生态水文学研究的奠基之作--<生态水文学>

生态水文学是 90年代以来兴起的一门新兴边缘学科 ,是描述生态格局和生态过程的水文学机制的一门科学 ,是生态学的水文方面 ,是研究植物如何影响水文过程及水文过程如何影响植物分布和生长的水文学和生态学之间的交叉学科。所研究的对象不仅仅局限于湿地生态系统 ,还应该包括其他生态系统 ,如干旱地区的生态系统、森林和疏林生态系统、江河生态系统、湖泊生态系统和水生生态系统等。近 2 0年来 ,水文过程在生态系统中的重要性和植物对水文过程的影响变得越来越明显。任何生态系统格局和生态过程的变化都与水文过程相关联。正确的管理水资源…     

额济纳荒漠绿洲植被生态需水量研究

荒漠绿洲的生态需水量主要指维持荒漠绿洲植被正常生长所需要消耗的水量.采用3S技术与野外生产力测定相结合的方法, 通过建立植被归一化指数(NDVI)、生产力、蒸腾系数之间的关系方程, 计算了额济纳荒漠绿洲的植被生态需水量.结果表明, 维持额济纳绿洲现状的需水量为1.53×10⁸ m³, 若使现有的植被恢复到目前最高生产力水平的生态需水量为3.49×10⁸ m³. 考虑到城镇居民生活用水、河道输水损失、绿洲植被耗水、绿洲内农田用水和降水补充等, 额济纳旗绿洲维持现状需要黑河下泄水量(狼心山)为1.93~2.23×10⁸ m³之间, 若使现有的植被恢复到目前最高生产力水平, 需要黑河下泄水量(狼心山)为4.28~5.17×10⁸ m³之间.     

中国石油战略选区重点目标油气地质条件分析及勘探建议

首先,分析了中国石油天然气股份有限公司优选出的3个战略选区重点目标,即河套盆地、塔里木东南坳陷和羌塘盆地的油气资源条件,认为这3个目标都具有资源量大、资源丰度较高的特点,具有开展战略选区的油气资源基础.其次,论述了3个目标的储盖组合和油气显示情况,指出每个地区虽然具有不同的特点,但都具有基本的油气成藏条件和较好的勘探前景.最后,在分析3个目标存在的主要问题的基础上,提出了相应的勘探工作建议.     

祁连山浅山区草地生态系统点尺度土壤水分动态随机模拟

土壤水分动态随机模拟研究是定量理解植被对水分胁迫响应、土壤养分循环的水文控制、植物水分竞争等生态系统动态的关键, 已成为生态水文学的研究热点. 利用2002~2005年生长季土壤湿度连续监测数据及1994~2006年日降水资料, 结合Laio土壤水分动态随机模型与蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法, 研究了祁连山浅山区草地生态系统点尺度生长季土壤水分动态与土壤湿度概率密度函数特征. 结果表明: 生长季土壤水分年际变化差异显著, 但无论是丰水年还是枯水年, 表层0~20 cm土壤湿度变异系数均基本保持在0.23左右, 土壤湿度变异系数最大值并不一定发生在表层. 2002~2006年生长季植物根际层土壤湿度概率分布呈单峰状, 峰值出现在s=0.28处, 统计结果与Laio土壤水分动态随机模型模拟结果一致. 将长序列降水信息输入模型, 使用蒙特卡罗方法分析求解得到降水随机波动因素影响下的土壤湿度概率密度函数, 并与不考虑随机波动因素条件下的对比发现: 年际降水随机波动并没有导致土壤湿度概率密度函数出现双峰现象, 但峰的位置却发生了显著偏移, 峰的阔度明显减小, 相应的峰值明显增加.     

