黑龙江省耕地时空变化及驱动因素分析

以黑龙江省1980年、1990年、2000年、2010年、2015年5期土地利用数据为基础,综合利用GIS手段和地理探测器模型,确定1980—2015年4个时期黑龙江省耕地变化的时空分异特征及主要驱动因素。研究结果表明,1980—2015年黑龙江省耕地数量总体增加,增加的耕地主要来源于林地、草地和未利用地。各时期耕地数量变化具有明显差异,以1990—2000年耕地数量变化最多。各时期耕地变化空间差异特征明显。1980—2015年黑龙江省耕地利用动态度呈现出先升高后降低的趋势,耕地利用动态度活跃区域集中在三江平原和松嫩平原地区。各时期驱动因子的解释能力不同,人口数量、政策因素、GDP以及城镇化水平是解释能力较强的驱动力因子。驱动因子对耕地时空变化的影响是通过各个因子之间的交互作用实现的,表现为双因子增强和非线性增强。

大兴安岭地区多年冻土区不同深度土壤碳分布特征

高纬度多年冻土区是对气候变化响应最敏感的区域,多年冻土退化严重影响土壤碳循环过程,揭示不同地表覆盖类型下多年冻土区土壤有机碳的垂直分布规律,对于预测未来多年冻土区土壤碳库变化有重要意义。本研究以大兴安岭高纬度多年冻土区森林、森林沼泽、灌丛沼泽为研究对象,利用钻探法采集土柱(7~8m),对3种不同植被下的土壤碳(有机碳、可溶性有机碳)进行测定,进一步分析土壤碳含量的垂直分布特征。结果表明,随着深度增加,土壤碳含量降低,有机碳含量变化范围为14.55~95.98g/kg(森林沼泽)、17.48~132.93g/kg(森林)、2.58~396.50 g/kg(灌丛沼泽),但在多年冻土层中也存在较高碳含量的情况;活动层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为:灌丛沼泽>森林>森林沼泽,多年冻土层土壤有机碳和可溶性有机碳平均含量均表现为在森林沼泽>森林>灌丛沼泽;各组分碳在活动层的变异系数表现为30.31%~114.26%,各组分碳在多年冻土层的变异系数表现为30.23%~192.09%;相关分析表明,土壤碳与深度和pH呈负相关,与土壤水分显著正相关。

冻融作用对兴安型多年冻土区森林腐殖层土壤温室气体通量的影响

多年冻土区森林土壤是重要碳库,对于全球CO_(2)、N_(2)O和CH_(4)平衡具有重要意义,冻融循环是多年冻土区的重要特征,但冻融作用对不同林型腐殖土有机质分解和温室气体排放的影响需进一步研究。本研究对兴安落叶松林(针叶林)、白桦林(阔叶林)、兴安落叶松和白桦混交林(针阔混交林)三种林型的腐殖层土壤进行了42天的短期室内培养实验,探索冻融作用对土壤理化性质和温室气体排放的影响。结果表明,冻融导致森林腐殖层土壤溶解性有机碳(DOC)增加,针叶林、阔叶林和针阔混交林分别增加了314.8%、91.4%和43.2%,但冻融后短期内土壤有机碳分解的温度敏感性(Q_(10))均明显下降,CO_(2)排放量在25℃时分别下降24.7%、36.4%和29.5%。同时冻融作用也降低了森林土壤吸收CH_(4)的能力,但没有发现对土壤N_(2)O排放产生明显影响。冻融作用短期内降低了森林土壤温室气体全球增温潜势(GWP),其中对CO_(2)的抑制作用最为明显,阔叶林腐殖层土壤受到冻融作用的影响比其他两种林型更加明显。

大兴安岭呼玛河流域多年冻土区森林土壤有机碳和有效氮分布特征及影响因素

多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。

建筑业碳排放与经济增长脱钩关系研究

基于速度脱钩和数量脱钩的双重视角,利用Tapio脱钩模型和环境库兹涅茨曲线模型,研究中国2000~2019年建筑业碳排放和建筑业经济发展的脱钩关系.结果表明:中国建筑业2003~2005、2007、2009、2016~2019年均为弱脱钩状态,建筑业经济和碳排放均呈倒“N”型关系,全国建筑业人均碳排放量和建筑业人均产值呈倒“N”型变化,2个拐点都已出现.建筑业的碳排放量巨大,并且不同省区的碳排放量具有明显的差异性.总体来看,建筑业经济发展与碳排放之间的脱钩关系主要以弱脱钩状态为主,尽管存在短期波动的状况,但长期趋势保持不变.

