自然老化木材燃烧过程热行为特性研究

为提供古建筑火灾数值模拟及风险评估的基础理论,从自然老化角度入手,选取经过长久自然老化的建筑服役木材作为研究对象,通过扫描电镜(SEM)及热物性试验对比分析自然老化木材与参照木材的外观形态及热传导特征;采用差示扫描量热DSC法,研究自然老化木材在燃烧过程中热释放的阶段特性,分析不同升温速率对老化木材热行为影响特征;基于...     

三峡库区退耕还林后植物多样性研究

通过对三峡库区不同退耕还林阶段的植物群落调查,结果表明退耕还林后植物群落演替基本沿着:农田杂草→草地→灌木林地→天然次生乔木林的方向而发展.但由于退耕还林阶段受环境因素或干扰状况对群落植物多样性的影响,加上退耕还林中树种较为单一,退耕还林后群落的物种丰富度和物种多样性没有得到提高.通过对处于相同退耕还林阶段的不同植物群落类型的调查,以及对同一群落类型中具有不同群落结构的植物物种组成情况的调查发现,在植物群落内部,群落组成中的不同生活型的物种多样性表现为草本层＞灌木层＞乔木层.从优势种来看,乔木层主要为马尾松和柏木;灌层中为火棘、栓皮栎、山莓、黄构皮等;草本层中主要为白茅、茅叶荩草、白喜草、竹枝细柄草、渐尖毛蕨、日本金粉蕨、过路黄等.退耕还林10年后发育形成的密林中,乔木物种数目较多,多样性指数最大.     

太湖流域耕地变化及其对生态服务功能影响研究

人类活动驱动下的土地利用变化对生态系统服务功能影响是当前生态学研究的前沿和热点,中国东部沿海经济发达地区耕地变化对生态系统服务功能影响尚不清楚。论文以中国经济快速发展和典型商品粮基地--太湖流域为研究区,利用多期遥感解译数据、统计资料和历史文献,分析太湖流域25 a 来耕地变化情况,并选取农产品生产、碳蓄积、水源涵养三个关键指标探讨耕地变化对生态系统服务功能的影响。结果表明:① 25 a 来太湖流域耕地减少显著,以城市建设用地占用为主,1985-2000 年流域耕地仅减少1 346.82 km²,主要集中在上海市和江苏省,态势并不严峻;2000-2010 年是流域耕地减少的主要时期,减少面积达4 317.46 km²,县级市耕地减少明显加剧。② 25 a 间太湖流域耕地变化造成生态服务功能退化明显,供给服务功能中仅小麦产量有所提高,稻谷和油料产量分别下降39.60%、56.56%,调节服务功能中土壤碳储量降低显著,但对水源涵养能力影响较小。建议加强耕地保护力度,协调耕地保护、经济发展和生态服务之间的平衡,有助于减缓流域耕地减少对生态服务功能退化的压力。     

我国典型农区耕地承载畜禽容量对比分析

根据农田养分平衡理论,对我国南北两个县级区域山东禹城和湖南桃源的耕地承载畜禽容量和负载指数进行了对比分析。 基于农田N收支情景分析表明:当农田施用粪便N分别占到总投入N的30%、60%和100%时,山东禹城耕地承载畜禽容量分别为4.1、8.3和13.8 LU·hm^-2,相应负载指数分别是2.2、1.1和0.7,湖南桃源耕地承载畜禽容量分别是4.4、8.7和14.6 LU·hm^-2,相应负载指数分别是1.4、0.7和0.4;基于农田N收支的耕地畜禽容量呈现为禹城略低于桃源,负载指数呈现为禹城显著高于桃源。基于农田P收支情景分析表明:当农田施用粪便P₂O₅分别占总施入P₂O₅的30%、60%和100%时,山东禹城耕地承载畜禽容量分别为6.7、13.5和22.5 LU·hm^-2,相应的耕地畜禽承载指数分别是1.3、0.7和0.4,湖南桃源耕地承载畜禽容量分别是2.5、5.1和8.5 LU·hm^-2,相应的负载指数分别是2.4、1.2和0.7,基于农田P收支的耕地畜禽容量呈现为禹城显著高于桃源,负载指数为禹城低于桃源。可见,禹城基于农田N收支的耕地承载畜禽容量显著低于基于农田P收支的耕地承载畜禽容量,桃源正好与禹城相反。因此,今后在制定减少农田环境污染对策时,禹城应首先考虑农田N收支及粪便N的有效管理与利用;桃源则应首先考虑农田P收支及粪便P的有效管理与利用,并且因为区域内乡镇之间存在较大差异,还应在乡镇之间进行协调平衡。     

