厌氧条件下土壤反硝化气体(N2、N2O、NO)和CO2排放——氦环境培养—气体同步直接测定法的应用初探

反硝化过程是维系闭合氮循环所必需的氮素形态转化环节。土壤反硝化过程速率及产物比的直接测定是研究氮循环过程机理的基础,但却是一个难题。为解决此难题,德国卡尔斯鲁厄技术研究所与中国科学院大气物理研究所最近合作新建了一套通过氦环境培养-气体同步直接测定土壤反硝化气体--氮气（N2）、氧化亚氮（N2O）、一氧化氮（NO）和二氧化碳（CO2）排放的系统和与之配套的三阶段培养方法。为检验该新建系统和配套方法测定土壤反硝化过程的准确性和可靠性,以华北地区广泛分布的盐碱地农田土壤（采自山西运城）为研究对象开展实验室培养试验,在初始可溶性有机碳（DOC）供应比较充足约300 mgC kg–1干土（d.s.）的条件下,测试了不同初始土壤硝态氮含量水平（10、100 mgN kg–1d.s.左右,分别表示为10N和100N）的反硝化气体和CO2排放过程。结果显示：100N的反硝化速率（定义为N2、N2O 和NO 排放速率之和）显著高于10N 处理（统计检验显著水平p＜0.01）;两个处理的反硝化产物均以N2为主（质量比分别占77%和75%）,产物的NO/N2O摩尔比分别为1.2和1.5,N2O/N2摩尔比均为0.19;土壤反硝化气体动态排放速率及相关指标的测定结果表明,培养土壤中消失的硝态氮被回收81%～87%,培养前后的氮平衡率达92%～95%。因此,该新建方法测定土壤反硝化速率和产物比的结果具有很好的可靠性,为定量研究土壤反硝化过程提供了有效的直接测定手段。研究中检测到的土壤反硝化产物NO/N2O摩尔比大于1,不同于以往用液体培养基纯培养反硝化细菌得出的NO/N2O摩尔比远小于1的结论。这意味着,不能用NO/N2O摩尔比小于1与否来推断土壤排放的N2O和NO是主要来源于反硝化作用还是硝化作用。     

巨厚松散层下防水煤柱合理留设及其数值模拟

防水煤柱合理留设是巨厚松散层下煤炭开采设计的基本参数。通过对东欢坨矿第四系巨厚松散层地质特征分析,揭示了本区第四系巨厚松散层中的含、隔水层厚度及其结构分布特征和对煤炭开采充水的影响,建立了巨厚松散含水层下防水安全煤柱计算模型和理论,提出了在巨厚松散层下的防水煤柱留设的非线性计算方法,计算东欢坨矿8煤层防水煤岩柱的高度为65.62 m。根据流-固耦合理论,应用FLAC3D数值模拟计算软件,模拟了东欢坨矿 8煤层开采过程中上覆岩层变形破坏规律,揭示了煤层顶板岩体冒落带、导水裂隙带和弯曲下沉带的分布规律,获得了防水煤柱高度及相关工程技术参数,验证了巨厚松散层下防水煤柱留设的非线性设计方法和计算模型的可靠性,为巨厚松散层下防水煤柱合理留设探索了可行途径。      

生态政策驱动下的内蒙古自治区杭锦旗土地利用及生态系统服务价值变化

基于1989、2001、2013年的遥感影像解译数据,采用生态系统服务价值评估方法,对生态政策实施前(1989—2001年)及实施后(2001—2013年)的内蒙古自治区杭锦旗土地利用及生态系统服务价值变化进行了对比分析。结果表明:生态政策实施后杭锦旗林地面积变化量为12.84×10⁴ hm²,高于实施前的0.24×10⁴ hm²;沙地面积变化量为-7.20×10⁴ hm²,高于实施前的-0.27×10⁴ hm²。生态政策实施后土壤形成与保护功能的生态系统服务价值增加4.22亿元,高于实施前的0.20亿元;水源涵养功能的生态系统服务价值增加3.43亿元,高于实施前的2.19亿元;总生态系统服务价值增加23.82亿元,高于实施前的5.61亿元。通过实施生态政策,杭锦旗土地利用结构得以优化,生态系统服务价值得以提高,水土保持能力得以增强。但水域退化、耕地转换合理度较低等问题仍有待解决,论文对此也提出了相应的对策建议。     

