季风形成与长江流域的季风文化

由于深受季风环流的影响,长江文化与黄河文化均可称之为“季风文化”。这种文化源远流长,延绵不绝。东亚季风的形成是中国环境演变的关键事件,它是随着沧海桑田的变化特别是青藏高原的隆起而形成和强化的。在长江流域,随着东亚季风的建立,原有行星风系的环流形势被季风环流所取代,从而避免了全年受单一副热带高压的持续控制。因此,当地球相同纬度位置上的尼罗河流域、两河流域和印度河流域备受“副高”沙漠的袭击、使其古老文明遭到枯萎或夭折时,长江流域却因夏季风的吹拂,获得了降水的主要水汽来源,从而显得生机勃勃,其古老文明虽历经沧桑,仍不断发扬光大,且高峰迭起,一直巍然屹立于世界东方。     

沁河流域水环境约束分区与景观格局优化

以沁河流域(山西省晋城市段)为例,将流域划分为2个一级评价单元和14个二级评价单元,从自然环境因素和社会经济因素选择相应指标进行评价;在此基础上,基于GIS技术和生态因子叠置法,从水环境敏感性和水环境压力2个方面综合考虑了流域水环境现状,根据水环境敏感性和水环境压力的等级划分,将流域水环境划分为低压低敏感区域、低压高敏感区域、高压低敏感区域和高压高敏感区域4类区域,针对各类区域的现状提出了相应的景观格局调整方案并提出了全流域的景观格局布置思路.山地生态系统和平原生态系统有机结合的生态网络格局,将有力改善沁河流域的水环境现状.      

水环境容量约束下的太湖流域产业集聚空间优化

以产业集聚发达、水网密集但水环境敏感性强的太湖流域为例,采用环境地理学的理念,选择地貌特征、水质目标、水体通达性、清水通道、现状水质等要素作为表征水环境容量的评价因子,运用GIS空间分析方法,对水环境容量进行分区评价;通过空间叠加分析,依据水环境容量支撑强度和产业集聚污染压力的对应关系,分别划分农业、工业集聚空间优化类型区.结果表明,太湖流域水环境容量地域差异性大,呈现从东北沿江地区向西南沿湖地区逐步递减的格局,而产业集聚引起的污染总体上以太湖、滆湖及长荡湖沿岸乡镇分布较多,与水环境容量的空间分布格局不相吻合.农业集聚空间优化要重点调整太湖一级保护区、滆湖、长荡湖沿岸区域的农业发展,优化调整太湖二级保护区及南部山丘岗地区,一般调整常州、无锡、苏州的市区的农业发展;工业集聚空间优化要重点调整常州、无锡和苏州中心城区,优化调整太湖一、二级保护区范围内以及重点调整区的外围,一般调整乡镇工业集中区.     

Multi-scale evaluation of river health in Liao River Basin, China

Previous studies on river health evaluation mainly focused on characterizations at a river-corridor scale and ignored the complex interactions between the river ecosystem and other components of the river basin. Based on the consideration of the interactions among rivers, associated river basin and habitats, an assessment framework with multi-scale indicators was developed. An index system divided among these three scales to characterize the health of river ecosystems in China’s Liao River Basin was established. Set pair analysis was applied to integrate the multi-scale indicators and determine the health classes. The evaluation results indicated that the rivers in the western and eastern zones of the Liao River were classified as sick, and rivers in the main stream of the Liao and Huntai rivers were classified as unhealthy. An excessive level of disturbances, such as large pollution loads and dense construction of water conservation projects within the river basin, were the main causes of the river health deterioration.     

