黄土高原北部丘陵沟壑区近160年土壤侵蚀量演变及其对ENSO事件的响应

对形成于1851~1861年的靖边（JB）聚湫内22.75 m沉积序列进行完整钻探,并基于XRF Core Scanning的元素分布划分旋回和年际冻融层,在高精度定年的基础上计算旋回及年际产沙量和产沙模数。结果表明：JB聚湫沉积序列由126个旋回叠加而成,且形成于1855~2014年的78 个年份中。JB聚湫内旋回产沙量和产沙模数变化范围分别为0.27×10 ⁴~22.44×10 ⁴t和0.09×10 ⁴~7.82×10 ⁴t/km ²;年际产沙量和产沙模数范围分别为0.27×10 ⁴~90.73×10 ⁴t/a和0.09×10 ⁴~23.40×10 ⁴t/(km ²·a)。 ENSO事件显著影响JB流域强降水作用下的侵蚀产沙,且在El Ni?o次年和La Ni?a年份发生侵蚀产沙的频率较高,可能是这些年份中东亚季风增强后带来更多强降水事件的结果。研究结果有效延长了黄土高原北部丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀演变历史,充分理解ENSO事件驱动下该地区侵蚀产沙的响应,为黄土高原北部坝库建设、水土流失治理和防洪减灾等提供理论依据。     

中国二氧化硫减排分析及减排潜力

SO₂是中国主要污染物总量控制指标之一。分析SO₂排放变化和影响因素对今后SO₂及其他污染物减排具有借鉴意义。在分析近10 a来尤其是"十一五"期间中国SO₂减排趋势的基础上,通过构建对数平均权重模型和减排潜力模型分析SO₂减排的影响因素和减排潜力,并对"十二五"SO₂排放进行情景分析。结果表明:SO₂排放量呈先上升后下降的变化趋势,"十一五"减排目标顺利实现;2005~2009年,中国工业SO₂排放量平均每年减少65×10⁴ t,其中,经济增长平均每年促进SO₂排放量增长315×10⁴ t,技术进步则平均每年使SO₂排放量减少344×10⁴ t,行业结构因素平均每年减少SO₂排放量36×10⁴ t;中国SO₂排放强度存在着绝对趋同和条件趋同,在条件趋同下,2009年中国各地区SO₂减排空间为738×10⁴ t,相当于当年SO₂排放量的1/3;"十二五"期间,若工业SO₂减排目标为8%~10%,则其去除率在2015年末需达到74%~80%,减排形势将依然严峻。     

沙漠沟谷暴雨洪水侵蚀产沙特征

在半干旱区的季节性沙漠沟谷,暴雨引发的洪水过程侵蚀产沙强度大,水土流失严重,对区域及下游河道生态造成严重威胁。以毛布拉孔兑的支沟苏达尔沟为研究对象,以苏达尔沟2011—2015年6次暴雨洪水事件的观测数据为基础,分析洪水流量、泥沙浓度及地表沉积物粒度特征,给出暴雨洪水侵蚀产沙输沙特征。结果表明:观测期间暴雨洪水侵蚀产沙量平均每次约37.69×10~4t,产沙模数为0.57×10~4t·km^-2;其中最大的洪水事件130721号暴雨洪水过程侵蚀产沙量高达90.47×10~4t,产沙模数达1.36×10~4t·km^-2。流域总侵蚀产沙以0.25～0.063 mm泥沙为主,约占总侵蚀量74%。洪水总侵蚀产沙量随暴雨产流强度增强而增加,同时下游沙漠沙地段产沙贡献比重也随之增加,风沙贡献也相应增大。坡面侵蚀约占暴雨洪水总侵蚀的4.37%,且主要集中在上游砒砂岩坡面。     

