甘肃省能源利用碳足迹估算与分析

运用碳足迹的相关含义以及研究方法估算了2001—2011年甘肃省能源利用的碳足迹、碳足迹产值、碳足迹强度与碳足迹生态压力,并利用回归分析法,探讨经济增长与碳足迹之间的定量关系。结果表明,甘肃省碳足迹逐年上升,从2001年的0.565 hm~2/人上升到2011年的1.238 hm2/人;煤炭类利用的碳足迹所占比例最大,石油次之,天然气最小;碳足迹产值从2001年的0.776万元/hm~2增加到2011年的1.582万元/hm~2,呈上升趋势,碳足迹强度从2001年的1.288 hm~2/万元下降到2011年的0.632 hm~2/万元,呈下降趋势,碳足迹生态压力从2001年的0.75上升到2011年的1.65。碳足迹与经济发展不表现为环境库兹涅曲线的倒U形关系,而是S形曲线关系。     

生物炭对黄土高原不同质地土壤中NO3-N运移特征的影响

为了解生物炭在抑制黄土高原农田土壤可溶态养分淋失方面的功效,通过人工模拟实验,研究土壤中添加生物炭后对硝态氮运移的影响,为黄土高原地区农田非点源污染防治及氮循环研究等提供科学依据。选择黄土高原地区三种不同质地土壤类型（风砂土、黄绵土、塿土）,通过室内土柱模拟研究方法,用连续流动分析仪（SKALAR-SAN⁺⁺）测定出流液的硝态氮浓度,通过硝态氮的穿透曲线分析在稳态条件下,生物炭添加及不同添加量对土壤中硝态氮运移的影响。结果表明:对于质地较粗黄绵土和风沙土,生物炭输入能够降低硝态氮的淋失,随添加量增加,其阻滞作用越强。对于质地较为粘细的土,添加生物炭反而促进了硝态氮淋失,随添加量增加,其促进作用越强。稳态条件下,三种土壤的硝态氮穿透过程均符合对流弥散方程。研究表明加入生物炭对不同质地土壤中可溶态养分的影响不同,可以促进质地较粗土壤的保肥能力,却不利于质地较为粘细土壤硝态氮养分的保持。     

利用溶质锋信息估计溶质迁移参数方法分析

获取土壤溶质迁移参数是利用数学模型预测土壤溶质迁移过程的前提。本文根据对流弥散方程（Convective-dispersive equation，CDE）的一级近似解，建立了土壤溶质迁移过程中溶质锋随时间变化的函数关系，并以时域反射仪（Time domain reflectometry，TDR）为手段、Cl-为对象，通过与土壤溶质穿透曲线（Breakthrough curve，BTC）拟合法相比较，研究了利用该函数关系确定溶质迁移参数的可行性。研究结果表明，两种方法估计的R比较接近，而溶质锋信息法估计的水动力弥散系数D小于穿透曲线拟合法。TDR探测的溶质锋滞后于理论溶质锋，是导致利用溶质锋信息估计水动力弥散系数D偏小的原因之一。将溶质锋信息法估计的迁移参数代入CDE计算的土壤溶质穿透曲线与实测土壤溶质穿透曲线比较发现，风沙土中计算的穿透曲线整体滞后于实测穿透曲线，但两者的穿透过程基本一致，蝼土中计算的初始、完全穿透时间与试验穿透曲线一致，但穿透过程有所差异，说明溶质锋信息法估计的迁移参数具有一定的可应用性，在估计水动力弥散系数的精度方面有待提高。     

黄土高原小流域淤地坝系统水收支过程的数值解析

黄土高原的淤地坝系统对各小流域水资源再分布发挥着重要的作用。为了分析淤地坝系统的年水收支过程,选取位于黄土高原北部六道沟流域的一座淤地坝系统为研究对象,基于实际的地理条件开发了该淤地坝系统水利计算模型。通过对观测地下水位数据的数值模拟,验证了模型的实用性。2006年的数值计算结果表明：地表径流量、蒸散发量、入渗量以及地下水流出量分别占淤地坝系统总来水量的36.0%、49.3%、11.6%及3.1%。由结果可知：淤地坝系统对水资源再分布的影响主要体现在减少地表径流,增加蒸发及入渗。研究为黄土高原北部淤地坝系统水文循环过程的研究提供了一种实用的数值计算方法。     

黄河中游湿地土壤养分与酶活性特征及相关性研究

在陕西合阳黄河湿地,通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究该湿地退化过程中不同土地利用方式(湿地、天然草地、开荒耕地和盐碱地)对土壤养分(有机质和N,P,K)和酶活性(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶)的影响及其变化规律.结果表明:土地利用方式对土壤养分和酶活性的影响极显著(P＜0.01),其排列顺序为:天然草地＞开荒耕地＞湿地＞盐碱地.开荒耕地的土壤有机质和土壤养分介于天然草地和湿地之间,盐碱地土壤有机质仅为天然草地和湿地的3.4％和6.9％,土地资源的过渡开发利用会严重影响土壤肥力导致土壤退化.酶活性与土壤有机质及各养分成显著和极显著相关,且不同土壤酶活性间也存在显著相关性.不同土地利用方式下,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶差异极显著(P＜0.01),其活性高低与土壤养分变化顺序基本一致.土壤酶活性反映出土壤肥力水平的高低,可以作为评价黄河湿地土壤肥力的指标.     