西辽河流域不同土地利用结构沙土磷解吸特征

采用小型回填式土柱淋溶试验方法,研究了西辽河流域沙土的磷解吸特征.结果表明,西辽河流域沙土的磷解吸特征符合Freundlich和Langmuir解吸等温式;沙土磷的解吸比率(D_r)在0.32～0.98之间,平均值为0.70;最大解吸量(D_m)与饱和吸附量(Г_m)呈极显著正相关;沙土对磷的吸附方式以物理吸附为主,解吸可逆性较强.被吸附的磷在环境中较易发生淋失,仍然存在一定的环境风险.土壤中w(有机质)和w(团聚体)对磷的固持能力有较大影响;不同土地利用结构磷的D_r排序为农田(0.64)=草地(0.64)＜林地(0.67)＜沙荒地(0.91),农田、草地和林地磷淋失的环境风险较小;沙荒地磷淋失的环境风险最大,D_r与土壤中w(粗黏粒),w(黏粒)和w(有机质)呈极显著负相关.      

贵州草海流域不同土地利用方式土壤重金属潜在生态风险评价

为揭示草海流域不同土地利用方式下土壤重金属的污染特征及分布规律,采集了草海流域耕地、林地、灌草地和城镇用地4种土地利用类型的75个表层土壤样品,测定了Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr和Zn共8种重金属的全量,利用潜在生态风险指数(RI)评价了重金属的污染水平,运用反距离权重插值法(IDW)分析了重金属的全量和潜在生态风险的空间分布特征。结果表明:(1) Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr和Zn的含量平均值分别为0.13、2.71、19.39、39.87、62.71、45.16、91.67和169.23 mg·kg~(-1)。其中,Cd在4种土地利用类型土壤中均呈重度污染,Pb在城镇用地和林地中呈中度污染,Zn在城镇用地中呈中度污染,其余情况均属于轻度污染或无污染。(2) 4种不同土地利用方式仅对Cd和Zn含量有显著影响(P 0.05),而对Hg、As、Cu、Pb、Ni和Cr含量无显著影响(P0.05)。与耕地、林地和灌草地相比,城镇用地可显著提高Cd和Zn的含量。(3)流域土壤重金属的RI平均值为204.59,属于中度风险水平。4种不同土地利用类型土壤重金属的RI平均值有所差异,由大到小依次为城镇用地(243.66)、耕地(209.71)、林地(192.50)和灌草地(153.53)最低。(4) Pb、Ni、Cr、Zn、Cd和RI的高值主要分布在流域西南部和流域东部中段区域,与研究区"土法炼锌"遗址吻合。Cu的高值积聚在东北部的城镇用地和灌草地。Hg和As在流域内均匀分布,其高值呈零星分布模式。上述研究结果能为草海流域土壤重金属污染防治提供参考依据。     

人水系统的自组织演化模拟与实证

人水系统是一个开放的复杂巨系统,研究其自组织演化过程对促进区域人水和谐和可持续发展具有重要意义。论文在辨析人水系统基本内涵的基础上提出了其概念模型,基于自组织理论分析了人水系统的演化具有开放性、涨落、非线性、反馈、不稳定性和支配性等特点。在此基础上借鉴协同学、耗散结构论等将序参量判据和熵判据结合,构建了人水系统的自组织演化模型,并应用到人水矛盾突出的石羊河流域。案例分析表明：石羊河流域人水系统的社会经济、生态环境和资源开发利用三个子系统在2001-2011 年的协同度总体呈“S”型上升趋势,具体演化路径略有不同;人水系统的整体演化以2006 年为涨落点,在政策驱动下,系统不断输入负熵,由混乱无序向协调有序的良性发展方向演化,开始趋向新的稳态,结果验证了模型应用的可行性。     