20世纪80年代以来全球耕地变化的基本特征及空间格局

本文基于全球1982-2011年土地利用/覆被的矢量数据,分析了20世纪80年代以来全球耕地变化的基本特征及空间格局。结果表明：① 20世纪80年代以来,全球耕地面积增加了528.768×10⁴ km²,增加速率为7.920×10⁴ km²/a,呈不显著增加趋势,全球耕地面积以20世纪80年代增速最快。20世纪80年代以来,北美洲、南美洲、大洋洲耕地面积呈显著增加趋势,分别增加了170.854×10⁴ km²、107.890×10⁴ km²、186.492×10⁴ km²,增加速率分别为7.236×10⁴ km²/a、2.780×10⁴ km²/a、3.758×10⁴ km²/a;亚洲、欧洲、非洲耕地面积为减少趋势,分别减少了23.769×10⁴ km²、4.035×10⁴ km²、86.76×10⁴ km²,减少速率分别为-5.641×10⁴ km²/a、-0.813×10⁴ km²/a、 -0.595×10⁴ km²/a。② 20世纪80年代以来,全球增加的耕地主要由草地、林地转化,分别占53.536%、26.148%。新增耕地面积主要分布在非洲南部及中部、澳大利亚东部和北部、南美洲东南部、美国的中部及阿拉斯加、加拿大中部、俄罗斯西部及芬兰北部、蒙古北部等区域。非洲南部的博茨瓦纳为全球耕地增加比例最高区域,增加了80%~90%。③ 20世纪80年代以来,全球耕地换化为其他用地共计1071.946×10⁴ km²,全球减少的耕地主要转化为了草地、林地,分别占比为57.482%、36.000%;全球减少耕地主要分布在非洲中部的苏丹南部、美国中南部、俄罗斯南部及欧洲南部的保加利亚、罗马尼亚、塞尔维亚和匈牙利等国,减少最大的区域为非洲南部,减少了60%。④ 各大洲耕地均表现出向高纬扩张的趋势,全球多数国家表现出新增耕地扩张而原有耕地减少的特点。     

基于物质量评估的贵州南部地区生态系统服务及其县域差异比较

以贵州南部地区为例,对涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、保育土壤和生物多样性保护5个功能类别共14项指标的生态系统服务物质量进行了区域尺度和县域尺度上的估算。结果表明：① 贵州南部地区林草生态系统年调节水量145.41×10⁸m³,年固碳量和年释氧量分别为819.96×10⁴t和1 538.48×10⁴t,年提供负离子达2.32×10²⁵个,年吸收二氧化硫(SO₂)、氟化物(F)、氮氧化物(NO_X)分别达到58.07×10⁴t、1.29×10⁴t和7.76×10⁴t,年滞尘量1.04×10⁸t,年固土总量9.07×10⁸t,年保育N、P、K以及有机质量分别为184.81×10⁴t、59.26×10⁴t、1 138.80×10⁴t以及4 045.85×10⁴t,平均生物多样性综合评价指数为54.87;② 各类生态系统服务物质量均表现出明显的空间分布趋势,整体表现为东高西低,南高北低;③ 县域尺度上,黎平县、榕江县、从江县和望谟县提供的生态系统服务物质量最多,普定县、三穗县、长顺县和丹寨县则最少;就生态系统服务供给能力而言,雷山县、望谟县、榕江县和从江县最强,兴仁县、普定县、长顺县和贞丰县则最弱。     

环境规制、FDI与能源消费碳排放峰值预测——以西北五省为例

基于STIRPAT模型,运用情景分析法对西北地区2017—2030年能源消费碳排放进行预测,在高、中、低三种环境规制强度下设定出9种发展模式,以分析环境规制与FDI对能源碳排放峰值的影响。研究表明：（1） 在初始发展情境下,西北地区2030年碳排放总量为70 273.07×10⁴ t,无法实现碳排放达峰目标。（2） 低环境规制背景下,高、高中、高低三种发展模式2030年能源消费碳排放额为73 550.53×10⁴ t、64 881.98×10⁴ t、56 296.96×10⁴ t。（3） 中、高环境规制下,中低、低两种发展模式分别于2025年、2020年达到碳排放峰值,峰值额度为53 447.15×10⁴ t、51 022.68×10⁴ t。能源碳排放强度为0.86 t·（10⁴元）^-1、0.68 t·（10⁴元）^-1,相比较2005年碳排放强度下降48.38%、60.14%。9种发展模式中,仅中低、低两种发展模式能够如期实现碳排放峰值任务,表明严格的环境规制政策能够有效减缓西北地区能源消费碳排放,为促进西北地区碳排放峰值目标如期实现,针对西北地区碳减排工作提出了相应对策建议。     

