坡改梯工程对胡家山小流域非点源污染负荷时空变化的影响

以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,利用2005、2010和2015年3个时期的Landsat TM/ETM遥感影像,结合长期野外观测资料,应用输出系数模型,在GIS技术支持下,研究了以坡改梯工程为主要内容的小流域综合治理工程实施前后,流域非点源污染总氮(TN)负荷的时空变化及其影响因素.结果表明: 由于坡改梯工程的实施,流域内坡度15°以上区域的耕地面积明显增加,林地和荒地面积有所减少.流域非点源污染TN负荷由工程实施前的63028 kg增加到2010年的72778 kg ,实施后则降低到46876 kg.其中,农村生活的贡献率较高,3期平均贡献率为53.5%,但呈逐年减少趋势;土地利用的贡献率平均为45%,呈逐年增加趋势;畜禽养殖贡献率始终较低.流域非点源氮素负荷强度的空间分布在工程实施前后发生了较为明显的变化.实施前,高负荷强度区主要集中在5°～15°坡度区间,实施后高负荷强度区集中在15°～35°区间,5°～8°区间成为低负荷强度区;在时间变化上,0°～8°坡度区间的TN负荷强度随时间的变化较小,8°以上坡度区间,表现为先增加后减少的趋势.随着村落污水、垃圾和畜禽粪便得到治理,居民生活、畜禽养殖非点源氮素输出明显减少;由于坡改梯工程的实施,耕地面积增加了31%.     

Riparian control on NO3 −, DOC, and dissolved Fe concentrations in mountainous streams, northern Japan

We evaluated (1) the longitudinal pattern of stream chemistry and (2) the effects of the riparian zone on this longitudinal pattern for nitrate (NO₃ ⁻), dissolved organic carbon (DOC), and total dissolved iron (Fe). We selected two small watersheds; the “southern watershed” had an extending riparian wetland and the “northern watershed” had a narrow riparian area. Stream NO₃ ⁻ concentrations decreased from the spring to outlet of both watersheds. In the southern watershed, stream DOC concentration decreased from the spring to midstream and then increased to the outlet. Stream Fe concentration in the southern watershed longitudinally increased. On the other hand, the northern watershed exhibited no longitudinal pattern for DOC and Fe concentrations. In both watersheds, while NO₃ ⁻ concentrations in the soil and ground water were lower than those in the stream waters, DOC and Fe concentrations exhibited the opposite patterns. The longitudinal decreases of NO₃ ⁻ concentrations in both streams and increase of stream Fe in the southern watershed mainly resulted from the inflow of the soil and ground water to the stream. The decrease in stream DOC from the spring to midstream in the southern watershed was due to the deep groundwater having low DOC, while the subsequent increase to the surrounding soil and ground water. Moreover, considerations of stream solute flow with soil and ground water chemistry suggested other mechanisms adding NO₃ ⁻ and removing/diluting DOC and Fe, especially for the northern watershed; coexistence of oxidizing and reducing conditions in the riparian zone might control the longitudinal concentration change in the stream water chemistry.     

北美五大湖保护管理对鄱阳湖发展之启示

拥有全球20％地表淡水资源的北美五大湖和中国第一大淡水湖——鄱阳湖,近年来面临相似挑战：生态环境脆弱,经济发展滞后,管理政策脱节。回顾了五大湖地区发展过程、存在问题及相应组织管理和发展战略。在此基础上,对鄱阳湖生态保护和经济发展提出了相关建议。认为鄱阳湖地处长江中游,具有多功能和多样化的生态系统。鄱阳湖的发展必须依据生态系统理论和方法,以水为中心,打造全国第一大淡水湖品牌,把鄱阳湖建设成为长江中游生态、技术、旅游服务和贸易中心。     

太湖流域湖西区城市化空间过程及其生态效应

我国快速推进的城市化进程正对周围生态系统造成现实或潜在的威胁.基于RS和GIS技术,从镇域尺度探讨1984～2004年太湖流域城市化空间过程及其生态效应.(1)城镇用地轴向扩展明显:沿路三级邻域带R1、R2、R3在1984～2004年期间新增城镇用地面积累积平均百分比分别为88.24%、90.23%、94.68%.(2)城镇用地扩展形态指数MFD与城镇公路连接数UR存在关系:UR=UR3时,扩展形态指数MFD>=1.5;UR＝UR1时,1.250高值区占全区面积的66.33%,形成两核两带:两核位于溧阳经济开发区和镇江谏壁镇-丹徒镇附近;两带分别是两核连线地带和溧阳城区-宜兴新街镇附件一带.     

长江流域植被净第一性生产力及其时空格局研究

 基于生态过程模型——CASA模型,利用1982～1999年18年来8 km×8 km分辨率的遥感数据和匹配的温度、降水、太阳辐射资料以及植被和土壤信息,对长江流域的植被NPP及其时空分布格局进行了分析。主要结论如下：1) 18年来,长江流域年均NPP总量为0.46Pg C·a-1,占全国总量的27.22     

