额济纳三角洲地下水水盐特征与植被生长的相关研究

根据野外实地考察、地下水采样和分析数据,从空间尺度上,讨论了额济纳三角洲地下水水盐的变化特征及其与植被生长的关系。研究结果表明,额济纳三角洲矿化度总体由西南向东北升高,东河SO2-4浓度下降,其他离子增加,西河离子浓度都呈上升趋势,河道剖面表现先上升后下降的水盐特征;终端湖盆为本区高矿化度地区;地下水水盐条件制约植被分布、生存和演替,各种植被类型适应不同的地下水位和盐分特征。

额济纳绿洲柽柳群落蒸散特征的初步分析

利用波文比能量平衡法对额济纳绿洲柽柳群落蒸散进行研究,发现柽柳蒸散速率日变化成双峰形,各月出现峰值和低谷值的时间各不相同,8月最迟;平均蒸散速率值8月>7月>6月>9月;各月蒸散总量大小依次为126 9mm(8月)>93 85mm(7月)>77 3mm(6月)>65 2mm(9月)。整个生长季蒸散总量为363 35mm。蒸散速率的变化受植物自生生理特性及气候因子和下垫面条件影响,其中净辐射起主导作用;蒸散速率与地下水位变化成反相关关系,地下水位的大幅度下降可能致使柽柳死亡。

额济纳地区沙尘气溶胶质量浓度特征初步分析

为更好地理解亚洲沙尘源区气溶胶特征,在巴丹吉林沙漠边缘额济纳地区进行了野外观测。通过对沙尘源区之一的额济纳地区沙尘气溶胶的长期监测,获得了其区域代表性沙尘气溶胶理化特征。其TSP年变化以5月最大,9月最小,这与气象条件密切相关。针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件(背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴)下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径的分布特征也明显不同。总体上讲,额济纳地区清洁大气中沙尘气溶胶浓度量级为102μg/m3,而浮尘,扬沙及沙尘暴期间沙尘气溶胶质量浓度量级为102μg/m3,超强沙尘暴沙尘质量浓度可达量级为104μg/m3,在不同风向影响下,气溶胶粒径分布呈现不同特征;与沙坡头、敦煌地区相比,具有其独特的区域特性。

2000年来黑河中下游水土资源利用与下游环境演变

额济纳地区2ka来水系有自东向西迁移的过程,主要受水尾闾湖从东部古居延泽向西部东、西居延海转移;绿洲时空分布格局也随水系从古居延绿洲向额济纳绿洲发生迁移;荒漠化过程则由古居延三角洲下部向中部和中上部扩展。

胡杨树干液流的时空变异性研究

应用热脉冲式液流测定系统(HPVR)、TDR和ICT自动气象站,对黑河下游额济纳绿洲的胡杨的液流变化及其与环境因子关系进行了1a的观测。结果表明,胡杨液流的日变化具有单峰的特征;在经向的不同位点上液流具有相同的变化趋势,流速随深度增加流速增大,在15mm为最大;在方位上,流速以南面(南、西)远远高于北面(北、东);在水分不足的条件下,树干液流有很大的波动特征;气象因子与树干液流之间的数量关系能较好地预测树干的蒸腾耗水量。

沙坡头地区沙尘气溶胶质量浓度的试验观测研究

中国北方沙尘气溶胶的理化特征及其气候效应受到了广泛关注,但现有的研究大都是基于较短时段和典型事件的试验观测。本项研究利用大流量采样器和安德森采样器,对沙坡头地区沙尘气溶胶的质量浓度特征进行了长达3a的监测,获得了该地区沙尘气溶胶的年变化特征,并与背景气象资料和降尘观测结果进行了对比分析;针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件(背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴)下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径分布特征也明显不同;两种采样器观测结果的对比分析也表明,局地沙尘释放是沙坡头地区大气气溶胶的主要来源,但在沙尘暴过程中,远源沙尘输送的贡献也不容忽略。

