宇宙射线中子技术的中尺度土壤水研究进展及在荒漠绿洲区的应用

宇宙射线中子技术是观测土壤水分的新方法,通过近地表宇宙射线中子强度反演土壤水分,可以监测百米尺度范围内平均土壤水分状况,为中尺度土壤水研究提供数据支撑。重点综述了快中子强度与氢原子数呈反比的宇宙射线中子技术的观测原理,分析影响中子强度的气压、空气湿度、太阳活动、磁场强度、道路和中子数计量等因素,归纳了剔除非土壤水氢源的中子强度反演土壤水的关系模型,总结了计算土壤水校正点权重的方法,概述了国内外观测应用进展。在此基础上,利用移动式宇宙射线中子技术在河西走廊荒漠绿洲区进行土壤水分观测,观测的均方根误差为0.03 g/g,参数N0为690 counts/30s,该技术较好地实现了该区域中尺度土壤水分测定。荒漠区0～30 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为6.8 mm和19.4 mm;绿洲区0～15 cm土层,夏季和秋季的土壤水资源量分别为50 mm和44 mm,研究为荒漠绿洲区土壤水资源评价和绿水利用提供了科学依据。     

基于无人机和MODIS数据的巴丹吉林沙漠植被分布特征与动态变化研究

荒漠植被在减缓沙漠扩张、阻挡风沙入侵绿洲、维护绿洲稳定性方面具有重要意义。通过无人机搭载多光谱相机获取地面样地高分辨率NDVI数据以计算植被覆盖度,结合MODIS-NDVI数据,分析了MODIS-NDVI与无人机获取NDVI数据之间的一致性,进而建立MODIS-NDVI数据与样方植被覆盖度的空间反演模型,以研究巴丹吉林沙漠植被分布特征、动态变化及其对气温、降水的响应规律。结果表明:(1)基于无人机多光谱数据大样方植被覆盖度和MODIS-NDVI数据构建的植被覆盖度反演模型具有较高的模拟精度。(2)研究区总体植被覆盖度较低,空间上呈由东南向西北递减的趋势。(3)植被覆盖度总体呈现上升趋势,沙漠边缘的增速较沙漠内部更为明显,其中沙漠边缘增长率达1.53%/10a,而沙漠内部为0.84%/10a。沙漠边缘57.12%植被出现改善,而沙漠内部植被改善的面积约为21.26%。(4)植被生长主要受制于生长季降水量并呈现出明显的季节变化,此外植被对降水和气温的响应存在一定的滞后效应。     

沙丘生境沙鞭（Psammochloa villosa）种群空间分布格局

种群空间分布格局是植物种群自身生物学特性与环境因素相互作用的结果,一直是生态学研究的热点。采用群落学调查与点格局分析方法,研究了不同沙丘生境下斑块植被沙鞭（Psammochloa villosa）种群的空间分布格局。结果表明：（1）沙鞭种群在不同沙丘生境下均存在聚集分布格局,聚集尺度表现出先减小后增大趋势;（2）沙鞭种群在半固定沙丘中2—37 cm尺度正向偏离泊松聚块模型,95—168 cm尺度负向偏离泊松聚块模型;（3）沙鞭种群在流动沙丘和固定沙丘符合嵌套双聚块模型,在半流动沙丘0—50 cm尺度负向偏离嵌套双聚块模型,在半固定沙丘0—3、98—105、110—123 cm和130—168 cm尺度负向偏离嵌套双聚块模型。斑块状分布和种内种间竞争是沙鞭种群空间分布格局发生转变的关键,确保斑块内部个体高度聚集,牺牲斑块外围个体是沙鞭种群空间布局和资源占据的生态适应策略之一。     

陆相生物气纵向分布特征及形成机理研究——以柴达木盆地涩北一号为例

生物气主要有两种生成途径:乙酸发酵和二氧化碳还原.一般,海相环境以二氧化碳还原型为主,而陆相淡水-微咸水沉积环境主要以乙酸发酵型为主,随着深度增加,二氧化碳还原所占比例提高.通过对中国柴达木盆地三湖地区涩北一号构造区新涩3-4井系列取样分析认为,生物甲烷的两种产生途径并不严格按照深度分布.乙酸发酵成因类型分布在浅层(160～400 m)及井底部位(1650～1700 m); 近地表(50～160 m)及中深部是二氧化碳还原型.浅层乙酸发酵型甲烷明显偏重的稳定碳同位素值与相对封闭的泥岩环境及相对有限的母质来源有关; 而井底部位(1650～1700 m)正常乙酸发酵型生物甲烷与粉砂岩为主的相对开放的环境有关,该层段水中极高的乙酸含量说明充分的营养供给不会造成甲烷碳同位素明显变化,同时也意味着本层段地下水活动强烈,从外界携带大量营养底物进入.分析结果同时表明一定浓度的烯类气体暗示着该区细菌活动性强的事实.商业性的聚集以CO2还原成因类型为主,乙酸发酵所占比例较少.     

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.     

河床水力传导度及其各向异性的测定

采用直接测定法观测了黑河中游段河床水力传导度及其各向异性,结果表明:河床水力传导度不仅存在较强的各向异性,而且存在空间尺度上的变异性.河床中心位置在垂直、水平和θ=30°方向的平均水力传导度分别为0.45、22.49和1.71 m/d,河床边分别为5.95、29.69、16.80 m/d.在同一测点,水力传导度随着与水平方向的夹角增大呈幂函数曲线下降.试验结果表明河床边是河水的主要渗漏区,并且以侧渗为主.