基于综合水质标识指数法的四川升钟水库富营养化研究

利用综合水质标识指数法,参照湖泊(水库)富营养化评价指标,选取总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)、叶绿素(α)、透明度(D)等5项指标,对升钟水库2006—2010年水体富营养化进行评价。结果表明:综合水质指数Iwq排序为3.2312010<3.7412009<4.0422007<4.3522006<4.652200(8指数越大,水质越差);升钟水库近5年综合水质标识指数在不同的时点上具有"高—低"演化规律,总体趋向好转;2008年的指数最大,富营养化最严重,2006—2008年水质指数呈波动变化,2009年、2010年水质有所改善;综合水质标识指数Iwq随时间t变化的二次函数关系式为:Iwq=-0.137 2 t2+550.8 t-552 742;升钟水库水体氮、磷严重超标。     

基于改进综合水质指数法的水库水质特征分析

[目的]对引黄水库水质状况进行分析,提供一种合理有效且有利于比较并适于在水库水质评价中推广的方法。[方法]以山东省滨州市滨城区东海和西海水库为研究对象,以水污染指数(WPI值)为分项指数,以超标倍数法、主成分法和层次分析法进行组合赋权,建立了引入水质标识指数法的改进型综合水质指数(WPSPNQI)评价方法,并对2011年4月至2014年4月时段内两座水库进、出口4个监测断面水质数据进行计算,分析水库水质的总体污染状况及时空变化特征。[结果](1)滨城区水库水质多为Ⅰ类或Ⅱ类水体,总体水质状况较好;(2)在研究期限内,Ⅰ类水体的比例有所增加,但部分污染因子没有得到相应改善;(3)从空间分布特征来看,两座水库的水质差距较小,其出口水质明显优于进口,水库具有一定的自净能力。[结论]经与其他水库水质评价方法对比,改进型综合水质指数(WPSPNQI)评价方法在数据处理、权重赋值等方面都较为优越,评价结果可靠。     

大凌河流域降水量时序变化特征研究

为了能够合理分配大凌河流域内水资源,采用极差法、集中期和不均匀系数法计算分析流域内年均降水量及其年内分配情况,应用M-K秩次相关法、斯波曼秩次相关法和线性回归法检验年降水量变化显著性。结果表明：大凌河流域年内降水量分配不均,主要发生在6～9月;年际降水量总体呈波动下降趋势,变化趋向稳定,平水期时间短,丰、枯水期周期为1～11 a和1～10 a,从东北向西南降水量递增;经检验,流域降水量时序变化具有较高的精度,为掌握流域内降水量发展规律及其水资源合理分配提供一定支持。     

肉鸭粪便排放特征的季节性变化

本研究旨在探讨肉鸭粪便的特性,并对其不同季节的污染物排放特征进行评价,为肉鸭养殖场废弃物处理和资源化利用提供依据。分4个季节进行了北京Z型肉鸭饲养试验(饲养期37 d),记录采食量、产粪量,并定期测定饲料和粪便中水分和有机质含量及总氮(TN)、P、Cu、Zn含量。结果表明:肉鸭粪便中Zn含量秋季最高, TN、P、Cu含量均为冬季最高;冬季粪便中TN含量极显著高于夏、秋两季(P0.01); P、Cu含量在冬季均极显著高于其余季节(P0.01);粪便中Cu、Zn含量均为春季最低。肉鸭粪便平均含水率为84.61%,夏季最高,春季最低;平均有机质含量为83.38%,表现为冬春秋夏。春夏秋冬四季的粪便产生量分别为338.3g?d~(-1)?只~(-1)、275.9 g?d~(-1)?只~(-1)、317.6 g?d~(-1)?只~(-1)和327.0 g?d~(-1)?只~(-1),夏季最低。TN、P、Cu、Zn的排泄系数分别为2.13 g?d~(-1)?只~(-1)、2.48g?d~(-1)?只~(-1)、2.56 mg?d~(-1)?只~(-1)、21.10 mg?d~(-1)?只~(-1);春冬两季的TN日排泄量显著高于夏秋两季; P的日排泄量表现为冬季极显著高于其余3个季节;夏季Cu的日排泄量与春季差异不显著,极显著低于秋、冬两季(P0.01)。TN在秋季排泄占比最低,春季最高;而P排泄占比为秋季最高,春季最低。肉鸭在饲养期TN、P、Cu、Zn的排泄量与对应元素的摄入量具有极显著的正相关关系(P0.01)。研究表明:季节因素能对肉鸭粪便中含水率、有机质、TN、P、Cu和Zn含量产生显著影响,同时各季节各元素的排泄量与相应元素的摄入量显著相关。     

