密云水库上游地区农田土壤有机碳储量及变化模拟

农田土壤有机碳(SOC)库对粮食安全和全球气候变化具有重要影响,因此,开展农田土壤有机碳储量及其动态变化研究在政治经济和生态环境层面具有重要意义.采用农业生物地球化学模型--DNDC对密云水库上游地区农田土壤有机碳储量及其变化进行模拟研究,首先应用当地实测结果进行模型验证,然后根据当地气候条件、土壤性质和现行农业耕作管理特点等建立GIS区域数据库,并在数据库的支持下进行区域模拟和分析.结果表明:2006年密云水库上游地区214 920 hm~2农田土壤(0～25 cm)的总有机碳储量为7 646×10~6 kg,其中位于河北省境内的该地区63.1%的农田储存了全区68.1%的SOC;平均每公顷农田SOC储量为35 576.1 kg,低于全国平均水平;由于化肥和有机肥投入的增加,经过1 a耕种后,2006年该地区农田SOC储量增加142.5×10~6 kg,整个地区及各区县农田土壤碳收支均为正,是大气CO_2的一个汇.情景分析表明,气温升高对该地区农田SOC积累具有显著的负效应;而提高秸秆还田比例、适量施用化肥、增施有机肥、增加灌溉和采取免耕方式等措施均能有效增加土壤有机碳的积累.     

基于“自然-社会”二元驱动的水生态功能分区—以密云水库流域为例

水生态功能分区是根据流域水生态系统区域差异开展的分区研究,是实现流域“分类、分区、分级、分期”的水质精细化管理的必然要求。通过梳理国内外水生态分区研究的进展及现状,对比了不同区域分区指标的选取依据及体系特点,分析了我国当前水生态功能分区存在的分区体系不完善、分区水生态要素考虑较少等问题,采用“水陆结合、以水定陆”的思路,提出了基于“自然-社会”二元驱动的水生态功能分区方法。以密云水库流域为研究对象,通过分析水库流域自然要素及水生态特征,探究水生态系统的驱动-响应机制,结合管理需求,提出密云水库流域水生态功能分区指标体系,并开展水库流域一级、二级和三级水生态功能分区研究。结果表明,密云水库流域水生态功能区可划分为一级区3个、二级区14个、三级区22个。依据各分区的水生态状况及功能,结合当下的生态环境问题开展溯源,并提出相应治理方案。

     

密云水库上游流域不同尺度景观特征对水质的影响

选取北京市饮用水源地——密云水库上游流域为研究区,采用空间分析、冗余分析与多元线性回归等多种方法,识别不同空间尺度及季节变化下景观格局与水质的相关关系.研究结果表明,研究区河流水质与流域景观特征显著相关,景观变量能够解释水质变异的58%.子流域面积对水质的影响最大,其他影响变量依次为居民用地比例、林地比例及聚集度指数.季节性流量变化与人为活动的强度对景观与水质关系有很大的影响;雨季前景观对水质的影响最弱,雨季中景观对水质的解释能力最强,雨季后景观对水质的影响减弱,略大于雨季前.岸边带尺度景观对于水质的解释能力要大于流域尺度.通过比较50m,100m,150m,300m4个尺度岸边带景观对水质的影响,发现100m宽岸边带内景观与水质关系最为显著.研究结果对岸边缓冲带的设计及水污染的控制具有指导意义.     

密云水库水源地保护区水体叶绿素a含量与营养物质浓度关系

在密云水库水源地保护区内选择3个典型水库,分析水体营养物质浓度对叶绿素a(Chl-a)含量的影响,并利用水体营养物质浓度计算叶绿素a含量。结果表明:总磷浓度(C_(TP))与叶绿素a浓度之间呈极显著正相关;高锰酸钾盐指数(C_(COD))和总氮浓度均与Chl-a之间呈正相关,但相关程度有所降低。在此基础上,提出了利用C_(TP)计算Chl-a的单变量方程和利用C_(TP)和C_(COD)计算Chl-a的双变量方程,其中双变量方程计算效果略优。对于水深较浅的草型水库,可利用C_(TP)和C_(COD)计算Chl-a。     

北京密云水库石匣小流域空间数据库的初步建立

将地理信息系统引入本区非点源污染研究。利用Arcview地理信息系统进行重点小流域的地形地貌三维分析。运用卫星遥感影象,经解译处理得到研究区土地利用现状及其空间分布数据,对石匣小流域的非点源污染现状进行研究,建立一个包含非点源污染信息的数据库。利用GIS空间分析能力,综合分析数字高程模型(DEM)、坡度、土地利用、各种分级专题图,研究它们之间的相互关系,确定流域非点源污染的分布规律及重点控制区。     

密云水库及其流域营养物集成模拟的情景分析研究

在密云水库水环境模拟预测集成模型的支持下,考察了不同点源、非点源污染负荷控制措施对水库水质的影响和作用,制定了4个情景方案.基础情景分析表明,密云水库TN超标严重,TP相对较好,叶绿素浓度超过10μg/L的区域主要集中在潮河库区,而且面积较大.情景1、情景2和情景3是考虑了不同点源、非点源管理措施后的密云水库水质状况.结果表明,营养负荷的下降能显著地改善水体水质,尤其是磷负荷的降低可有效地制约藻类生长,叶绿素浓度显著降低,超过10μg/L的区域缩小甚至消失.这一结论说明了加强密云水库流域及周边地区工业、生活和畜禽养殖等点源和农业非点源污染控制对改善密云水库水质的有效性和必要性.     

