闽江口半咸水芦苇潮汐沼泽湿地甲烷动态

利用2008-2010 年3 年的测定数据研究了闽江口半咸水芦苇潮汐沼泽湿地的甲烷动态特征, 其中2008-2009 年连续2 年采用静态箱-气相色谱法测定了芦苇潮汐沼泽湿地在涨潮前、涨落潮过程和落潮后3 个阶段排向大气的甲烷通量;此外, 还添加甲烷氧化抑制剂原位测定了芦苇沼泽湿地的甲烷产生与氧化, 采用自行设计的悬管装置原位测定了芦苇植株介导的甲烷传输排放速率。芦苇沼泽湿地甲烷排放通量具有明显的季节变化, 高温季节同时也是甲烷排放的高峰期;涨潮前、涨落潮过程和落潮后3 个阶段甲烷排放通量分别是0.69~40.95、0.26~9.57 和0.74~22.10 mg m^-2 h^-1, 平均值分别为7.53, 2.19 和4.93 mg m^-2 h^-1;涨落潮过程排向大气的甲烷通量明显低于涨潮前和落潮后;夏季测定日甲烷产生和氧化均高于冬季测定日;冬夏两个测定日芦苇植株髓腔内甲烷浓度均表现出明显的夜高昼低及由底部向顶部迅速降低的特点;不同生长阶段的芦苇植株甲烷传输排放速率明显不同, 快速生长阶段的芦苇植株甲烷传输排放速率最高,年尺度上单株芦苇植株介导的甲烷传输排放速率平均值为33.67 μg culm^-1h^-1, 芦苇植株介导的甲烷传输排放量占芦苇沼泽湿地甲烷排放通量的2.3%~28.5%, 植株距地面0~20 cm部位对整株传输排放甲烷的贡献率在不同季节均维持在较高水平, 均值为43.4%。     

大、小潮日闽江口短叶茳芏+芦苇沼泽甲烷排放通量日变化特征

利用"静态箱-悬浮箱-气相色谱法",分别在小潮日(2010年4月4～5日和9月2～3日)和大潮日(2010年4月14～15日和9月9～10日),在闽江口鳝鱼滩湿地的中高潮滩过渡区短叶茳芏(Cyperus malaccensis)+芦苇(Phragmites australis)沼泽中,取样并测定了该沼泽24h的甲烷排放通量,并同步对潮水水位、温度等环境因子进行了观测。研究结果表明,不论大、小潮日,总体上,沼泽是甲烷排放源,白天的甲烷排放通量大于夜间;4月、9月的2个小潮日的甲烷排放通量分别为4.43mg/(m2·h)和8.13mg/(m2·h),2个大潮日的甲烷排放通量分别为1.39mg/(m2·h)和3.25mg/(m2·h),小潮日甲烷排放通量明显大于大潮日;大潮日,涨落潮阶段的沼泽水-气界面甲烷排放通量低于非涨落潮阶段;温度和潮水水位是控制甲烷排放通量日变化的重要环境因子。     

闽江河口咸草湿地冬季甲烷和二氧化碳通量及影响因子分析

闽江河口是我国东南沿海典型的开放式感潮河口,咸草Cyperus malaccensis var.brevifolius为闽江河口区最大的鳝鱼滩沼泽湿地的主要土著种。采用静态暗箱-气相色谱法,测定了2008年冬季(11月、12月和次年1月)咸草湿地涨潮前、涨落潮过程中和落潮后3个阶段排向大气环境的甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)通量特征。结果表明,涨落潮过程中咸草湿地排向大气环境的甲烷通量小于涨潮前和落潮后,在时间上表现为冬季3个月甲烷排放通量持续下降;咸草湿地二氧化碳通量同样表现为涨落潮过程中小于涨潮前和落潮后,在时间上也呈递减趋势;氧化还原电位(Eh)以及pH值对咸草湿地甲烷和二氧化碳排放通量具有不同程度的影响。     