严控背景下大气污染物浓度的时间变化分析——以哈尔滨市为例

为探究严控措施对哈尔滨市空气质量的影响,本文选取哈尔滨市2019—2021年(1月21日至3月23日)的空气质量数据,分析在此期间的空气环境质量变化特征。结果表明,严控期间整体空气质量好于严控前,优良比例明显提高;各类大气污染物中,除O_(3)外,其余污染物浓度均有不同程度的下降,下降幅度表现为PM_(10)>PM_(2.5)>NO_(2)>CO>SO_(2);从日变化规律上看,严控措施对O_(3)峰谷类型及变化幅度没有显著影响,气态污染物SO_(2)、NO_(2)、CO日变化幅度减小,PM_(10)及PM_(2.5)日变化规律明显改变。

中国工业碳排放效率时空格局动态分析——基于超效率SBM模型

采用基于非预期产出的超效率SBM模型,计算2005~2019年中国30个省份的工业碳排放效率,并运用空间自相关等方法分析工业碳排放效率的动态演变过程和时空差异格局.中国工业碳排放效率整体仍然处于低效率阶段.全局Moran’s I指数在时间路径上受社会政策环境影响总体呈现“M”型波动趋势,其空间差异特征变化为阶段性.同时全国存在着显著的全局空间集聚效应,且各省份之间具有空间依赖性,集聚态势显著.Getis-Ord GI^(*)指数揭示了中国工业碳排放效率的局部空间集聚特征始终保持“东热西冷”的格局,这与中国全局空间演进格局相呼应.

医疗服务设施网络优化配置研究——以哈尔滨新区为例

以哈尔滨新区为例,从所辖呼兰区、松北区、平房区范围内医疗卫生服务体系三个层面的可达性着手,运用ArcGIS、满意度问卷调查、可达性分析等方法进行综合分析,结果表明,从空间布局来看,新区医疗服务设施整体分布不均衡,呼兰区部分区域成点-轴分布,与人口呈现出对比;呼兰区居民对医疗设施配置满意度较高,其次是平房区,最后是松北区。结合新区发展规划,对此提出优化建议,为新区内医疗服务设施资源优化配置和医疗设施建设政策制定提供了科学依据。

哈尔滨市大气污染物输送路径及潜在源区分析

该文采用空气质量指数(AQI)分析了2015-2019年哈尔滨市不同季节首要污染物的污染特征,利用HYSPLIT后向轨迹模式对近5年四季逐日72 h后向轨迹气流进行聚类分析,结合AQI数据,揭示哈尔滨市大气污染物传输路径及潜在源贡献因子和浓度权重轨迹的季节差异。结果表明:哈尔滨市优良天数占比从2015年的66%上升到2019年的83%,5年中2015年为大气污染较为严重的一年,5年来空气质量呈明显好转趋势。哈尔滨市大气污染呈现出不同的季节特征:优良天数平均值占比从高到低依次为夏季(94.6%)>秋季(84.4%)>春季(80%)>冬季(53%),O_(3)和PM_(2.5)分别为空气质量最优的夏季与最差的冬季的首要污染物,春季和秋季首要污染物表现为由NO_(2)和PM_(2.5)复合型污染向以O_(3)为主导的气态型污染转变。各季节轨迹分布与其所处的地理位置和季风气候密切相关,春季来自山东东部、渤海、辽宁、吉林到达哈尔滨的轨迹污染率最高;夏季污染率较高的气流轨迹均来自南部方向,主要传输方向自渤海越过山东东部到达青岛地区,经辽宁、吉林汇入哈尔滨;秋季污染率较高的轨迹分布最为分散,主要以近距离输送轨迹为主;冬季AQI值显著高于其他季节,可能与北方冬季进入燃煤采暖期,污染物排放增多有关,主要集中分布于西北方向输送进入哈尔滨,呈现出输送轨迹越短,污染率越高的特点,其中来自吉林的最短转向路径挟带的污染物浓度最高,其次为由俄罗斯东南部经内蒙古过吉林到达哈尔滨,说明吉林是影响哈尔滨市冬季大气污染物浓度偏高的主要地区。

