绿色海堤的沉积地貌与生态系统动力学原理: 研究综述*

绿色海堤是传统结构工程与海岸生态系统共同组合而成的新型海堤, 用以应对未来海面上升、风暴加剧给低地海岸防护带来的挑战。需解决的问题主要有海岸生态系统消浪过程及生态系统在海堤体系中的配置方式。理论分析、现场观测、物模数模所获结果表明, 海岸生态系统确有显著的消浪功能: 1) 陆架泥区消浪, 其机制以再悬浮和浮泥运动为主, 底部摩擦为次; 2) 潮滩下部的粉砂细砂滩底部摩擦和推移质运动共同造成波能耗散, 而上部的泥滩则以再悬浮和悬沙输运为主; 3) 在盐沼、红树林、海草床等由植被构成的生态系统, 植物通过形态阻力、茎秆运动来阻滞水流、耗散波能, 其效能高于沉积物床面对波能的耗散; 4) 生物礁主要有珊瑚礁和牡蛎礁, 其消能作用主要通过床面摩擦和波浪破碎, 效能较高, 尤其是在风暴期间。生态系统如何成为海堤的有机组成部分, 尤其是侵蚀型海岸的生态位修复和绿色海堤整体设计, 还需进一步研究相关的科学问题: 与硬质工程结合的盐沼-牡蛎礁的适应性生物学; 未来环境变化条件下生态系统的稳定性; 绿色海堤生态系统空间配置及其与风暴事件的时间尺度匹配; 基于均衡剖面理论的海堤形态优化。     

关于我国海洋可再生能源产业化发展的思考

为推动我国海洋可再生能源产业发展,文章论述国内和国际海洋可再生能源开发利用在资源量、政策和技术等方面的发展现状,分析我国现阶段发展海洋可再生能源存在的主要问题,并提出未来我国海洋可再生能源产业化在顶层规划、关键核心技术、公共服务平台和标准体系建设、技术示范应用、成果转化以及国际合作等方面的发展建议,从而促进我国生态文明和海洋强国建设。     

风暴潮灾害现场调查工作机制和规范

为提高我国对风暴潮灾害的灾情评估和防灾减灾水平,文章分析风暴潮灾害现场调查的工作机制和规范。研究结果表明:风暴潮灾害现场调查主要包括前期准备、现场调查、报告编制和成果归档4项工作内容;前期准备工作包括制定调查方案、制作调查底图和配置调查装备,现场调查内容包括气象水文情况、承灾体受损情况、风暴潮淹没情况和防灾减灾措施,报告编制内容包括灾害基本情况、现场调查情况、灾害损失情况、灾害应对情况以及发现的问题和建议,成果归档类型包括记录类等6类。     

光照、温度对黑鲷(♀)×真鲷(♂)杂交子代受精卵孵化效果的影响

为了研究不同光照强度、温度对黑鲷(Acantho pagrusschlegelii)(♀)×真鲷(Pagrosomus major)(♂)杂交F1代受精卵孵化效果及仔鱼存活的影响,作者采用试验生态学的方法比较不同温度(16、18、20、22、24、26℃)下杂交鲷受精卵的孵化率、畸形率、孵化时间、7日龄仔鱼的存活率;比较不同光照强度下(10、100、300、800、1500、4 000、10 000 lx)受精卵孵化率、畸形率、孵化时间;比较不同光照强度下(200、1 000、2 000、5 000、10 000、15 000、20 000 lx)7日龄仔鱼的存活率。结果表明:在盐度为22条件下,受精卵最高孵化率(34.00%)和最低畸形率(16.65%)的孵化温度为20℃;在16～26℃范围内,温度与孵化时间呈负相关,与7日龄仔鱼存活率也呈负相关。不同的光照强度对受精卵孵化率和孵化时间的影响不显著,孵化率为65.88%～71.88%;但大于800lx的光照会令畸形率上升(大于15.21%);另外,5000～10000lx的光照强度更适宜仔鱼生存,7日龄仔鱼存活率达到38%～40.75%。黑鲷(♀)×真鲷(♂)杂交子代最佳孵化温度为20℃,最适光照强度为5 000～10 000 lx。     