基于InVEST模型的宁夏盐池县禁牧草地生态补偿标准空间识别

以农牧交错带宁夏盐池县草地为研究对象,综合集成草地植被与土壤调查、草地信息提取、遥感反演、空间分析等技术方法,基于本地化的InVEST模型,选取碳储存、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务类型,对禁牧前后（2000年,2015年）草地生态系统服务物质量进行精准评估,在此基础上,采用市场价值法对其价值化,测算禁牧前后草地生态系统服务价值变化量,以此确定生态补偿标准,并借助冷热点、三维趋势分析对生态补偿标准进行不同尺度的空间识别。结果显示：① 禁牧以来,盐池县草地生态系统服务显著增强,其中碳储量增加45.66×10⁴ t、强度增加0.42 t/hm²,水源涵养量增加9 351×10⁴ t、强度增加211.14 t/hm²,土壤保持量增加2 091×10⁴ t,强度增加44.93 t/hm²;② 草地生态补偿标准县域为309.21元/hm²、乡镇尺度介于7.25~1 146.36元/hm²、村级介于3.04~2 074.56元/hm²,村级尺度更能体现草地的生态贡献;③ 补偿标准的三维趋势呈现由西向东提高、南北向呈“U”型分异的特征,补偿热点区集中于盐池县东南部和东北部。     

基于COSI-Corr技术的龙羊峡库区1987—2019年风沙输移特征及潜在入库量估算

风沙活动威胁着龙羊峡水库的安全运营,查清沙害来源和入库量对于防治水患和沙害具有重要意义。基于1987、1995、2003、2013、2019年的Landsat卫星影像,利用COSI-Corr技术监测了龙羊峡库区不同时空的沙丘移动特征,并重新评估库区近32 a的潜在风沙入库量。结果显示：（1）1987—2019年龙羊峡库区沙丘平均移动速率为5.81 m·a^-1,呈先加速（1987—2003年）后减速（2003—2013年）再加速（2013—2019年）趋势;沙丘移动方向在132.81°—165.82°范围内,与该区主风向一致。（2）近32 a向龙羊峡水库输送的潜在风沙量可达7.82×10⁷ m3（1.20×10⁸ t）。上风向塔拉滩潜在输送量为7.38×10⁷ m3（1.14×10⁸ t）,下风向木格滩仅贡献了0.44×10⁷ m3（0.68×10⁷ t）。（3）库区内风沙输移受风况、气候、植被等多种因素的影响,在未来全球变暖条件下,青藏高原的风沙活动将会持续发展,风沙入库量的长期累计效应将对水库安全构成严重威胁,必须引起足够重视。     

长江口滨岸湿地无机氮界面交换通量量算

基于3年长江口滨岸湿地沉积物－水界面无机氮季节性交换通量连续实测数据,建立无机氮界面交换通量空间插值模型与量算模型,对无机氮界面交换通量季节性空间分布特征、滨岸湿地不同岸段无机氮季节性界面交换总通量量算等研究。结果表明：修正GIDS插值模型在无机氮界面交换通量空间插值预测过程中精度明显优于IDS方法,而略优于普通Kriging方法;长江口滨岸湿地沉积物－水界面无机氮交换通量空间分布在不同季节表现出复杂的空间分异特征;利用修正GIDS插值模型对长江口滨岸湿地无机氮交换通量进行空间插值过程中,为提高通量量算模型精度,应采用1.2'×1.2'的空间尺度为最佳;长江口滨岸湿地无机氮界面交换总通量量算表明,长江口滨岸湿地在春季向水体释放无机氮,是水体无机氮的释放源,释放量为1.33×10⁴ t,夏季、秋季和冬季表现为净化水体中无机氮,是水体无机氮的吸收汇,分别净化无机氮量为4.36×10⁴ t、6.81×10⁴ t和2.24×10⁴ t,全年总体表现为净化水体中无机氮,净化量为12.1×10⁴ t;长江口多年水体中无机氮通量多项式拟合分析得出,2002~2004年3年长江口水体中无机氮通量平均值为52.6×10⁴ t,滨岸湿地对长江口水体中无机氮的年均净化率达23.0%。     