大兴安岭多年冻土泥炭地无机氮动态对秋季冻融的响应

大兴安岭多年冻土泥炭地是对全球变暖响应敏感的地区之一。在全球变暖、多年冻土退化背景下,为了探明秋季冻融对多年冻土泥炭地无机氮时空变化的影响,本研究于2019年9—11月以大兴安岭三种多年冻土泥炭地为研究对象进行野外原位实验,分析了秋季冻融前、中和后期多年冻土泥炭地浅层和深层土壤无机氮的时空变化特征以及浅层和深层土壤含水量和温度的变化规律,建立了土壤无机氮含量与土壤温度和含水量间的多元线性回归模型。研究表明:多年冻土小叶章泥炭地(XY)、兴安落叶松-泥炭藓泥炭地(XA)和白毛羊胡子苔草泥炭地(BM)的土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量变化范围:(1.00±0.00)~(20.60±0.20)mg·kg^(-1),硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量的变化范围:(0.02±0.01)~(14.64±1.11)mg·kg^(-1),且无机氮以土壤NH_(4)^(+)-N为主;秋季冻融后期无机氮含量明显高于前期。尽管水热交互作用对该时期无机氮没有显著影响,但是在不同冻融阶段,无机氮对环境因子的响应程度存在差异:在秋季冻融前、中和后期浅层无机氮动态分别与浅层温度和含水量的变化相关,但在整个秋季冻融期间BM浅层无机氮含量仅对10~20 cm含水量存在响应(R^(2)=0.344,P<0.01)。研究表明,秋季冻融期内,多年冻土泥炭地无机氮发生初步累积,且浅层环境因子对无机氮响应程度最大。本研究可补充大兴安岭多年冻土泥炭地秋季冻融对土壤无机氮影响研究的相关数据,并为多年冻土泥炭地响应全球变暖的温室气体释放的研究提供基础数据支撑。

大兴安岭秋季冻结期土壤水热变化对多年冻土泥炭地可溶性有机碳的影响

土壤温度和含水量是影响可溶性有机碳(DOC)变化的重要因素。然而,多年冻土泥炭地土壤DOC变化对秋季冻结期土壤水热变化的响应尚不明确。本研究选取大兴安岭3种多年冻土泥炭地[小叶章泥炭地(CP)、兴安落叶松-泥炭藓泥炭地(LP)、白毛羊胡子苔草泥炭地(EP)]作为研究对象,开展野外原位试验探究秋季冻结期土壤水热变化对多年冻土泥炭地土壤DOC变化的影响。结果表明:秋季冻结期土壤DOC含量表现为EP>CP>LP,平均含量分别为83.99、45.75和43.13mg·L^(-1)。在秋季冻结前期3种类型多年冻土泥炭地土壤DOC含量均呈波动下降趋势,中、后期CP,LP土壤DOC变化较平缓。在秋季冻结前期,CP整体土壤DOC含量随浅层土壤温度的降低而减少;在后期CP浅层和整体土壤DOC含量随浅层土壤含水量的增加而增加。在秋季冻结中期,LP浅层土壤温度升高和含水量的减少,降低了土壤DOC含量;LP整体土壤DOC的变化随着浅层温度的升高逐渐降低。在秋季冻结后期,EP深层和整体土壤DOC含量随深层含水量增加而增加。在整个秋季冻结期,LP浅层土壤DOC主要受地表温度驱动,深层土壤DOC则主要受深层含水量的影响;整体土壤DOC则受地表温度影响较大。研究表明秋季冻结期多年冻土泥炭地土壤水热变化驱动土壤DOC含量的变化。研究结果为多年冻土区碳循环和“双碳”背景下的碳排放研究提供基础科学数据。

