天山北坡季节性积雪消融对浅层土壤水热变化影响研究

融雪期,浅层土壤水热变化影响融雪水下渗及积雪产流过程,是融雪产流模拟及汇流计算的重要参数.本研究以天山北坡军塘湖流域为研究区,从积雪消融角度来分析浅层土壤水热变化情况,通过分析积雪消融期土壤剖面水分、温度的变化规律确定二者之间的定量关系.结果表明,气温对土壤温度的影响随着土壤深度增加减弱,积雪越厚,土壤温度越高;土壤水分受地温影响较大,雪水入渗能在一定程度上补给土壤水,但消融后期剧烈的蒸发引起土壤表层10cm内水分损失较多.阴阳坡土壤水分均随时间呈中等变异(除阳坡60cm),在30-60cm土壤层土壤水热间表现出显著的相关性.此结果为该区域农业生产、春季融雪洪水预警进一步研究提供参考.     

干旱区造林碳汇项目综合效益评估指标体系研究

随着我国造林碳汇项目工作的开展,对造林碳汇项目综合效益的评估显得愈加重要。采用综合指标体系法,立足于干旱区特殊的自然地理环境,根据造林碳汇项目本身具有的特点和功能,从生态、社会和经济效益3方面选取代表性指标,建立了干旱区造林碳汇项目综合效益评估指标体系,这个评估系统不同于其他评价系统的是引入了温室气体排放指标,讨论了温室气体排放指标与传统固碳指标的差异,并给出了各个指标的计算方法。为干旱区造林碳汇项目开发和管理提供了参考依据。     

新疆准噶尔西部碳汇林造林后蒸腾耗水增量研究

干旱区水资源极端匮乏,造林前后林分耗水变化的数据是必不可少的。通过对俄罗斯杨(Populus russkii)、新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)和原始背景梭梭(Haloxylon ammodendron)树干液流的观测,通过边材面积作为转换纯量,计算出林内的蒸腾耗水量;通过枝基径和枝截面积作为转换纯量,计算了林外荒漠梭梭林的蒸腾耗水。通过对比林内外蒸腾耗水的差异,得出人工碳汇林造林前后蒸腾耗水的增量,克拉玛依人工碳汇林日蒸腾耗水量是土著植被的19倍。     

资源环境约束下的农业可持续发展问题研究——以新疆为例

立足于新疆自然资源特点,探讨新疆农业发展现状和可持续发展过程中存在的问题,如农业产业结构单一,区域发展不平衡;生产格局分散、小规模化比较明显;农业用水效率较低,开发利用不合理。然后,针对制约农业可持续发展的主要资源环境因素,提出新疆农业可持续发展的主要措施,如调整农业产业结构,进一步优化资源配置;认清区域资源的特点,发展区域特色农业;改变传统落后的灌溉方式,大力发展集水型生态农业;严格控制人口数量,全面提高人口素质;加强科技创新,普及可持续发展意识;建立资源可持续利用的宏观调控机制,形成持续稳定的良性生存环境。     

雪盖影响下季节性冻土消融期的土壤温度特征分析

土壤温度的变化直接影响到季节性冻土的冻融过程,进而影响融雪径流的产流机制,且往往是春洪发生的关键之所在,故深入研究土壤温度的时空变化特征具有重要的现实意义.以天山北坡军塘河流域为研究区,采用定点对比连续观测的方法,利用2010年3月13日至4月1日融雪期观测到的雪盖和裸地两种不同下垫面的浅层(5,10,20,30,40 cm)土壤温度气温资料,对比分析各层深度的土温变化情况、雪盖对其产生的影响及其与近地面气温之间的关系.结果表明:雪盖对浅层土壤具有明显的绝热保温作用,由浅到深各层土温变化具有传递和延迟现象;土壤日温差也会随土层深度的增加而减小;近地面气温与土壤温度存在较高的相关关系,土壤温度日变化表现为单峰单谷型波动.     

融雪期季节性冻土湿度变化对融雪洪水的影响

利用天山北坡军塘湖流域2009、2010年春季融雪期季节性冻土湿度、雪深及流量数据,对春季融雪洪水与季节冻土的湿度变化进行分析,结果发现:(1)融雪期融雪洪水的流量与雪深、季节性冻土的湿度具有密切的关系,雪深及季节性冻土的湿度决定着融雪洪水峰值变化;(2)季节性冻土表层10 cm范围内湿度的变化会导致融雪洪水的产生,而10 cm以下季节性冻土的湿度剧烈变化引起融雪水的下渗而削弱了洪峰、降低了峰值.季节性冻土湿度的变化改变了下垫面的产流方式,研究季节性冻土湿度变化对融雪洪水的影响,对春节融雪洪水的预报具有重要意义.     

