社会-生态系统视角下沙漠化逆转定量评价——以宁夏盐池县为例

对沙漠化逆转区进行有效管理是沙漠化治理至关重要的环节,研究沙漠化逆转区社会-生态系统的干扰状况可以为沙漠化逆转区的管理提供理论支持。基于MODIS NDVI产品数据,用移动窗口法则计算了不同空间尺度上盐池县社会-生态系统的干扰强度和干扰连通度,并分析了2000—2015年间不同时间段内宁夏盐池县社会-生态系统干扰的空间分布。结果表明:(1)盐池县不同时间段内社会-生态系统干扰的空间分布具有较大差异,2000—2004年强干扰主要集中于盐池县的南部;2004—2008年强干扰在北部、中部均有表现;2008—2012年强干扰分别位于东、中、西3个小区域,并没有集中于一个区域,且北部强干扰区域进一步增强;2012—2015年强干扰的区域主要集中于县域的北部、中西部和西北部。(2)不同空间尺度上社会-生态系统干扰强度和连通度有很大差异,随着移动窗口的增大,不同集群的干扰类型也发生了变化,主要表现为低干扰离散型向低干扰集聚型转变,高干扰集聚型向低干扰离散型转变。(3)总体上看,除了个别区域社会-生态系统干扰强度和连通度较大以外,盐池县大部分地区社会-生态系统受干扰的强度和连通度并不大,沙漠化逆转程度较低,还有待进一步加强沙漠化治理力度。

藏、汉对比视角下的城市空间环境认知研究——以中国西藏日喀则市为例

以分布式认知理论为基础,采用质性研究法、数量分析法以及GIS空间分析技术,探讨日喀则市藏族、汉族居民对城市空间环境认知的异同性。研究表明,藏族对城市空间环境的认知得分高于汉族对城市空间环境的认知得分。藏族、汉族对城市空间环境的认知水平可分为高、中、低3类。认知空间呈现圈层结构与混合结构模式,可分为藏汉一致性、藏族独立以及汉族独立3种认知空间类型。影响居民对城市空间环境的认知因素有共性因素和差异性因素。景观走廊质量、宜居性、基础设施两项是藏族居民关注的主要影响因素,汉族居民更关注公共服务设施的服务能力以及对当地文化的融入感。

库姆塔格沙漠可培养放线菌多样性及抑菌潜力评估

沙漠土壤蕴藏丰富的放线菌资源,尤其是稀有放线菌类群,是挖掘新放线菌资源的理想生境。本研究开展库姆塔格沙漠可培养放线菌抑菌活性筛选,以期为该地区放线菌资源开发和利用提供菌株资源。根据分离菌株的16S rRNA基因序列分析放线菌多样性;从库姆塔格沙漠4份土样中分离纯化到370株放线菌,分布于11个目12个科的22个属,其中链霉菌属和糖丝菌属为优势菌属,分别占分离放线菌菌株的63%和13.8%。对14株放线菌潜在新种(16S rRNA基因序列相似性低于98.65%)进行高氏一号、ISP2、TSB培养基液体发酵,获得提取浓缩物样品进行抑菌活性筛选,发现11株潜在新种的发酵产物有广谱抗菌活性。本研究表明,库姆塔格沙漠中含有丰富的放线菌资源,具有从中发现放线菌新菌种和抗生素的潜力。

敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]探究敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物粒度特征及沉积环境,为敦煌沙漠绿洲过渡带的生态恢复以及有效控制风沙灾害提供必要的理论依据。[方法]运用对角线法对敦煌沙漠绿洲过渡带地表沉积物进行采样,采用矩值法计算粒度参数,分析其粒度空间分布特征以及沉积环境。[结果](1)研究区地表沉积物粒级极粗砂和极细砂含量较少,沙漠和绿洲分别以粗砂和细砂为主,过渡带以中砂为主,沉积物粒径自沙漠到绿洲呈现明显减小的趋势;(2)3条样带的分选性都较好,相比而言,沙漠的分选性最好,过渡带次之,绿洲最差;(3)偏态除绿洲属于正偏外,沙漠和过渡带都属于近对称分布,频率曲线峰型都是平顶峰,说明不同沉积物粒级对风力作用响应的差异性。[结论]敦煌绿洲的沙以风成环境为主,鸣沙山主要为河湖沙或河流冲积沙,过渡带混合有风成沙和河湖或河流冲积沙。

