典型沙漠绿洲城市表土磁性特征及环境指示意义

选取典型沙漠绿洲城市(乌海、石嘴山、银川)表土为研究对象,对其环境磁学性质、土壤质地与重金属含量分布进行系统研究.结果表明,乌海市和石嘴山市表土为典型砂土,银川市为砂壤土.三个城市表土样品均以较粗的MD-PSD颗粒的亚铁磁性矿物(磁铁矿)为主导,磁化率均值分别为152×10-8、104×10-8和117×10-8 m3·kg-1.乌海市表土磁性矿物含量和磁性颗粒大小都显著高于石嘴山和银川市.重金属(Cr、Cu、Pb、Zn、Fe)的污染负荷指数(PLI)均显示,三个城市表土均存在轻度污染特征.同时磁化率和污染负荷指数在非工业区表现出点状高值分布,在工业区表现为面状高值分布特征.乌海市表土磁参数与重金属的相关系数显著高于石嘴山和银川,表明磁参数对于污染来源单一地区的污染程度评估更具优势.尽管三个城市表土磁学性质存在较大差异,但其磁化率均随污染负荷指数的增加呈现相同程度的递增.磁化率可以作为宁夏平原地区表土重金属污染程度评估的统一有效的代用指标.

呼和浩特市大气降尘磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法研究了呼和浩特市及其对照点大气降尘样品的环境磁学特征,同时与西北地区两大典型污染城市—乌鲁木齐、兰州进行对比,探讨了环境磁学在大气污染监测和来源解析方面的应用.结果表明,两地样品磁学特征均受磁铁矿控制,磁性矿物为假单畴和多畴颗粒;与对照点相比,呼和浩特样品磁性矿物的含量较高,颗粒较细.通过降尘污染的季节变化对比可知,呼和浩特大气污染受到自然因素和人类活动的共同影响.相对于磁化率(χlf)而言,饱和等温剩磁(SIRM)能更好地反映呼和浩特大气污染状况,可作为大气降尘磁性特征的有效指示器.与乌鲁木齐和兰州相比,呼和浩特逆温强度较大,但大气污染程度相对较低,暗示人类活动对大气污染起到主导作用.

西北干旱区树轮气候学研究进展

西北干旱区由于其特殊的地理位置和环境特征,是国内树轮气候学研究开展的最主要区域之一,该地区集中了我国大部分的树轮研究工作。干旱的气候条件不仅使该地区树木对气候变化响应敏感,同时也有利于老树的生长和古木的保存,为研究过去气候和环境变化提供了可靠的代用指标记录。通过总结分析西北干旱区已发表的树轮气候学研究成果,讨论了树轮气候学研究在该区域的空间分布特征,树轮长年表的研究进展以及树轮记录的西北干旱区温度和湿度变化特征等。研究结果表明,目前西北干旱区树轮气候学研究以树轮宽度指标为主。青藏高原东北部地区和新疆天山地区的树轮记录主要反映湿度变化,而新疆阿勒泰地区的树轮记录以响应温度变化为主。树轮记录的西北干旱区温度和湿度变化特征在青藏高原东北部地区和新疆地区存在一些异同,整体青藏高原东北部地区树轮记录的气候变化特征比较一致。

中国北方地区旧石器时代环境考古学研究进展

旧石器时代环境考古学以研究旧石器时代人类与环境相互作用关系(过去人地关系)为目标,随着材料积累、科学技术进步和研究方法发展,中国北方地区的旧石器时代环境考古学研究在最近三十年发展显著。从古人类对地质资源、石料资源和动植物资源的开发、利用策略角度回顾了相关研究成果,综述了古人类对环境变化事件的响应和行为适应研究,并分别从迁移适应和技术适应两个方面进行了讨论,指出旧石器时代环境考古学的发展需要考古学家与古环境研究学者开展密切合作。

