面向能源环境领域研究生育人生态构建与实践——以山西大学能源环境学科群教育教学改革为例

基于教育生态理论,立足山西能源大省的产业特色,山西大学发挥综合类大学能源环境领域多学科优势,提出“能力为基、创新为本、服务需求、回归工程”的研究生教育理念,组建由能源动力、环境工程、控制工程等学科构成的学科群,形成学缘结构互补的导师团队,开展教育教学改革。通过整合多方资源,搭建贯通政产学研用的载体,探索出“学生中心、四方联动、平台支撑、四位一体”的研究生育人生态,打造了服务产业升级和区域经济转型的政产学用的县域“襄垣模式”和产学研用的“大地模式”,培育了一批适应产业发展的复合创新型人才,社会影响广泛深远。这一育人生态不仅为资源型经济转型发展提供了人才支持,也为地方高校“政产学研用”共融提供了示范样本。

基于主体功能区的山西省碳排放时空特征及减排评价

碳排放核算是落实温室气体减排目标、应对气候变化和实现可持续发展的重要基础。碳排放强度的变化趋势体现了碳减排成效,是主体功能区未来减排措施和低碳发展道路的选择与调整的重要依据。以我国典型高碳经济省份山西省为研究对象,采用BP神经网络模型,基于市级碳排放量、人口、GDP、夜间灯光总值、植被覆盖率、城市化水平构建了适用于主体功能区的碳排放核算模型,运用探索性空间数据分析、Dagum基尼系数和时间倾向率等方法,分析了主体功能区碳排放时空特征、碳排放区域差异并评价碳减排成效。结果表明:(1)从时间趋势来看,2006—2020年各主体功能区碳排放量呈现逐年增长的趋势,其增长率均表现为重点开发区域(48.08%)>农产品主产区(38.13%)>重点生态功能区(33.95%)的特征,与各区域的功能定位和产业结构显著相关。(2)从空间演变来看,主体功能区的空间集聚特征与山西省“两山夹一川”的独特地势相关。重点开发区域空间集聚格局较为稳定,集中在山西省中部,而农产品主产区、重点生态功能区的集聚特征不显著,分布在东部和西部。(3)碳排放区域差异分析表明山西省碳排放地区间总体差异呈现下降趋势,总体基尼系数由2006年的0.505下降到2020年的0.498,年均下降0.102%,重点开发区域和重点生态功能区之间的差异是总体差异的主要来源。(4)碳减排效果评价显示主体功能区碳排放强度均呈现下降趋势,重点开发区域的碳减排成效显著高于农产品主产区和重点生态功能区。基于对主体功能区碳排放的分析,结合其功能定位,针对性地提出主体功能区减排和低碳发展措施。本文为我国能源资源型省份制定和实施差异化节能减排政策提供了科学参考。

山西省重点保护野生植物资源及区系特征研究

以《国家重点保护野生植物名录(第一批)》和《山西省重点保护野生植物名录(第一批)》为依据,建立山西省重点保护野生植物名录。共记录57种保护植物,隶属于38科45属(其中国家Ⅰ级保护2种,国家Ⅱ级保护6种,省级保护49种)。分析结果得出,山西省重点保护野生植物在全省的分布不集中,零散分布于全省61个县区境内,且绝大多数物种的分布范围很狭窄。山西省重点保护野生植物区系具有复杂多样、起源古老、孑遗植物和单种属多等特点,科、属植物区系成分以温带分布型占优势,同时也有较明显的热带性质,过渡性特征比较明显,有其独特的地理优势和保护价值。本研究旨在对山西省重点保护野生植物资源现状及区系特征进行初步研究,从而为野生植物资源的保护和合理有效地利用提供科学的理论依据与参考。

山西省种子植物多样性分布格局与环境关系的研究

采用除趋势对应分析 (DCA)、典范对应分析 (CCA)对山西省 1 2个区域的种子植物多样性及区系地理成分的分析表明 ,全省种子植物多样性格局可分为 3类 :第 1类为山西省西部和北部山地 ,热量相对较低 ,海拔较高 ,降水随海拔升高而增加 ,气候垂直变化明显 ,小生境类型较多 ,分类强度大 ,区系成分中以北温带、旧世界温带属占绝对优势。第 2类为山西中部地区 ,地势相对较低 ,水热条件中等 ,北温带成分仍为优势种 ,但旧世界温带分布属和泛热带分布属的比例增加。第 3类为山西南部和东南部山区 ,降水量相对较高 ,但温度也高 ,蒸发量大 ,属的区系成分中以北温带成分为优势 ,但第二优势成分为泛热带亚洲成分 ,与前 2类地区相比 。

