采煤沉陷区水土资源评价及生态修复技术实践研究

为进一步探究采煤沉陷区的有效治理路径,以某地采煤沉陷区现存问题为研究案例,首先对该区域水土资源进行全面评价,明确存在的水污染和土壤污染问题。而后针对两类污染问题,以湿地净化池和底泥干化技术为生态修复方法,针对该采煤沉陷区进行针对性的生态修复。从实际结果来看,本次生态修复技术模式在经济效益和生态效益上均有较优表现,因此其具有一定的参考价值。

近70年来不同地貌和植被类型区水沙特征演变及其对生态恢复的响应

黄土高原水土流失治理和退耕还林(草)等生态环境建设,对不同植被类型区和治理度下的水沙过程均产生了深刻的影响。以北洛河流域为例,基于1952—2019年实测水文数据,采用水文统计法,对比分析了上、中、下游等不同地貌和植被类型区生态恢复对水沙数量、径流调节、影响因素贡献等的影响及其差异。结果显示:(1)上、中、下游年均径流深分别为30、23、21 mm,产沙量为0.6、0.05、-0.02亿t。中游年均产流量占流域总水量的51%,上游年均产沙量占流域总沙量的90%以上。(2)上、中、下游径流深极显著减少,减少率分别为-0.28、-0.16、-0.43 mm/a;上游产沙量以0.02亿t/a速度极显著降低,中、下游产沙量不显著减少。(3)上、中、下游的削洪、补枯程度逐年代增加,与20世纪60年代比,21世纪10年代洪水期流量(Q5)分别减少了63%、45%、60%,上游枯水期流量(Q95)增加了68%,中游20世纪80年代枯水期开始产流。(4)与20世纪60年代比,上、中、下游21世纪10年代人类活动对产流量减少的贡献率分别为94.7%、26.7%、60.7%,而对产沙量减少的贡献率均大于85%。结果表明,植被盖度低但生态恢复程度大的上游,主要受人类活动因素影响,产流产沙量极显著减少,径流调节程度较高,产沙量越集中于暴雨过程;植被覆盖程度高但生态恢复程度小的中游,主要受气候因素主导,产流量明显减少,产沙量微弱降低,径流调节程度弱。水沙数量变化大小及径流调节功能程度,不仅受植被恢复程度的影响,还决定于区域植被盖度的大小。研究可为理解黄土高原的生态水文过程提供理论支撑。

绿洲灌区水肥耦合对连作饲用型高粱‘近甜1号’生长的调控效应

以荒漠绿洲沙荒地饲用型‘近甜1号’(BJ0601)高粱(Sorghum bicolor)头茬种植的最佳水肥需求(灌溉量7800 t·hm^(−2);施肥量600 kg·hm^(−2))和栽培模式(株距×行距:23 cm×40 cm)为依据,以头茬和轮作为对照,对连作3年的‘BJ0601’生长适应性(生长发育、茎秆鲜重、种子产量和质量等)、茎秆糖含量及土壤地力(有机碳、矿质养分)变化等进行分析。结果表明:与头茬相比,‘BJ0601’轮作茎秆鲜重无显著差异(P>0.05),但种子产量(925.1 kg·hm^(−2))显著低于头茬(2029.5 kg·hm^(−2))(P<0.05)连作3年后‘BJ0601’生长适应性受到明显抑制;与头茬相比,‘BJ0601’连作3年后出苗数、成苗率及株高分别降低了11.5%、11.4%和43.7%,茎秆鲜重(57.8 t·hm^(−2))和种子产量(677.2 kg·hm^(−2))分别降低了26.4%和71.5%;各处理茎秆可溶性糖含量无显著差异。‘BJ0601’连作3年后土壤地力显著下降。与头茬和轮作相比,连作3年后‘BJ0601’根区10-20 cm土层有机碳含量降低了34.4%和36.7%,碱解氮、速效磷和速效钾含量降低了71.9%和43.9%、85.7%和38.8%、30.9%和16.9%(其他耕作层养分变化同10-20 cm土层)。然而,在高水肥耦合(灌溉量9000 t·hm^(−2);施肥量825 kg·hm^(−2))下,‘BJ0601’连作3年茎秆鲜重(74.9 t·hm^(−2))和种子产量(962.6 kg·hm^(−2))与最佳水肥下连作3年相比分别提高了29.6%和66.3%,且茎秆鲜重和茎秆可溶性糖含量与头茬和轮作相比无显著差异。连作显著影响‘BJ0601’的生长适应性及土壤地力状况,但高水肥耦合和轮作能够减轻连作对‘BJ0601’生长的抑制作用,减缓土壤地力衰退。在荒漠绿洲区须对‘BJ0601’的灌溉施肥方式、耕作措施和栽培管理等进行综合改善,以减缓连作障碍对‘BJ0601’生长及土壤肥力造成的不利影响,才能保证‘BJ0601’高生产力和水肥资源的高效利用。