黑河流域中游地区生态环境变化特征及驱动力

多角度分析黑河流域中游地区植被覆盖度时空变化特征,并建立基于演变过程的生态系统灰色关联度模型,分析生态环境变化的驱动因子.研究表明:1)1999~2008年,平原旱地、低覆盖草地、有林地年最大归一化差异植被指数(NDVI)增幅较大,达0.1~0.2,疏林地2004年后保持高速增长,年最大NDVI增幅0.208,增长了77.6%; 2)张临高盆地年最大植被覆盖度线性拟合年均增幅0.0063,生长季节平均植被覆盖度在小幅波动中呈现稳定增长趋势,拟合优度达0.74;甘州区生态治理成效最显著,年增长幅度集中在0.03~0.3;临泽县和高台县以增长为主,但局部过渡带地区下降幅度达0.1~0.3; 3)植被7~10月覆盖度呈现明显增长趋势,峰值从6~7月延迟到7~8月,2007年达0.39;植被覆盖度分级结构呈现优化趋势,极低覆盖度植被逐渐转化为低覆盖度植被,2007年相比2000年降低25%以上,高覆盖度植被1998~2008年间增长约16%; 4)根据3种植被覆盖度变化与各驱动因子关联分析,气象水文因子主要包括降雨量、蒸发量、径流量,最大关联度分别为0.91、-0.83、0.76,社会经济因子主要包括农作物播种面积、第一产业产值、农业科技水平,最大关联度分别为-0.81、0.78、0.81.     

daNUbs: Lessons learned for nutrient management in the Danube Basin and its relation to Black Sea euthrophication

The results of the daNUbs-project deliver a basis for a proper management of nutrients in the Danube Basin. The understanding of the sources, pathways, and sinks of nutrients in the Basin and their effects on the Western ad North-Western Black Sea (WBS) ecosystem has been improved. Quantitative models on the emission of nutrients, their transport along the rivers, and their impact on the WBS have been further developed and combined. Phosphorus loads discharged by the Danube are 30–50% lower than in the 1980s (dissolved P even to a higher extent). Nitrogen emissions have decreased considerably as well. The lower nutrient discharges from the Danube have led to a significant improvement in the WBS ecosystem. Current low discharges of N and P to the WBS are the result of (1) improved nutrient removal from waste water in Germany, Austria, and Czech Republic, (2) reduced P-discharges from detergents and (3) the consequences of the economic crisis in central and eastern European countries following the political changes of 1989/1990. As the decrease is partly due to the economic breakdown in the formerly communist countries, economic development in these countries has to go along with proper nutrient management. Otherwise, the situation in the WBS ecosystem will deteriorate again.     

基于ARIMA模型的辽河流域生态足迹动态模拟与预测

将能值与生态足迹理论相结合,引入能量折算系数,通过能值密度构建能值-生态足迹模型,并应用此模型对辽河流域2001—2010年生态承载力和生态足迹进行计算。生态承载力计算主要是自然生态承载力和本地产品产出承载力,其中自然生态承载力主要考虑可更新资源的承载力,本地产品产出承载力主要包括生物资源产出承载力和工业产品产出承载力。生态足迹的计算主要包括消费足迹和污染足迹,消费足迹主要测算生物资源消费、能源消费和水资源消费足迹。污染足迹主要测算废气和生活废水、工业废水对自然生态系统带来的负荷。测算结果表明:2001—2010年辽河流域人均生态承载力和人均生态足迹均有所增加,但是生态足迹的增长速度远远大于生态承载力,致使流域内自2001与2009年生态略有盈余外,其余年份均出现生态赤字,处于不可持续发展状态。以能值-生态足迹模型测算结果为基础,基于EViews采用自回归综合移动平均模型(ARIMA),对流域内10年的生态足迹和生态承载力进行动态模拟。首先通过ADF与PP单位根检验时间序列的平稳性;其次分析序列的自相关函数图和偏自相关函数,初步确定AR和MA的阶次;再根据R2、AIC及SC准则,进行模型参数估计并诊断分析;最后确定最佳模拟模型。以ARIMA模型预测2011—2015年辽河流域生态足迹和生态承载力的演变趋势。预测结果表明,人均生态足迹在未来5年内会继续呈直线式增长,到2015年达到7.387 8 hm2,是2001年的2.16倍;而人均生态承载力在2011年之后开始下降,生态赤字继续扩大,到2015年增长到-4.167 67,约为2005年的10倍,流域内不可持续发展形势会更加恶化。最后提出辽河流域生态安全建设的对策。能值-生态足迹模型测算结果与实地调研基本相符,较真实反映了辽河流域可持续发展状况。基于ARIMA模型模拟预测结果可为未来流域开发和建设提供参考依据。