黑河下游典型生态系统水分补给源及优势植物水分来源研究

通过对黑河源区降水、黑河下游河岸林生态系统、人工梭梭林生态系统梭梭及戈壁红砂生态系统土壤水和浅层地下水稳定氢氧同位素组成(δD、δ18 O)的测定,对黑河下游典型生态系统土壤水和浅层地下水的补给源进行了研究.同时通过对比分析河岸林生态系统胡杨和柽柳、人工梭梭林生态系统梭梭及戈壁红砂生态系统红砂等优势植物根系水及其对应的土壤水及浅层地下水的δ18 O,对黑河下游典型荒漠植物水分来源进行了研究,并对不同潜在水源对植物水分来源的贡献率进行了计算.结果表明:河岸林生态系统和人工梭梭林生态系统的土壤水和浅层地下水来自黑河源区的降水,源区降水通过黑河河道输水补给河岸林进而形成土壤水和浅层地下水,但人工梭梭林的土壤水蒸发作用强烈.戈壁红砂生态系统由于远离黑河,土壤水不受黑河源区中上游输水的补给.就植物水分来源而言,在河岸林生态系统中,乔木胡杨主要利用40～60cm的土壤水和地下水,灌木柽柳主要利用40～80cm的土壤水;人工梭梭主要利用200cm至饱和层土壤水和地下水;戈壁红砂主要利用175～200cm的土壤水.因此,在黑河下游极端干旱区,土壤水和地下水是维持荒漠植物生存、生长及发育的主要来源.

黑河流域地下水同位素年龄及可更新能力研究

通过对黑河流域地下水的放射性同位素如氚（T）和14C的测定,对该流域浅层和深层地下水的年龄以及其更新速率进行了估算.结果表明：整体上看,从黑河流域的上游、中游至下游,浅层和深层地下水年龄逐渐增加,地下水更新速率也逐渐增大.其中,黑河上游浅层和深层地下水平均更新速率分别为1.96%·a^-1和1.76%·a^-1,可更新能力最强;中游浅层和深层地下水平均更新速率为1.25%·a^-1和0.68%·a^-1,可更新能力次之;下游浅层和深层地下水平均更新速率分别为0.74%·a^-1和0.18%·a^-1,可更新能力最差.黑河流域不同地带地下水由于循环条件的不同,浅层和深层地下水年龄存在较大的差异.其中,中游山前平原补给条件较好,浅层和深层地下水年龄较小;中、下游远离河道地区浅层和深层地下水补给条件差,显示了更老的年龄.黑河流域埋深40 m以上的浅层地下水平均更新速率（1.13%·a^-1）高于埋深40-100 m之间的中层地下水（0.65%·a^-1）以及埋深100 m以下深层地下水（0.55%·a^-1）.因此,在黑河流域地下水开发过程中要合理开发浅层地下水,适当缩减开发深层地下水.

额济纳绿洲沙漠化对柽柳群落影响的研究

柽柳群落是黑河下游额济纳绿洲重要的荒漠河岸林,有河滩和沙地两个亚群系。通过对该区域的考察和对植物群落、土壤的取样分析,表明了在绿洲因水资源短缺而发生环境恶化的过程中,两个亚群系均产生了群落衰退,包括群落种类组成趋向柽柳单一种群,当年生物量占现存生物量比率下降,枝条枯死率上升,而群落盖度、植丛高度、丛幅等无显著变化,因此评估沙漠化的指标应以枝条枯死率为主。土壤表层盐分、有机质和机械组成在河滩系列变化较缓,沙地系列较强烈。在水资源持续短缺情况下,柽柳群落演替的最终结果是柽柳全部死亡后直接演变成裸地和流沙。柽柳群落是额济纳绿洲面积最大的群落类型,因而也是阻止、延缓绿洲沙漠化的最后防线,应注意保护和抚育。