不同地质环境下原油裂解生气条件

烃源岩生成的油主要有3种赋存形式:源内分散液态烃、源外分散液态烃和源外聚集液态烃.3种赋存状态液态烃由于所处温压环境不同,周围介质的条件不同,有机无机的相互作用导致原油发生裂解条件有差异.原油与不同介质配样的生气动力学实验表明,不同介质条件下甲烷的生成活化能分布差异较大,碳酸盐岩对油裂解条件影响最大,可大大降低其活化能,导致原油裂解热学条件降低,体现在油裂解温度的降低;泥岩次之,砂岩影响最小.碳酸盐岩、泥岩和砂岩对油的催化裂解作用依次减弱,不同介质条件下主生气期对应的Ro值:纯原油1.5%～3.8%;碳酸盐岩中的分散原油1.2%～3.2%;泥岩中的分散原油1.3%～3.4%;砂岩中的分散原油1.4%～3.6%.压力对原油裂解作用的影响较为复杂,在慢速升温条件下,压力对油裂解生气有抑制作用,而在快速升温条件下,压力对油裂解生气作用影响不显著;压力的大小在原油裂解的不同演化阶段作用效果也不同.以塔里木盆地中下寒武统为例研究油裂解生气量,原始生油量2232.24×108t,剩余油量806.21×108t,油裂解气量106.95×1012m3.     

巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题

在野外考察的基础上,选择13个典型样地,研究了巴丹吉林沙漠南缘植被组成、群落特征和植被格局。结果表明：调查的样地中有荒漠植物31种,其中灌木12种,多年生草本11种,一二年生草本8种。种群密度3 000—14 000株·hm^-2,优势种在群落中地位显著,群落稳定性较差;植被斑块面积小、最大斑块指数低。沙漠南缘年降水量虽然仅100 mm左右,但有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、红砂（Reaumuria soongarica）和沙蒿（Artemisia desertorum）等灌木和半灌木天然植物群落分布,有白刺（Nitraria tangutorum）和膜果麻黄（Ephedra przewalskii）灌丛沙堆,沙丘上生长着沙拐枣（Calligonum mongolicum）、沙鞭（Psammochloa villosa）等种群生存,且在沙漠延伸带流动沙丘上已成功建立了梭梭（Haloxylon ammodendron）人工固沙植被,表明在巴丹吉林沙漠南缘建立以乡土植物为主的固沙植被是可行的。在未来研究中,应在山水林田湖草沙生命共同体理念下加强从区域尺度上解析水、植被和沙的关系,系统了解生态系统的原真性、完整性和连通性及生态系统稳定性维持等问题,优化生态景观格局,确定生态保护目标和建设规模,同时要加强对乡土植物适应干旱风沙机制和扩繁保育技术研究,以便为区域生态建设和生态保护提供科技支撑。     

我国陆相中高熟页岩油富集条件与分布特征

我国相继在多个盆地陆相页岩油勘探中获得突破,展示了良好的发展前景。基于现阶段勘探认识,本文认为陆相页岩油富集主要条件是：(1)稳定且有规模和适宜热成熟度的富有机质页岩是重要物质基础,以TOC含量>2%,最佳为3%～4%、母质类型Ⅰ和Ⅱ₁型为主,R_o>0.9%或更高(咸化环境0.8%);(2)有一定容积规模的微纳米孔隙且具脆性的多类储层是重要条件,页岩储层有效孔隙度宜>3%～6%;成岩阶段偏低时,纯页岩段不是中高熟页岩油富集段,致密砂岩和混积岩黏土含量宜<20%;成岩阶段高时,页岩黏土含量可高至40%左右;(3)滞留烃数量大且品质好是重要保证,以S₁>2 mg/g为门限,最佳>4～6 mg/g;气油比>80 m³/m³,最佳150～300 m³/m³;(4)顶底板具封闭性保持超压且滞留足够多轻-中组分烃类。陆相页岩油分布特征是：(1)有外物质注入的深-半深湖相是页岩油主要富集区;(2)具备“四高...     