大风区高速铁路路基双侧挡风墙周围沙粒沉积数值模拟研究

兰新高速铁路横穿多个大风区,对其安全运营造成严重影响。为降低强风对线路的危害,在大风区修筑大量防风构筑物,其中以路基挡风墙最为常见,挡风墙降低了风害的影响,但是带来严重的线路积沙问题。通过数值模拟研究不同风速下路基双侧挡风墙周围的流场特征,利用风产生的壁面剪切应力与沙粒剪切应力的比值确定地表沙粒沉积与侵蚀类型。研究发现,气流在两道挡风墙之间分别形成一个顺时针涡流和一个逆时针涡流,在第二道挡风墙背风侧形成一个顺时针大涡,随着来流风速增大,漩涡尺寸和涡流强度均在增大;由于涡流的存在,部分沙粒被卷走,路堤背风坡附近以及路基面上的沙粒沉积显著减少,当来流风速为24、30 m/s时,南北侧线路道床面均出现沙粒反向侵蚀;单双侧挡风墙的积沙规律对比结果表明,设置双侧挡风墙时,线路积沙显著减少。研究揭示了大风区铁路双侧挡风墙周围路基面上的沙粒沉积规律,对未来风区铁路的防护建设具有指导意义。

兰新高速铁路开孔挡风墙周围沙粒沉积与侵蚀特征数值模拟研究

设置在路基上的挡风墙起到了有效防风作用,但是由于其阻碍作用,对路基造成了严重的积沙危害。因此,基于Fluent欧拉双流体模型,对兰新高速铁路沿线既有下部开孔挡风墙周围风沙两相流运动特性进行数值模拟研究,得到挡风墙周围的流场分布规律以及沙粒沉积与侵蚀特征。结果表明:随着来流风速的增大,路堤迎风侧坡脚处的漩涡强度逐渐衰弱直至消失;路堤背风侧漩涡整体位置往背风侧方向移动,且漩涡涡量增加,导致沙粒反向侵蚀区域增加;迎风侧边坡处的沙粒沉积区域逐步减小,沙粒侵蚀区域逐步增加;北侧线路逐渐出现侵蚀区域,而风速对南侧线路沉积侵蚀区域的变化影响较小。在强风地区,布设挡风墙时应考察线路上风向的地表情况,地表松散、沙源丰富时宜同时采取防沙治沙措施,以达到减缓线路积沙危害的目的。

黄土高原县域资源环境承载力及耦合协调性评价——以陕西省延川县为例

以黄土高原丘陵沟壑区陕西省延川县为研究区,从自然资源、生态环境、地质环境3个子系统选取19个指标,构建了资源环境承载力评价指标体系,采用客观和主观赋权重法相结合,在30 m×30 m栅格尺度上评价了延川县2018年的资源环境承载力,并运用耦合协调度模型分析了资源环境承载力3个子系统的耦合协调性.结果表明,延川县资源环境承载力整体上处于中等水平,全县3个子系统的耦合协调度主要处于初级协调发展阶段和中级协调发展阶段,而处于各类失调衰退阶段的较少;空间上,延川县资源环境承载力及3个子系统耦合协调度均呈现中部高、西北部和东南部低的分布格局,空间异质性强.