基于相对湿润度指数的西南地区季节性干旱时空分布特征

西南地区是中国重要农业生产区,季节性干旱是该区域最主要的农业气象灾害,研究季节性干旱时空分布特征对西南地区防旱减灾具有重要意义。该文收集西南地区4个省(市)共97个代表气象站50a(1959年-2008年)的逐日降水量、气温、日照时数、相对湿度、风速、水汽压等气象资料,选用国家标准中相对湿润度指数(M)作为干旱指标,以年、季为时间尺度,研究西南地区干旱频率和强度的空间分布特征,并分析近50a干旱强度和发生范围的年际变化规律。结果表明:西南地区年尺度干旱频率呈西部高,东部低的带状分布,高发区位于川西高原、川西南山地、云南西北部和中北部的山地、高原及河谷地带,发生频率在3年2遇以上;年干旱强度以中旱以上为主。不同季节干旱频率差异大:冬旱发生频率最高,春旱次之,秋旱较低,夏旱最低;干旱强度方面,冬旱强度最大,春旱次之,秋旱较小,夏旱最小;总体而言,干旱发生频率高的地方干旱强度也大。从年际变化看,西南地区总体上略有变湿的趋势,年干旱强度明显减弱,其中春旱、秋旱有减轻趋势,夏旱和冬旱有所增强;但近10a,年干旱强度增大明显,夏旱、秋旱、冬旱也明显上升,这与西南地区近几年干旱频繁发生相吻合。     

大同市季节性冻土的分布与变化特征

利用大同市1961-2008年8个站点地面气象观测记录中的冻土资料,对大同市地面冻结日期、解冻日期、冻结日数及最大冻土深度的时空分布进行分析。结果表明:40多年来土壤开始冻结期呈推迟的趋势,土壤完全解冻期呈提前的趋势,地面冻结日数相应呈减少趋势,累年最大冻土深度自西北向东南逐渐减小,全市历年平均最大冻土深度变化总体上呈减少趋势,但2000年以后较20世纪60-80年代有增加的趋势。     

长寿湖水中磷形态的季节性变化特征

为进一步了解湖泊表层水中磷形态的季节变化特征,在2009年7月（丰水期）和11月（平水期）、2010年3月（枯水期）连续监测长寿湖水中不同形态磷的含量,分析磷形态含量与水质参数之间的相关关系。结果表明,各个水期长寿湖水中的总磷（TP）都以溶解态磷（DTP）为主要存在形式,DTP在丰水期与平水期以可溶性正磷酸盐（DP）为主要存在形式,在枯水期以溶解性有机磷（DOP）为主要存在形式。总体来说,长寿湖水中TP和DTP含量呈现枯水期〉丰水期〉平水期;DP含量呈现丰水期〉平水期〉枯水期的季节变化特征。相关关系分析发现,磷形态含量与湖水的溶解氧（DO）和电导的相关性明显,与pH和高锰酸盐指数无明显的相关关系。     

基于单因子标识指数法对双乳山水库溶解氧的分析

2012年7月至2013年6月,对双乳山水库水体中的DO进行了为期一年的动态监测。资料分析结果表明,从溶解氧(DO)角度看,监测期内水库的水质主要为二类水;水质4 m水深处优于2 m水深处,2m水深处优于表面水体。统计分析表明,同一监测区不同水深处水质之间具有显著差异,而不同监测区域同一水深处水质之间没有明显差异。     

基于标准化降水指数的中国南方季节性干旱近58 a演变特征

近年来南方地区季节性干旱频繁发生,对农业生产造成了严重影响。分析其演变特征和发生规律,能为应对全球气候变化背景下制订抗旱减灾对策提供理论依据。该研究利用中国南方15个省（市、区）的气象台站降水资料,选择采用标准化降水指数（SPI）为干旱指标,计算了南方地区最近58 a（1951－2008年）各月干旱指数,在此基础上分析了全年及各季季节性干旱的站次比（发生干旱站数与总站数之比）和干旱强度的年际变化。研究结果表明：干旱程度在时间尺度上呈不同程度增加趋势;干旱的季节性特征为春旱和秋旱有加重的趋势,而夏旱和冬旱有减轻的趋势。季节性干旱空间演变特征表现为：长江中下游地区、西南地区、华南地区等各区域季节性干旱变化与整个南方总体干旱变化表现基本一致。在当前气候变化背景下,我国南方干旱整体上呈现对农业生产的不利影响加重的趋势。研究和验证表明标准化降水指数（SPI）能很好地体现季节性干旱的年际变化特征。     