深埋秸秆及淋洗处理对盐碱土壤改良效果研究

为解决东北地区盐碱地秸秆还田低温限制的问题,该研究采用深埋秸秆的方法提升秸秆发酵的环境温度,并叠加淋洗处理对土壤盐碱化进行改良,以吉林省莫莫格自然保护区典型苏打盐碱土壤为研究对象,通过建立微区试验,对比深埋秸秆和深埋秸秆后叠加淋洗两种处理对盐碱土壤性质的影响,探究深埋秸秆及淋洗处理对盐碱土壤改良效果和影响机制。研究结果表明:(1)深埋秸秆处理能够增加各剖面土壤有机碳含量,叠加淋洗处理使中上层土壤有机碳含量进一步增加:同对照(CK)相比,深埋秸秆处理能够增加各剖面土壤有机碳含量,在100~120 cm增加最多、表层土壤增加最少,分别为31.65%和12.12%;叠加淋洗处理后,土壤有机碳含量进一步提升,平均增加约7.2%。(2)深埋秸秆处理能够增加土壤中下层(40~120 cm)氮素含量:铵态氮含量平均增加56.37%,硝态氮含量平均增加12.71%,均在100~120 cm增加最多。(3)深埋秸秆处理能够增加土壤下层(80~120 cm)速效磷含量:速效磷含量在土壤下层平均增加55.07%,对0~80 cm土壤无显著影响。同CK对照相比,两种处理均可降低盐碱土壤pH值和电导率,提高含水率和土壤酶活性,主成分分析显示,深埋秸秆叠加淋洗处理对盐碱土壤的改良效果更好。

稳定碳同位素技术在土壤有机碳循环中的研究进展与展望

土壤有机碳库是陆地生态系统中的重要组成部分,其发生微弱变化将影响植物-土壤-大气系统中碳循环的动态平衡变化。随着稳定碳同位素技术的不断提升,其天然丰度法、同位素脉冲标记法、稳定同位素探针等技术已广泛应用于陆地生态系统有机碳循环的研究中,为土壤碳库中有机碳循环的研究提供了较为准确、全面的技术路线支撑。本文在总结稳定碳同位素概念及原理的基础上,阐述了稳定碳同位素技术在古气候构建、土壤固碳潜力、土壤有机碳与根际微生物作用关系、光合碳在土壤中转移规律及土壤呼吸区分等方面的应用前景及研究进展,并指出稳定同位素技术在土壤有机碳相关研究中应加强的方面与未来发展的趋势。

哈尔滨冬季积雪中多环芳烃同大气污染物的关系及其潜在源区分析

源于燃烧释放的多环芳烃(PAHs)易于吸附在大气颗粒物上,通过降雪清除效应累积于积雪中,是区域大气污染的良好指示器.于2020年底采集哈尔滨市积雪样本,结合前期逐日大气污染物监测数据(AQI、PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)、SO_(2)、CO),明确哈尔滨市冬季大气污染类型与污染特征和积雪PAHs空间分布特征与来源,定量解析积雪PAHs同大气污染物的关系,揭示其对大气污染的指示意义,识别哈尔滨市冬季大气污染物的潜在源区.结果表明:研究期内存在3次以PM_(2.5)为主要污染物的中度污染天气,ρ(PM_(2.5))/ρ(PM_(10))比值表明区域受细颗粒物影响显著,为偏二次污染类型,ρ(NO_(2))/ρ(SO_(2))和ρ(CO)/ρ(SO_(2))比值表明本地固定污染源和外来传输源贡献均呈加强趋势.积雪中Σ16PAHs浓度为1705~7243 ng·L-1,中高环PAHs浓度属强变异,区域分异显著,2~4环为主导组分占Σ16PAHs的86.25%,主要为煤炭与生物质燃烧、汽车尾气排放源.4~6环PAHs与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)呈显著相关(p<0.05),表明燃烧源PAHs同大气颗粒物同源性较强且具有相似的环境行为,大气污染主要表现为化石燃料燃烧所释放的污染物通过非均相反应转化为二次气溶胶污染.进入哈尔滨市的污染物既来自辽宁、吉林和内蒙古东部工业生产活动中的化石燃料燃烧,也包括本地生活燃煤与汽车尾气的持续累积.