北部湾钦江响应极端天气的水沙变化过程

文章基于近60年来的钦江水沙数据,通过变差系数和贡献率计算法分析钦江在极端天气下的水沙变化。结果表明：1)热带气旋年正常天气的平均流量为32 m³/s,热带气旋过境的平均流量为290 m³/s,是正常天气的9.06倍;热带气旋年的正常天气的平均输沙量是0.05×10⁴ t,热带气旋过境期间的平均输沙量为1.15×10⁴ t,是正常天气期间的23倍。2)洪水年正常天气的平均流量在375 m³/s,而洪水期平均流量在2 725 m³/s左右,是正常天气平均流量的7.27倍。洪水年的正常天气的平均输沙量为0.07×10⁴ t,而洪水期的平均输沙量为1.14×10⁴ t,是正常天气输沙量的16.28倍。3)热带气旋对钦江的径流量平均多年贡献率为10.75%,输沙量贡献率为20.95%;洪水对钦江的径流量平均多年贡献率为16.75%,输沙量贡献率为30.07%。极端天气对钦江的水沙变化具有重要贡献,极端天气发生期间钦江具有...     

三峡水库运行下洞庭湖盆冲淤过程响应与水沙调控阈值

以1951-2011 年洞庭湖区及荆江段干流主要控制站实测径流输沙量资料为依据,分析三峡水库不同蓄水阶段及不同调度方式下洞庭湖盆冲/淤响应,并提出上游来水来沙调控阈值。结果表明：① 荆南三（四）口流量与枝城站流量、荆南三（四）口输沙率存在极显著正相关（p < 0.0001）,决定系数r2分别为0.859 及0.895。② 与三峡水库蓄水运用前（1999-2002）相比,一、二期蓄水阶段及全面试验性蓄水阶段（2008.10-2011.12）洞庭湖盆年均冲淤量由+4796.4×10⁴ t 依次递减为+684.1×10⁴ t、+449.8×10⁴ t 及-559.6×10⁴ t,湖盆冲淤率由+70.25%分别降至+31.13%、+23.56%及-42.64%。③ 预泄调度及蓄水调度期,湖盆泥沙均由以淤积为主转变为以冲刷为主,防洪补偿调度期湖盆泥沙表现为淤积,而在补水调度运用期则表现为冲刷。④ 洞庭湖盆处于冲/淤临界平衡状态时的荆南三口平均流量、输沙率及含沙量分别为970.81 m³/s、466.82 kg/s 及0.481 kg/m³。并认为,为增强湖泊调蓄功能,必须进一步优化三峡水库调度方式,合理调控下泄水沙量。     

渭河与泾河流域水沙变化规律及其差异性分析

依据渭河和泾河流域1956—2016年实测水文资料、水利水保统计数据、TerraClimate年平均温度和Landsat地表反射率数据集,分析了流域水文要素、气温及植被覆盖度的历年变化规律,采用双累积值曲线法、累积距平法、有序聚类法、Lee-Heghinan法、秩和检验法等数理统计方法,确定了流域年径流量和年输沙量变化...     

近50a来黑河流域水文及生态环境的变化

利用详实资料,对比分析了40年代以来不同时期黑河流域水文及生态环境的变化特征,并对不同时期流域水土资源开发利用规模及出山径流的变化进行对比分析,结果说明:本世纪40年代以来,流域中游地区地表水利用量增加了19倍,灌溉绿洲扩大了89.5%,使流域33条支流相继断流,干流下游水量减少了51%,终端湖泊干涸,水质恶化,土地盐碱化和沙漠化在全流域发展,沙漠化土地面积自1949年以来增加了4%~11%。人类对流域水土资源的大规模开发利用是产生这些变化的主要因素。     

新疆荒漠化现状、成因及对策

新疆远离海洋、深居内陆、地形封闭、干旱缺水,沙漠戈壁包围绿洲,绿洲呈分散分割状。森林覆盖率1.68%,盆地中心分布着两大沙漠,生态环境脆弱。40多年来,新疆在改造沙质荒漠化、土壤盐渍化、水域治理、中低产田等荒漠化治理中,取得了重大成就,同时,人口也增长了2.9倍,人类活动使生态平衡失调。荒漠化土地总面积79.59×10⁴km²,其中沙质荒漠化面积52.05×10⁴km²;盐碱土总面积847.6×10⁴hm²,现有耕地中31.1%的面积受到盐碱危害;山区云杉林已减少2.3×10⁴hm²,落叶松减少2.4×10⁴hm²,平原林退化更为严重;80%的草场均有不同程度的退化,产草量下降35.4%~75.8%;湖泊较70年代减少一半,耕地土壤肥力下降。根据新疆荒漠化发生发展的特点与原因,总结防治经验,形成有效的防治方法、措施与体系,新疆的荒漠化是可以防治的。     