基于时序指数西北植被物候时空变化特征

基于1999—2010年SPOT VEGETATION旬数据,采用HANTS方法对原数据进行平滑处理,并利用傅里叶插值方法将旬数据插值成天数据,再通过NDVI天变化量确定植被物候期,研究了中国西北植被物候时空特征。结果表明:（1）海拔2 km以下,植被类型以农业植被为主,受人类因素影响较大,物候生长季始期（SOG）相对提前,生长季末期（EOG）推迟,生长季长度（LOG）变大且由东南向西北递减;在海拔较高地区,物候SOG推迟,EOG提前,LOG缩短。（2）1999—2010年西北植被物候,东部SOG提前,EOG推迟,LOG变延长;而向西部物候变化特征与东部相反。一方面,从陕西到青海海拔不断上升,温度逐渐下降,植被物候也随之变化;另一方面,陕西一带是集中农业区,青海地区主要以草地植被为主,农业（小麦）植被物候期相对较长。     

基于相对湿润度指数的云南干旱气候变化特征

基于云南15个代表站1961-2010年气候资料,使用相对湿润度（M）指数和Morlet小波变换方法分析云南干旱气候的时空变化规律和特征.结果表明：雨季M指数主要反映降水对干旱的影响,干季M指数对气温、日照等共同引发的蒸散量变化有相应的响应.云南气候干湿年际波动大、年代际变化明显;雨季M指数主要表现为10～ 16a、6～8a和2～4a的周期性变化,干季M指数的变化周期以8a和4～6a为主;雨季M指数的地区性差别比干季大.云南的严重干旱均为上年雨季（或其末期）M指数偏小、随后的干季M指数典型偏低和当年雨季开始偏晚相叠加的结果.在全球变暖背景下,云南雨季有气候变干的趋势,干季大多区域呈干旱略加强趋势.近年云南多数区域M指数的主要变化周期相继进入谷值期,并与降水偏少同步出现,导致严重干旱发生频率加大.研究结果对云南干旱预测、评估及其风险管理和应用决策具有指导性和实用性.     

莫索湾灌区土壤剖面盐分的季节性变化特征

以新疆莫索湾灌区为研究区域,通过对该地区春季和秋季土壤剖面取样,得到土壤盐分值并采用Arc-gis 10.0软件对土壤盐分进行地统计学分析,从而探索莫索湾灌区不同季节土壤剖面盐分的空间变化特征。结果表明：研究区土壤剖面盐分含量随土层深度的增加而升高,属于底聚型;盐分含量总体表现为东南部高于西北部,2014春季高于2013年秋季,是因为灌区春季温度高于秋季,且积雪融化造成部分地区地下水位升高,强烈的地表蒸发使得底层盐分上移到耕层。不同季节各层土壤盐分含量值都符合对数正态分布,变异系数在66％~92％之间,具有中等强度的空间变异性,表层土壤变异大于底层;半方差分析得出2013年秋季和2014年春季各土层土壤盐分含量可以用高斯模型、指数模型和线性模型拟合,拟合模型的R2均大于0.75;土壤盐分含量的块金系数 C0/( C0＋ C )值在31％~42％之间,盐分含量值均表现为中等强度的空间自相关,0~100 cm土壤盐分受自然因素和人为因素共同作用。研究结果可为莫索湾灌区盐渍化土壤的分区、改良和利用提供理论基础。     

