花椒林和旱地这5种典型土地利用方式下0~30 cm的土壤为研究对象,分析了不同土地利用方式下土壤团聚体组分及其有机碳含量的变化规律,揭示了土壤团聚体组分与团聚体有机碳含量之间的关系,探讨了土地利用方式变化后土壤团聚体对有机碳含量变化的贡献.结果表明,次生林、柚子林和水田表层（0~15 cm）土壤中大团聚体的含量分别为63.32%、52.38%和47.77%,显著高于旱地（23.70%）,下层（15~30 cm）土壤趋势相同;次生林、柚子林和水田土壤团聚体的几何平均直径（GMD）和平均质量直径（MWD）显著高于旱地.表层土壤中,次生林和水田的有机碳含量显著高于其他土地利用方式,下层土壤中,只有水田的有机碳含量显著高于其他.各土地利用方式下,团聚体有机碳含量均表现为：大团聚体>微团聚体>粉黏粒.大团聚体对土壤有机碳含量的增加具有积极作用,而粉黏粒组分则有消极作用.相关性分析表明,土壤大团聚体含量与GMD、MWD及土壤团聚体有机碳含量均呈显著正相关.土壤大团聚体含量的增加有利于提高土壤团聚体的稳定性和储存土壤有机碳,适度发展林业和水田耕作有利于提高西南岩溶区土壤的固碳潜力.     

广西典型岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集影响因素

为揭示岩溶区农田土壤-作物系统Cd迁移富集主要影响因素,选择广西典型岩溶区根系土-水稻籽实Cd含量及土壤pH值、有机质（OM）、氧化物含量和质地数据,通过Spearman相关性分析和主成分分析（PCA）,开展了土壤理化性质对土壤和水稻籽实Cd含量的影响研究.结果表明,相比于全国土壤背景基准值,研究区土壤中总氧化铁（TFe₂O₃）、三氧化二铝（Al₂O₃）和氧化锰（MnO）相对富集,平均含量分别为20.2%、19.0%和0.2%,且区内广泛发育Fe-Mn结核;而二氧化硅（SiO₂）相对亏损,平均含量为41.0%,呈现出典型的"脱硅富铝铁"特征,表明研究区土壤经历了较强烈的风化淋溶作用.相关性分析结果显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量分别与土壤总Cd含量和残渣态Cd百分比呈显著的正相关性,与有效态Cd含量、水稻籽实Cd含量和Cd的生物富集系数（BCF）呈显著的负相关性.PCA分析结果也显示,土壤TFe₂O₃和MnO含量是影响土壤-作物系统Cd迁移富集的主要因素,而土壤pH值、OM和Al₂O₃含量等影响程度较小,SiO₂含量和土壤质地间接地影响土壤-作物系统Cd的迁移富集.综合研究认为,土壤在交替氧化和还原条件下所形成的新生体Fe-Mn结核对Cd具有较强的吸附和固定作用,导致Cd在残渣态中相对富集,降低了土壤Cd的活动性,因此Fe-Mn结核是研究区土壤Cd生物有效性的主要影响因素.     

金华市富硒区表土重金属污染的磁学响应

该文通过对金华市富硒区表土磁性特征和金属含量的分析,探讨了金华市富硒区土壤的磁性特征及其对重金属污染的响应。结果表明:金华市富硒区表土样品的磁性特征以低矫顽力亚铁磁性矿物为主导,磁化率值整体较低,平均值为49.63×10-8m3/kg,不完全反铁磁性和亚铁磁性矿物含量较多,且表示磁性矿物含量的参数呈现基本一致的空间分布特征,由污染负荷指数(PLI)所得的污染分布规律也与部分表示磁性矿物含量的参数呈现类似的空间分布特征。在工业区范围内,磁性特征和PLI联系较非工业区更为密切,呈现面状高值分布特征,非工业区范围内为点状高值分布。污染较严重区域主要分布在工厂集中的工业园区、人流量较大的生产区、交通密集的干线旁和以水泥厂、热力厂及主要交通线路为中心的附近区域,而人为源影响较少的浙江师范大学周边及婺城区苗木种植区域、兰溪市生态良好的村庄等区域为磁化率低值区和污染负荷指数低值区。此外,磁参数与地球化学元素之间存在明显的共变关系,与磁性矿物浓度相关的参数可作为土壤重金属污染程度的代用指标。工业区磁化率与重金属元素之间相关性相对较高,非工业区较低,表明非工业区的磁性颗粒来源较为广泛。利用主成分分析法各得到4个公因子来表现磁参数与地球化学元素的显著代表性,发现水泥工业污染、交通污染、其他工业污染等污染源是构成金华市富硒区工业区范围表土污染的主要来源,而农业区污染源以农业活动污染为主,自然源影响较多,污染源较广泛。     