内蒙古河套灌区作物种植结构变化及其驱动因素

农业种植结构是区域农业生产的重要部分,是决定区域水、土资源分配的核心.以2000-2018年MODIS NDVI多时相遥感数据为基础,结合不同物候期玉米、小麦、向日葵和番瓜的野外光谱测定和种植区GPS标定,构建了基于阈值分割的作物识别方法,分析了河套灌区主要农作物种植结构变化及驱动因素.结果表明:玉米等4类作物种植面积...     

2000-2017年河龙区间输沙量锐减归因分析

2000年以来,黄河输沙量锐减。科学认识黄河输沙量变化原因,具有重要意义。以河龙区间为研究对象,分析了河龙区间输沙量变化趋势,构建了梯田、淤地坝以及植被等大规模生态建设措施的减沙贡献率计算方法,阐述了2000-2017年河龙区间输沙量锐减原因,针对河龙区间输沙量变化趋势和治理格局,提出了河龙区间治理对策。主要结论为：① 1952-2017年,河龙区间年降水量无显著变化趋势,研究区年输沙量呈现极显著减少趋势（p < 0.001）;② 1979年和1999年为研究区输沙量发生突变的两个时间节点（p < 0.05）,1952-1979年区间年均输沙量为9.30亿t,1980-1999年区间年均输沙量为4.20亿t,2000-2017年均输沙量大幅降至1.03亿t,降幅达89%;③ 受植被和梯田共同影响,2000-2015年研究区坡面土壤侵蚀量变化介于1.90亿~5.13亿t之间,且呈下降趋势;2000-2011年河龙区间淤地坝年均拦沙量为1.38亿t;④ 植被恢复是河龙区间输沙量减少的主要原因,贡献率为54%,梯田和淤地坝合计贡献了34%,水库拦沙和引水取沙贡献了12%;⑤ 植被恢复主要导致径流含沙量降低,而淤地坝建设主要降低了流域泥沙输移比。     

踩踏干扰下生物结皮土壤可培养微生物数量

生物结皮显著影响土壤微生物数量和群落组成。干扰是自然界常见现象,可引起生物结皮盖度及组分发生改变,进而导致生物结皮土壤微生物群落结构的变化。以发育8年的生物结皮为研究对象,采用平板培养法,研究了干扰下生物结皮层和其下0~2 cm土壤微生物数量的动态变化。结果表明：（1）干扰第2天不同菌种均有响应。生物结皮层土壤细菌、真菌和放线菌数量波动范围分别为91.2×10⁵~303.5×10⁵ cfu·g^-1,0~487.2×10³ cfu·g^-1和23.0×10⁵~376.1×10⁵ cfu·g^-1;下层0~2 cm波动范围分别为65.6×10⁵~792.3×10⁵ cfu·g^-1,8.0×10³~506.3×10³ cfu·g^-1和17.3×10⁵~801.3×10⁵ cfu·g^-1。（2）生物结皮层和下层0~2 cm土壤细菌数量分别在干扰后第10天和第7天恢复稳定,真菌数量在第16天和第8天趋于平稳,放线菌数量在第8天和第4天恢复稳定。生物结皮层较0~2 cm土壤微生物数量恢复稳定滞后。（3）重新稳定后生物结皮层和下层0~2 cm细菌数量较干扰前分别下降了81.8%和79.6%.生物结皮层真菌数量显著增加,是干扰前的7.43倍;下层0~2 cm真菌数量下降了70.1%。生物结皮层和下层0~2 cm放线菌数量较干扰前分别降低46.5%和72.6%。（4）干扰显著改变土壤微生物群落结构,受影响程度细菌 > 放线菌 > 真菌变为放线菌 > 细菌 > 真菌。干扰可显著影响土壤微生物数量,但是随着时间延长微生物数量又会达到一个新的稳态,在研究微生物对干扰响应时,采样时间是研究结果的一个重要影响因素。