系统动力学在中国环境科学领域的应用研究进展

系统动力学作为研究信息反馈系统的学科,由于擅长处理高阶次、非线性、多重反馈的复杂时变系统而受到重视。应用系统动力学原理对复杂的生态环境系统进行建模分析,可为发展规划决策提供科学依据。文中主要介绍了系统动力学的概念、基本理论及其在中国环境科学领域中的应用研究进展。

东三环交通噪声对西南林学院教学影响分析

经对东三环的交通噪声在西南林学院的污染现状进行监测和调查,结果表明,由于近年来城市汽车用量的急剧增加以及其它周边道路改造等原因造成东三环的噪声污染出现严重的趋势,对学校正常运行造成一定影响。

草海保护区功能分区与生态环境变化的关系研究

草海湿地是我国云贵高原岩溶湿地中的独特类型,地处金沙江上游,不仅起到调节下游水量平衡,以及调节区域气候的作用,也是高原特有鹤类——黑颈鹤的主要越冬地之一,其生态环境的变化具有重要的生态意义。通过对草海国家级自然保护区水土流失、湖盆淤积,水环境、黑颈鹤栖息生境等生态环境特征变化以及当地社区湿地资源利用状况的分析,探讨了湿地生态环境变化与现行保护区功能分区的关系,说明三级模式下的湿地生态环境管理激化了湿地资源利用与保护的矛盾,必须加强草海湿地生态结构和功能特征的研究,制定合理的保护区功能分区,切实有效地保护湿地生态环境。

水电工程建设区生态安全评价指标体系研究

通过对水电工程建设区特殊的生态环境状况进行分析,根据"驱动力—压力—状态—影响—响应"(D-P-S-I-R)概念模型,用层次分析法初步构建了这一特殊建设区的生态安全评价指标体系,该体系不仅从动态上评价了水电工程建设区的生态安全,而且还体现了生态安全与社会经济可持续发展的一致性。指出了该评价指标体系存在的不足。

云南纳帕海岩溶湿地生态环境变化及驱动机制

利用原状土就地取样野外定位研究方法,对云南西北高原的纳帕海岩溶湿地生态环境状况进行的2年定位研究表明,纳帕海湿地生态环境破坏严重,表现为湿地面积不断缩小,沼泽类型改变,沼泽旱化、沙化,中旱生植物侵入,沼泽发生逆向生态演替,生物多样性减少,土壤养分衰减退化,土壤酶活性降低,水质变劣.分析了引起纳帕海湿地环境变化的自然因素和人为因素,表明人为活动干扰是引起其湿地生态环境退化的主要原因.

人为活动干扰对纳帕海湿地环境影响的研究

纳帕海是金沙江流域云南西北高原低纬度高海拔的季节性沼泽湿地,有着若尔盖高原湿地和我国北方湿地所不具备的特点,为我国湿地的独特类型。由于其发育于生态脆弱的横断山石灰岩地区,地处长江上游,承接和调节着高原山区的冰雪融水、地表径流和河流水量,控制着土壤侵蚀,对长江下游水位和水量均衡有着重要作用,但长期以来不合理开发利用,使该区生态环境退化问题十分严重。探讨了人为活动干扰对纳帕海湿地环境的影响,结果表明:排水垦殖造田、过牧超载等人类活动的强烈干预对纳帕海湿地发生发展产生显著影响,40年间湖面积减少了9/10,高原特有水生植物消失或减少,草场资源与牲畜放牧关系严重失调,超载率132.5%,土壤养分衰减下降,湿地严重退化。

云南干热河谷不同坡面整地方式对土壤水分环境的影响

云南干热河谷高温少雨,水土流失严重,土壤水分严重亏缺,人工植被“土壤干化”现象严重。通过在坡面采用不同的整地方式,对微地形进行塑造,强化降雨入渗,结果表明,不论是雨季还是旱季,水平台和水平沟整地后,水平台、台间坡面、水平沟、沟间坡面的土壤水分环境均比同一等高水平上自然坡面好,旱季水平台和水平沟与自然坡面的差距从分水岭到坡脚逐渐减小,雨季差距最大值出现在坡的中部,水平台整地后,西坡的含水率比北坡和南坡高,在一定的坡度范围内,坡度越缓,水平台整地改善土壤水分的效果越明显,偏粘性土壤水平台整地后,改善土壤水分环境的效果要比偏沙性的土壤好,水平台和水平沟整地后,增加了水分在土壤中蓄存的时间,对植物的吸收利用非常有利。