基于主导生态功能保护的美丽宜居村镇生态建设模式研究

“村镇建设生态安全评估与绿色生态建设模式研究”是国家重点研究计划“村镇建设资源环境承载力测算系统开发”项目的课题4,研究内容包括不同区域/类型村镇建设主导生态功能辨识研究,村镇承载力测算体系和评价模型构建,区域生态安全对村镇建设的约束影响,生态安全约束下村镇发展的适宜产业与优化途径,美丽宜居村镇绿色生态建设和可持续发展模式。该研究在全国尺度上探明了生态乡镇和特色小镇的空间分布特征、集聚程度和主导生态功能,辨析了全国综合减灾示范社区时空格局;基于5个重要生态功能区的主导生态功能(水源涵养、生物多样性维护、水土保持、防风固沙和减灾防灾)以及黄山市新明乡、仁怀市茅台镇、重庆市武陵镇、敦煌市月牙泉镇和汶川县威州镇等典型村镇产业特点,通过“以点带面”和“以面束点”研究思路,探究了村镇建设生态安全约束下的产业适宜性评价方法,初步提出了茶产业模式、酒产业模式、特色农业模式、生态旅游模式和防灾减灾模式等针对不同类型美丽宜居村镇的生态建设模式。研究结果可以为巩固脱贫攻坚成果和支撑乡村振兴的环境管理提供决策支撑,对重要生态功能区村镇承载力提升和可持续发展具有一定的实践意义。

可培养细菌多样性及抗辐射-抗氧化相关性特征--以库姆塔格沙漠东缘为例

对库姆塔格沙漠东缘可培养细菌进行系统发育学多样性研究的基础上,对菌株的抗辐射和抗氧化能力进行筛选,利用辐射或氧化胁迫后细菌的存活率进行二者耦联关系的研究.研究表明,pH值、TOC和TN是影响库姆塔格沙漠东缘中可培养细菌群落结构的主要因素;分离出的105株细菌分别归属于放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),在可培养细菌数量(9.96×10^(5)CFU/g)和物种丰富度(9个属共72株菌)方面放线菌门均为最优势的门;除拟杆菌门以外,归属于放线菌门、厚壁菌门和变形菌门的可培养细菌中都筛选出了兼具抗辐射-抗氧化的菌株.通过抗辐射抗氧化性能研究表明可培养细菌的抗辐射能力与抗氧化能力具有一定的正相关性;UV-C辐照强度的D10(致死率为10%)剂量高于100J/m^(2)的菌株占可培养细菌总数的21.3%,过氧化氢耐受浓度的D10剂量高于10mmol/L的菌株占70.2%,其中放线菌门的3株细菌K4-10、K5-3和K2-40兼具有很强的抗辐射和抗氧化能力.

中东亚内陆河流域土地利用变化及环境效应对比研究——以疏勒河和扎因代河流域为例

选取中国河西走廊地区的疏勒河流域和伊朗中部的扎因代河流域,应用遥感和地理信息系统技术,对比研究两流域近25 a土地利用变化及生态环境效应.结果表明,过去25 a两流域耕地面积均呈持续增长态势,且疏勒河流域耕地增幅比(0.29%)是扎因代河流域(0.18%)的1.6倍.疏勒河流域增加的耕地面积主要来源于草地,扎因代河流域主要来源于林地.疏勒河流域草地面积呈先减少后增加的态势,主要由未利用地向草地转变所致;扎因代河流域呈先增加后减少的态势,主要来源于林地的退化,且波动幅度大于疏勒河流域.疏勒河流域林地面积呈增加态势,主要因未利用地和草地的人工植树造林所致.扎因代河流域林地呈持续减少态势.疏勒河流域的生态环境质量指数整体呈增加趋势,以生态环境质量不断改善为主导;扎因代河流域生态环境质量指数呈显著减少趋势,以生态环境质量持续恶化为主导.疏勒河流域未利用地转化成林草地是生态环境改善的主要原因,扎因代河林地退化是生态环境恶化的主要原因,疏勒河流域的生态环境保护政策可以对扎因代河流域以及'一带一路'沿线的干旱区提供有益的借鉴.