基于分数阶微分的春小麦叶绿素含量高光谱估算

为提高农作物叶片叶绿素含量高光谱估算的准确度,以阜康农作物试验地为研究靶区,测定了165个采样点的春小麦叶片叶绿素含量和叶片光谱反射率,运用分数阶微分算法进行光谱预处理,最后运用偏最小二乘法(PLSR)建立叶绿素含量估算模型。结果表明,对数学变换■、lg~R、1/lg~R、1/R)的光谱及原始光谱(R)的数据进行0～2阶分数阶微分预处理时,通过0.01水平显著性检验的波段数量明显增加,且光谱数据经4种数学变换后均在1.2阶微分与小麦叶绿素含量有较高的相关性。1.2阶微分处理后,对叶绿素含量的敏感波段数量表现为■。利用对数变换和1.2阶微分计算的植被指数(NDVI、DVI、RVI、MSR_(705)、MSR_(670,800)、CI)建立的PLSR模型的估算精度最优,其预测的相对误差、决定系数和平方根差分别为2.17、0.87和0.243mg·g~(-1),可作为小麦叶片叶绿素含量的最佳估算模型,也说明对光谱数据进行数学转换和分数阶微分处理可显著提高春小麦叶绿素含量的估算精度。     

基于PMF模型的准东煤矿周围土壤重金属污染及来源解析

为了解准东煤矿区周围土壤的污染状况及来源,在准东露天矿区采集47个表层土壤样本,测定其中Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As 6种重金属元素的含量。运用统计学方法、地累计指数(geoaccumulation index,I_(geo))和潜在风险指数(potential ecological risk index,PER)对研究区土壤重金属污染程度和生态风险态势进行评价,采用正矩阵分解模型(positive matrix factorization,PMF)解析重金属污染源。结果表明:1)研究区土壤Zn、Cu、Pb、Cr、Hg和As含量均超出新疆土壤环境质量背景值,超标率分别为2.1%、14.9%、4.3%、68.1%、68.1%和95.8%,其中As含量的均值分别超过国家土壤质量Ⅰ级和Ⅱ级标准(GB15618-1995)的2.1和1.3倍;2)Hg的地累积指数和潜在生态风险指数呈极高污染和高风险态势,Zn、Cu和Pb处于未污染和低风险状态。研究区综合潜在生态风险指数介于50.09～1 038.47之间,差异明显,均值为180.22,21%和11%土壤采样点呈现出较高和高风险水平;3)PMF模型结果显示:研究区土壤Hg主要受到燃煤活动的影响;Pb的积累主要与交通运输有关,As的积累主要与大气沉降和工业排放有关,工业排放是Cr的主要污染源,Zn和Cu的积累主要与土壤成土母质等自然因素有关。燃煤、交通运输、大气降尘、工业排放和自然因素5种来源的贡献率分别为20.79%,16.83%,16.83%和27.72%和17.82%。     

克拉玛依造林减排项目温室气体(GHG)减排量计算

参考清洁发展机制造林再造林项目核证减排量的计算方法,计算克拉玛依造林减排项目温室气体(GHG)减排量。在林内设置2个固定样地,48个随机样地;在林缘外荒漠环境下设置1个固定样方,4个随机样方,分别计算人工林碳储量、荒漠碳储量、人工林内增加的温室气体排放量和泄露,从而计算该项目的 GHG净减排量。结果表明:2001—2009年,克拉玛依造林减排项目GHG减排量为432 751.59 t CO2,年均GHG减排量为54 093.95 t CO2。减排效果显著,表明在干旱区实施造林减排项目是可行的,该研究可为干旱区造林减排项目开发和管理提供基础资料。     

天山北坡中小流域输沙量变化及其影响因素——以呼图壁河流域为例

利用呼图壁河流域石门水文站1980—2011年实测日径流量、输沙量及降水量资料,采用Mann-Kendall非参数趋势和突变检验法、双累积曲线法等,研究了呼图壁河输沙量年内和年际变化趋势及可能的突变时间,并探讨了可能引起呼图壁河输沙量变化的影响因素。研究结果表明:呼图壁河流域输沙量年内分配极不均匀,连续最大4个月(6—9月)输沙量占全年输沙量的94.61%,7月输沙量最大,占全年输沙量的60.83%;1980—2011年输沙量总体呈增加趋势,年际尺度上呈丰枯相间的周期性变化,并在1989年发生了突变。输沙量受径流量、降雨量、大型水库和水土流失等综合影响,而径流量是影响输沙量的主要因素。流域干燥的气候和较低的植被覆盖率,加上人类对上游山区煤炭资源的过度开采,使得该区域山区突发暴雨洪水时,造成输沙量的剧增。