荒漠绿洲边缘土地合理利用与沙产业发展技术体系研究——以民勤绿洲为例

通过水土资源现状的分析评价,发现2005年民勤绿洲粮经草比例为36.94∶45.16∶17.90,与1991年相比,土地利用格局正向粮经草比例优化和农林牧协调方向发展;民勤绿洲土地资源的限制性因素主要为水分、土质、盐碱和肥力;对水资源现状分析发现民勤绿洲年缺水量达3.921 8亿m3。根据民勤绿洲自然条件和沙产业发展的理论要求,引进并筛选出适宜民勤绿洲边缘栽培的"中苜1号"、"兰热莱恩德"、"苜蓿54"、"德宝"4个紫花苜蓿品种和乌拉尔甘草、中麻黄、沙葱等优良、节水、抗旱的植物种和品种;提出了民勤绿洲边缘土地合理利用和沙产业的发展方向——节水农业和生态产业,主要包括通过合理的林草、林药间作和草田轮作制度,提高水土资源利用率和光能利用率;培育并发展苜蓿、麻黄、甘草、葡萄、马铃薯、棉花、舍饲肉羊等多种形式的荒漠生态产业。通过这些措施的实施,在民勤绿洲及其边缘地区建立"土壤-环境系统,植物-品种系统,节水栽培及产业化发展的技术措施系统"相互耦合的沙产业技术体系,逐步形成粮经草1∶1∶1的土地利用格局,促进民勤绿洲生态经济型沙产业的可持续发展。

干旱区内陆河流域绿洲水土资源生态风险动态研究

水土资源是相互作用相互制约的有机整体,贯穿地区社会、经济、环境协调可持续发展的主线。石羊河为西北干旱区典型缺水流域,依托该流域发展的绿洲是人类生产生活的集聚地,存在着特殊而敏感的人与环境关系。以武威市为例,通过构建LUCC生态风险模型,借助GIS技术与相关统计方法揭示其土地利用生态风险动态及空间变化;参照石羊河水资源公报与武威市统计年鉴(2003—2009年),建立水资源利用生态风险识别评估体系,对比研究了不同时段的水资源利用动态风险。结果表明,研究期内武威市土地覆被景观生态风险主要集中在耕地、牧草地和未利用地,且分布面积较广;各区县土地利用综合风险指数均有所增加,土地利用格局的变化产生了一定生态风险;2003—2009年武威市水资源利用生态风险等级显著提高,各地区需结合自身实际情况,采取措施应对水资源生态风险变化。

中国湿地面面观——兼论湿地保护的重要性及其策略

介绍我国湿地概况,探讨我国湿地的消减原因、保护措施和可持续利用策略;阐述湿地保护对水土资源可持续利用的重要作用;以促进流域水土资源保护及湿地保护工作,挽救湿地生态危机。

