地质类高校本科生自然地理学教学内容思考——以中国地质大学(武汉)为例

自然地理学是地理学重要的专业基础课程。在地质类高校中,需要根据学生修读的专业课程来调整自然地理学的教学内容,采用课堂讲授、研讨式学习和课程实习等多种教学方式,注重培养学生的系统观和地质演化观。

北半球湖泊营养状态的地理格局及其社会经济制约因素

该文收集了1990-2014年已公开发表的学术论文或数据库中的北半球1 054个湖泊水体总磷、总氮和叶绿素a浓度数据,同时结合湖泊地理坐标、区域人均国内生产总值和人口密度资料,探讨了北半球湖泊营养状态的地理格局及其社会经济制约因素。结果表明:1)湖泊的营养状态指数(Trophic State Index,TSI)与湖泊纬度和海拔均呈显著负相关,反映了在自然状态下,不同气候带营养物质侵蚀输入量的变化。2)20个国家或地区的湖泊TSI均值与人口密度呈显著正相关,表明人口密度高的国家或地区湖泊营养水平相对较高。3)TSI均值随人均GDP增长呈倒U形,符合环境库兹涅茨曲线特征,区域人均GDP 5 000~10 000美元是富营养化减缓的可能阈值范围,超过该阈值后区域湖泊营养水平随经济增长而降低。

武汉市沙湖摇蚊亚化石记录的湖泊生态环境变化

通过对沙湖41 cm沉积岩芯摇蚊亚化石组合进行分析,结合210Pb测年、长江中下游摇蚊-总磷转换函数模型、降趋势对应分析(Detrended Correspondence Analysis,DCA)方法及武汉市历史资料数据,定量重建湖泊水体总磷浓度,揭示了沙湖自20世纪70年代以来环境演化历史。结果表明:(1)1973—1989年,摇蚊组合以水生植被相关属种Cricotopus sylvestris-type和Dicrotendipes nervosus-type占优势,揭示湖泊水生植被发育;这一时期摇蚊重建水体总磷浓度为47—55μg/L,沉积物总磷维持在700 mg/kg;(2)1989—2002年,沉积物总磷增加近一倍,与此同时水体总磷逐渐上升到100μg/L以上,水生植被相关摇蚊属种相对丰度显著减少,湖泊由此进入富营养态;(3)2002年以来,沉积物总磷持续升高到2000 mg/kg以上,摇蚊组合以富营养属种Tanypus和Propsilocerus akamusi-type占绝对优势,水体总磷浓度维持在150μg/L以上。DCA第一轴解释了摇蚊组合变化的62.1%,且样品点在DCA第一轴得分与沉积物总磷呈显著负相关,表明摇蚊组合主要响应于湖泊营养富集过程,这主要与武汉市城市化发展导致湖泊面积萎缩和入湖污水增加相关。研究表明沙湖水体营养本底值约为50μg/L,减少外源营养盐输入是保护沙湖水环境的重要途径。

近60年大冶市三里七湖重金属污染沉积记录

本文采用放射性核素Cs-137测年结合碳球粒定年方法,建立大冶市三里七湖浅孔岩芯的年代序列。基于沉积物中10种重金属元素、磁化率和粒度等多指标记录以及大冶市的社会经济统计资料,采用地质累积指数和主成分分析方法,重建了近60年大冶市三里七湖重金属污染演化历史。结果表明三里七湖生态环境演化可以分为三个主要阶段:1951年以前,重金属含量低,反映工农业发展水平较低、人为干扰少,湖泊生态环境处于自然演化阶段;20世纪50年代以来,流域工农业活动发展加快导致重金属富集,尤其是1984年以后,重金属富集进一步加剧;2000年以来Zn、Cd、Ni、Fe、Cr等元素的含量仍呈升高态势,而Cu和Pb含量下降,反映人为活动干扰仍然十分强烈,同时冶炼技术进步和环境治理可能减少重金属污染。相关分析结果显示重金属地质累积指数与工业和农业产值显著相关,且与工业产值相关系数更高。这表明工农业活动引起的重金属输入是三里七湖重金属污染的诱因,其中工业活动影响更大。

亚高山湿地摇蚊亚化石记录的近两百年来环境演化——以重庆葱坪湿地为例

偏远的亚高山湿地受人为活动直接干扰较小,是追踪气候变化和大气沉降双重影响下湿地生态系统演化的理想研究地.本研究以位于巫山的葱坪湿地为研究对象,基于一根50 cm沉积岩芯的210Pb和137Cs测年、摇蚊亚化石和元素序列,探讨该湿地近200年来环境演化历史.结果表明,摇蚊种群由1910年之前的Chironomus anthracinus-type、Limnophyes sp.、Cladotanytarsus mancus-type 1变为19101925年的C. mancus-type 1、C. anthracinus-type、Procladius sp.和Endochironomus impar-type的优势组合,这些优势种均指示浅水环境.此后,耐营养种E. impar-type、Polypedilum nubeculosum-type和C. anthracinus-type逐渐成为优势种.冗余分析表明,总磷、总碳和钙是解释摇蚊组合变化的显著环境因子. 20世纪30年代以前摇蚊种群可能与进入湿地的径流量小、水位较低相关,而20世纪中叶以来摇蚊组合变化指示大气沉降增长背景下湿地营养富集过程.在大气沉降和气候变化的双重影响下,耐营养属种增加和生物多样性降低表明葱坪湿地生态环境正发生退化.