基于主成分分析及水质标识指数法的黄河托克托段水质评价

[目的]分析黄河托克托河段水污染特征,合理选择水质评价指标,从而实现对黄河托克托段水质评价。[方法]以黄河托克托段干流2017年4—8月9个水质采样断面逐月连续水质监测数据为基础,利用多元统计法对水质样本进行主成分因子分析,构建水质评价指标体系,应用综合水质指数法对该河段水质进行评价。[结果](1)黄河托克托段水质状况整体为Ⅳ类水,该河段段主要污染因子为TN,TP,COD,属于有机型及富营养化污染;(2)时空分布上从上游到下游水质逐渐变好,支流汇入口大黑河断面由于受汛期大黑河超标污染物排入水质变差,采样期间8月水质状况最差,其次是4月,5—7月水质相对较好。[结论]基于主成分因子分析和综合水质标识指数法的水质评价方法不仅可以准确客观地反映水质特征,同时可对不同断面水质进行比较。黄河托克托段水质状况较差(整体Ⅳ类),属于有机型及富营养化污染。     

西北地区季节性最大冻土深度的分布和变化特征

利用西北地区1961～2000年101个代表站的年冻土观测资料,采用EOF、REOF、小波分析方法,分析了西北地区季节性最大冻土深度的分布状况及其变化特征。结果表明,西北地区多数地区平均最大冻深在0.5～2m之间,平均2m以上的只有在新疆的天山,青海东北部的祁连山区有零星分布。近几十年来,西北地区整体最大冻深减小,上世纪90年代是近几十年来最大冻深最浅的时期,其中变化最明显的区域是新疆;西北最大冻深的变化可分为五个敏感区:西北中部区、南疆区、北疆区、青藏高原区、西北东部区。各区最大冻深随时间变化趋势有所不同,西北中部区、南疆区几乎呈直线下降,上世纪90年代的平均最大冻深均比上世纪60年代减少了0.1m,北疆区和西北东部区呈小-大-小的抛物线型式变化,最大冻深的变幅相对较小,青海高原的最大冻深则表现出与其他区域相反的变化趋势,是一个由大-小-大的变化过程,上世纪90年代比上世纪80年代平均最大冻深增加了0.57m。不同地区因其地形、土壤、控制的气候系统有所差异,变化周期有所差别,但其周期尺度基本相似。在影响冻土的因素中,干旱区以冬季气温较为显著,而半干旱半湿润区则以地温和封冻前的土壤水分的影响更为显著。     

基于作物水分亏缺指数的春玉米季节性干旱时空特征分析

季节性干旱是影响湖南春玉米生产最突出的气象灾害,分析其时空分布特征和发生的规律,可为湖南春玉米生产的发展和合理布局提供技术支持。该文基于湖南省96个气象站点1961－2007年地面气象观测资料,采用FAO于1998年推荐的Penman-Monteith 方法计算了参考作物蒸散量、玉米的作物需水量。考虑盈余降水对水分亏缺指数的影响,修正了的水分亏缺指数计算方法,并依据玉米的水分亏缺指数,分析了季节性干旱发生频率的时空特征。并选取不同区域典型站点分析了水分亏缺指数年代际变化特征。结果表明,湖南春玉米生长季节内干旱呈现明显的季节性和空间区域分布特征：干旱频率较高的时段主要在玉米抽雄－吐丝阶段及其后的生育阶段,且随生育期后移干旱频率明显增加,以轻旱程度为主。空间分布特征是以湘中南的衡阳及周边一带干旱频率最高,其次为湘东、湘北一带次高,湘西等地春玉米干旱频率低。各年代之间比较,以20世纪80年代干旱较严重,90年代干旱相对较轻。     

基于组合权重法的大凌河水质及影响因素分析

以朝阳市大凌河流域河流水体质量为研究对象,收集区域水系数据、土地利用数据及水质监测数据作为样本数据,通过整合最优组合准则权重与次序权重算法构建水质风险评价模型,基于有序加权平均算子生成对多种决策风险的评估结果,为水质评价提供参考依据.研究结果表明,该区域的水体质量主要受生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总磷(...     