山西省县域生态环境脆弱度评价

山西地处黄土高原东部,水土流失非常严重,生态环境的恶化严重阻碍其可持续发展战略的实施。以山西省97个县域作为研究对象,共选取3大类12项指标,通过层次分析法计算出各指标的权重,采用模糊综合评判方法对各县生态环境脆弱度进行计算和定量评价,并根据最大隶属原则把97个县份分别划分为强度脆弱、中度脆弱和轻度脆弱三种不同脆弱等级。计算结果表明,山西省生态环境脆弱形势十分严重,有52个属于强度脆弱,28个属于中度脆弱,17个属于轻度脆弱。

山西中条山混沟原始森林植物区系和资源研究

混沟原始森林地区有野生种子植物529种,隶属于321属、97科,其中裸子植物3科、3属、5种,被子植物94科、318属、524种;其中双子叶植物87科、284属、470种,单子叶植物7科、34属、54种。此外,该地区分布有14种国家重点保护野生植物和26种山西省重点保护野生植物,是山西省珍稀濒危植物分布最集中的区域。种子植物区系成分在属的水平上以温带分布占绝对优势,热带分布略现突出,显示了该区系的特征是亚热带向暖温带过渡;在种的水平上以中国特有分布最多,温带分布和东亚分布略占优势,而热带分布显得十分逊色,这一方面显示该区系在中国植物区系形成与发展过程中的分布中心地位,同时反映了该区系的温带性质及其与东亚植物区系的密切联系。混沟地区地质历史悠久,自然生态条件优越,生态系统稳定,因此,既保留了较多的单型属和寡种属以及古老的孑遗植物,而且,许多亚热带区系成分也构成了该区系的重要成分。混沟地区有17类野生资源植物,大多数种类的植物具有多种利用价值,但是由于种种原因,没有得到有效的开发和利用。因此,应该有选择、有重点、有计划,系统化、规模化、产业化地研究开发。

明清时期太原盆地水环境变迁原因探析

明清时期太原盆地内水环境发生重大改变,主要表现在河源水量减小,含沙量增大和河流频繁迁徙改道以及湖泊温度等。究其因,既有气候因素、地形状况、地质灾害等自然地理环境因素,又有人类活动加剧对太原盆地内水环境产生重大破坏等人为方面的因素。

基于AHP法的运城市盐湖区生态环境旅游资源评价与对策研究

基于层次分析法(AHP)构建评价指标体系,然后用方根法确定不同层次各因子的权重并对其进行大小排序,得到的主要结论如下:运城市盐湖区的生态资源具有很高的价值,同时却面临着旅游资源开发条件不足的严峻挑战。该区欣赏游憩价值、文化价值和生态环境条件这三个因子具有绝对优势。交通通讯是限制运城市盐湖区旅游业发展的主要因素。对运城市盐湖区旅游资源进行了定量评价,目的是通过找出影响当地旅游资源的主要因子并分析其影响的正负面性,并提出相应建议和对策。希望能够为运城市盐湖区的旅游业的发展指明方向,进而为其他地区的盐湖旅游业提供发展指导。

2000—2020年山西省农业碳排放时空特征及趋势预测

为探讨山西省农业碳排放时空特征及未来变化趋势,采用排放因子法,基于种植业、畜牧业10类碳源,测算山西省2000—2020年农业碳排放量,并运用STIRPAT模型对2021—2030年全省农业碳排放量进行预测。结果表明:2000—2020年山西省农业碳排放量总体呈先缓慢上升后波动下降的变化趋势,农业碳排放强度整体呈波动下降的变化趋势,年均降幅4.1%。种植业和畜牧业分别占农业碳排放总量的42.2%和57.8%。其中施用化肥是种植业碳排放最重要的来源,年均占比26.9%。牛、羊养殖是畜牧业碳排放最主要的两大来源,平均贡献率为28.4%、21.9%。山西省农业碳排放总量高值区多分布于晋北及晋南地区,低值区分布于中部地区,农业碳排放强度呈北高南低的分布特征。基于STIRPAT模型对山西省2010—2020年农业碳排放估算结果的精确度较高,由此预测2021—2030年山西省农业碳排放量,结果显示其呈下降趋势,在基准情景、低碳情景1和低碳情景2中,到2030年农业碳排放量分别为277.2万、268.5万、252.3万t。研究表明,山西省农业已实现碳达峰,随着低碳措施的进一步强化,未来农业碳排放呈持续降低趋势,有助于加速实现碳中和目标。

