Environmental Impacts in the Jianghan Plain: Evidence from Lake Sediments

There is growing concern about the environmental impact of rapid economic growth in China. The problem is compounded by the scarcity of baseline data on the state of China's natural environment. As a step towards solving this problem, palaeolimnological methods have been applied to seven lakes in the Jianghan Plain, China, to evaluate recent changes in human impact. Lake sediment cores show enhanced concentrations of fossil fuel derived spheroidal carbonaceous particles (SCP) and Pb at all sites across the Jianghan Plain. The distribution of these industrial contaminants shows the overwhelming influence of the industrial cities. Wuhan dominates the fossil fuel derived pollution, while the copper smelter at Daye dominates the heavy metal pollution. Analysis of sediment diatom assemblages indicates mean total phosphorus concentrations of greater than 40 μg L-1 P in the lakes of the more intensely agricultural western part of the Jianghan Plain. The sediment concentration profiles for biogenic elements at these sites indicates a post-1960 eutrophication. Evidence for eutrophication in the eastern lakes is much weaker, though some evidence is present at all sites. The tracers of industrial pollution (Pb and SCP) correlate with Mn in the many of the lake sediments. This is compatible with both soil acidification, and soil gleyification due to intensified rice production.     

基于Morlet小波的呼伦湖流域降水多时间尺度分析

利用Morlet小波分析方法对呼伦湖流域,海拉尔市、满洲里市、克鲁伦河水文站与乌尔逊河水文站的1961—2014年降水序列进行小波特征分析,根据降水序列多时间尺度分析结果,揭示呼伦湖流域多年降水变化特征。结果表明:（1）研究区年降水量的周期变化特征主要为,海拉尔市年平均降水存在6 a,11 a与27 a的主周期;满洲里市存在10 a,16 a与27 a的主周期;克鲁伦河存在7 a,13 a与28 a的主周期;乌尔逊河存在5 a,13 a,20 a与29 a的主周期。（2）通过对各序列枯水期的计算,预测海拉尔市与满洲里市将于2017年进入枯水期,克鲁伦河与乌尔逊河将于2019年进入枯水期;（3）预测显示呼伦湖流域在2018—2026年,呼伦湖流域降水减少,进入枯水期;在2027—2035年,呼伦湖流域的降水量充沛,进入丰水期。     

纸坊沟小流域水文特征与降水量关系初步分析

应用纸坊沟小流域1959-1997年降水、输沙及径流观测资料,分析了流域降水和输沙年际、月际变化特征以及年降水量与年径流量、年均土壤侵蚀模数之间的关系,时段治理程度与时段年均输沙量之间的关系。结果表明,降水量年内分配不均且凸显单一峰值,降水在年际上呈平水年-干旱年-平水年（较丰水年）周期性变化;多年平均输沙量月分布过程线峰型单一瘦削,土壤侵蚀及输沙量年际变幅大,稳定性极差;径流年变化幅度很大,地表径流的年际变化11年为一个周期,连续出现枯水年和丰水年的周期均为6年左右;年降水量与年径流量、年降水量与年土壤侵蚀模数、时段年均输沙量与时段治理程度呈线性相关关系,其相关程度均呈极显著（在0.01水平上）。     

香溪河流域近60年来降雨量变化趋势及突变分析

为研究香溪河流域多年降雨特征,以流域1952—2011年10个雨量站日降雨资料为基础,得到流域面雨量序列。分别采用线性回归、滑动平均、Mann-Kendall趋势检验、M-K突变检验、Sen’s斜率估计和小波分析等方法,对流域60 a来降水量的年、季变化趋势和突变进行了检验。结果表明:香溪河流域年降水量以0.66 mm/a速率减少;春、秋季节降水量呈下降趋势,下降速率分别为0.33,0.81 mm/a,冬季降水量轻微下降趋势,夏季降水量呈上升趋势,速率为0.5 mm/a;年均和四季变化均未通过5%的显著性检验。研究时段内,年降水量发生了三次突变,分别在1954年,1989年,2006年。夏季降雨突变发生时间与年突变发生时间一致;春、秋、冬三季降雨在60 a内发生突变的时间分散、多变。     

蒋家沟流域雨季降水中氢氧同位素特征分析

通过分析蒋家沟流域2001—2009年内降雨资料,发现降雨频率服从幂指数分布,分析蒋家沟流域2010年雨季降水的氢氧同位素组成,得出当地大气降水线,其截距与我国大气降水线相比较小,这与研究区地处内陆干热河谷、蒸发作用强烈有关;降水中氘盈余7月中旬之前较大,均为正值,7月中旬到8月中旬由于空气湿度相对较高,氘盈余减小,8月中旬之后,随着空气湿度重新减小,d值增大;根据次降雨采集的降水样品分析,δ18 O显示出明显的降水量效应,即降水量较大的降水场次内δ18 O较小,在同一场降雨内,δ18 O也随着降雨时间的持续和降水量的增加而呈减小趋势;受山区降雨的随机性影响,蒋家沟流域内稳定同位素的高程效应较为反常,海拔越高的地方,δ18 O越大。     

滇池流域农田土壤有机氯农药残留特征

在滇池流域农田,重点是滇池滨湖区和入滇河流柴河流域,选择不同土地利用类型、不同种植年限大棚采集土壤样品进行气相色谱（ECD）分析。结果表明,试区土壤中有机氯农药（OCPS）检出率为95.9%,OCPS的残留量范围、平均值分别为nd-63.4 μg·kg-1、6.3 μg·kg-1,以p,p′-DDE为主要残留物,98.3%的样点达到国家《土壤环境质量标准》一级标准（〈50 μg·kg-1）。与国内同类报道相比,滇池周边土壤中OCPS的残留较低。不同土地利用类型有机氯残留量排序为：设施栽培〉水稻田〉露天菜地〉荒草地〉坡耕地;不同大棚种植年限土壤中,棚龄长于15 a的 OCPS残留量要明显高于棚龄短于15 a的,而棚龄短于15 a的,土壤中OCPS含量差异不明显。     