基于景观格局变化的海岸带生态风险评价——以辽宁省瓦房店市为例

文章利用RS和GIS技术手段对辽宁省瓦房店市1990—2015年的变迁过程进行监测,得出各历史时期的土地利用变化信息。将各类土地利用信息与景观生态学相结合,利用景观格局破碎度、景观分离度、景观优势度作为指标构建景观损失指数,并利用景观组分的面积比重构建海岸带生态风险指数。基于ArcGIS和Fragstats软件平台,通过空间采样和插值方法得到区域生态风险的空间分布,据此重构了瓦房店市1990—2015年的生态风险值变化过程。监测表明,1990—2015年期间,耕地、林地和滩涂呈减少趋势,水域和建设用地逐年增加,其他类型变化幅度不大。虽然耕地所占总面积比例由45.37%减少至37.23%,但一直是瓦房店最主要的景观。25年间瓦房店生态安全总体呈下降态势,1990—2015年6时段的生态风险年平均值分别为0.211 9、0.200 3、0.203 2、0.194 9、0.209 7和0.209 1。在时间维度,1990—2005年和2010—2015年生态安全度下降明显;在空间维度,瓦房店市海岸带的李官镇-三台满族乡和谢屯镇-炮台镇的生态风险度高,西杨乡、东岗镇和驼山乡生态风险由极高降为高或中,生态安全度有所提高。研究表明,人口和社会经济发展是影响瓦房店市景观格局变化的主要因素,该区域未来海岸带要实现可持续开发必须要进行科学的规划。     

北斗在南/北极地区的基本定位性能评估

基于BDS、GPS系统的星座结构,对当前的BDS二代导航系统（BD2）、全部建成后的BDS系统在极地科考站（黄河站、昆仑站、中山站、长城站）和北极圈的可见卫星数、DOP值、定位精度等进行评估,并将建成后的BDS、GPS及其组合系统在南/北极的基本定位性能进行对比分析。仿真结果表明,当前的BD2只实现了极地的部分覆盖,对极地提供导航定位的能力有限,大范围内的定位精度大于30.0 m; BDS在极地的定位精度将与GPS相当,可见卫星数可达13颗左右,PDOP值优于1.6,定位精度优于8.0 m;GPS/BDS组合后在极地的PDOP值优于1.4,定位精度优于6.0 m。
     

基于小波与包络线的土壤有机质高光谱估测

以陕西省横山县为研究区,对小波分析法与包络线去除法融合应用于土壤有机质高光谱估测的有效性进行了探究。利用陕西省横山县84个土壤样本的光谱反射率和有机质含量数据,采用小波分析法去除了部分噪声,通过光谱一阶微分变换,提高光谱反射率与有机质的相关性,采用包络线去除法提取建模因子,减少数据冗余后最终采用回归分析法建立土壤有机质的估测模型。结果表明,与未采用小波分析法建立的模型比较,建模因子的相关性提高了0.1~0.25,模型的判定系数可达0.932,提高了0.207,检验样本的均方根误差RMSE为0.107,减小了0.116。总体而言,小波分析与包络线去除法联合应用于土壤有机质高光谱估测是有效的且所建模型精度较高,但数据质量对模型精度有重要影响。     

Soil Organic Carbon Contents and Stocks in Coastal Salt Marshes with Spartina alterniflora Following an Invasion Chronosequence in the Yellow River Delta,China