树木根系固土力学机制研究综述

近30 a来,由于科学技术的发展和生态环境建设的需要,根系固坡力学机制研究成为学科交叉的新领域。鉴于此,概述了近30 a来固土力学机制的研究进展及今后研究方向。综观根系固坡的研究历程,研究集中在林木根系抗拉、锚固、根系-土壤复合体提高抗剪强度等方面。今后应加强对根系纤维素、半纤维素的定量分析,探讨不同植物根系弹性、抗拉力及应力-应变关系的差异,加强水土保持树种搭配的理论研究,从不同力学特性的根系相搭配的角度来研究根系固土护坡的功效。在边坡的稳定方面,应用有限单元方法研究根土复合体边坡的应力场、位移场的变化及边坡的稳定性情况,并用有限元的方法解决实际生产中的边坡造林中树种选择、造林密度等问题。

林木根系的加筋作用试验研究

为探索林木根系的固土机理,基于加筋理论,采用三轴压缩试验的方法,对黄土加根土与素黄土在相同的土壤含水量和密度条件下,进行了25,50,75,100 kPa下的压缩试验,得出了加根黄土与素黄土的应力应变关系和应力差强度包线图,对加根土与未加根土的应力圆进行了分析,推导了加根土的"似黏聚力"。试验表明:在不同围压下,应变达到一定程度,含根土总是比素黄土的主应力差大一个值,说明在根系分布的不同深度,根系都增强了土体的强度。

林木根系固土的理论基础

为了探索林木根系的固土作用,半个多世纪以来许多学者从不同侧面对根系的固土作用进行了大量的研究和探索,在根系固土理论研究上取得了一定成果。鉴于此,概述了莫尔—库仑强度理论、加筋理论、锚固理论等根系固土基础理论以及须根理论模型(W氏模型)、垂直根系木本植物根—土相互作用力学模型、水平根系根—土相互作用力学模型等根系固土的分析模型。依据固土理论,提出了今后根系固土作用研究重点是根系的分布特征,根系与土的摩擦特性以及根系的力学性能。

四川省退耕还林工程林碳汇潜力研究

为估算四川省退耕还林工程林的碳汇潜力,调查分析了四川省2000-2007年退耕还林工程逐年造林的树种、面积等数据资料,利用国家森林资源清查资料中四川省的人工林生长历史数据模拟人工林生长曲线,借助该曲线并结合经调研国内外文献所得林分树种的生物质密度、碳含量、生物量开展系数等生物物理参数,设计出林分碳储量变化计算模型。计算结果表明,四川省退耕还林工程林的稳定碳积累量在2010、2020、2030、2040及2050年,分别为(14.276～14.740)×1012、(33.463～41.059)×1012、(43.796～57.915)×1012、(50.254～70.124)×1012和(54.024～77.655)×1012g C。退耕还林工程林具有显著碳汇功能。

重庆市退耕还林工程林固碳潜力估算

为估算重庆市退耕还林工程林固碳潜力,调查收集重庆市2000～2007年退耕还林工程逐年造林的树种、面积等数据资料,利用国家森林资源清查资料中该市人工林生长历史数据模拟人工林生长曲线,借助该曲线并结合经调研国内外文献所得林分树种的生物质密度、碳含量、生物量开展系数等生物物理参数,设计林分碳储量变化计算模型.结果表明,重庆市退耕还林工程林的稳定碳积累量在2010、2020、2030、2040及2050年分别为14.276～14.740、33.463～41.059、43.796～57.915、50.254～70.124和54.024～77.655 Tg（T=10^12）;退耕还林工程林未来40年内具有显著碳汇功能,其年碳汇量在未来5年左右将达到高峰,2005～2020年是退耕还林工程林年碳汇能力的强盛期.

池塘系统在农村面源污染防治中的应用

农村生活污水是农村面源污染的重要来源。通过为期1年的农村污水水质监测,研究松花坝水源区建立池塘系统对农村污水的净化效果。结果表明:1)池塘系统对铵氮、总氮、总磷的输出具有较好的控制效果,最高去除速率分别为3.78、4.20、1.06 g/(m2.d),最大去除率分别为88.35%、79.28%、86.49%;2)由于硝化和反硝化作用同时存在,硝态氮的含量变化不能准确地反映池塘对硝态氮的去除效果;3)池塘系统对污染物的去除效果与污染物的输入速率呈负相关关系。研究结果可为松华坝水源区农村面源污染治理提供一定的理论依据。