山西省湿地植物CSR策略的空间分布格局及其与气候因子的关系

山西省位于黄河中游,黄土高原东部,生态区位十分重要。山西省湿地植物对湿地生境的变化敏感,但对湿地植物功能性状综合性,对其生态策略、空间分布格局及与气候变化的耦合研究尚不充分。本研究运用植物的竞争-耐胁迫-自由(CSR)策略,从湿地植物功能性状出发,采用PCA分析和Pearson相关分析,确定山西省湿地植物的主要CSR策略类型,研究湿地不同对策类型的空间分布格局和其与气候因子的关系,探究物种丰富度与植物CSR策略的关系。结果表明:(1)山西省湿地植物的CSR策略主要为C策略植物、CS策略植物和SR策略植物。(2)C策略植物与海拔极显著非线性相关(P<0.001),与经度极显著负相关(P<0.001),与纬度极显著非线性相关(P<0.001);CS策略植物与纬度负相关(P<0.05);SR策略植物与海拔(P<0.01)和纬度(P<0.05)正相关。(3)C策略植物与年均温(P<0.001)和降水季节变异(P<0.001)之间存在极显著非线性相关关系;CS策略植物与年降水量正相关(P<0.01),与气温季节变异负相关(P<0.01);SR策略植物与年均温负相关(P<0.01),与降水季节变异之间存在非线性相关关系(P<0.01)。(4)SR策略植物与丰富度正相关(P<0.01)。综上,海拔和纬度作为间接因子影响着湿地植物CSR策略,年均温和降水季节变异则是影响植物CSR策略的直接因子,两者对植物对策类型的共同作用导致现有山西省湿地群落的物种共存机制的形成。本研究可为山西省湿地的保护和修复提供理论基础。

碳量子点修饰g-C_(3)N_(4)缓解二苯醚类除草剂污染

为加速二苯醚类除草剂在可见光环境的降解,以玉米芯制碳量子点修饰石墨相氮化碳,合成一种非金属型光催化剂.考察在该催化剂作用下,氟磺胺草醚、三氟羧草醚和乙氧氟草醚等的光解行为及光解前后毒性.结果表明,氟磺胺草醚在可见光照射下的光解速率最大、其次为乙氧氟草醚,光照3 h的降解率即达99%和91%,而三氟羧草醚的光解速率最低、须光照至8 h才能达到90%的降解率.由高斯软件计算NPA(Natural Population Analysis)电荷分布得福井函数和双描述符,预测反应位点并结合液质联用分析降解产物,推测除草剂的降解过程应包括裂解、水解、脱卤、还原和羟基化等,证明了空穴和羟基自由基在其中的作用.观察玉米种子的生长实验,发现氟磺胺草醚的毒性略高于乙氧氟草醚,但二者经光照处理后毒性均显著下降,三氟羧草醚及其光解产物显示为低毒性.

黄河流域水源涵养服务功能动态演变及驱动因素

黄河流域是中国重要的生态屏障,研究其水源涵养服务功能对推动黄河流域生态保护与高质量发展具有重大意义。采用InVEST模型量化黄河流域1980—2020年水源涵养服务功能,使用空间自相关分析黄河流域水源涵养服务功能空间分布模式,并运用地理探测器分析黄河流域水源涵养服务功能的驱动因素。结果表明:(1)1980—2020年黄河流域水源涵养量为174.8639亿m^(3)—378.4538亿m^(3),多年平均水源涵养量265.0475亿m^(3),其中草地与林地多年平均水源涵养量分别占黄河全流域水源涵养总量的52.94%和24.27%。全流域水源涵养量呈现上下游地区较高,中游地区较低的分布格局。(2)全局莫兰指数为0.875,表明黄河流域水源涵养服务在空间上呈现聚集分布,以低-低聚集与高-高聚集为主。(3)1980—2020年不同地类平均水源涵养能力排序:灌木林>有林地>高覆盖草地>其他林地>中覆盖草地>低覆盖草地>旱地>建设用地>未利用地>水田>水域。(4)降水量是影响黄河流域水源涵养量变化的主要驱动因子,降水量与土地利用间交互作用对黄河流域水源涵养服务功能空间分异解释力显著增强。研究结果可为黄河流域生态系统管理与高质量发展提供重要参考。