昆仑山北坡黄土粒度特征与环境意义初探

昆仑山北坡沉积了极端干旱区巨厚的黄土,不仅记录了塔克拉玛干沙漠的发生发展过程,也蕴含了西风环流的演化信息。该地区气候干旱,成壤作用弱,靠近物源,黄土记录了沉积时的粒度特征,是研究风动力变化的良好载体。本文选取昆仑山北坡的普鲁剖面进行详细的粒度分析,结果表明黄土颗粒较粗,是沙漠的近源沉积,搬运动力较强。通过粒级一标准偏差变化计算,黄土粒度可以分为粉砂(<36μm)和细砂(>36μm)两个敏感粒级组分。依据塔里木盆地内的现代环流特征,粉砂组分主要与近地面较弱的环流风场有关,而细砂组分主要由盆地南缘频发的沙尘暴搬运,并且沙尘暴对沙尘的搬运作用可能更为显著。

绿洲城市不同道路扩展轴的景观梯度变化对比研究

绿洲城市不同道路扩展轴上景观梯度变化是理解城市化对干旱区城乡景观格局及其生态过程影响的重要途径。基于遥感与GIS技术支持，结合景观格局指数与梯度分析，对比分析了干旱区绿洲城市酒泉市肃州区不同道路扩展轴上的城市景观格局梯度动态变化及其特征。结果表明：1996～2010年，肃州区各道路扩展轴沿线景观格局变化显著，建设用地和城市绿地增加迅速，未利用地、灌丛草地和耕地等明显减少；城市化过程表现为沿交通干线轴向上“团块一轴向”的扩张特征。城市化进程造成酒嘉和酒西公路扩展轴方向的景观异质性和多样性增加，景观形状更为复杂，景观类型由原本占主导地位的未利用地逐渐转变为以城市工业建设用地景观为主。酒清和酒金公路扩展轴上，靠近城区中心的景观破碎化程度和景观形状复杂性指数较高，而远离城区中心的各指数值较低，逐渐趋向于多种景观均势并存的景观格局。总体上，不同等级城『订道路扩展轴上城市化及其城市景观梯度变化特征不同，国道酒嘉公路样带〉省道酒西公路〉国道酒清公路〉省道酒金公路；在空间尺度上，各扩展轴上城市郊区景观指数变化明显大于绿洲农业区。

准噶尔盆地南缘黄土磁化率变化规律及影响因素

准噶尔盆地南缘柏杨河典型风成黄土剖面的岩石磁学与粒度研究结果指示该地区黄土磁性矿物以亚铁磁性矿物为主,主要载磁矿物为粗粒原生强磁性矿物,同时含有少量细粒磁性矿物,磁性矿物含量远低于黄土高原黄土。磁性矿物磁晶粒度以假单畴和多畴(PSD/MD)为主,后期成壤过程对磁性矿物颗粒的改造作用很小。柏杨河黄土磁化率增强机制较为复杂,磁学与粒度的曲线对比表明风动力强度对含磁性矿物较粗颗粒具有分选作用,是导致磁化率变化的重要因素,但二者的低相关性又暗示了风动力强度在解释磁化率增强机制中的局限性。古尔班通古特沙漠在末次间冰期以来的收缩与扩张导致的物源变化可能是影响磁化率变化的又一重要因素。

基于像元二分法的白龙江流域植被覆盖度与滑坡时空格局分析

白龙江流域影响滑坡形成的主要因素包括地质构造、地形地貌、水文、气象、植被和人工干扰等,其中地表植被作为滑坡形成的主要外在因素对滑坡的形成和发展具有重要的作用,已引起学术界的广泛关注.以植被覆盖度为主要度量指标,选择2002,2005,2008,2011年4个时段的遥感NDV I值,在改进像元二分法的基础上,探讨了近10年来该流域地表植被覆盖度及其变化特征,并分析了其与滑坡点空间格局的关系.结果表明:该流域植被覆盖度总体变化微弱,但区域内部植被覆盖度变化具有明显的空间异质性,其中低覆盖区域覆盖度呈明显的增加趋势;而历年来,该流域植被覆盖度高的地区滑坡点密度均较低,滑坡点占总滑坡的20.6%,空间分布呈离散状态,而植被覆盖度低的地区滑坡密度较高,滑坡点占总滑坡的34.5%,空间分布主要呈聚集状态,说明白龙江流域植被覆盖度与滑坡点密度呈现负相关关系,植被覆盖度的高低是滑坡发生的一个主要影响因素.研究表明,近10年来,该流域低植被覆盖区域的植被覆盖度增加较快,说明在国家实施退耕还林还草政策后,该流域植被恢复较快,生态脆弱程度减轻,这将为地方防治滑坡灾害的发生起到积极的推动作用.本研究结论可为全流域制定宏观尺度上的滑坡生态防治策略提供科学依据.