1990–2010年中国西北地区土地覆被数据集

土地覆被变化作为全球环境变化的一种表现,同时又对全球环境产生影响。分析区域土地覆被动态变化,是开展全球变化、生态系统评估以及人类与环境之间相互作用研究的基础性工作。本研究以中国西北地区(新疆维吾尔自治区、青海省、甘肃省、宁夏回族自治区、陕西省以及内蒙古自治区的阿拉善盟)为研究区,通过收集区域1990年、2005年和2010年的Landsat TM以及2000年的Landsat ETM+遥感影像数据,基于eCognition软件平台,采用面向对象计算机自动分类与人工目视解译相结合的方法,提取研究区四期土地覆被数据。最后采用野外样本点调查、高分辨率影像识别和Google Earth的样本点识别对数据精度进行验证。本数据集可以作为区域生态环境评估的本底数据,也是区域规划、气候变化研究、环境建模以及生物多样性和生态系统碳储量研究的基础数据。

库布其沙漠8种防护林的土壤水分特征

通过野外取样,对库布其沙漠七星湖旅游专线两侧8种防护林0-100cm土层深度的土壤水分进行测定,分析了不同防护林不同土层的土壤水分变化特征及变异系数,旨在了解和掌握库布其防护林的土壤水分特征及变异规律。结果表明,0-20、20-40、40-60、60-80和80-100cm 5个土层的土壤水分随着土层深度增加逐渐增加;5个土层的土壤水分变异系数分别为0.70、0.94、0.92、0.94和0.90,土壤水分的变异系数随着土层深度增加逐渐增大。8种防护林的土壤水分从高到低依次为旱柳(Salix matsudana)+小美旱杨(Populus popular's)混交林(9.31%)>旱柳纯林(8.93%)>沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)混交林(5.69%)>沙枣纯林(3.31%)>速生杨(Populus spp.)纯林(2.12%)>速生杨+羊柴(Hedysarum laeve)混交林(1.90%)>柠条(Caragana korshinskii)纯林(1.60%)>羊柴纯林(1.02%);8种防护林的土壤水分变异系数为:柠条纯林(0.08)为弱变异,羊柴纯林(0.11)、速生杨纯林(0.11)、速生杨+羊柴(0.36)混交林和沙枣+沙柳混交林(0.39)为低等变异,旱柳纯林(0.64)、旱柳+小美旱杨混交林(0.67)和沙枣纯林(0.79)为中等变异。旱柳纯林、旱柳+小美旱杨混交林和沙枣+沙柳混交林是比较好的防护林配置,沙枣纯林和柠条纯林次之,羊柴纯林、速生杨纯林和羊柴+速生杨混交林3种防护林属于不理想的防护林配置。

光伏电站建设对陆地生态环境的影响:研究进展与展望

随着全球能源消耗的快速增长,环境将进一步恶化,各国减排的竞争将更加激烈,而利用太阳能作为清洁能源的光伏发电对于实现地球碳中和具有重要战略意义.陆地生态系统中的集中式光伏电站大范围覆盖地球表面,导致土地利用发生变化,对地表能量平衡和降水的再分配产生显著影响,进而改变土壤养分循环和植物生产力,并最终带来明显的生态环境效应.通过回顾近20年来国内外光伏电站生态环境影响研究的相关文献,综述了光伏电站建设对微气候、土壤和动植物等的影响强度和方向,以及对陆地生态系统功能的潜在影响.光伏电站可以通过调节微气候因子中的太阳辐射强度、空气温湿度、风速和风向等,进一步影响植物生产力、土壤抗蚀性和土壤碳固存等多项生态系统功能.尽管已有文献报道中有关光伏电站建设对陆地生态系统的影响并不一致,但总体而言,可以提高植被盖度和植物生产力;特别在荒漠等生态系统中可在一定程度上改善生态环境.目前,尽管有大量研究报道了光伏电站对生态系统可能具有的效应,但实验性论据尚不充分,对生态系统功能影响机制的研究更为少见.在后续的工作中,可进一步关注光伏电站对生态环境影响的区域差异性,以及对生态系统功能潜在的影响途径,结合生态效应为光伏电站建设区域的生态保护与修复提供依据,并针对潜在的生态风险制定相应预案措施.