山西吕梁山南段植物群落的数量分类和排序研究

运用TWINSPAN和DCA相结合的数量生态学方法对吕梁山南段云邱山的植物群落进行分类和排序.结果表明,TWINSPAN分类将74个样方划分为18个群丛;分类结果较好地反映了植物群落类型与环境梯度之间的关系,并在DCA二维排序图上得到较好的验证;对74个样方和优势种的DCA排序表明影响吕梁山南段植物群落分布的主导生态因子是水分和土壤,而认为干扰加剧了该区域植被的退化.

太原市污灌区土壤重金属污染现状评价

对太原市污灌区土壤重金属分布特征进行了分析评价,结果表明重金属Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、Cr、As、Hg、Cd含量均值均未超过土壤环境质量标准(GB15618—1995),但其平均值均显著高于太原市土壤背景值。各重金属间的相关分析表明,Pb、Zn、Cu、Ni、Mn、Cr、As、Cd之间呈极显著相关,说明这8种元素污染源可能相同。Hg是本区表层土壤重金属污染的主要因子,重金属元素的污染程度依次为Hg>Cd>Pb>As>Cu>Zn>Cr>Mn>Ni。土壤重金属单项污染指数均值均大于1,综合污染指数为2.81,总体上,污染水平为中度及其以上。各种重金属单因子污染指数和综合指数在研究区有相似的空间分布格局,总体分布趋势为东南部小店地区和中南部晋源区相对较高,南部清徐县相对较小;通过因子分析并结合污灌区污染源调查,表明Hg除受污水灌溉的影响外,燃煤释放的Hg可能是重要来源之一,Cd、Zn、Pb和Cu可能来自污水灌溉和大气沉降,以污水灌溉的贡献为主,Ni、Mn、As、Cr来自污水灌溉。Hg、Cd是太原市污灌区土壤中需要优先控制的重金属。

山西吕梁山南段植物群落的生态梯度

吕梁山南段在中国植被区划上属暖温带南部落叶阔叶林亚地带向暖温带北部落叶阔叶林亚地带的过渡地带。采用TWINSPAN分类和DCCA排序法,从植物种、植物群落与环境因子之间的相互关系,对吕梁山南段植物群落的生态梯度进行了研究。结果表明:(1)TWINSPAN分类将74个样方划分为18个群丛。其中4个群丛为森林群落,14个群丛为灌丛。这18个群丛属南暖温带性质的次生植被类型,代表了吕梁山南段植物群落的主要类型,这些群丛都不同程度受到人类活动的干扰;(2)样方的DCCA排序较好地揭示了该区域植物群落的分布格局与海拔、坡度、土层厚度、枯枝落叶层厚度、坡向和人类干扰6个因子的关系,其中制约植物群落结构及分布格局的主导因子是海拔高度和人类干扰,另外,坡向和土层厚度也对植物群落特征产生一定的影响;(3)对环境因子的相关分析表明,海拔、人类干扰、土层厚度和枯枝落叶层厚度之间存在着极显著的相关性,是影响分布格局的主导因子;(4)结合TWINSPAN和DCCA的分析表明,吕梁山南段植物群落表现出明显的垂直分布格局,在海拔690～1100m的低山和沟谷中主要分布着荆条和酸枣灌丛;海拔1100～1300m阳坡和半阳坡主要分布着灌木状橿子栎林,并伴生有少量的侧柏和鹅耳枥;在1300～1570m主要分布着以辽东栎为建群种的森林群落;(5)灌木状橿子栎林的分布,是该地区处于暖温带南部落叶阔叶林亚地带向暖温带北部落叶阔叶林亚地带的交错区的主要标志。

山西北部地区沙棘群落的数量分类和排序研究

采用双向指示种分析法对山西北部地区沙棘群落进行分类和排序研究,结果将山西北部地区沙棘群落划分为14个群系,并论述了各群系的特征.DCA排序进一步说明了群系的分布格局与水分和土壤的密切关系,结果表明组成沙棘灌丛的种群对群落生境具有指示作用,能客观反映群落的生境特征.