浅谈数字正射影像图的制作与应用

简述了利用原始影像制作正射影像图的方法及数字影像图在实际工作中的应用。     

黄河流域城市生态效率演化特征及门槛效应

基于非期望产出视角测度黄河流域城市生态效率,探讨2003—2017年黄河流域城市生态效率时空演化特征及资源禀赋的门槛效应。结果表明：① 黄河流域城市生态效率呈稳步上升态势,但全域和资源型城市表现出一定梯度效应,有两极分化现象;② 各城市生态效率总体呈东高西低、南高北低格局,并存在显著空间溢出效应,不同类型城市演化存在显著的时空惯性。③ 资源禀赋存在显著门槛效应,资源型城市生产性服务业集聚与生态效率呈“U”型关系,制造业集聚在跨过门槛值后会产生抑制作用,产业协同集聚则始终具有正向作用;非资源型城市资源禀赋会削弱生产性服务业集聚的促进作用,制造业集聚及产业协同集聚的影响跨过门槛值后不显著。     

基于随机森林的内陆湖泊水体有色可溶性有机物(CDOM)浓度遥感估算

水体中的有色可溶性有机物(CDOM)是湖泊生态系统中氮、磷等有机营养物质的重要来源,利用卫星遥感数据反演内陆水体中CDOM浓度一直是个挑战.因此本文基于滇池2009年9月、2017年4月以及太湖2016年7月的现场原位观测和室内实验,在分析水体固有光学特性的基础上,引入机器学习算法,建立了基于哨兵-3A OLCI传感器的我国内陆湖泊水体CDOM浓度随机森林反演模型.利用独立的验证数据集对所构建的随机森林模型及常用的波段比值模型、一阶微分模型、半分析模型、BP神经网络模型等的反演精度进行评价.结果表明:随机森林模型的均方根误差为0.14 m-1,平均相对误差为21%,与反演效果相对较好的BP神经网络模型相比,均方根误差降低了50%,平均相对误差降低了38%,反演精度得到了显著的提高.根据随机森林算法的特征重要性参数提供的各自变量影响力结果,发现B11(709 nm)和B6(560 nm)波段贡献率最大,是反演CDOM的敏感波段.最后将随机森林模型应用到滇池2017年4月12日、太湖2017年5月18日的哨兵-3A OLCI影像上,得到滇池、太湖水体CDOM浓度分布图.滇池CDOM浓度的分布特征大致符合东北、西南高,中西部低的趋势,且河口处的CDOM浓度高于湖泊水体,表明径流的输入给滇池水体带来了大量的CDOM.太湖CDOM浓度的分布特征大致符合西部高,湖心区和东部低的趋势.太湖西部以及北部梅梁湾受入湖河流影响较大,CDOM浓度较高,太湖开敞区远离河口处,受外源河流的影响逐渐减小,且由于湖水的不断稀释,CDOM浓度不断降低.太湖东部水生植物很多,湖水较为清澈,CDOM浓度较低.     

从江翁浪地区蚀变岩型金矿微量元素地球化学特征

本文对贵州省从江翁浪地区蚀变岩型金矿微量元素的特征进行了分析,主要得出：①微量元素迁移规律表明亲硫元素Au、As、Pb、Zn和亲铁元素Ni、Cu、Mo为主要的带入元素。迁出的元素为受蚀变影响较强的Nb、Hf、Sr等元素;②相关系数计算表明Cu、Zn、Mo、Pb、As等元素均与Au呈正相关关系,相关性较为密切。其中Cu、Zn、Pb、As与Au的相关系数最高,反映出毒砂、方铅矿、闪锌矿及含铜矿物可以作为找矿的标志;③微量元素R型聚类分析表明Au、Cu、Zn、Bi、As、Pb和Mo为同一个元素组合,反映出一个多金属矿化阶段,说明了金矿与铜矿、方铅矿、毒砂和闪锌矿为同期生成;④蚀变热液是一种来自深部并携带亲硫元素(Au、As、Bi、Pb、Zn、Tl)的流体。     