玛曲高寒草甸风沙环境与沙化类型研究

玛曲县高寒草甸沙化是青藏高原地区发生沙化的典型案例,其成因、趋势和治理一直受到极大关注。利用三维激光扫描仪,结合野外监测和室内分析等方法,揭示了区域风沙环境,结合区域沉积物粒度与形态特征,依据沙物质来源复杂程度将沙化类型划分为风蚀坑沙化类型和复杂沙化类型。结果表明:区域全年输沙势为164.34 VU,合成输沙势为91.57 VU,合成输沙方向132.37°,风向变率0.56,属于中比率低风能环境。综合风蚀坑沙化类型周边风蚀坑与积沙区的长度比、体积比、长轴线、与区域主风向吻合程度及沉积物粒度特征,可知风蚀坑是该沙化类型区域积沙的主要贡献者。在现代沙化过程中,复杂沙化类型除周边风蚀区、活化沙丘以及沙化草地等为区域积沙贡献沙物质外,黄河河道也为区域积沙提供一定量的沙物质。

柴达木沙漠链霉菌S10^(T)阿糖腺苷的大孔树脂分离工艺优化与结构鉴定

为了获得具有药用价值的活性天然产物,采用4种大孔吸附树脂对柴达木沙漠链霉菌(Streptomyces qaidemensis)S10^(T)发酵液进行静态吸附和解吸实验,优化分离工艺。结果显示,AB-8型树脂具有良好的吸附和解吸性能,该树脂对柴达木沙漠链霉菌S10^(T)发酵液中的活性天然产物吸附工艺为发酵液pH值9,吸附时间4 h,洗脱液70%甲醇溶液。经正向硅胶、反相硅胶和葡聚糖凝胶Sephadex LH-20分离得到了一个化合物,^(1)H-NMR和^(13)C-NMR结合高分辨质谱(LC-HR-MS)鉴定该化合物为阿糖腺苷(vidarabine),是一种具有抗病毒活性的核苷类抗生素,并简单探究了其在柴达木沙漠链霉菌中的生物合成过程。

猫头刺盾状移动式固沙障防沙效应风洞模拟试验研究

[目的]猫头刺盾状移动式固沙障是运用仿生学原理,由盾状铁网筛与上方扎制固沙灌木猫头刺(Oxytropis aciphylla)茎叶构成的一种新型固沙障。对猫头刺盾状移动式固沙障的防风固沙效应进行试验,以确定最佳固沙障类型,并揭示其防风固沙机理,为野外工程防沙措施的选择和制定提供理论依据。[方法]通过风洞模拟试验,在6,10,14,18 m/s 4个风速条件下测量了猫头刺盾状移动式固沙障的风速流场,并在10,14,18 m/s 3个风速条件下对该固沙障进行了携沙风吹蚀试验。对照分析了原位自然型与不同类型,不同大小仿生猫头刺盾状移动式固沙障的防风沙效应。[结果](1)气流在经过猫头刺盾状移动式固沙障时速度均会减弱,形成明显的减速区。在6 m/s时,减速沉降区均达到了20 H(H为沙障高度,H=11 cm);随着风速增加,减速沉降区缩小。风速10与14 m/s时,减速沉降区为15 H;且在风速18 m/s时,也能维持15 H的减速沉降区。(2)3种风速梯度下,猫头刺盾状移动式固沙障的平均输沙量是无沙障的13.8%(10 m/s风速),21.1%(14 m/s风速),23.4%(18 m/s风速)。[结论]结构完整,直径更大的猫头刺盾状移动式固沙障具有最好的防风沙效果。该移动式仿生固沙障防风沙效果好,可移动,可组合并可机械化编制,在防治荒漠化、防风固沙领域有广阔的应用前景。