敦煌地区沙尘气溶胶质量浓度的观测研究

在沙尘源区进行长期监测是获取区域代表性沙尘气溶胶质量浓度特征的重要研究方法。敦煌位于甘肃省河西走廊的西端,是中国北方主要沙尘源区之一,利用大流量采样器和安德森采样器进行了长达30个月的试验观测研究,获得了该地区沙尘气溶胶的基本特征。其年变化特征与气象资料的年变化关系密切;针对典型天气过程的观测结果表明,不同天气条件(背景大气、浮尘、扬沙和沙尘暴)下TSP浓度存在倍数关系和量级的差异,其质量浓度随粒径的分布特征也明显不同;并与2001年9月—2004年3月在腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的一些观测结果进行了比较分析。

额济纳绿洲中柽柳耗水规律的研究

本文利用热脉冲技术对黑河下游额济纳绿洲的柽柳灌丛液流进行了测定。结果表明:在正常生长下,柽柳在开始生长的初期(5-6上旬),单位面积液流通量为0.05-0.08L.cm-2.d-1;日平均耗水量为0.8-1.2L.d-1,在生长旺盛时期,液流通量为0.06-0.108L.cm-2.d-1;日平均耗水量为1.1-1.5L.d-1;在生长的后期(6月-9月),液流通量明显下降(9月下旬-10月),液流通量为0.04-0.06L.cm-2.d-1;在液流的日变化中,树液流速具有的多峰变化趋势,在中午有短暂液流明显减小的现象,晚上有明显液流上升,以补充树冠部分的水分储存;随着胸径的增大,茎流速率和茎流量也随之增大;在生长季节地径4-5cm的柽柳日平均耗水量1.25L,整个生长季节耗水量为150.8L。

黑河下游胡杨林耗水规律研究

2003年5-10月,对黑河下游额济纳绿洲中一块25年生的胡杨林耗水进行了研究,结果表明通过标准木的标准比导率和树木胸径和边材面积的相关模型,可以比较准确地推算出林分的蒸腾耗水量。胡杨林的蒸腾耗水量具有明显的季节差异;胡杨幼林在生长季节耗水量为213.4mm。林分的生长状况主要受地下水位和土壤含水量的影响。

额济纳绿洲近20年来土地覆被变化

土地利用/土地覆被变化研究是近年来全球环境变化研究的焦点之一。根据黑河下游额济纳绿洲土地生态分类,利用1982年与2000年2期TM遥感数据对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,分为河岸乔木林、河岸灌草林、荒漠稀疏灌丛、荒漠稀疏草地、河道与水域、盐碱化土地、城镇、戈壁、流动沙丘和剥蚀地山丘陵,从各类土地分布面积变化和类型转移趋向与幅度两个方面,分析了额济纳绿洲20年来土地覆被变化。结果表明:①土地覆被类型结构发生了较大变化,河岸乔木林面积萎缩了0.97%、斑块数减小了376,而河岸灌草林增加了0.92%,数量减小1 316;而%LAND指数荒漠稀疏灌丛由4.49%增加到5.65%,由于中游来水量的锐减,河道和水域的斑块数由40个减少到6个,%LAND指数减小了0.15%。与此同时流动沙丘%LAND指数增加了0.42%。②近20年来以胡杨为主的河岸乔木林和荒漠稀疏草地减小了45.02%和14.55%,相应地以柽柳为主的河岸稀疏灌草地和荒漠稀疏灌丛增加了35.03%和25.88%;河岸乔灌林向河岸灌草林景观转移概率为45.95%,向荒漠稀疏灌丛和稀疏草地转移了0.78%和3.01%,向戈壁转移了10.87%;河岸灌草林景观类型向河岸乔灌林转移8.06%,向稀疏灌丛和稀疏草地转移10.95%和19.64%,向戈壁转移11.88%;③额济纳绿洲具有从河岸乔木→河岸灌草地→荒漠稀疏灌丛快速演化的趋势。

额济纳蒙古族民间景观格局反映的区域环境状况

以内蒙古额济纳旗为例,对当地土尔扈特蒙古族自18世纪初定牧于此开始,至20世纪之前形成的水域、植被和沙丘3大类蒙古族民间自然景观类型进行了研究.水域景观格局特征表明,相对于现代生态环境状况,在20世纪之前,额济纳冲积平原水环境较为优越,整个地区水域景观广布,地下水埋藏较浅.在植被景观格局方面,两河地区主要以胡杨-沙枣河岸林和河岸湿地为主;两湖地区主要以芦苇沼泽-芨芨草草甸和湖岸梭梭林为主;整个地区植被景观处于早期演替阶段.绿洲内部荒漠沙丘景观分布格局体现了干旱荒漠地区的景观基质特征.