Hillslope Nutrient Dynamics Following Upland Riparian Vegetation Disturbance

We investigated the effects of removing near-stream Rhododendron and of the natural blowdown of canopy trees on nutrient export to streams in the southern Appalachians. Transects were instrumented on adjacent hillslopes in a first-order watershed at the Coweeta Hydrologic Laboratory (35°03′N, 83°25′W). Dissolved organic carbon (DOC), K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, NO₃ ⁻-N, NH₄ ⁺-N, PO₄ ³⁻-P, and SO₄ ²⁻ were measured for 2 years prior to disturbance. In August 1995, riparian Rhododendron on one hillslope was cut, removing 30% of total woody biomass. In October 1995, Hurricane Opal uprooted nine canopy trees on the other hillslope, downing 81% of the total woody biomass. Over the 3 years following the disturbance, soilwater concentrations of NO₃ ⁻-N tripled on the cut hillslope. There were also small changes in soilwater DOC, SO₄ ²⁻, Ca²⁺, and Mg²⁺. However, no significant changes occurred in groundwater nutrient concentrations following Rhododendron removal. In contrast, soilwater NO₃ ⁻-N on the storm-affected hillslope showed persistent 500-fold increases, groundwater NO₃ ⁻-N increased four fold, and streamwater NO₃ ⁻-N doubled. Significant changes also occurred in soilwater pH, DOC, SO₄ ²⁻, Ca²⁺, and Mg²⁺. There were no significant changes in microbial immobilization of soil nutrients or water outflow on the storm-affected hillslope. Our results suggest that Rhododendron thickets play a relatively minor role in controlling nutrient export to headwater streams. They further suggest that nutrient uptake by canopy trees is a key control on NO₃ ⁻-N export in upland riparian zones, and that disruption of the root–soil connection in canopy trees via uprooting promotes significant nutrient loss to streams. Received 30 January 2001; accepted 25 July 2002.     

不同土地利用/覆被情景下生态系统减轻水库泥沙淤积的服务能力与经济价值模拟

以ArcGIS9.2为平台,构建了生态系统减轻水库泥沙淤积服务物质量和价值量评估模型.整合2000年的相关数据将此模型应用于二滩水库,并模拟了10种不同土地利用/覆被情景下集水区生态系统该项服务的能力和在水库使用年限内服务总价值的响应.结果表明:2000年,二滩水库集水区土壤保持量12.1亿t·a-1,高值区分布于雅砻江干流和支流水网附近.泥沙输移比在河道附近和水库周边较高.水库周边是最为主要的保沙区.水库使用年限内,集水区对于减轻二滩水库泥沙淤积服务总价值27.53亿元.集水区内不同结构类型的土地利用/覆被情景对保沙能力所产生的影响各异,模拟保沙量符合林地＞草地＞裸地＞农田规律,农田保沙能力最弱,是二滩水库最为主要的产沙源.     

文峪河上游河岸林群落类型及其生态适应性

以文峪河上游河岸林为研究对象,采用TWINSPAN法对研究地区河岸林进行群落分类,对各群落类型特征进行分析.在提出河岸林群落生态功能适应性指标的基础上,对研究地区河岸林群落进行生态功能适应性分组.通过研究,文峪河上游河岸林可划分为阔叶混交林、华北落叶松阔叶混交林、云杉落叶松混交林、云杉阔叶混交林、阔针混交林、油松阔叶混交林、青杨林、沙棘灌丛和柳树灌丛等9个群落类型,但群落类型之间的分异性总体表现不高,且表现出突出的多样性特征;群落乔木层和灌木层的物种组成复杂,草本层多为一些耐干扰种和耐水湿种,总体上越远离河岸,高地群落中的物种比例越高,表现出高地森林与河流之间生态过渡带的典型特点和河岸带生态环境的高度异质性;根据本文构建的群落的生态功能适应性指标,研究地区9个河岸林群落类型可以划分为强入侵性功能组、中等入侵性功能组、弱入侵性功能组和高逃避性功能组等4个生态适应性功能组,不同生态适应性功能组的群落中,乔木层和灌木层的主要物种具有明显不同的生态对策,而草本层物种的差异不明显.     

晋陕蒙交界地区生态退化与恢复的研究现状和展望

晋陕蒙交界地区是我国生态环境破坏最严重的地区之一,当地所存在的植被退化、水土流失和土地沙化等一系列生态问题,不但威胁该地区居民的生存与发展,而且也影响我国东部地区的生态环境质量与经济发展。因此,开展针对该地区的生态恢复理论和恢复技术研究就显得非常重要。本文对该地区数十年来在生态恢复方面的理论研究和治理实践工作的历史和现状进行了分析,提出了今后应该加强对植被退化机理、植被恢复目标群落的确定和如何在大尺度地域上开展生态恢复等问题进行研究的建议,以便为更好地开展该地区的生态恢复工作提供帮助。     

黄土高原泾河流域长时间序列的归一化植被指数动态变化及其驱动因素分析

泾河流域土地开发历史悠久, 是黄土高原水土流失的典型区域。研究气候变化和人类活动影响下泾河流域的植被覆盖变化及其原因, 对黄土高原的植被恢复、水土保持和景观管理等都具有重要意义。该研究应用GIMMS归一化植被指数NDVI、土地覆盖分类数据和气候数据, 采用趋势分析和相关分析方法, 研究了泾河流域1982-2005年植被覆盖变化趋势及其驱动因素。研究表明: 泾河流域24年间79.64%的区域NDVI无显著变化趋势, NDVI趋势显著增加的区域占16.33%, 主要集中在流域中部和南部, NDVI趋势显著减小的区域占4.03%, 主要集中在流域北部。流域所有气象站点的降水量均无显著变化趋势, 气温均呈显著升高趋势。分析发现气候变化不能很好地解释NDVI趋势的空间分异, 人为因素更为重要。从土地利用分析结果来看, NDVI不同趋势下各土地利用类型比例无明显变化, 但NDVI显著增加区以耕地为主, 显著减小区以草地为主, 由此推断NDVI的显著增加趋势主要由耕地NDVI增加引起, 显著减小趋势可能与林地减少和草地退化有关。通过分析不同分区的土地利用数据和社会经济资料, 着重探讨了造成植被覆盖显著变化趋势的人为因素。