基于SPEI指数分析河西走廊气象干旱时空变化特征

利用河西走廊1965-2017年21个气象站点逐日气象数据,基于Penman-Monteith蒸散模型计算不同时间尺度的SPEI,分析河西走廊气象干旱的变化趋势、发生频率和持续时间等时空变化特征。结果表明：（1）近53a来河西走廊月、季、年尺度SPEI均呈显著上升趋势,即干旱有显著减弱趋势,但个别站点干旱持续时间较长,其中武威站在2013年持续时长达到11个月;（2）河西走廊四季均存在变湿趋势,且冬季变湿显著,其中春、夏、秋季干旱呈不稳定变化,而冬季在1989年前后发生突变,由干旱向湿润突变;（3）河西走廊干旱的空间分布具有明显的区域特征,干旱区域主要集中在西北部,湿润区域主要集中在南部;（4）不同时间尺度各等级干旱发生频率的变化规律具有一致性,轻中旱发生频率远高于重特旱,且年、季尺度重特旱发生相对高频区空间分布特征与轻中旱正好相反。总之,近53a来河西走廊干旱呈减弱趋势,有利于当地的农业生产开展和生态环境改善,但该区域气候变化较复杂,需要注意局部干旱情况。     

基于土地利用变化的长江中游地区生态系统服务供需平衡研究

[目的] 揭示生态系统服务供需平衡的时空特征,并进一步探究土地利用变化对生态系统服务供需平衡的双重效应及其影响机理。[方法] 选取长江中游地区作为研究对象,引入生态系统服务供需量化矩阵分析生态系统供需平衡的时空格局,并运用土地利用变化生态贡献率模型分析土地利用变化对生态系统服务供需平衡的双重影响。[结果] (1)研究期间,长江中游地区生态系统服务供需平衡状况持续恶化,主要是由建设用地大规模扩张和耕地、林地大面积缩减带来的生态系统服务供给能力减少和消费需求增加造成的。(2)长江中游地区不同类型生态系统服务供给间的关系在时间尺度上由权衡转为协同,需求和供给平衡间的协同关系在时间尺度上进一步增强,但不同类型生态系统服务供给、需求和供需平衡间的权衡或协同性质及其程度在空间尺度上却存在高度异质。(3)长江中游地区土地利用变化对生态系统服务供需平衡存在改善和恶化双重效应,且恶化效应显著大于改善效应,但引起生态系统服务及其分项服务供需改善和恶化的土地利用变化类型具有时序异质性。[结论] 应促进具有协同改善生态系统服务供需平衡的土地利用变化类型,提升与区域主体生态系统服务功能一致的土地利用类型,以及遏制具有协同恶化生态系统服务供需平衡的土地利用变化类型,以实现区域生态系统服务供需改善。     

中国土壤温度的季节性变化及其区域分异研究

土壤温度是重要的土壤物理性质,其区域分异和季节性变化直接影响着土壤生物的生长发育、繁殖和分布,与农业生产和生态环境紧密相关。本研究根据中国1971～2000年地面气候资料中年均和月均土壤温度、气温和降水数据,分析了我国土壤温度的季节变化及其区域分异特征,并分析了气温和降水对土壤温度的影响。研究表明,我国土壤温度的季节性变化非常明显,土壤温度从春季到夏季变化最大,20℃等温线的纬度跳跃接近25°,而由冬季到春季土壤温度的变化最为缓和。土壤温度的季节变化在不同区域之间存在显著差异;不同区域中土壤温度与气温、降水之间的相关性也各不相同,在温带区域和青藏高原区,气温是土壤温度变化的主要影响因素;在亚热带和热带湿润区土壤温度的季节变化受到气温和降水的共同作用。     

基于标准化降水指数的北疆地区近52年旱涝变化特征

21世纪以来极端气候事件频发,其中旱涝灾害对人类影响最为明显。该研究以北疆为例,选用标准化降水指数SPI（Standard Precipitation Index）为干旱指标,基于北疆地区23个气象站的1961—2012年逐月降水数据,运用趋势分析法、EOF法、REOF法和ArcGIS中的Kring插值工具,对其旱涝时空变化特征进行了研究。结果表明:过去52 a北疆地区气候呈湿润化趋势,年代和年际尺度上,干旱逐渐减少,雨涝则逐渐增多。年际尺度上,北疆地区不同时间尺度的SPI都呈增加趋势,表明其湿润化的趋势加强。年代尺度上,1960s和1970s干旱频次大于雨涝频次,而在1980s—2000s雨涝频次大于干旱频次。且北疆地区的旱涝在区域空间分布上呈现四种差异型,并以此划分为四个旱涝区域:北部地区（降水适宜区）、东部地区（极度干旱区）、西部地区（干旱区）和中部地区（雨涝区）。季节尺度上,中部的石河子、托里、克拉玛依和北部的福海地区都是相对湿润区域,东部的青河、北塔山和奇台地区则是相对干旱的区域。