宁夏云雾山自然保护区草地土壤有机质空间变异性及采样数确定

作为草地土壤重要肥力指标的有机质,存在明显的空间差异.草地土壤有机质合理取样数取决于有机质要素自身空间变异程度和人们对数据精度的要求.采用传统统计学和地统计学相结合的方法,对云雾山草地90 m×90 m区域内的土壤有机质进行空间异质性分析.结果表明,有机质的合理采样数目较实际采样数目有大幅度减少.有机质在2个土层都呈正态分布,且都呈中等强度的变异,变异系数分别为13.47%、16.85%.地统计学表明,有机质在不同方向上存在强烈的自相关性,在不同的方向上均属带状异向性;草地土壤有机质合理采样数应建立在统计特性和空间结构性基础上.     

BP神经网络和SVM模型对施加生物炭土壤水分预测的适用性

生物炭作为土壤改良剂对半干旱区土壤水分有良好的吸持作用,为确定施加生物炭对土壤水分预测模型适用性的影响,依托黄土高原半干旱区固原生态站开展了小区定位试验。向土壤中施加不同种类及比例的生物炭,定期监测土壤水分含量;考虑土壤含水量的非线性特征以及生物炭对土壤水分的影响,选取BP神经网络和SVM支持向量机两种模型,建立施加生物炭土壤水分预测模型。计算预测值,并与实测值对比,分析相对误差;利用RMSE、MRE、MAE和R2评估BP神经网络和SVM模型的精度。结果表明;BP神经网络预测值的平均相对误差为3.78%,最大误差为13.14%;SVM模型的平均相对误差为0.56%,最大误差为2.42%。SVM模型的RMSE、MRE、MAE值(分别为0.34~0.17,0.07,0.56~1.27)均小于BP神经网络的(分别为1.04~1.16,0.47~0.68,3.78~4.57),且决定系数R2值SVM模型(0.96~0.99)大于BP神经网络(0.56~0.64)。BP神经网络和SVM模型均能很好地预测施加生物炭的土壤水分,但SVM模型预测结果更加稳定,精度较高,更适于施加生物炭土壤水分的预测。该研究可为半干旱地区生物炭还田土壤水分的预测及管理提供理论依据。     

渭北旱塬农林复合系统环境评价指标体系研究与应用

评价农林复合系统及其农业生产管理对当地环境产生的影响，指标体系的确定是前提和关键。该文以陕西渭北旱塬农林复合系统为例，在广泛研究的基础上，构建了农林复合系统环境评价指标体系，该指标体系由环境污染状况指标、农副产品污染状况指标、社会经济效益指标、生态环境质量指标4部分构成，并运用该指标体系，采用多级模糊综合评判模型和改进的标准赋权与层次分析相结合的权重确定方法对当地农林复合系统的环境质量进行了评价，结果与实际情况吻合。     

晋陕蒙露天煤矿排土场土壤团聚体的变化特征

为了探究风化煤和砒砂岩添加对晋陕蒙矿区排土场土壤团聚体特征的影响,在晋陕蒙矿区建立了沙黄土(L)、沙黄土+砒砂岩(LS)、沙黄土+风化煤(LW)和沙黄土+风化煤+砒砂岩(LSW)4种新构土体。4年后通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成,分析了新构土壤的团聚体组成及其稳定性。结果表明:在沙黄土中添加砒砂岩和风化煤能够增加力稳性团聚体中<0.25 mm的含量,提高水稳性团聚体土壤粒径的平均质量直径与几何平均质量直径,减小土壤分形维数,分别达到0.843、0.751 mm和2.803。LSW具有最高的有机质含量(21.45 g·kg^-1)和水稳性团聚体数量(60.41%),团聚体破损率(30.85%)达到最低。相关分析结果表明,在晋陕蒙矿区排土场沙黄土中添加风化煤与砒砂岩可以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,增加土壤结构稳定性。而单独添加风化煤后,虽然大团聚体含量显著增加,但是却降低了土壤稳定性。研究阐明了添加风化煤和砒砂岩对矿区新构排土场土壤团聚体的影响,对土壤质地恢复和水土保持具有积极意义。     

黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响

为明确黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响,在陕西神木六道沟流域选取退耕30 a的长芒草坡地和裸地坡面,利用图像处理和常规分析方法研究了长芒草根系和土壤养分在土壤剖面分布及其相互关系。结果表明：长芒草根系主要分布在0～50 cm土层,分布规律可用指数函数来模拟。有根系存在的土壤表层有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮含量均高于无根系存在的坡面。在有根系存在时土壤有机质、全氮和硝态氮的具有明显的表聚现象。0～ 50 cm有机质、全氮、硝态氮和铵态氮随深度的变化可用幂函数来表示,而全磷随深度呈线性相关。0～50 cm的土壤养分与根长密度的关系可以用线性函数来表示。其研究结果为坡面退耕地土壤管理提供科学依据。