基于土地利用变化的河北省坝上地区景观生态风险评价

[目的]对河北省坝上地区近40 a来的土地利用动态变化和生态风险进行分析评价并对未来趋势作出预测,为该地区生态建设和治理、可持续发展提供科学依据。[方法]基于坝上地区1980—2018年5期土地利用数据以及通过土地转移矩阵、空间相关性分析等方法揭示和预测该区1980—2026年的土地利用变化特征并评估该区生态风险水平。[结果](1)整个研究期间,坝上地区土地利用类型以耕地为主,所占比例近50%,其中,1980—2018年,耕地、林地扩张面积均超过300 km~2,草地减少近616.60 km~2,水域面积缩减36.04%,其中耕地、林地、草地之间的互相流转程度较为剧烈,空间变化上表现为各地类的重心在2000—2010年明显迁移。(2)1980—2026年,坝上地区6个时期内生态风险值全局空间自相关Moran’s I指数均在0.500左右,其空间分布表现出较高的趋同集聚性。(3)近40 a来,坝上生态风险水平升至为高风险级,其区域增加了123.22 km~2,较高风险区域分布在城镇地区,据CA-Markov模型预测,未来坝上地区中等及中等以上风险区域持续扩张,丰宁县和围场县将分别出现小规模高风险区和较高风险区。[结论](1)近40 a来坝上地区草地退化严重,水域面积显著减少,原因系安固里淖干涸所致。(2)该区生态风险水平与土地格局分布具有较强相关性,且在未来会继续升高。     

凤阳山不同林分土壤腐殖质特征及影响因素

以浙江省凤阳山海拔1 300~1 400 m处不同林分类型(阔叶混交林、针阔混交林、杉木林、竹林)为对象,测定不同土层土壤基本理化性质、酶活性及腐殖质质量分数,分析土壤腐殖质特征及影响因素,为凤阳山自然保护区的土壤肥力和可持续经营发展提供理论依据。结果表明:土壤腐殖质质量分数针阔混交林最高,阔叶混交林、竹林、杉木林次之;胡敏酸质量分数针阔混交林最高,杉木林最低;富里酸质量分数针阔混交林最高,竹林最低。除磷酸酶活性随土层加深无统一规律外,4种林分脲酶活性、过氧化氢酶活性及蔗糖酶活性土壤随土层加深皆呈现降低趋势。土壤pH值、土壤密度与土壤腐殖质质量分数、胡敏酸质量分数和富里酸质量分数均呈现显著的负相关;除磷酸酶活性相关性不显著外,土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、总孔隙度、毛管孔隙、非毛管孔隙与土壤腐殖质质量分数、胡敏酸质量分数和富里酸质量分数均呈现显著的正相关。凤阳山不同林分类型对土壤腐殖质特征的影响较土层深度更显著,土壤理化性质及酶活性与土壤腐殖质质量分数有着密切关系。     

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

基于Copula 函数的边坡可靠度高效分析方法

将Copula函数与高效蒙特卡洛方法结合,提出了含相关随机变量的边坡可靠度高效分析方法。以两个岩质边坡稳定性问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法相比于直接蒙特卡洛方法在保证边坡失效概率的准确性的同时计算效率更高。Copula函数可以构造出具有不同相关结构的岩土体参数的联合概率分布,与高效蒙特卡洛方法(即蒙特卡洛重要抽样方法和子集模拟)结合能高效地处理含多种相关随机变量的边坡可靠度计算问题,相比于现行的Nataf变换方法结果更能体现岩土边坡真实稳定性。此外,该方法也能高效地计算含有复杂的隐式功能函数的边坡可靠度,研究成果拓展了高效蒙特卡洛方法在边坡可靠度分析中的应用。     

Impact of grassland contract policy on soil organic carbon losses from alpine grassland on the Qinghai–Tibetan Plateau

Carbon storage in the soils on the Qinghai–Tibetan Plateau plays a very important role in the global carbon budget. In the 1990s, a policy of contracting collective grasslands to smaller units was implemented, resulting in a change from the traditional collective grassland management to two new management patterns: a multi‐household management pattern (MMP: grassland shared by several households without enclosures) and a single‐household management pattern (SMP: grassland enclosed and used by only one household). In 2016, 50 MMP and 54 SMP winter pastures on the Qinghai–Tibetan Plateau were sampled to assess the differences in soil organic carbon (SOC) between the two management patterns. Results showed that average SOC was significantly greater under MMP than under SMP, with an estimated 0.41 Mg C/ha/yr lost due to SMP following the new grassland contract. Based on the government's grassland policy, four grassland utilization scenarios were developed for both summer and winter pastures. We found that if the grassland were managed under SMP, likely C losses ranged between 0.31 × 10⁷ and 6.15 × 10⁷ Mg C/yr across the Qinghai–Tibetan Plateau relative to MMP, which more closely resembles pre‐1990s grassland management. Previous estimates of C losses have only considered land use change (with cover change) and ignored the impacts driven by land management pattern changes (without cover change). The new data suggest that C losses from the Qinghai–Tibetan Plateau are greater than previously estimated, and therefore that the grassland contract policy should be reviewed and SMP households should be encouraged to reunite into the MMP. These findings have potential implications for land management strategies not only on the Qinghai–Tibetan Plateau but also other grazing regions globally where such practices may exist.     