胶州湾河口湿地秋冬季N2O气体排放通量特征

2009年9月~2010年2月,利用静态箱-气相色谱法对秋冬季胶州湾大沽河口受潮汐影响的芦苇(Phragmites australis)湿地和潮上带常年无积水杂草湿地N₂O排放通量特征进行了研究。研究表明:两类湿地N₂O排放和吸收具有明显的昼夜变化规律。白天N₂O排放高峰出现在12时左右,夜间高峰出现在21时左右,最低值出现在凌晨6时左右。芦苇湿地和杂草湿地秋冬季的最高值分别为151.1 μg/(m²·h)、29.3 μg/(m²·h),最低值分别为-128.9 μg/(m²·h)、-21.5μg/(m²·h)。芦苇湿地秋冬季夜间N₂O排放量高于白天,分别是白天的1.54倍和2.09倍;杂草湿地秋季N₂O排放通量白天高于夜间,冬季则夜间高于白天且以吸收为主。在对芦苇湿地和杂草湿地进行监测的6个月份中11月排放量最高,排放量分别为42.42 mg/m²、6.89 mg/m²,芦苇湿地N₂O排放量普遍高于杂草湿地。芦苇湿地秋、冬季的排放通量分别为56.32 mg/m²、63.38 mg/m²,杂草湿地秋、冬季的排放通量分别为10.45 mg/m²、3.08 mg/m²,芦苇湿地高于杂草湿地,分别是杂草湿地的5.39倍、20.58倍,主要是两类湿地不同的水文特征和不同的植被种类造成的。杂草湿地秋冬季N₂O排放通量与5 cm地温、10 cm地温呈显著相关关系(P<0.05),芦苇湿地则相关不显著,主要原因是芦苇湿地N₂O排放量除了受温度影响,由潮汐引起的干湿交替过程也在很大程度上影响N₂O排放和吸收。胶州湾大沽河河口受潮汐影响芦苇湿地和常年无积水的杂草湿地秋冬季均为大气N₂O的"源"。     

长江口崇明东滩潮间带甲烷(CH4)排放及其季节变化

2004年5月至2005年4月在长江口崇明东滩湿地采用原位静态箱法对甲烷(CH₄)排放通量进行了现场测定。结果表明,崇明东滩潮间带(CM)是大气CH₄的排放源,且CH₄排放具有明显的季节变化规律,中潮滩(CM-2)7月CH₄排放最多,其通量为9.27 mg/(m²·h),在次年4月排放最少,只有0.03 mg/(m²·h)。低潮滩(CM-3)在春季5月CH₄排放最多,通量为0.09 mg/(m²·h);冬季2月CH₄通量值最低,只有0.002 mg/(m²·h),中、低潮滩CH₄年平均排放通量分别为2.06 mg/(m²·h)和0.04 mg/(m²·h)。     

闽江河口潮汐沼泽甲烷排放通量和土壤甲烷产生潜力的月动态

分别采用静态箱法和室内厌氧培养法,于2013年1~10月连续测定闽江河口互花米草(Spartina alterniflora)沼泽和短叶茳芏(Cyperus malaccensis)沼泽的甲烷排放通量和土壤甲烷产生潜力,同时测定相关环境因子。互花米草沼泽和短叶茳芏沼泽甲烷排放通量和土壤甲烷产生潜力具有明显的季节变化,它们的甲烷排放通量分别为7.50~30.68 mg/(m2·h)和1.08~10.49 mg/(m2·h),月平均值分别为15.90 mg/(m2·h)和5.38 mg/(m2·h),且两者差异显著(p0.05);土壤甲烷产生潜力分别为73.22~931.50 ng/(g·d)和5.62~181.60 ng/(g·d),月平均值分别为480.52 ng/(g·d)和65.94 ng/(g·d),互花米草沼泽土壤甲烷产生潜力显著高于短叶茳芏沼泽(p0.01)。互花米草沼泽0~25 cm深度土层的甲烷产生潜力显著高于短叶茳芏沼泽;互花米草沼泽表层的甲烷产生潜力较低,最高值出现在20~25 cm深度土层,短叶茳芏沼泽土壤甲烷产生潜力随着土壤深度的增加而逐渐降低。     