西延高铁黄土路基高边坡生态防护技术

黄土高原特殊的地质条件与土力学特征导致黄土地区滑坡问题严重。黄土地区交通线路,尤其是高铁路基边坡生态防护(修复)已成为水土保持与工程地质等领域的重要研究问题。以西延高铁黄土路基为例,从黄土地区滑坡的致灾机理、黄土路基边坡的防护措施及黄土地区生态修复技术3个方面,梳理黄土路基边坡生态防护(修复)研究取得进展、适用范围以及未来发展趋势;从工程措施、生物措施和排水措施3个方面,论述西延高铁采用的具体边坡防护技术,并对黄土路基高边坡生态防护技术集成研究提出展望,为黄土地区生态修复及黄土路基边坡绿色防护研究提供参考。

西北干旱区沙漠化土地生态修复技术及沙产业的适用范围

沙漠化是中国北方面临的严重环境问题,几十年的沙漠化防治积累了丰富的沙漠化土地修复和利用的经验和模式。随着生态文明建设尤其是绿色发展的深入推进,迫切需要集成以往的沙漠化土地生态修复技术和沙产业模式,并评估其在当前背景下的适用性。集成了沙漠化土地生态修复技术和沙产业等9种沙漠化土地修复和利用模式,并从气象条件、治理紧迫性、交通便利性、沙漠化程度等自然和人文因素两个方面制定适用性评价标准,以西北干旱区沙漠化土地和沙漠边缘带为研究区域,在遥感产品、气象观测、地面调查等多源数据的支持下,评估各个生态修复技术和沙产业模式在不同自然单元(自然沙地和退化型沙地)及行政县的适用范围,以期为沙漠化土地生态修复技术和沙产业的推广应用提供技术模式、评价标准及适用范围,将为决策者制定沙漠化土地修复和利用措施提供科学支持。

基于模糊综合评判的杭锦旗水资源承载力评价

库布齐沙漠横贯杭锦旗全境,水资源承载力是制约其生态环境与社会经济发展的关键因素。选取人均水资源量、水资源利用率、生态用水率、供水量模数、农民年人均纯收入、人口密度、耕地灌溉率7个主要因素作为评价指标,应用模糊综合评判模型,定量评价了杭锦旗2008—2014年水资源承载力动态变化情况。结果表明:杭锦旗水资源承载力总体上表现为逐年上升趋势,综合评分值最大为0.508,但是在2008—2009年出现了波动,同时杭锦旗水资源开发利用已接近其承载力极限,但仍有一定的开发潜力,能保证杭锦旗经济社会发展需求。

面向县级国土空间规划的自然资源综合调查与双评价——以延安市延川县为例

围绕县级国土空间规划对自然资源与环境问题数据资料的获取与建库、资源环境承载力评价、国土空间开发适宜性评价、国土空间规划优化4个关键问题,以延安市延川县为研究区,提出了基于短板-边际-风险理论的资源环境承载力和基于负面清单的国土空间开发适宜性评价的理论与方法,并以土地斑块为评价单元,完成了延川县的双评价.结果显示:延川县不可接受超载区和容许超载区总面积分别为34.8、42.5 km2,分别占全县国土面积的2.14%、1.75%;水资源经济承载力已处于不可接受承载力状态;国土空间'限制、约束、影响'三级不适宜区总面积为1 262.55 km2,占全县国土空间的66.28%.依据调查和评价结果,对延川县现有'三区三线'及相关国土空间规划进行空间叠置分析、土地功能重新定位以及边界合并、调整与优化,形成了延川县新的'三区三线'边界和全类型国土空间的'一张蓝图',实现了空间上的'多规合一'.