高潜水位采煤沉陷区微塑料赋存特征及风险评估

为探明高潜水位采煤沉陷区微塑料污染赋存特征及其环境风险,选取安徽省淮南市春申湖、舜耕湿地公园两个典型采煤沉陷区为研究区域,采集了表层水体,底泥及周边农田土壤样品,采用体视显微镜、扫描电镜、红外光谱对微塑料尺寸、形状、颜色及丰度等赋存特征进行表征.结果表明:采集的样本中多为纤维微塑料和薄膜微塑料,类型主要以聚乙烯,聚丙烯为主,颜色以黄色和透明为主,粒径大多小于500μm.采煤沉陷区的地表水丰度范围为0.77～7.1pcs/L,沉积物微塑料的丰度范围为540～2800pcs/kg,周边农田土壤微塑料的丰度范围为380～2380pcs/kg.采用污染负荷指数(PLI)模型进行评估,地表水和农田土壤的风险评估都为于Ⅰ级,属于轻微污染,而沉积物中的微塑料风险评估为Ⅱ级,属于中度污染.     

淮北国家城市湿地公园野生植物区系及栽培植物营建

论文对淮北煤矿塌陷区国家城市湿地公园野生植物区系进行调查,对公园栽培植物营建进行分析。结果表明：1）该区共有野生植物42科95属115种,其中单子叶植物6科27种,双子叶植物35科87种,蕨类植物1科1种。菊科（Compositae）、禾本科（Gramineae）和豆科（Leguminosae）为优势科;属的成分相对分散,均为寡种属和单种属;植物以农田杂草为主,区系成分简单,野生湿地植物种类优势明显。2）湿地公园湿地植被划分为2个植被型组、5个植被型和18个群系。白茅（Imperata cylindrical）、藜（Chenopodium album）、狗牙根（Cynodon dactylon）、苍耳（Xanthium sibiricum）、芦苇（Phragmites australis）、香蒲（Typha orientalis）等为湿地公园湿地植物优势种群,形成大面积优势群落。3）栽培植物共计19科31属34种,主要有意杨（Populus × canadensis ‘I-214’）、垂柳（Salix babylonica）、冬青卫矛（Euonymus japonica）、马尼拉草（Zoysia tenuifolia）等。4）园区有喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）等外来植物共10种,其中小花山桃草（Gaura parviflora）为安徽省首次记录。论文针对公园野生植物保护及栽培植物营建中存在的主要问题,提出了相应的保护及修复对策。     

煤矿火区快速封闭泄爆门研究

目前煤矿发生火灾事故后,火区封闭时间过长极易引发瓦斯爆炸等次生灾害,且煤矿现有的阻隔爆技术存在许多 不足,针对这些问题,研发一种用于煤矿火区的快速封闭泄爆门。通过对泄爆门的结构设计、封闭与泄爆机制及有益效 果等方面进行阐述,并采用流体力学FLUENT软件计算得出不同数量泄爆窗的泄爆门与监控泄爆门前截面的压力、速度之 间的变化情况。结果表明:6个泄爆窗比2个泄爆窗的封闭时间快1 200 ms,快速封闭时间节省了68.57%。随着泄爆窗的 增多,瓦斯爆炸冲击波压力和传播速度都大幅度降低。当煤矿发生火灾事故封闭火区时,快速封闭泄爆门不仅具有快速 密闭功能,也同时具有泄爆功能,为煤矿安全提供新的隔爆技术。     

晋江流域污染负荷空间分布及关键源区识别

提出了利用水文和水质同步监测资料计算流域污染负荷空间分布的一般程序,并探讨了采用污染负荷贡献与集水区面积占比关系识别流域污染关键源区的方法,并在晋江流域进行了实例应用.结果表明:晋江下游取水口金鸡断面污染负荷主要来自东溪和西溪,枯水期CODMn、NH3-N和TP负荷分别是226.8、27.1和17.1g/s,占丰、平水期的18%~67%.丰、枯水期东溪和西溪对金鸡断面污染负荷贡献基本相当,而平水期西溪贡献显著大于东溪.晋江流域污染关键源区分别为蓬壶-长厅桥区间、长厅桥-港龙区间、横口-园美区间等5个断面区间,该关键源区识别方法不仅较好反映了污染物浓度和污染负荷在流域内的空间分布,同时还指出了主要污染物及敏感时期,可为后期的污染治理提供依据.本研究提出的污染负荷贡献计算程序以及关键源区识别方法具有较好的普适性,可为其他流域提供借鉴.     