济源市平原区农田重金属污染特征及综合风险评估

铅锌冶炼区农田重金属污染问题受到广泛关注.本研究通过区域调查和空间分析明确济源市东部平原区农田土壤-小麦重金属污染特征,应用富集因子、潜在生态风险指数法和Monte Carlo模拟方法评估区域土壤重金属生态风险以及小麦Cd和Pb健康风险.结果表明：土壤Cd、Pb、Cu和Zn平均含量分别为1.51、97.1、29.0和79.5 mg·kg^-1,均高于河南省土壤元素背景值.其中74.2%和10.8%的样点Cd、Pb含量分别超过农田土壤风险筛选值,61.3%和40.9%的样点小麦Cd、Pb含量分别超过国家食品安全限量标准.富集因子研究结果表明土壤Cd污染程度最高.高风险区主要分布在西南部、西北部和中东部以铅锌冶炼为主的工业区.健康风险评估结果显示研究区小麦Cd非致癌风险和致癌风险高于国际推荐安全值的概率分别高达27.5%和100%.济源市小麦田Cd、Pb累积显著,需引起当地有关部门足够关注.空间分析与风险评价结果相结合,可以有效辨识高风险区域,进而为研究区污染防治和管控提供理论依据.     

生物炭施用量对紫色水稻土温室气体排放的影响

为探究生物炭施用量对紫色水稻土温室气体排放的影响,通过盆栽试验,采用静态暗箱/气相色谱法,研究了不施肥对照(CK)、常规施肥(NPK)、10 t·hm-2生物炭+NPK(LBC)、20 t·hm-2生物炭+NPK(MBC)、40 t·hm~(-2)生物炭+NPK(HBC)这5种处理下温室气体的排放规律.结果表明:(1)生物炭施用显著降低了土壤CH_4排放通量,其排放通量大小顺序为:NPKCKLBCMBCHBC,各处理CH_4排放通量均呈单峰型曲线,峰值主要集中在水稻的生长后期,整个观测期CH_4的排放通量在-0.05~47.34 mg·( m~2·h)~(-1)之间;各处理CO_2排放通量变化较复杂,介于32.95~1 350.88mg·( m~2·h)~(-1)之间,除LBC和MBC处理呈双峰型曲线外,其余处理均呈单峰型,不同生物炭施用量处理均延后了CO_2排放通量峰值出现的时间;N_2O的排放通量在-309.39~895.48μg·( m~2·h)~(-1)之间,除LBC处理呈双峰型曲线变化外,其余处理均呈单峰型曲线;(2)与空白对照处理相比,生物炭处理均可显著降低CH_4的累积排放量,而促进了CO_2和N_2O累积排放量,CH_4、CO_2和N_2O的平均累积排放量从大到小分别为CKLBCMBCHBC处理、LBCMBCHBCCK处理和HBCMBC≈LBCCK处理;与常规施肥处理相比,不同施用量生物炭添加均可显著降低CH_4和CO_2的排放,且生物炭添加量越多,对CH_4和CO_2排放的减缓作用越明显,但是对N_2O排放的抑制作用尚不明显;(3)在100 a时间尺度上各生物炭处理可显著降低温室气体的综合增温潜势,表明生物炭配施化肥是一种有效的减排措施.     