潮汐对闽江河口湿地土壤理化特征的影响分析

为阐明湿地土壤理化特征对潮汐的响应,对闽江河口外来入侵种互花米草斑块湿地和土著种短叶茳芏湿地土壤理化特征进行了测定和分析。结果表明:①互花米草斑块湿地和短叶茳芏湿地涨潮前和落潮后土壤理化特征差异不显著(p>0.05);②互花米草斑块湿地落潮后的土壤盐度、pH值和Eh与涨潮前的土壤以上指标的相关性高于与潮水以上指标的相关性(p<0.01),短叶茳芏湿地土壤Eh也表现出同样的规律,但盐度、pH值则与潮水相应指标的相关性更高(p<0.01);③互花米草斑块湿地和短叶茳芏湿地土壤盐度、pH值和Eh潮汐敏感性存在着不同的季节变化模式,在潮水盐度、pH值和Eh分别为0～3ms/cm、7.0～7.5和负值的情况下对潮汐的响应较为敏感。     

刈割治理互花米草对河口沼泽CO2和CH4排放通量的短期效应

河口沼泽因地理位置的特殊性,极易遭受外来生物的入侵.刈割是治理河口沼泽外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)常用的物理方法之一.在涨潮前和落潮后两个时段,采用静态箱一气相色谱法,连续7d采集气样,研究了刈割治理对闽江河口鳝鱼滩互花米草沼泽生态系统CO2和CH4排放通量的短期影响.结果表明,经刈割治理的互花米草沼泽样地CO2和CH4排放通量都显著低于对照样地(p＜0.05);其中,CO2排放通量减小的幅度大于CH4排放通量;涨潮前,刈割样地CO2排放通量在第6天开始恢复上升,CH4排放通量的增加早于CO2.落潮后,刈割样地CO2排放通量与5 cm土温显著负相关(n=21,r=-0.704,p＜0.01);对照样地CH4排放通量与表层土壤盐度显著负相关(n=21,r=-0.611,p＜0.01).     

闽江河口藨草湿地CH_4排放特征

用静态箱法,在2007年阴历每月(除2月和4月外)的初三或初四以及2007年7月12～13日(生长季)和12月16～17日(非生长季),分别采集闽江河口鳝鱼滩藨草(Scirpus triqueter)湿地的气体样品,利用GC-2010气相色谱仪分析样品的CH4浓度,并计算CH4排放通量.结果表明,10个月中,藨草湿地CH4排放通量涨潮前和落潮后的最大值分别出现在7月和8月,最小值分别出现在3月和1月;涨潮前和落潮后CH4排放通量变化范围分别为0.39～9.08 mg/(m2·h)和0.95～12.78 mg/(m2·h);各观测月藨草湿地涨潮前和落潮后CH4排放通量与距地表1 m气温和20 cm土温有显著的正相关关系(n=10, p<0.01),此外,涨潮前各观测月藨草湿地CH4排放通量与盐度显著负相关(n=10, p<0.05),与土壤含水量显著正相关(n=10, p<0.05);夜间的CH4排放通量总体低于白天;生长季和非生长季日变化观测中,各观测时刻藨草湿地CH4排放通量的变化范围分别为2.43～12.66 mg/(m2·h)和0.09～1.30 mg/(m2·h),潮汐是影响CH4排放通量日变化的主要因子.     

闽江河口潮汐湿地甲烷排放通量温度敏感性特征

选择2007年11个月的中潮日,在闽江河口鳝鱼滩潮汐湿地,同步观测了芦苇(Phragmites australis)沼泽、短叶茳芏(又称成草)(Cyoerus malaccensis)沼泽、藨草(Scirpus triqueter)沼泽和光滩涨潮前、落潮后的甲烷排放通量以及气温和土温,计算了甲烷排放通量温度敏感性(Q10值),并分析了湿地甲烷排放通量Q10值与温度的关系.研究结果表明,4种湿地的甲烷排放通量与土温、气温都有显著的指数相关关系(n=20,p<0.01),低温时比高温时相关程度更高;4种湿地甲烷排放通量平均土温敏感性(Qs10值)和气温敏感性(Qa10值)分别为5.41和3.95,芦苇沼泽、咸草沼泽、藨草沼泽和光滩的甲烷排放通量Qs10值分别为3.22、5.23、4.79和11.10,它们的甲烷排放通量Qa10值分别为2.89、3.96、3.84和7.78,光滩甲烷排放通量温度敏感性最强;涨潮前4种湿地甲烷排放通量平均Qs10值和平均Qa10值分别为4.82和3.53,落潮后则分别为6.15和4.39,但涨潮前与落潮后湿地甲烷排放通量Q10值的差异不显著(p>0.05);湿地植物主要生长季,潮汐湿地甲烷排放通量Q10值低于其他时间.     