CERES-Rice模型在江汉平原的验证与适应性评价

基于江汉平原武汉、荆州农业气象试验站双季早、晚稻及单季中稻多年田间试验数据和同期逐日气象数据,在利用GLUE参数估计模块结合"试错法"对模型参数标定基础上,对CERES-Rice模型叶面积指数及生物量动态、发育期、成熟时地上部生物量、产量等的模拟能力进行了验证。结果表明,模型对水稻发育期模拟较好,开花期和成熟期的模拟误差在3d以内,其中对感光性较弱的早稻模拟最好,感光性较强的晚稻模拟最差;生育期内叶面积指数和生物量动态模拟良好,一致性指数分别达0.98和1.0;模拟产量和地上部总生物量的相对均方根误差分别为8.72%和5.91%,总体效果较好,其中生殖关键期遭遇寒露风的晚稻产量NRMSE为11.16%,模拟效果偏差。说明CERES-Rice模型在无明显异常天气条件下对江汉平原地区水稻模拟具有较好的适应性,CERES-Rice模型可为江汉平原水稻生育期预测提供技术支撑,在考虑极端天气条件胁迫产量形成过程的基础上,可应用于该地区气象影响评价及产量预报业务。     

江汉平原不同土地利用方式下农田土壤有机碳组成特点

以江汉平原四湖地区的果园、旱地、水田和水旱轮作等土壤为研究对象,通过分析其总有机碳与活性有机碳含量、腐殖质与轻重组组成特点,以期阐明不同土地利用方式对农田土壤有机碳组成的影响。结果表明:不同利用方式下表层土壤有机碳含量差异较大,其中以水田最高、果园最小,随着土壤剖面深度的增加,有机碳含量逐步降低;腐殖质占总有机碳比例较高,其中果园和旱地大于0.91,水旱轮作略低,而水田仅为0.78;不同利用方式下,各形态的腐殖质碳含量存在差异,活性较高的富里酸在水田和水旱轮作土壤中含量相对较高;稳定性有机碳占总有机碳的百分比大小顺序为:水旱轮作≈旱地>果园>水田,轻组组分在各利用方式下表现为:水田>旱地>果园>水旱轮作,而水旱轮作下重组碳容量占总有机碳的百分比最高。这表明水旱轮作既有利于土壤有机碳的积累,又利于土壤有机碳稳定性的增加。上述结果可为该区土壤管理措施的制订提供科学参考。     

江汉平原典型农业灌排单元土壤有机碳密度分布特征

农田土壤有机碳库是陆地生态系统最重要的土壤碳库之一,明晰农田土壤有机碳的空间分布特征与影响机制,可为农田土壤肥力及固碳能力评价提供采样依据和理论基础。以江汉平原典型农业灌排单元（面积45 hm²）为研究对象,测定了104个样点0—200 cm深度范围内1 560个土壤样品的有机碳含量,并计算碳密度,揭示土壤有机碳密度的空间分布特征,并分析耕作方式和耕作历史对其分布的影响。结果表明：（1）0—200 cm农田土壤剖面内,20,200 cm厚度土层有机碳密度的均值变化范围分别为1.75~3.77,11.67~34.24 kg/m²,随着土层深度的增加,农田土壤有机碳密度先急剧降低后缓慢增加,且100—200 cm土层的有机碳密度约占整个土壤剖面的45.26%,深层有机碳储量需引起重视;（2）在灌排单元尺度上,0—20 cm土层和0—200 cm剖面有机碳密度均具有较强空间自相关性,表明成土母质和地形等结构性因素是影响灌排单元尺度土壤有机碳空间空间分布特征的主导因子;（3）耕作方式和耕作历史影响农田土壤的有机碳密度,稻田所有土层的有机碳密度均高于旱地,0—200 cm剖面的有机碳密度是旱地的1.31倍;老稻田所有土层的有机碳密度均高于新稻田;林地改稻田和旱地改稻田样地在0—200 cm剖面有机碳总密度差异较小,但林地浅层土体的碳密度更大;合理的增加稻田面积是快速提高农田碳储量的有效途径之一;（4）灌排单元尺度农田土壤有机碳密度的代表性稳定深度为180—200 cm,在进行土壤有机碳密度调查时应尽量延伸采样深度。研究结果为提高农田土壤有机碳密度估算的准确性与采样设计的合理性,以及农田土壤的固碳能力评价提供了科学依据。     

基于CT的青海湖流域芨芨草草地土壤大孔隙特征分析

为探究青海湖流域芨芨草草地的土壤大孔隙特征,以青海湖流域芨芨草草地为研究对象,在研究区芨芨草斑块处和芨芨草斑块间分别采集原状土柱,每块样地选取3个重复样品,通过对样品进行CT扫描并利用Fiji软件解译的方法分析土壤孔隙的结构特征差异。结果表明:芨芨草斑块土壤平均大孔隙数量、不同深度大孔隙数量、平均大孔隙度以及不同深度大孔隙度均大于芨芨草斑块间土壤。芨芨草斑块土壤大孔隙平均数量是芨芨草斑块之间的2.8倍,平均大孔隙度是芨芨草斑块间的12.1倍,芨芨草斑块的土壤大孔隙度随土壤深度增加呈先增加后减少的趋势,斑块间的大孔隙度呈递减趋势。