陆域蒸散的测算理论方法:回顾与展望

蒸散是地球水分循环与能量转换的关键环节.陆域蒸散的精准测算是地球物理、生物乃至环境过程研究的共同科学难题.以英国Dalton和Penman等人为代表的开创性工作,以及大气边界层湍流交换理论与实验的不断发展,奠基了现代主流的蒸散测算方法.20世纪90年代以来技术趋于成熟的涡动相关系统和卫星遥感等观测手段,跨越寒带到热带、干旱区到湿润地区,涵盖水体、湿地、森林、农田、草地、裸地、城市等不同下垫面类型,极大地拓展了对蒸散过程认知的深度和广度;捕捉了诸如地表夜间蒸散、蒸散迟滞现象、非均匀下垫面的湍流间歇、平流关联的岛屿效应、下垫面转捩效应等新的现象和事实,对经典相似性理论和蒸散测算理论等提出了新的挑战;最大熵增蒸散模型和非参数化蒸散模型等新方法和新理论的萌芽已经出现.与此同时,点位高频观测和航空航天遥感技术构筑了从植物气孔到叶片、植株、冠层、景观、流域等跨尺度测算手段,在地表蒸散过程观测及机理解析上,形成纵向深化及横向综合的新进展.陆域蒸散新理念、新模型、新技术的综合性发展,成为突破蒸散精准测算难题的基础条件,这将为揭示地球系统的水-热-碳循环机理等全球性重大基础理论问题,为满足农业灌溉与粮食安全、水资源精细化管理与生态环境保护、城市热环境调控与全球升温适应对策等国家重大需求,提供更为严谨坚实的科学理论依据和实验支撑.     

科尔沁沙地樟子松(Pinus sylvestris)人工固沙林演变过程中物种多样性和土壤水分特征

人工固沙植被是干旱、半干旱区荒漠化防治的重要内容,研究人工固沙植被演变过程中物种多样性和土壤水分变化特征对于人工固沙植被的经营与管理有重要意义。对科尔沁沙地营造的5~45a的樟子松(Pinus sylvestris)人工固沙植被林下植被的物种多样性和土壤水分变化特征进行了研究。结果表明:在樟子松固沙林演变过程中,群落中禾本科和菊科植物种始终占主导地位,且随着樟子松栽植年限的增加,禾本科植物所占比例显著增加。物种总数和草本植物数量都随着栽植年限的增加显著降低,呈显著的线性关系。而灌木数量和栽植年限呈抛物线形关系,随着樟子松栽植年限的增加先增大后减小。草本植物盖度和地上生物量与樟子松栽植年限也呈抛物线形关系,在栽植25a后草本植物盖度达到最大值。樟子松人工固沙林演变过程对土壤含水量也有显著影响,土壤平均含水量和樟子松栽植年限呈显著线性关系,栽植45a后,土壤平均含水量由3.5%降至1.4%。土壤水分的急剧下降是樟子松人工林演变后期面临的主要挑战。     

河西走廊水文过程变化对荒漠绿洲过渡带NDVI的影响

在中国干旱区内陆河流域,人为活动几乎控制了所有的地表水文过程,而且人为对水文过程的调控力度随塔里木河、黑河和石羊河流域水资源综合管理等工程的实施而逐渐明显.对人为调控水文过程所引起的绿洲水文与生态变化及其环境效应虽然引起了广泛的关注,但相关研究仍很薄弱.本文研究了地处黑河中游荒漠绿洲边缘的平川灌区绿洲荒漠过渡带水文与生态过程的变化,结果表明,近20年来,特别是自2000年实施国务院确定的黑河分水方案以来,平川灌区河水灌溉量年平均减少1.498×107 m3,井水灌溉量年平均增加1.457×107 m3,分水前地下水埋深变化在2.44~3.19 m,平均(2.73±0.24)m,而分水后地下水埋深变化在3.08~4.01 m,平均(3.79±0.62)m.在空间上表现为埋深3 m的分布区域面积减少,由原来的3612 hm2减少到394 hm2,而埋深3 m的分布区域面积增加,由原来的853 hm2增加到3843 hm2.尽管绿洲的水文过程发生了变化,但尚未对荒漠-绿洲过渡带的植被生产力产生明显影响.