基于树干液流及涡动相关技术的葡萄冠层蒸腾及蒸散发特征研究

针对西北干旱区绿洲经济作物葡萄树冠层蒸腾及蒸散发特征的相关问题,在甘肃省敦煌市南湖绿洲开展无核白葡萄树液流速率及蒸散发观测试验,采用基于热平衡原理的包裹式茎流计,详细分析了典型生长季7—9月份葡萄树蒸腾耗水规律,使用"单位叶面积上的平均液流速率SF×叶面积指数LAI"的方法,实现了从单株到林分冠层蒸腾的尺度扩展,并通过与涡动相关技术所测蒸散发数据对比,详细研究了葡萄地冠层蒸腾及蒸散发规律。结果表明:典型生长季中葡萄树液流速率日变化为单峰型曲线,日均耗水量从2.76 kg到10 kg不等,胸径越大的葡萄树日均耗水量越大;冠层蒸腾及蒸散发日变化曲线亦为单峰型,白天8:00—12:00与17:00—20:00期间,葡萄冠层蒸腾与蒸散发曲线均比较吻合,该时间段葡萄地蒸散发绝大部分来源于葡萄冠层蒸腾,而12:00—17:00之间由于午后太阳辐射强烈土壤蒸发量增加,葡萄蒸散发大于冠层蒸腾;典型生长季3个月中,葡萄冠层蒸腾量的变化范围在1.88—8.12 mm/d之间,日均冠层蒸腾量为6.12 mm/d,蒸散发在1.74 mm/d至10.78 mm/d之间,日均蒸散发量为7.13 mm/d;日均土壤蒸发量约为1.01 mm/d,只占总蒸散发量的14.2%,日均冠层蒸腾占日均蒸散发的比重达到85.8%,说明该生长阶段冠层蒸散发以作物蒸腾为主。

祁连山东段宁缠河1号冰川和水管河4号冰川表面运动速度研究

祁连山东段冷龙岭北坡冰川融水是河西走廊重要的水源补给,然而却少有现代冰川运动观测资料.通过在该区域宁缠河1号和水管河4号冰川布设花杆,观测了冰川表面的运动速度.结果表明:2010-2012年,面积较大的水管河4号冰川表面年平均运动速度(5.2m·a-1)要高于面积相对较小的宁缠河1号冰川(2.8m·a-1).水管河4号冰川最大运动速度出现在花杆观测区域的最上部(接近物质平衡线),宁缠河1号冰川最大运动速度出现在坡度较大的区域,说明冰川最大运动速度通常出现在平衡线附近,但还要考虑坡度等地形因素的影响.较之早期的观测资料,水管河4号和其他中国西部地区冰川的运动速度呈现出减缓趋势,可能是物质平衡持续亏损导致冰川厚度变薄的直接结果.

基于人工神经网络的涡度相关仪观测蒸散量的数据插补方法

立足于绿洲农田生态系统,采用人工神经网络方法对潜热通量数据进行模拟和插补.根据作物生长季分阶段模拟,对比整体模拟结果,发现分阶段模拟效果(R2=0.91～0.95,RMSE=28.9～41.3 W/m2,MAE=21.3～28.8 W/m2)优于整体模拟效果(R2=0.87～0.92,RMSE=39.6～50.7 W/m2,MAE=27.6～34.9 W/m2).通过模型网络连接权值对各阶段环境因子的相对贡献率作了定量分析,并从数学统计的角度对研究区蒸散发环境因子影响机理进行了分析.结果表明为了提高潜热通量的插补精度,合理地根据作物生长季分阶段建模插补是有必要的.