黑河流域水资源生态环境安全问题研究

对黑河流域水文资料进行分析计算发现, 由于有冰川补给流域水资源比较稳定, 最枯年和最丰年水资源量之比仅为1:2, 这在北方河流中是非常罕见的。多年平均水资源量为32.31亿m³·a^-1, 人均水资源量为1689m³·a^-1, 略低于国际上公认的人均水资源安全警戒线1000~1700m³·a^-1的上限。根据黑河流域水资源反复转化多次重复利用的特点, 扣除7.5亿m³·a^-1的生态用水量, 结合流域正在执行的综合整治和节水措施的推广, 目前水资源状况是安全的, 下游生态环境的危机可以通过水资源统一调配来解决。依据天然出山水资源变化和水土资源开发利用规模及额济纳旗生态环境状况, 在不增加土地灌溉规模并适当采取节水措施的前提下, 可以确定32.31亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全临界线, 28亿m³·a^-1的天然来水量为流域水资源安全警戒线。     

沙土地夏玉米灌溉方式的试验研究

在豫北耕作层保水能力较差的砂壤土地带,围绕节水和增收,开展了夏玉米沟灌、常规畦灌及减少生育期内灌水次数的试验研究,每次畦灌定额控制在630~682.5m³·hm^-2,而沟灌条件下平均灌水量仅为442.5m³·hm^-2。研究结果表明,反映夏玉米生长速率的株高、叶面积指数等性状均是以抽雄期为界,之前增长迅速;抽雄时植株高度达2.50m左右,之后增长速率明显减慢;而抽雄至灌浆初期,叶面积指数保持在5.40~5.92的最高值,往后急剧地下降。不同灌水处理下生长速率的变化则是随着供水总量的增加呈同步增长趋势。在干旱年份,畦灌夏玉米全生长期耗水4278m³·hm^-2,沟灌及减少灌水次数的处理,耗水量分别为3762m³·hm^-2和3348m³·hm^-2。按生长阶段比较,抽雄~开花期日耗水强度最大,为66.75~76.50m³·hm^-2;其次是拔节~抽雄期,平均为65.50m³·hm^-2;播种~出苗期间日耗水强度仅为13.35m³·hm^-2。不同的灌溉方式与灌水量对夏玉米的穗粒重、千粒重及粒占穗重的百分比都有影响。对于宽行稀植作物采用沟灌方式,灌溉用水量小(平均为442.5m³·hm^-2),所供的水能集中于植株的根际附近,棵间蒸发的无效损耗少,穗粒重和千粒重都较高,产量达9616.5 kg·hm^-2,比畦灌条件下节省22.8%的灌溉用水,水分生产率提高16.9%。减少夏玉米生长期内的灌水次数,在降低水量消耗的同时,易造成较大幅度的减产(13.7%),因此,在夏玉米生长过程中,遇到偏旱年份,要特别注意防止缺水而引起的水分胁迫。     

青藏线伏沙梁段风沙危害及其防治

伏沙梁地段的主要风向为WNW、W、NW和NE,8~15m/s的起沙风在3~8月盛行,风沙流运动呈摆动式,4月份风沙活动最强烈,合成风向为WNW,其合成输沙量为9.970 m³·a^-1·m^-1。当地以12 m/s、13 m/s两风速的输沙量最大,分别为2.556 m³·a^-1·m^-1和2.538 m³·a^-1·m^-1。纵向沙垄年前移量为2~5 m,沙垄脊线向南偏移,年偏移量为0.2~0.5 m。阻固结合的工程措施是当前采用的最有效措施。     