基于MSPA与电路理论的黄河流域甘肃段生态安全格局构建

作为高质量发展的前提和基础,生态安全格局构建不仅能够警示潜在重大生态环境问题,而且有利于维护生态系统的健康稳定。以黄河流域甘肃段为研究区,采用形态学空间格局分析(MSPA)方法,融合基于InVEST模型的生境质量评估及生态服务功能空间分布,识别生态源地并进行分级。综合自然地理与社会经济因素构建阻力面,依据随机游走理论提取生态廊道,基于电路模型辨识生态夹点、障碍点等关键生态节点,并在此基础上结合甘肃省国土空间规划,构建研究区生态安全格局。结果表明:生态源地主要分布于研究区南部和东部边缘,空间分布不均且破碎化,总面积1.08×10^(4)km^(2),其中核心生态源地2.45×10^(3) km^(2);识别生态廊道257条,总长度6.06×10^(3) km,其中关键陆地生态廊道22条,长度50.7 km,关键河流生态廊道40条,长度494km;识别生态夹点109处,面积206km^(2),识别一级生态障碍点37处,面积1.59×10^(3)km^(2)。综合构建了“一轴、两核、多区”的生态安全格局,“一轴”为生态保护、修复与生态建设轴,该轴以南、以北分别承担重要的生态安全维护任务、生态保护与修复前提下的生态建设任务。“两核”分别为渭河与洮河流域的两个生态保护核心区,需要优先进行生态保护。“多区”分别为甘南水源涵养区,大通河、庄浪河生态修复区,陇东生态修复区,陇西生态建设区。本研究将MSPA与InVEST模型相结合进行源地识别,在分析机制与识别过程上互为补充,并基于电路理论模拟种群迁徙与扩散,显著提高了源地与廊道识别的准确性,可以为黄河流域甘肃段国土空间开发、生态保护及生态安全维护提供参考。

1850—2100年北极阿拉斯加地区最大河冰厚度时空变化特征

在极地放大效应的影响下,北极气温以较全球平均更快的速度变暖,从而导致了北极冰冻圈系统的剧烈变化。河冰是北极冰冻圈系统的重要组成部分,是气候变化的敏感指示器,同时影响当地的生态、水文和多年冻土等。本研究利用Stefan方程,使用实测河冰厚度数据、CMIP6历史实验数据和四个未来情景(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)的1850—2100年近地表日气温数据,建立了阿拉斯加地区1850—2100年最大河冰厚度,并分析其时空变化特征。研究表明:阿拉斯加地区多年平均最大河冰厚度呈现南薄北厚的特点;在东西方向上,1850—2000年的平均最大冰厚呈现东薄西厚的特点,但未来100年在东西方向上无显著差异(P<0.05)。1850—2100年阿拉斯加地区最大河冰厚度整体上呈显著下降趋势。其中,1850—2014年下降速率为(-0.72±0.25)cm·(10a)^(-1)(P<0.05);随着社会脆弱性的加剧和辐射强迫的增强,2015—2100年阿拉斯加地区河冰减薄的速度明显增大,在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585情景下分别为(-1.39±0.76)cm·(10a)^(-1)、(-3.10±0.73)cm·(10a)^(-1)、(-6.09±0.79)cm·(10a)^(-1)和(-7.45±0.63)cm·(10a)^(-1)(显著性均达到了P<0.05)。1850—2100年最大河冰厚度的下降速率在空间上呈现出自东南向西北加快的趋势。