北京密云水库流域非点源污染现状研究

密云水库流域非点源污染现状的初步研究表明 :流域非点污染源主要有化肥损失、畜禽粪便流失、水土流失三种类型。水土流失是最主要、最直接的污染源 ,同时也是其它二种污染的载体 ;不同土地利用类型及耕作方式对污染物流失影响强烈 ,农田流失最严重 ,其中坡耕地形式流失量最大 ;汛期污染物流失量约占全年流失量的 60 % ,表明非点源污染已成为影响水库水质的主要污染源。应推广水土保持技术 ,防止水土流失 ;合理施肥 ,重视畜禽养殖业的环境管理。     

环境因素对密云水库上游流域土壤有机碳和全氮含量影响的通径分析

土壤是全球重要的碳库和氮库,在全球碳氮循环中具有重要地位。密云水库是华北地区最大的水库和北京市最重要的地表水水源地,其上游流域山地广布,地形复杂,气候变化明显,土壤类型和植被类型多样,影响土壤碳氮库的环境因素具有较强的变异性。为揭示环境因素对密云水库上游流域土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）和全氮（total nitrogen,TN）含量的作用效应,采用野外采样、实验室分析与逐步回归分析和通径分析相结合的方法,研究了气候（温度和降水）、地形（海拔和坡度）、土壤理化性质（土壤容重、含水量、pH值和粘粒含量）等环境因素对流域SOC和TN含量的影响。结果表明：温度、土壤容重、含水量、pH值和粘粒含量对SOC含量的影响显著（P＆lt;0.001）,其中各因子的直接通径系数依次为：土壤含水量（0.439）＞土壤容重（-0.324）＞pH值（-0.238）＞温度（-0.209）＞土壤粘粒含量（0.092）,间接通径系数依次为：土壤容重（-0.425）＞土壤粘粒含量（0.305）＞土壤含水量（0.287）＞pH值（-0.179）＞温度（-0.043）,因此,土壤含水量、pH值和温度主要通过直接作用影响SOC含量,而土壤容重和粘粒含量则主要通过其它因子的作用间接影响SOC含量。海拔、土壤容重、含水量、pH 值和粘粒含量对 TN 含量的影响显著（P＆lt;0.001）,其中各因子的直接通径系数依次为：土壤含水量（0.456）＞海拔（0.234）＞土壤容重（-0.228）＞pH 值（-0.190）＞土壤粘粒含量（0.094）,间接通径系数依次为：土壤容重（-0.484）＞土壤粘粒含量（0.301）＞海拔（0.247）＞土壤含水量（0.257）＞pH 值（-0.202）,因此,土壤含水量主要通过直接作用影响TN含量,而土壤容重和粘粒含量主要通过土壤含水量的作用间接影响TN含量,海拔和土壤pH值的直接作用与间接作用     

水库调度和营养物消减关系的探讨

以北京密云水库为研究背景,研究和分析水库的水质分布特征,在此基础上研究水库调度与富营养物质消减之间的关系.并在对实际水质监测数据和模型模拟结果分析的基础上,提出了水库富营养化控制中的水库调度措施,即结合水库的防洪调度,采用底层放水的方式去除营养负荷.最后还分析该运行管理措施的可行性和应注意的几个问题.     

Development and application of a GIS database for the Miyun Reservoir water quality protection

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１．１　ＭｉｙｕｎＲｅｓｅｒｖｏｉｒａｎｄａｓｓｏｃｉａｔｅｄｓｔｕｄｉｅｓＴｈｅＭｉｙｕｎＲｅｓｅｒｖｏｉｒ（Ｆｉｇ．１），ｓｉｔｕａｔｅｄｉｎＭｉｙｕｎＣｏｕｎｔｙ，９０ｋｍｔｏｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔｏｆＢｅｉｊｉｎｇＣｉｔｙ，ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎｔｈｅｓｕｂｕｒｂｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇ，ｓｅｒｖｉｎｇａｓｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒｆｏｒｔｈｅｐｅｏｐｌｅｏｆｔｈｅｃａｐｉｔａｌ．Ｉｔｈａｓａ…