Plant invasion alters the fundamental structure and function of native ecosystems by affecting the biogeochemical pools and fluxes of materials and energy. Native(Suaeda salsa) and invasive(Spartina alterniflora) salt marshes were selected to study the effects of Spartina alterniflora invasion on soil organic carbon(SOC) contents and stocks in the Yellow River Delta. Results showed that the SOC contents(g/kg) and stocks(kg/m~2) were significantly increased(P 0.05) after Spartina alterniflora invasion of seven years, especially for the surface soil layer(0–20 cm). The SOC contents exhibited an even distribution along the soil profiles in native salt marshes, while the SOC contents were gradually decreased with depth after Spartina alterniflora invasion of seven years. The natural ln response ratios(Ln RR) were applied to identify the effects of short-term Spartina alterniflora invasion on the SOC stocks. We also found that Spartina alterniflora invasion might cause soil organic carbon losses in a short-term phase(2–4 years in this study) due to the negative Ln RR values, especially for 20–60 cm depth. And the SOCD in surface layer(0–20 cm) do not increase linearly with the invasive age. Spearman correlation analysis revealed that silt + clay content was exponentially related with SOC in surface layer(Adjusted R~2 = 0.43, P 0.001), suggesting that soil texture could play a key role in SOC sequestration of coastal salt marshes.     

Changes of Biogenic Elements in Phragmites australis and Suaeda salsa from Salt Marshes in Yellow River Delta,China

Little information is available on biogenic elements(carbon, nitrogen, phosphorus and sulfur) and the ecological stoichiometric characteristics of plants in coastal wetlands. To investigate the contents of carbon, nitrogen, phosphorus and sulfur of plants, and their ecological stoichiometric characteristics in the Yellow(Huanghe) River Delta, plant samples were collected from two typical salt marshes(Suaeda salsa and Phragmites australis wetlands) during the period of from August to October in 2007, and the ratios of C/N, C/P, N/P, C/N/P and C/N/P/S were calculated. Results showed that during the studying period, plant C, N and P were lower than the global average values, and plant N and P were lower than the China's average values. Leaf C and S in Suaeda salsa were significantly lower than those in Phragmites australis(P 0.05), and leaf N and P in Suaeda salsa and Phragmites australis showed no significant differences(P 0.05). Average C/N ratios were 23.75 in leaf, 73.36 in stem, 65.67 in root of Suaeda salsa, and 33.77 in leaf, 121.68 in stem, 97.13 in root of Phragmites australis. Average C/N ratios of Suaeda salsa and Phragmites australis were all great than 25, indicating the salt marsh in the Yellow River Delta is an N limitation system. Average C/P ratios were 276.78 in leaf, 709.28 in stem and 1031.32 in root of Suaeda salsa, and 536.94 in leaf, 768.13 in stem and 875.22 in root of Phragmites australis. The average N/P ratios of Suaeda salsa were 12.92 in leaf, 10.77 in stem and 10.91 in root, and the average N/P ratios of Phragmites australis were 16.40 in leaf, 7.40 in stem and 6.92 in root, indicating the Suaeda salsa wetlands were N limited and Phragmites australis wetlands were N limited in August and P limited in October in 2007. The average C/N, C/P and C/N/P ratios in Suaeda salsa and Pragmites australis were higher than the global average values, indicating the lower quality of organic matter provided by wetland plants in the Yellow River delta.     

潮流界以下河段航道整治水位确定方法研究——以长江江阴以下河段为例

在总结分析现有整治水位确定方法的基础上,根据潮流界以下河段的水沙运动特性,本文提出一种基于输沙能力的航道整治水位确定方法。考虑上游来水、下游潮汐为独立事件,统计潮流界以下河段上游来水、下游潮汐不同等级组合出现的频率,采用数学模型计算相应组合下河段沿程的潮位、流速过程,以流速四次方代表水流的输沙能力,统计不同潮位等级对应的综合净输沙能力,确定最大综合净输沙能力对应的水位为(最优)航道整治水位。以长江下游白茆沙水道和福姜沙水道为例,计算了所在河段的航道整治水位,并探讨了起动流速对整治水位计算的影响和最高整治水位概念对工程的意义。