砂龄对砂田土壤微生物区系及理化性状的影响

以不同砂龄(砂田覆盖年限分别为1、6、12、19 a和25 a)的砂田为研究对象,对砂田土壤混合层、根系密集层、淋溶层和钙积层的土壤微生物区系及影响土壤微生物的因素进行研究。结果表明:(1)砂田土壤微生物组成中,以细菌为主,放线菌次之,真菌最少;随土壤剖面深度的增加,土壤微生物总数迅速减少,这主要是由于细菌数量迅速减少所致;受根系分布的影响,根系密集层的微生物数量高于只有少量根系分布的混合层。(2)细菌和放线菌的数量在作物生长期高于作物非生长期,而真菌的数量则相反。(3)细菌和真菌在砂龄约为6~12 a的砂田中最多,随砂田覆盖时间的增加,砂田逐渐老化,数量逐渐减少;而放线菌的数量反之,在砂龄约为6~12 a的砂田中最少,随砂田覆盖时间的增加而增加。(4)砂田土壤微生物数量与土壤水分含量、pH值和覆盖时间有很好的相关性,土壤养分中的全C含量是限制砂田土壤微生物数量的重要因子。

培养“3S”应用人才实践教学模式的探索与实践——以兰州财经大学为例

“3S”应用技术飞速发展,涵盖了国土、地矿、环保、城建、能源、经济等范围。“3S”产业已经成为一门综合性的新兴产业。现阶段本科生“3S”技术实践课程教学模式与企业实际生产相互脱节,这种现象迫切要求对当前本科生实践课教学进行创新。从应用型人才培养目标出发,分析实验教学中存在的问题,革新“3S”应用型人才培养理念,采用校企联合培养方式,探讨在新培养模式中如何改革“3S”课程教学中的实验教学,提出创新的授课、考核、教学、组织和运行方式,让学生对学科的实践意义有更深层次的了解。对于学生毕业后更好地适应市场需求,具有十分重要的现实意义。同时,也对其他的专业教学改革具有一定的借鉴意义。

腾格里沙漠东南缘沙尘气溶胶主要化学组分特征

基于对沙尘气溶胶质量浓度的长期监测,本项研究对沙坡头地区2001～2002年气溶胶样品进行了化学组成分析,结果显示,Si,Al,Fe和Ca等4种元素的氧化物是该地区气溶胶的主要成分,Al和Si的相关系数接近于1,可以认为是沙漠地区大气气溶胶的良好示踪元素;SO3的绝对含量与Al2O3的变化基本一致,但其百分含量与Al2O3的百分含量呈现负相关,表明人类活动对该地区背景大气气溶胶中的S元素具有定常的贡献,冬季燃煤取暖对S的贡献也不容忽视;K元素在7～9月份出现的峰值,可能暗示了农田对沙尘气溶胶的贡献.

耦合GMOP与FLUS模型的黄河流域甘肃段生态风险评估与预测

黄河流域甘肃段生态地位关键,生态资源独特,生态系统脆弱,科学评估流域生态风险动态演变对于保障流域生态安全具有重要意义。本研究基于2000、2010和2020年土地覆被数据,耦合GMOP(灰色多目标决策)与GeoSOS-FLUS模型,揭示了2000—2020年黄河流域甘肃段生态风险变化趋势,预测了2030年多情景下土地利用格局与生态风险动态,并结合标准差椭圆、风险指数质心等方法探究了生态风险空间分异特征。结果表明:2000—2020年,研究区林地增加、草地萎缩、建设用地快速扩张,生态风险以较低与中等程度为主,生态风险指数由0.166升高到0.172;2020—2030年,自然发展情景下,建设用地面积显著增加,草地与耕地面积退缩,生态风险等级上升,低风险区面积减少8143.63 km^(2);生态保护情景下,林地面积增长,生态风险等级降低,低与较低风险区总面积增加10552.17 km^(2);经济发展与综合发展情景下,耕地扩张明显,低与较低风险区总面积分别增加7164.60与9708.15 km^(2);与自然发展情景相比,其他3种模拟情景下均呈高风险区质心向西北迁移,低风险区质心向西南迁移,且高风险区分布集聚的特征。研究结果可以为黄河流域甘肃段生态风险防范提供理论依据。