农田土壤重金属含量及生态风险程度评价

【目的】 分析干旱区农田表层土壤重金属含量及土壤可能存在的生态风险。【方法】 于乌鲁木齐米东区采集农田表层（0~20cm）土壤,分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn、Ni 8种重金属含量,综合运用地累积指数法、潜在生态危害指数法评价米东区农田土壤生态风险,采用相关分析法和主成分分析法分析米东区土壤重金属的主要来源。【结果】 米东区农田土壤8种重金属含量均低于《食用农产品产地环境质量评价标准》（HJ/T 332-2006）限值,Cd、Hg、Cu、Zn平均值高于新疆土壤背景值,Cd、Hg平均值含量为新疆土壤背景值的3~4倍。地累积指数（Igeo）平均值Hg>Pb>Cd>Zn>Cu>Ni>Cr>As,米东区农田土壤7种重金属整体处于轻度污染。潜在生态危害指数（RI）均值为31.41,米东区整体处于低潜在生态风险水平。米东区土壤Cr、Ni以自然源为主,Hg以人为源为主,Pb、Zn、As、Cd与Cu以自然、人为复合源为主。【结论】 米东区农田土壤重金属整体处于轻度污染,低潜在生态风险水平,属于生产安全区域。     

极端干旱区绿洲土壤盐分特征及其影响因素

选择克里雅河流域于田绿洲为靶区,以灌漠土、棕漠土、盐土和风沙土4种不同土壤类型为对象,结合通径分析开展了土壤表层盐分特征及其影响因素研究。结果表明：4种土壤类型表层全盐含量以盐土最高（60.62 g•kg-1）,并且显著高于其他3种土壤类型（盐土>棕漠土>风沙土>灌漠土）;各类型土壤盐分离子组成主要为SO2-4、Cl-和Na+。地下水埋深是影响该区域各类型土壤表层全盐含量的主要因子;此外,灌漠土与土壤水分和总碱度、棕漠土与土壤容重、风沙土与总碱度对各类型土壤表层全盐含量均有直接的正效应。     

疆近十年生态足迹与生态承载力研究

文中在阐述生态足迹的理论和模型基础之上,设计了区域生态足迹计算方法,对新疆2001-2007年共7年的生态足迹及生态承载力进行了动态研究。结果表明:新疆人均生态足迹由1998年的2.5957hm2逐年增加到2007年的4.0551hm2,而人均生态承载力则由3.1270hm2逐年减少到2.8266hm2,,生态承载力与生态足迹呈现反向发展趋势。这十年来,新疆由生态冗余状态转变为生态赤字现象,目前处于不可持续发展状态。     

近20年乌鲁木齐城市化演进过程探究与趋势预测

以绿洲城市乌鲁木齐为典型研究区,研究利用人工神经网络的自学习特性,在元胞自动机原理基础上,建立景观演变的人工神经网络模型,可以较为客观地确定元胞的转换规则,挖掘城市化的内在规律,实现城市化进程的空间模拟与预测。以研究区景观变化为研究基础,预测2010年景观分布的结果显示:2010年城乡建设用地温度景观具有一定增幅,并向周围高温裸地有微小的扩展趋势,在城市内部绿地面积进一步减少,建筑密度进一步增加,不利于城市的健康发展。     

塔里木河上游典型绿洲土地利用时空格局分析

【目的】分析塔里木河上游典型绿洲土地利用类型的分布特征,为塔里木河上游合理规划绿洲土地资源利用、促进区域可持续发展及生态环境保护提供科学依据,同时也为全球变化及陆表过程模拟提供有价值的小尺度空间信息数据。【方法】基于RS和GIS技术,以位于塔里木河上游的阿克苏绿洲为研究对象,以1990,2002,2008,2017年4期遥感影像为数据源,系统分析了研究区4个时期6种土地利用类型的变化及其景观格局演变。【结果】1990-2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积逐年增加,草地和未利用地面积逐年递减,林地面积呈先减少后增加趋势,水域面积呈先增加后减少趋势。土地利用类型单一动态度由大到小依次为建设用地耕地林地未利用地水域草地。1990-2017年,研究区土地利用类型均呈现不同程度的相互转化,其中耕地面积增幅最大,且主要由林地和草地转化而来;建设用地增幅次之,主要由未利用地转化而来。通过空间重心转移分析发现,重心迁移距离依次为耕地、林地、未利用地、草地、建设用地、水域。1990-2017年,阿克苏绿洲斑块个数、斑块密度、边缘密度、景观形状指数、蔓延度指数、香农均匀度指数总体呈下降趋势;聚合度指数、最大斑块指数、香农多样性指数总体则呈上升趋势。【结论】1990-2017年阿克苏绿洲耕地和建设用地面积呈增加趋势,其中耕地面积增幅最大且重心迁移距离最大,其他土地利用类型趋势与之相反;总体而言阿克苏绿洲景观格局的破碎化程度降低。     