基于DPSIRM概念框架模型的岩溶区水资源安全评价

针对目前水资源安全评价中存在的评价指标片面性、单个指标隶属信息遗漏及权重确定主观性问题,以岩溶典型区-贵州省为例,结合岩溶地区水资源的特点,构建基于驱动力-压力-状态-影响-响应-管理(DPSIRM)概念框架的岩溶区水资源安全DPSIRM评价指标体系,借助灰色-集对模型对贵州省2005~2012年水资源安全进行定量评价,研究结果表明: 2005和2006年整个贵州省水资源安全处于临界安全状态,2007~2012年处于较安全状态,贵州省水资源安全呈现整体转好的态势.水资源的状态和水资源管理是目前影响贵州省水资源安全的重要因素;因此,在继续调整经济结构转变增长方式同时,提高水资源的利用效率,加大水资源基础设施建设的投入,加强水资源管理制度建设和提高水资源管理制度的落实情况,是贵州省水资源安全的根本保障;该评价模型和指标体系适用性较强,评价结果较为客观,为岩溶地区水资源安全评价提供了一个新视角和新方法.     

基于TRMM订正数据的横断山区降水时空分布特征

鉴于高时空变异地区降水观测的需求,论文提出了基于ISODATA动态聚类法和最大似然法分区逐月回归的TRMM数据订正方法,并以横断山区为例,利用地基台站降水数据对1998-2012 年的TRMM 3B43 V7 数据进行了实验研究,并探讨了过去15 a 横断山区的降水时空分布特征及变化趋势。结果表明,TRMM 3B43 V7 数据在横断山区的总体精度较高,单站精度较低。订正后的TRMM 3B43 数据,与实测值偏差大为减少,降水相对偏差大于10%的站点由原始数据的16 个(42.1%)减少为7 个(18.4%),有81.6%的站点年降水量相对偏差小于10%,且相对偏差大于等于20%的站点仅3 个,能够基本满足横断山区降水时空分布特征研究的精度需要,有效地弥补了有限站点观测的不足。研究区内年降水量从东南向西北递减,与东亚季风在该区域的走向一致;1998-2012 年横断山区的降水量主要呈减少趋势,减少地区主要分布在南部以及中西部地区。夏季降水减少趋势最为突出,秋季次之,冬春变化趋势不明显。横断山区大部分区域的降水量与东亚夏季风指数正相关,与东亚冬季风指数负相关;最近15 a,研究区东亚季风指数持续变小,恰好与研究结果中的降水减少趋势一致。     

宁蒙沿黄地带城镇用地扩展驱动力分析与情景模拟

宁蒙沿黄地带属于中国西北干旱半干旱快速城市化地区,研究这一典型地区的城镇用地扩展对丰富城镇用地扩展机制的理论研究和提供相应政策建议具有理论和现实意义。论文利用Logistic回归分析2000-2005年城镇用地扩展的主要驱动力,计算城镇用地转换适宜度矩阵,结合CA-Markov模型模拟3种情景下城镇用地扩展趋势。结果表明：2000-2005年,城镇用地的主要来源是耕地,其次是草地及极少量农村居民点和工矿用地。对城镇用地变化影响最大的因素依次是邻域内城镇用地比重、年降水量、到2001年国道距离、到水域距离、到2001年省道距离以及到2000年土地利用中耕地、林地和草地的距离。一切照常情景下,2016年宁蒙沿黄地带城镇用地总量约997 km²,主要分布在呼和浩特市区、包头市区等主要城市边缘;规划情景下,城镇用地规模达到1 525 km²,分布格局与一切照常情景类似;生态保护情景下,城镇用地规模总量达到1 480 km²,城镇用地沿交通轴扩展呈组团分布。由此得出主要结论：大城市边缘区和交通线是城镇用地发生的主要影响因素;通过总量控制的区域整体城镇用地规划可以优化区域整体城镇用地扩展格局。