贵州省退耕还林工程碳汇潜力预测

收集贵州省2000-2007年退耕还林的面积和树种数据,并对2008-2010年期间的年度造林面积设置6种可能情景。然后根据贵州省森林资源清查中人工林生长的历史数据,拟合出退耕还林工程主要树种的生长曲线,再结合各树种的生物量扩展系数、木材密度和碳含量等参数,利用"人工林生长曲线法"估算出贵州省未来50a不同情景下的退耕还林工程碳储量变化。结果表明在2010,2020,2030,2040,2050年,贵州省退耕还林工程碳储量分别达到15.013～15.585,33.421～41.296,40.755～56.224,41.640～66.111和47.314～71.252Tg,有着相当大的碳汇潜力。

金沙江干热河谷人工生态林的林分环境分析

金沙江干热河谷尽管分布区域不大,但对金沙江流域的生态环境质量具有十分重要的影响,是金沙江水土保持生态环境建设的核心区。由于其异常干热的气候特点,使得人工生态林建设更为艰难。在干热河谷典型地段——元谋的试验观测表明:现有人工乔木生态林的林分微环境较差,赤桉林F_(an)林内光辐射仅比林外空旷地减小了20.7％;F_(an)的日平均气温(27.37℃)和地表土壤温度的日平均值(32.54℃)分别比林外只低0.14和3.31℃;林分F_1、F_2和F_3春季0～100cm土层内平均含水率分别为6.84％、5.83％和9.16％,林分F_(an)也只有9.83％,相比之下,以扭黄茅群落为主的自然草坡这一季节的土壤水分则可高达13.20％。由此而导致林木生长缓慢,对于10年生赤桉林,F_1的平均树高和平均胸径分别为9.46m和8.68cm;F_3的平均树高只有7.22m,平均胸径更小(3.97cm),表现出明显的生长不正常。高密度的人工乔木生态林在干热河谷地区不能形成合理的林分结构,低密度的稀树或零星分布的散生木生长良好。

云南香格里拉县种子植物区系的初步研究

通过对云南省香格里拉县植被的调查,统计到香格里拉县有种子植物159科705属2 267种(包括变种、亚种和多年栽培种)。种子植物分布区类型组成是温带起源的科占48.5%,温带分布属占66.05%,其中以北温带分布属最多,占28.99%,其次是东亚分布属,占14.47%。分布区类型分析表明,香格里拉县植物区系具有温带区系的特点,属于中国喜马拉雅植物区系中横断山脉地区。此区系具有亚热带北缘的性质,古特有种丰富。

林木根系研究综述

林木根系研究始于18世纪,发展至今,研究主要集中在林木根系的生态学、生物学、生理学、固土力学等方面,林木根系与生态环境相互作用的机制、林木根系生理学、林木根系固土力学机理的研究和应用将是今后根系研究的重要方向.

剑湖湿地保护区土壤特性及其环境影响研究

对云南西部澜沧江流域的高原湿地剑湖的土壤特性,以及人为活动干扰对其湿地生态环境造成的影响进行了研究,结果表明:由于围湖造田及毁林开荒,50年间湖面积减少1/3,蓄水量降低近2/3,沼泽土垦为旱耕地,有机质和全氮含量分别损失43.03%和60.71%,垦为水稻土分别损失6.4%和21.43%,使入湖处水的全氮和全磷分别为湖心的3～10倍,NH4+,NO2-,NO3-约为4倍,水体渐趋混浊,悬浮物增加了1倍.分析了剑湖湿地土壤生态环境恶化趋势,提出了剑湖湿地土壤资源可持续利用建议.

滇中坡耕地农田生态系统中氮素平衡特征

在云南抚仙湖流域尖山河典型小流域,建立标准径流场和微型小区,采用野外田间试验定点监测的方法,以坡耕地烤烟为研究对象,对其氮素平衡特征进行研究。结果表明:在坡耕地农田生态系统中,可溶态氮是天然降雨径流流失氮素的主要形态,其中硝态氮约占总氮的26.5%～75.2%;田面径流中氮素的含量随氮肥施用量的增加而升高,而氮肥施用强度与径流量具有一定的相关性;随着施氮量的增加,烤烟吸收氮的量由60.78kg/hm2上升至87.75kg/hm2,但吸收量与施肥量的比例由45.02%减小至25.91%,径流流失的量明显上升,严重影响了生态平衡以及对环境造成了很大的影响。

林木根系与土体相互作用的有限元数值模拟中几个关键问题的探讨

运用有限元法模拟林木根系与土体相互作用是林木根系固土机理研究的创新点。就林木根系与土体间相互作用的有限元数值模拟中存在的根土复合体的有限元离散化模型的建立、根土复合体各类型单元的本构模型的建立、根土复合体各单元本构模型参数的确定问题、造林边坡稳定性的评价问题等关键问题进行了探讨,并对今后的发展提出了建议。