塔里木盆地北缘绿洲土壤化学计量特征

选择塔里木盆地北缘阿拉尔垦区灌漠土、棕漠土、盐土和风沙土四种土壤为研究对象,在分析土壤C、N、P化学计量特征基础上,利用排序方法中的冗余分析(Redundancy analysis,RDA)技术深入解析了土壤C、N、P含量及其化学计量比与其他理化因子的关系。结果表明:研究区土壤C、N、P含量整体水平不高,土壤C、N、P元素含量均值分别为2.97、0.27、0.64 mg g-1。由C、N、P含量的相关性分析可知C、N元素含量变化几乎同步,P元素含量变化滞后于二者。C∶N∶P为11∶1∶2.37,在四种土壤类型中N∶P、C∶P较C∶N变化范围大,土壤C、N、P计量比表明N是研究区主要的限制因素。冗余分析结果表明,土壤含水量是土壤C、N、P含量及其化学计量比变化的主要驱动因子,土壤含水量与土壤C、N元素含量和N∶P、C∶P呈现极显著正相关关系,土壤容重与土壤C、N元素含量和N∶P、C∶P呈现极显著负相关关系;土壤盐度对土壤C、N、P含量及其化学计量比的影响并未达到显著程度,可能是因为研究区土壤本身盐碱性差异不大。     

乌鲁木齐城市复合生态系统能值分析

能值分析为复合生态系统研究提供了定量方法,并在城市可持续发展评价中有重要意义。运用能值理论及其分析方法,以乌鲁木齐为研究区建立城市复合生态系统能值评价指标体系,重点选取能值自给率、输入能值、人均能值、能值密度、能值/货币比、电力能值比、环境承载力、能值可持续指数等能值综合分析指标,定量研究1990～2009年研究区复合生态系统能值的动态变化规律。研究结果表明:近20年间,乌鲁木齐市能值自给能力较强,城市发展对外界资源的需求越来越小,居民生活水平和经济发展不断提高;但是经济发展强度和工业化水平不高,随着城市不可更新资源的开采,城市规模逐渐扩大,人口量增加,城市可持续能值量的减少,本地环境负荷增大,承载力持续下降。在此基础上对该城市可持续发展提出了几点建议。     

塔里木盆地北缘绿洲不同土地利用方式土壤有机碳、无机碳变化及其土壤影响因子

以塔里木盆地北缘典型绿洲阿拉尔垦区为靶区,结合经典统计学和冗余分析技术,研究绿洲7种土地利用类型土壤有机碳、无机碳含量与土壤理化因子的分异规律及相关性。统计分析显示,研究区不同土地利用类型土壤有机碳、无机碳含量在各土层具有不同的分布格局,相同土层不同类型间的分布存在一定差异。0~20、20~50和50~80cm土层有机碳含量均值分别为6.97、2.95和2.45g/kg,无机碳含量为4.83、5.25和3.48g/kg;在0~20cm土层中,有机碳含量以天然林最高、沙地最低,无机碳表现为棉田、盐碱地、荒草地、沙地含量显著高于其他3种类型;20~50cm土层中,有机碳含量最高值出现在天然林、人工林中,且显著高于荒草地和沙地,无机碳分布与0~20cm土层保持一致;50~80cm土层中,果园、棉田有机碳含量显著高于沙地,各类型无机碳含量差异不显著。冗余分析结果表明:土壤有机碳含量与全氮、土壤含水量呈极显著正相关(P0.01),与容重极显著负相关(P0.01),无机碳含量与全盐呈极显著正相关(P0.01),与全氮、土壤含水量、速效钾呈极显著负相关(P0.01),pH、有效磷则与土壤有机碳和无机碳含量的相关性均未达显著水平(P0.05);各理化因子对土壤有机碳、无机碳含量影响的重要性排序为:全氮容重土壤含水量有效磷速效钾全盐pH。     

阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲气候变化及其对生态环境的影响

通过对1961～2001年41年来阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲的三个气象台站的气温、降水、沙尘天气、相对湿度资料的分析;同时选取1990年和2000年两景TM影像,采用遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）技术相结合的手段,利用景观生态学相关理论对生成的景观类型图进行分析和统计。结果表明：阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲气候变化表现为气温升高、降水增多、沙尘天气减少、相对湿度增加的变化趋势;同时表明,干旱气候的变化是造成阿克苏-阿瓦提荒漠绿洲水资源、草场及林地、土地荒漠化及盐碱化、湿地资源变化的重要因素。     

塔里木河上游典型绿洲中棉花的生态化学计量特征及其与棉田连作年限的关系

为讨论生态化学计量特征与连作年限的关系,选取塔里木河上游阿拉尔垦区5、10、15、20和30年连作的棉田作为研究样地,分析棉花不同器官生态化学计量特征及其与土壤、产量的关系。结果表明:1)C质量分数、N∶P的平均值±标准差在叶片中最高((422.3±20.6)g/kg;11.4±4.6),N和P质量分数在棉籽中最高((38.1±11.8)g/kg;(14.4±5.0)g/kg),C与N、C与P质量比在纤维中最高(193.0±44.2;1 008.4±305.4);棉花各器官C、N和P随连作年限延长均表现为先增高后降低的趋势,C与N、C与P、N与P质量比无统一变化规律。2)棉花各器官C、N和P及计量比的变异性表现为N∶PPC∶PC∶NNC;整体变异来源分析表明不同器官间对棉花C、N和P质量分数,C与N、C与P和N与P质量比变化的贡献大于连作年限间差异。3)棉花产量随连作年限延长表现为先增加后减少,在20年时最高,5年时最低;棉田土壤C和N质量分数,C∶N、C:P和棉花C均与棉花产量具有显著或极显著正相关关系。分析表明,棉花各器官生态化学计量特征在不同连坐年限中存在差异性,受N、P元素共同限制,同时与产量具有一定联系。