台兰河绿洲灌区土地利用变化与水资源动态研究

基于2000年和2005年的遥感影像,利用RS,GIS及景观生态学方法,对台兰河绿洲灌区2000—2005年的土地利用进行监测,并分析了不同时期台兰河绿洲灌区水资源开发利用程度。对研究区土地利用与水资源动态变化关系进行了分析。结果表明,2000—2005年耕地面积和水域面积年均增加分别为3603.8hm2和151.4hm2;绿洲林地和草地大面积减少,减少量分别为2247.07hm2和14325.9hm2,相应地绿地面积减少了16572.97hm2;草地和林地等生态用地的减少是灌区耕地增加的主要来源,转移比例分别为13.97%和5.93%。地表来水量不断减少的情况下,灌区地下水开采量从1989年的5.91×106m3增加到2003年的1.39×107m3,灌溉面积和机井数量不断增大,地下水开采强度日益增加,地下水水位呈日益下降的趋势。农业用水所占比例过大,生态用水逐渐缩减。

绿洲不同生态区资源变异及水土开发模式研究

水土资源的开发始终是绿洲农业发展的核心问题,通过对冲积洪积扇绿洲、冲积平原绿洲、干三角洲绿洲等绿洲不同生态区水土资源空间组合差异及水土资源的开发特点分析,提出了不同生态区水土开发利用要点,认为在冲积扇及冲积平原区域,通过合理井灌井排、人工种植草场及机械化除盐等技术进行恢复盐渍化弃耕地为主来扩大耕地,避免重新开荒后又弃耕的发生;在流域下游干三角洲及沙漠边缘区域,通过高效节水技术防止地下水位抬升,造成土壤次生盐渍化,为绿洲农业资源的优化配置和农业结构调整提供理论依据。

甘肃民勤生态状况调查与分析

通过对石羊河流域生态状况的科学考察,特别是民勤绿洲荒漠化历史过程及其生态环境恶化成因的调查研究,客观分析了民勤生态环境治理中存在的水资源、生态植被、风沙危害、经济发展与生态保护的矛盾、生态移民、资金投入等方面存在的主要问题,并对民勤生态环境综合治理提出了对策和建议。

石河子水资源利用方式对绿洲生态环境的影响

按石河子垦区水资源开发利用的历史,将其与绿洲演变和生态平衡的关系分为四个阶段:原始阶段——生态自然平衡,初级阶段——生态平衡失调,低效阶段——生态环境恶化,合理阶段——生态环境恢复改善。今后,我们应进一步挖掘垦区内部水资源开发利用潜力,实现水土平衡、改善生态环境、实现生态重建。

松嫩平原北部黑土区水土资源平衡效应研究

研究目的:分析松嫩平原北部黑土区在土地利用和农业气候资源变化条件下的水土资源平衡效应。研究方法:在傅抱璞假设理论的基础上,通过拟合参数ω回归方程求得实际蒸散量,以此来构建水分盈亏模型,分析水土资源平衡效应。研究结果:(1)1985—2015年,松嫩平原北部土地利用表现为湿地面积大幅度减少,水田和旱地面积不断增加;潜在蒸散量和气温具有较为明显的变化趋势,气温以0.27℃/10 a上升,潜在蒸散量以5.15 mm/a下降;(2)经过拟合参数ω方程求得实际蒸散量可以有效反映土地利用状况、地貌特征和土壤属性;(3)1985—2015年间总体的水分亏缺率均值是0.25、0.2、0.31和0.13,而土地利用的影响使严重缺水面积逐年增加,其增加量是总面积的1.59%,约是原有面积的2倍。研究结论:基于傅抱璞理论改进的参数ω能够提高地区实际蒸散量的估算精度,对区域水土平衡评价具有重要意义,为实现区域资源合理利用提供指导。