辽河盆地欧利坨子富钾质火山岩特征与成因探讨

欧利坨子位于辽河盆地东部凹陷中段,是新生代古近纪火山活动非常强烈的地区,主要岩性为玄武岩、粗面岩和火山碎屑岩。对该区富钾质火山岩(粗面岩)的喷发特征、喷发年代、地球化学和成因进行了研究。火山口位于该区的中部,属于裂隙式喷发,弧形裂隙的两端喷发强度大,并在晚期形成了破火山口。粗面岩的KAr年代学和地球化学表明,它们形成于沙三时期(38.0～43.0Ma),具有富碱(K2O Na2O=10.22%～12.47%)、富钾(K2O/Na2O=0.69～1.88)、高铝(Al2O3=17.82%～19.44%)、低钛(TiO2=0.19%～0.67%)的特点,属于典型的钾玄岩系。粗面岩的分布受火山裂隙控制,同时也受区域的断裂活动影响。在该区富钾质岩浆喷发前后,华北东部中、新生代构造体制存在由EW向挤压构造向NNE向以伸展为主的构造格局、由板缘向板内构造环境的重大转折,郯庐断裂由左旋走滑变为右旋走滑,辽河盆地在沙三期进入大幅度张裂期。欧利坨子富钾质火山岩的形成是裂谷期岩石圈伸展作用的产物,是玄武质岩浆经过大比例分离结晶作用的产物,可能与晚中生代太平洋板块俯冲残片的部分熔融有密切关系。     

河谷平原跨区域工程地质层序厘定与平面分区方法——以安徽沿江地区为例

随着中国城市群建设的不断深入,城市群一体化开发已上升为国家战略,但跨区域工程建设面临着工程地质层划分标准不统一、工程地质分区不系统等问题,制约了工程地质资料的区域共享与重大工程的一体化开发。提出了以第四系土体的沉积环境演化为基础,综合土体结构特征、物理力学状态及空间分布特征的工程地质层序厘定方法。在此基础上,基于区域沉积环境演化规律提出工程地质分区方法,对重点地区识别影响工程建设的关键地质层,划分工程地质段。以安徽沿江地区为例,结合33个1：50000标准图幅工程地质调查工作,系统梳理了安徽沿江地区地貌特征和第四纪地层特征,建立了标准工程地质层,共5个主层,17个亚层;建立了河谷平原跨区域工程地质分区,共2个大区,6个亚区,为皖江城市群沿江地区工程规划建设提供了工程地质基础格架。研究成果可为河谷平原型城市群的工程地质层序厘定与平面分区提供新思路。     

天山北坡降雨补给型河流径流变化特征及其影响因子分析

依据天山北坡军塘湖河近30年的径流数据及降水数据,运用Kendall秩相关系数、R/S分析、降水-径流深累积双曲线等多种方法,探讨了军塘湖河流径流的年内、年际、季节变化特征及其影响因子.结果表明：军塘湖河径流年内分配不均衡,主要集中于春季;径流的年代际变化呈现明显的上升趋势,递增率为0.0015 m³·s^-1·a^-1,Hurst指数为0.6326;年内不同季节表现出不同的变化趋势,其中春、秋两季表现出递减趋势,而夏、冬两季表现出递增的趋势.近年来,受到人为因素和自然要素的影响,径流在径流-降水累积曲线中表现出一定的偏移,人为因素对径流的影响贡献率最大达25.68%,而降水对径流的贡献率为74.32%.由此,降水是影响军塘湖河径流变化的主要因素,而人为影响为次要因素.