王正非林火蔓延模型改进研究

王正非林火蔓延模型是目前国内比较先进的森林火灾蔓延模型,但是由于林火行为的复杂性,此模型在准确率和普适性方面仍存在许多不足。本文结合已有的成果进一步改进王正非模型,增加了可燃物湿度对林火蔓延速度的影响,改进了林火初始速度的计算方式。针对各种坡度对林火蔓延行为的影响给出了一个计算公式。与改进前相比,改进后的模型使其对林火蔓延情况的预估更为精准。     

水分与氮素及其互作对水稻产量和水肥利用效率的影响研究进展

了解水分、氮素及其互作对水稻产量与水、氮利用效率的影响,对协同提高水稻产量与水氮利用效率有重要意义。本文概述了水稻节水灌溉技术、氮肥利用效率与氮肥施用技术、水分与氮素对水稻产量及水氮利用效率的耦合效应、作物-土壤关系及水氮调控机制等方面取得的进展;讨论了存在的问题,这些问题包括:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应尚不明确;高产水稻水氮耦合与高效利用的分子机理不清楚;协同提高水稻产量与水氮利用效率的调控途径尚未掌握。针对这些问题,建议今后重点研究:高产水稻作物与土壤的水氮互作效应及其机制;水氮互作调控水稻吸收利用水分和氮素的生理与分子机理;协同提高水稻产量和水氮利用效率的调控途径与关键技术。     

浙江省耕地多功能价值时空变化与权衡-协同关系

耕地多功能价值的时空演变与权衡-协同关系测度对于深化耕地可持续利用和管理具有重要意义。该研究以经济快速发展地区浙江省为例,采用价值量化方法对2000、2010和2015年浙江省耕地多功能进行价值评估并分析其时空变化特征。运用Spearman秩相关系数法、双变量空间自相关模型以及可拓展随机性环境影响评估(StochasticImpactsby Regression on Population,Affluence and Technology,STIRPAT)模型探究耕地多功能之间的权衡-协同关系及影响因素。结果表明:1)2000—2015年浙江省耕地多功能总价值下降,地均耕地多功能价值呈现先下降后上升的趋势。其中气体调节、水源涵养和社会保障功能价值下降明显,食物生产和美学景观功能价值增加;耕地多功能总价值在空间上呈现北高南低的分布格局,2000—2015年大部分县市耕地多功能总价值均有不同程度的下降,西南山地丘陵区耕地多功能总价值有所提升。2)浙江省耕地多功能之间主要表现为协同关系,各项功能之间的协同-权衡关系存在空间异质性;2000—2015年,浙江省耕地多功能协同关系总体减弱,在空间上主要表现为高值协同区减少。3)城镇居民可支配收入和地均农业机械总动力对耕地多功能总价值有负面影响,农村居民可支配收入增加有助于耕地多功能总价值的提升。该研究成果可为科学划定耕地利用与保护区,促进耕地多功能的协同利用和提升耕地资源价值提供科学依据。     

方城县野生木本植物资源调查分析

采取实地调查、采集标本、影像资料、专家鉴定和分类统计等方法对方城县野生木本植物资源进行调查。结果表明:方城县共有野生木本植物60科137属236种,其中裸子植物4科6属7种,被子植物56科131属229种;优势科有蔷薇科等13个科,含66属145种,优势属有悬钩子属等13个属,含65种;野生木本植物中有乔木121种、灌木85种、藤本25种、竹类5种;国家重点保护、珍稀濒危和省级重点保护植物共有18种。     

绿色超级稻品种的农艺与生理性状分析

探明绿色超级稻的农艺与生理性状,对于培育和选用绿色超级稻品种有重要意义。本研究以4个绿色超级稻品种为材料,1个超级稻品种和1个非超级稻品种为对照,观察了绿色超级稻的农艺与生理表现。结果表明,与对照品种相比,绿色超级稻品种具有较高的产量和氮素利用效率。绿色超级稻品种较高的产量得益于总颖花数和结实率的同步提高,较高的氮素利用率主要在于较高的植株氮素籽粒生产效率(氮素内部利用效率)。绿色超级稻具有较高的茎蘖成穗率和粒叶比,抽穗期较高的糖花比,灌浆期较高的作物生长速率、净同化率、根系氧化力和茎中同化物向籽粒的运转率和成熟期较高的收获指数。这些性状与产量及植株氮素籽粒生产效率均呈极显著的正相关。建议将上述性状作为培育和选用绿色超级稻品种的参考指标。