黄土高原不同侵蚀类型区允许土壤流失量研究

为了研究中游黄土高原不同侵蚀类型区允许土壤流失量,利用黄河中游黄土高原主要侵蚀类型区行政区划图,根据1955—2009年不同侵蚀类型区土壤侵蚀强度数据,分析了12个主要侵蚀类型区治理期(1970—2009年)和退耕后(2000—2009年)较治理前(1955—1969年)减沙效益。以土壤侵蚀强度、人口密度、治理期的减沙效益以及人均纯收入为指标,利用总结的公式,将估算的不同侵蚀类型区的总允许土壤流失量8.43亿t(T_2值)和7.19亿t(T_1值)合理分配到黄土高原主要侵蚀类型区,得到不同侵蚀类型区T_2和T_1分配值平均值为4 876.2 t/(km^2·年)和4 158.9 t/(km^2·年)。结合各侵蚀类型区退耕后(2000—2009年)侵蚀强度及较治理期(1970—2009年)减沙效益的增幅及类型区T_2和T_1分配值的比例,拟定了不同侵蚀类型区允许土壤流失量T_2和T_1暂定值,其平均值分别为1 200.0 t/(km^2·年)和900.0 t/(km^2·年)。研究成果为黄土高原及不同侵蚀类型区水土流失治理提供科学依据。

河西走廊绿洲生态建设和农业发展的若干思考与建议

绿洲化是干旱区绿洲时空演变的外在表现,区域水资源承载力是制约绿洲农业与干旱区生态保护的关键。河西走廊既是我国东联西出的重要通道,也是区域发展的重要载体;既是我国西北重要的生态屏障,又是西北地区典型灌溉农业区。经过70多年的建设,河西走廊在社会进步、交通条件、生态建设和农业发展等方面取得了非常显著的成就,但水资源越来越成为制约区域可持续发展的因子。文章在分析河西走廊绿洲生态建设和农业发展存在问题的基础上,提出应以水量确定绿洲规模,并将20%—30%的水资源作为生态用水。建议在目前的水资源供给条件下,合理配置水土资源,提升绿洲质量、控制绿洲规模;适当建立低耗水的荒漠河岸植被带和环沙漠边缘的雨养防沙体系;加强荒漠植被原真性和完整性保护,尽量减少对荒漠植被的干扰,以保护河西走廊生态屏障的安全稳定和绿洲农业可持续发展。

密云县境内潮河流域土壤重金属分析评价

为了解潮河流域周边土壤重金属污染状况,判断重金属污染对周边饮用水源的威胁程度,沿潮河流域采集了15个潮河流域周边土壤样品,测定样品中重金属含量.结果表明,重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均值分别为7.94、0.16、127.71、38.45、0.22、45.97、21.98、81.06μg.g-1.除Pb以外,各采样点土壤重金属含量均值均高于北京市土壤重金属含量背景值.与上海黄浦江水源地相比,重金属Cr、Cu、Ni浓度较高,其他重金属处于中等水平.地累积指数法评价表明Cr、Hg处于中度污染,Cu、Ni处于无-中度污染,其他重金属无污染.生态危害指数法表明,Hg达到强生态风险等级,其他金属均处于低生态风险等级,研究区域整体处于中等生态风险水平,重金属Cr、Hg、Cu、Ni需要加以控制.

新疆节水生态农业现代化发展模式和保障措施研究

节水技术的推广,使新疆工业化、城镇化、农业现代化"三化"发展过程中农业用水制约性明显下降。节水生态农业提高了水资源的利用率、增加农户的经济效益、促进农业产业结构调整、优化生态环境。按照资源条件、经济发展水平和区位条件等,将新疆节水生态农业区域划分为生态资源较丰富经济欠发达区、农牧业主产区、城郊经济发达区、绿洲边缘节水区和外围的近沙区等5个区,并指出生态资源开发模式、"农—林—牧—加"复合生态运行模式、都市型生态农业发展模式、生态恢复和治理模式、沙区生态产业化模式等5种节水生态农业现代化发展模式的特色。提出节水"一体化"政策、构建节水生态补偿机制、健全水利法规、明晰水权、水价等措施,保障新疆节水生态农业现代化发展。