甘肃张掖黑水国西城驿遗址出土木炭指示的树木利用和古环境

在2010年度甘肃张掖市甘州区黑水国西城驿遗址的发掘中,采用筛选法,在灰坑、房址、地层、沟和墓中罐子中共采集了38份木炭样品。对其中大于4mm的656块木炭进行了鉴定,656块木炭分别属于13种木本植物种属,有柽柳(Tamarix chinensis)、柽柳属(Tamarix)、沙棘属(Hippophae)、枸杞属(Lycium)、杨属(Populus)、柳属(Salix)、榆属(Ulmus)、云杉属(Picea)、圆柏属(Sabina)、沙拐枣属(Calligonum)、蒺藜科Zygophyllaceae和2种未鉴定的阔叶树及1枚杏核(apricot pit)。研究表明:柽柳属木材在黑水国西城驿遗址古代人类生活中占有重要地位,古人用柽柳作建筑材料。古代居民有可能采集枸杞属、沙棘属和杏属树木的果实食用,可能用沙拐枣属和蒺藜科树木的枝叶做饲料。研究还表明,黑水国西城驿遗址三期古环境比一期和二期相对干旱。

基于生态文明的疏勒河流域大规模移民反思

介绍了1996-2005年甘肃省政府实施的疏勒河农业灌溉暨移民安置综合开发项目的区内外背景,以生态文明为标尺,评价了此次移民的合理性,认为此次移民没有充分考虑疏勒河中下游资源环境承载力,特别是水资源承载力,也没有考虑流域脆弱的生态环境状况.移民虽然使得流域农业得到了较大发展,但生态恢复任重道远.

基于不同零模型的三江平原沼泽湿地主要物种小尺度点格局分析

在三江平原沼泽湿地,基于不同零模型的点格局方法,研究了常年积水环境条件下沼泽湿地主要优势种毛苔草、漂筏苔草、狭叶甜茅以及小叶章种群的空间分布格局特征。结果表明:在0—200cm尺度范围内4种物种基本都偏离完全随机模型,表现为聚集分布,但偏离的程度不同;除了数量最少的小叶章种群外,其他3种物种都在一定尺度上偏离了泊松聚块模型;毛苔草和狭叶甜茅种群在极小尺度上偏离嵌套双聚块模型,但不显著,而漂筏苔草种群在所有尺度上符合嵌套双聚块模型。种群的实测值偏离完全随机模型的程度越大,越有可能符合符合泊松聚块模型,偏离泊松聚块模型的程度越大,越有可能符合嵌套双聚块模型。4种物种在0—200cm尺度范围内形成的聚块是由营养繁殖引起的,多个分株系统组成大聚块,而每个分株系统形成一个小聚块,聚块的形成加剧了种内竞争,使得种群的聚集强度降低。

中小尺度区域泥石流滑坡灾害易损性评价研究

在综合分析中小尺度区域易损性形成机制的基础上,以生命和财产作为易损性的衡量标准,建立了评价指标体系。从危险源密度(H)、人口易损性(Vp)、经济与生态环境易损性(Vm)三个方面入手,分别依据不同的计算模型得到各项评价值。最后借助于柯布-道格拉斯(C-D)生产函数,构建综合易损性评价模型,进行区域泥石流滑坡灾害综合易损性评价。依据结果将评价区分成4个不同的易损等级,脉络清晰,层次分明,可操作性强。

西北内陆河流域典型生态系统通量数据空间代表性研究

涡度通量数据的空间代表性问题是影响其数据质量不确定性的重要原因。选取了我国西北地区具有代表性的四个通量观测站生长季数据,采用FSAM模型对各站点通量贡献源区范围以及通量贡献最大值点进行了计算,给出了在不稳定与稳定两种大气层结条件下各站点源区的主要分布范围（P=80%）：盈科站源区范围相对最小（90-200 m）;阿柔站源区范围约为（120-140 m）;关滩站源区范围约为（500-600 m）;敦煌站源区范围约为（140-280 m）。同时结合各站点仪器架设高度以及不同的下垫面生态环境等因素,对通量源区的变化进行了初步分析,仪器的架设高度直接影响涡度源区范围;不同的下垫面生态环境形成不同的近地面湍流状态进而对通量源区的分布产生间接影响。结果表明各站点观测的通量信息基本均来源于所感兴趣的研究区域。