岩溶地貌现场教学方案设计

地理学是一门实践性很强的学科,现场教学对专业基础课学习有显著促进作用。结合隐水洞岩溶地貌,从课前准备、教学过程和课后小结三个环节设计了具体教学方案,在教学过程中增加自主探究性学习内容。现场教学有助于学生对专业知识的掌握,培养学生自主学习能力,并提高学生对地理专业的学习兴趣。

利用数学形态学的遥感影像水系提取方法

针对目前遥感水系提取存在的问题,提出了一种基于数学形态学的遥感影像水系提取方法。该方法在光谱模式识别提取水体信息的基础上,利用数学形态学方法将提取的水体结果进行断线连接、去噪及细化等处理,从而得到连续的水系。以Landsat ETM+影像为例进行了实验,结果表明,该方法可以提取连续、完整的水系;且提取的水系精度与现势性均优于国家测绘局发布的1∶25万数字线划图(DLG)水系。

9．6～6．0kaB．P．阿曼降水重建及其与中国南方降水的对比

了解东亚季风和印度季风及其变化特征并认识它们的活动规律，有利于提高预报季风变化及区域降水的准确性。虽然最近几十年两个季风区提取的高分辨率古气候记录较多，但气候意义明确且可进行比较的记录尚不多见，限制了印度季风和东亚季风的对比及其动力学机制的探究。本文利用分别来自阿曼南部、北部的两个具有精确年代的石笋氧同位素记录，高分辨率重建了全新世早一中期印度季风区阿曼的降水序列，比较了同期印度季风降水与东亚季风降水的差异。研究结果表明，9．6～6．0kaB．P．期间阿曼降水总体上呈波动增加的趋势，与东亚季风区的中国南方降水变化基本同调。早一中全新世的弱厄尔尼诺一南方涛动（ENSO）可能是印度季风和东亚季风变化保持一致的原因。因为ENSO对两个季风系统的影响不同，强ENSO时可导致两者间的差异；弱ENSO时，则因其对两个季风系统的影响较小，使得两者间的差异并不明显。太阳变化驱动的ITCZ南北移动应是阿曼和中国南方降水同步变化的主要原因。

泥炭地苔藓附生硅藻个体大小对水位变化的响应

苔藓附生硅藻是泥炭地中重要的微生物种群,其种群组成对泥炭地水位变化响应敏感,但其形态特征与水位变化的关系还不清楚。本文选取苔藓附生硅藻中2个主要优势属种Eunotia steineckei和Eunotia paludosa var.paludosa,在显微镜下测量其个体长度。硅藻个体长度均值与水位、含水量、pH、电导率、总磷和总氮等环境因子的Pearson相关分析结果表明,2个种的个体长度均值都与水位变化呈极显著负相关关系,而与含水量呈显著正相关。除E.steineckei个体长度与pH值呈显著负相关外,硅藻个体长度与其他环境因子相关性都不显著。表明这2种硅藻个体的长度主要响应于泥炭地水位变化。硅藻在无性繁殖阶段个体分裂变小,有性繁殖阶段产生复大孢子个体恢复。泥炭地水位变化可能调控硅藻繁殖方式,从而影响硅藻的个体形态。本研究表明,苔藓附生硅藻个体大小可作为反映泥炭地水位变化的敏感指标。

近50年以来的东洞庭湖沉积物中氮磷硅元素变化与区域环境演变

氮磷硅是水生生物生长所需的生源要素，但过量营养物质输入会导致水体富营养化。长江中下游地区湖泊富营养化已成为区域最严重的生态环境问题之一，已有的研究大多聚焦于氮磷输入对富营养化的影响，而对硅元素的关注较少。文章基于东洞庭湖湖心和湖滨两处浅孔岩芯年代学、总氮（TN）、总磷（TP）、总有机碳（TOC）和生物硅（BSi）分析，并结合流域历史资料数据，揭示东洞庭湖近50年以来的氮、磷、硅元素变化过程，为深入认识人类活动影响下湖泊演化机制提供新线索。研究结果表明，20世纪80年代以来TN、TP和TOC含量均明显增长，主要是由于人为输入氮磷的增加和湖泊内源生产力的提高；生物硅含量呈波动变化。同时，BSi：TN和BSi：TP大幅下降，反映了湖泊中氮磷硅元素非平衡增长过程，硅缺乏现象凸显。BSi：TOC降低反映初级生产力中非硅质藻类（蓝绿藻等）相对增加。氮磷输入增加和大坝对硅的拦截效应会加重水体硅缺乏，进而加剧非硅质藻类增殖风险。