黄河宁蒙段河道过流能力

宁蒙段河道过流能力过低是威胁黄河上游洪凌安全的关键因素,也是宁蒙河段水沙调控的重要影响因素。通过水位-流量关系曲线法确定了过流能力,对现状过流能力与历史过流能力进行对比分析,探讨了造成宁蒙河段河道过流能力过低的原因。结果显示：宁蒙河段自建站以来有剧烈的河床抬高和过流能力下降现象;宁蒙河段各断面的现状过流能力由5 200~6 200m³·s^-1降至1 500~2 200m³·s^-1,部分断面超过1 500m³·s^-1就会导致漫滩,过流能力大大降低。提出建设标准化堤防,提高宁蒙河段河道的过流能力;以标准化堤防为前提获得了宁蒙河段各断面的最大过流能力。     

红崖山水库径流量减少与民勤绿洲水资源危机分析

民勤绿洲是武威、金昌等重要经济区的生态屏障。近半个世纪以来,随着石羊河中游工农业经济的持续发展,用水量不断增加,致使红崖山水库入库径流量不断减少,进而引起了下游民勤绿洲一系列生态环境问题,已到了"崩溃"的边缘。本文在定量分析入库径流量减少原因的基础上,全面阐述了民勤绿洲生态环境恶化的严重程度,并以流域水资源承载能力为依据,提出了解决民勤绿洲水资源危机之途径。     

塔克拉玛干沙漠腹地土壤热通量变化特征

利用2009-2011年塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站测得的土壤热通量数据,分析了塔克拉玛干沙漠腹地土壤热通量在不同天气条件下的变化特征。结果表明：（1）塔克拉玛干沙漠腹地1 cm处土壤热通量年平均值为1.9 W·m^-2,5、20、40 cm处分别为1.0、0.4、0.4 W·m^-2;1 cm处土壤热通量年最大值为334.1 W·m²,年最小值为-184.2 W·m^-2;土壤热通量基本表现为夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季。（2）各土层土壤热通量具有明显的日变化特征。随着土壤深度的加大,土壤热通量的日变化幅度明显减小,最大值出现的时间有一定的滞后性。土壤热通量5 cm出现最大值的时间比1 cm处延迟3 h,延迟速率为0.75 h·cm^-1,20 cm比5 cm出现最大值的时间晚2 h,延迟速率约为0.13 h·cm^-1。（3）不同天气情况下的土壤热通量日变化特征有一定的差异,晴天较为规则,阴天、雨天、沙尘天则较不规则,且1 cm处土壤热通量受天气影响最显著。晴天1 cm处土壤热通量平均值为9.0 W·m^-2;阴天、雨天、沙尘天1 cm处土壤热通量值平均值分别为5.1、-6.1、-1.9 W·m^-2。     

基于风廓线雷达的北京春季一次“先霾后沙”空气污染过程分析

利用NCEP再分析资料、逐小时污染物浓度数据、风廓线雷达及地面常规观测资料，对北京2018年3月26—29日一次“先霾后沙”的空气污染过程进行了分析。结果表明：霾污染期间PM_2.5峰值浓度为242 μg·m^-3，PM_2.5/PM₁₀值为0.86。受蒙古气旋影响，PM₁₀浓度出现爆发性增长，增长速率达到912 μg·m^-3·h^-1，PM_2.5/PM₁₀值下降至0.11。霾主要影响时段边界层内以西南风为主，平均通风量为15 907 m²·s^-1，大气边界层以稳定的弱上升或下沉运动为主；而沙尘影响时段平均通风量为9 226 m²·s^-1，沙尘天气爆发前边界层明显的下沉运动先于地面污染物浓度的变化。基于后向轨迹模式和潜在源贡献分析方法PSCF计算结果，霾影响时段河北中南部、山西中部等地对北京PM_2.5贡献较多；而沙尘影响时段，北京地区的PM₁₀主要来源于内蒙古中部和辽宁西部。