玉龙雪山地区大气降水中粉尘颗粒物特征研究

以在玉龙雪山地区采集的大气降水样品为主要研究载体,分析了大气降水中粉尘颗粒物随时间的变化特征和影响大气降水中粉尘含量的潜在因素.结果表明:大气降水中颗粒物浓度和典型粉尘特征化学离子含量的变化具有很好的一致性,且季风期末大气降水中的微粒含量显著升高,显示了明显的季节性变化特征.丽江市和甘海子盆地大气降水中粉尘化学离子含量(SO2-4,Mg2+,Ca2+,K+,NH+4,NO-3,粉尘浓度)之间具有较好的相关性,反映了这些离子共同的来源.降水中pH值和电导率的变化很大程度上受到粉尘活动的影响,海盐气溶胶粒子对玉龙雪山地区大气降水中典型粉尘微粒(除Cl-和部分Na+之外)的沉降没有贡献.此外,降水化学和微粒分析表明,丽江市区的大气环境不排除人为活动的影响.

玉龙雪山积雪中粉尘微粒的沉积特征

通过分析在玉龙雪山冰川区采集的雪坑样品和部分表层雪样品,对冰川积雪中的大气粉尘沉积特征进行了深入研究.玉龙雪山积雪中粒径介于0.57<d<26μm微粒的平均数量浓度为115.07×103个·mL-1,平均质量浓度为6283.91μg·kg-1.与北半球其他地区类似研究相比质量浓度相对较高,玉龙雪山地区冰川积雪受局地污染源和中亚粉尘源区的影响较大.雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明,玉龙雪山积雪中具有明显的污化层位,且粉尘浓度和化学离子之间有较好的相关性;微粒的体积-粒径分布众数介于3—21μm,粒径分布显示了单结构模式.此外,玉龙雪山积雪中粉尘沉积量相对较高,这跟雪山及周边地区大量裸露的岩石风化物在积雪中的沉积有关.

国道312酒泉——嘉峪关段公路沿线景观格局变化

公路作为一种特殊的土地利用类型,对其周边景观格局起着"通道—障碍"双重作用。在RS和GIS技术支持下,以甘肃酒泉—嘉峪关市1986、1996、2006年和2010年Landsat TM/ETM+影像为数据源,应用景观格局指数分析法,对比分析近25 a来,酒泉—嘉峪关段国道312公路两侧不同缓冲区内景观格局变化。结果表明:①1986—2010年,公路沿线景观格局变化显著,建设用地增加迅速,未利用地明显减少,且主要转化为建设用地;公路辐射作用在不同缓冲区内影响程度存在差异。②G312线酒泉—嘉峪关段交通道路廊道结构特征变化突出,公路连通度和通道作用不断加强。③公路及相关设施建设使得沿线景观斑块密度增加,景观异质性增强,部分斑块类型在不同缓冲区表现出一定程度的聚集效应;公路沿线景观格局趋于破碎化、多样化和均匀化。④公路沿线以2 000 m内缓冲区影响最大,而公路起始两端的市中心地带影响范围超过3 000 m。两城市扩张与经济发展以及原有景观格局特征是导致公路沿线生态效应差异明显的重要原因。

基于不同时间尺度玉米蒸散蒸腾量及其影响因素

运用涡度相关仪、包裹式茎流计对半干旱区玉米蒸散和蒸腾进行连续观测,并对田间土壤水势及其周围气象因子进行同步监测,分析了玉米蒸散和蒸腾在不同时间尺度上的变化过程及其影响因素,结果表明:①涡度相关仪测定的日蒸散量和茎流计测定的日腾量变化规律一致,相关性较好,但日内蒸散速率和蒸腾速率的变化受环境因子的影响而呈现不同的变化特征;②不同深度土壤水分状况对玉米蒸散和蒸腾存在不同影响。对玉米蒸散起较大作用的是地表以下10~15cm深处的土壤水势,而对玉米蒸腾起较大作用的是15~20cm深处的土壤水势;③在不同时间尺度上,太阳辐射始终是影响玉米蒸散和蒸腾的最主要气象因子;但在日内变化上,玉米蒸散速率和蒸腾速率与太阳辐射和饱和水汽压差均存在较好的相关关系。