山西东南部白羊草群落植物种多样性研究

采用双向指示种分析法 ,将山西东南部白羊草群系分为 17个群丛。采用样方法统计分析其多样性 ,应用丰富度指数 (R1 )、Simpson指数 (λ)、Shannon- Weiner指数 (H′)和均匀度指数 (E1 )研究 17个白羊草群丛的植物种多样性 ,对其多样性指数间的关系进行相关分析。结果表明 ,1)组成白羊草群系的维管植物有 76种 ,隶属于 2 8科 6 0属 ,其中草本植物占总种数的 78.95 %。在生态构成上以中生性植物为主 ,占 6 9.74 % ;2 )群系植物种多样性指数的大小受立地生境和人为活动的综合影响。群系间植物种多样性指数的平缓变化表明 17个群丛对地带性气候具有相似的适应性 ;3)依据群系植物种多样性指数的大小对 17个群丛进行排序后发现 :含有灌木的群丛比纯草群丛的植物种多样性指数明显偏高 ;4 )用 H′指数、λ指数和 E1 指数描述群丛性质时存在较好的一致性 ,λ指数和

太原市污灌区土壤有效态铜锌和锰含量评价

为了研究太原市污水灌溉对土壤有效态元素铜、锌和锰含量的影响,对太原市污水灌溉区(小店区、尖草坪区、晋源区和清徐县)150个土壤样品有效态微量元素铜、锌和锰的含量和分布进行了测定和分析。结果表明,长期污水灌溉导致该区土壤铜、锌和锰的含量均高于文献测定值。有效铜含量晋源区>小店区>清徐县>尖草坪区,分级评价结果均以中等级含量为主;有效锌含量小店区>晋源区>清徐县>尖草坪区,除小店区以低、中级含量为主外,其他3个污灌区均以低等级含量为主;有效锰含量晋源区>清徐县>尖草坪区>小店区,其分级分布情况变异最大,除小店区以低等级含量为主外,其他研究区域有效态锰均以高等级和极高等级含量为主。整体来看,研究区整体缺锌,有效铜含量适中,有效锰含量较高。

气候变化及人类活动对中国北方岩溶泉的影响——以山西柳林泉为例

中国是岩溶最发育的国家之一，全球岩溶面积的1／4分布在中国。由于岩溶含水层对环境变化非常敏感，岩溶泉已经成为人们研究气候变化与人类活动对环境影响的最要信息载体。本文以中国北方具有代表性的柳林泉为研究对象，经过分析认为1957～1973年泉水流最基本上处于自然状态，因此，我们利用1973年前的泉水流量，建立了气候变化条件下泉水流量的灰色系统模型，将该模型外推，获得了1974～2005年气候变化条件下的泉水流量，与同期实测流量相比较，得到了人类活动对泉水流量衰减的贡献。结果表明，1974～2005年，气候变化对泉水流量衰减的贡献仪为人类活动对泉水流量衰减贡献量的8．1％～8．6％，人类活动对泉水流量的衰减起着主要作用。在人类活动对泉水流量的影响中，地下水开采量仅占到其中的20％～35％；其他因素包括水库的修建、跨区域地下水袭夺、矿坑排水、泉域内森林植被的破坏等等，他们对泉水流量衰减的贡献占到65％～80％。因此，传统的单纯以地下水开采量作为人类活动对泉水的影响足不合理的。

人工神经网络在水环境质量评价和预测中的应用

在人工神经网络在水质评价和预测方面的应用研究现状、发展趋势进行讨论的基础上 ,用人工神经网络和综合污染指数法 ( N.M.L.)对同一实例进行比较研究 ,结果看出人工神经网络的优越性 ,在用于水质评价和预测时适应性强 ,结果客观、合理 ,具有深入开发的研究价值和良好的应用前景 ,并可实现对水质变化进行预测和预警的目的。