保护性耕作对黑河流域农田土壤水分利用的影响

为了探讨保护性耕作节水、 增产潜力及其在黑河流域的适应性,设计20 cm留茬(NS20)、 20 cm留茬压倒(NPS20)、 40 cm留茬(NS40)、 40 cm留茬压倒(NPS40)和传统耕作(CT)5个处理,研究了保护性耕作对黑河流域农田土壤含水量、 产量和水分利用效率(WUE)的影响.结果表明:相对传统耕作,保护性耕作增加了土壤贮水量:在2003年和2004年休闲期结束后,NPS40、 NS40、 NS20和NPS20表层0~30 cm土壤贮水量较CT分别增加30.22%、 27.29%、 20.92%、 13.64%和48.32%、 38.90%、 29.85%、 23.28%;2004、 2005两年播种期0~5 cm土壤含水量NPS40、 NS40、 NPS20和NS20较CT分别增加37.29%、 37.10%、 21.49%、 41.90%和33.99%、 40.17%、 8.90%、 38.44%;播种到拔节期留茬高度越大,土壤贮水量越多,在相同高度的留茬处理中,干旱年份压倒处理保水效果较好,降雨相对较多的年份立茬处理保水效果较好;拔节后各层土壤贮水量之间差异减小.保护性耕作增加作物产量和水分利用效率,尤其是NPS20,2004年和2005年产量和WUE较传统耕作分别增加53.08%、 5.85%和52.04%、 7.30%.     

西南典型“退耕还林”区土地利用/覆被变化对土壤中硒及重金属含量的影响

人类活动（土地利用）和环境变化（土地覆被变化）对土壤中硒和重金属含量分布具有重要影响.“退耕还林”生态工程的实施改变了土地利用/覆被,为研究土地利用/覆被变化对土壤中硒和重金属影响提供了理想的实验场所.在西南典型“退耕还林”区,采集了旱地、水田和林地（天然林地和次生林地）的91件表层土壤样品.测定和分析了土壤中硒、重金属、 pH和有机质等参数.结果表明：（1）研究区表土中ω（Se）(0.42×10^-6)、ω（As）(13.0×10^-6)和ω（Sb）(1.03×10^-6)均值显著高于渝西地区的土壤背景值;（2）人工次生林地表土中Se、 Cd、 Cr、 Ni、 Pb和Zn含量都显著高于旱地,表明“退耕还林”工程的实施可能会显著影响表土中硒和重金属富集;（3）土壤有机质（SOM）含量水平是控制表土中硒和重金属含量差异的重要因子.结果发现土地利用/覆被变化通过影响土壤pH和SOM间接深刻地影响土壤中硒和重金属迁移和富集.     

UNCERTAINTY OF EXTREME FLOOD ESTIMATES INCORPRATING HISTORICAL DATA1

ABSTRACT: The ability to predict extreme floods is an important part of the planning process for any water project for which failure will be very costly. The length of a gage record available for use in estimating extreme flows is generally much shorter than the recurrence interval of the desired flows, resulting in estimates having a high degree of uncertainty. Maximum likelihood estimators of the parameters of the three parameter lognormal (3PLN) distribution, which make use of historical data, are presented. A Monte Carlo study of extreme flows estimated from samples drawn from three hypothetical 3PLN populations showed that inclusion of historical flows with the gage record reduced the bias and variance of extreme flow estimates. Asymptotic theory approximations of parameter variances and covariances calculated using the second and mixed partial derivatives of the log likelihood function agreed well with Monte Carlo results. First order approximations of the standard deviations of the extreme flow estimates did not agree with the Monte Carlo results. An alternative method for calculating those standard deviations, the “asymptotic simulation” method, is described. The standard deviations calculated by asymptotic simulation agree well with the Monte Carlo results.