乌梁素海透明度的时空分布及其与环境因子的关系

[目的]分析内蒙古乌梁素海水体透明度的时空变化及其影响因子,为乌梁素海的沉水植物恢复及湖泊管理治理提供理论依据和技术支撑。[方法]根据2014年4月至2015年1月乌梁素海常规监测数据及试验数据,并采用Excel和SPSS软件进行分析,探讨乌梁素海水体透明度的影响因子。[结果]2014年4月至2015年1月乌梁素海水体透明度范围为0.17~2.74m,平均值为0.82m,透明度分布的总体格局是:南部湖区北部湖区。透明度的季节变化表现为全湖平均透明度春季(1.12m)秋季(0.81m)夏季(0.73m)冬季(0.61m)。[结论]叶绿素a是影响水体透明度的最主要因子,随着叶绿素a浓度的增加,透明度呈下降的趋势。而悬浮物的浓度并不是影响水体透明度的主要因素,pH值对水体透明度的影响是间接的。     

土壤侵蚀时空变异及其与环境因子的时空关系

土壤侵蚀的时空变异是指在一定的景观内 ,不同时间、不同地点的土地侵蚀特征存在明显的差异性和多样性。土壤侵蚀的时空变异是多重尺度上的植被、土地利用、气象 (降雨 )、地形和土壤等多因子综合作用的结果 ,但是就某一具体地区而言存在重点尺度和主控因子 ,土壤侵蚀的重点尺度与主控因子的时空关系因时间、空间和尺度而异。综述了土壤侵蚀的时空变异及其与环境因子时空关系的研究进展     

贵州红枫湖水库消落带类型划分及其生态修复试验

水库消落带是防止水体污染的最后一道生态屏障,恢复或重建消落带植被是水库水质管理的一项重要措施,也是当前水库水体污染控制的研究热点和难点问题之一。消落带类型划分可为消落带分区规划治理提供指导。根据喀斯特山区水库消落带自然结构的质地和坡度,将红枫湖水库消落带分为河口型消落带、库湾滩地消落带、土质缓坡消落带、砾质坡地消落带和岩质岸坡消落带5种类型,对各种类型的消落带特征进行了分析,并提出了红枫湖水库消落带生态恢复的设计原则与工程模式。红枫湖水库消落带生态修复试验表明,恢复与重建后的消落带系统生物多样性增加、生态功能增强。     

激光诱导荧光水体叶绿素a浓度监测仪器研制

叶绿素a浓度是反映水质的重要参数之一，常作为水产养殖、渔场预测、环境保护等领域的重要评价指标。针对现有叶绿素a监测仪器实时性差、自动化程度低、环境干扰严重等问题，该研究以实时监测叶绿素a浓度为主要目标，提出了环境光校正算法和数据处理算法，设计了一种基于激光诱导荧光技术的水体叶绿素a浓度监测装置。该装置可向水体发射波长440 nm的激光，诱导激发叶绿素a产生中心波长680 nm的荧光，利用可见光传感器获取叶绿素a受激产生的680 nm荧光强度，即可实现对叶绿素a浓度的监测。以绿藻门小球藻和蓝藻门铜绿微囊藻为对象，利用680 nm荧光值和叶绿素a浓度的线性关系建立拟合模型，模型决定系数R²为0.99；基于统计分析法设计的数据处理可有效剔除误差数据，提高测量结果的稳定性；利用环境光校正算法可有效降低环境光对测量结果的干扰。在仪器稳定性试验中，通过测量激光模块的供电电流和光谱模块的440 nm通道光强值，4 min后两者的标准差系数均为0.001，皮尔逊相关系数为0.84，表明可通过控制电流强度控制激光输出。在性能验证试验中，2组不同光照强度和6组不同藻种的待测水样的平均测量误差在5.48%以内。研究结果可为水质监测领域提供设备支持。     

鹤地水库浮游植物数量与环境因子的相关分析

浮游植物是水库水环境中的初级生产者和食物链的基础,其数量和生物量与环境因子密切相关,决定水库水生态平衡。通过对鹤地水库浮游植物和水环境因子进行监测,利用SPSS 18.0统计学软件对其数据进行单因素方差分析和相关性分析,探讨浮游植物数量、生物量与环境因子的关系,该研究为保护水质和科学管理提供依据和参考。结果显示:水库浮游植物数量和生物量,除夏季生物量1,2号样点之间差异不显著外,各季节各采样点间都存在显著差异（P < 0.05）,并且是夏季多,冬季少,受水温显著影响。浮游植物生物量和数量与环境因子中水温、pH值、溶解氧、化学需氧量、全磷呈正相关,其中与水温、化学需氧量呈极显著正相关（P < 0.01）,与全磷呈显著正相关（P < 0.05）;与透明度、全氮、氨氮、硝态氮呈负相关,其中与透明度、氨氮呈显著负相关（P < 0.05）。可见,鹤地水库主要是氮污染。因此,强调控制库区周边生活污水和工业污水的过量排放对维持水库生态系统健康非常重要。     

北方典型水库型水源地水体叶绿素a含量遥感监测研究

遥感监测具有监测区域广、速度快、省时省力等优势,常用于大面积水质监测。其中,叶绿素a浓度是水质监测的一个重要指标。叶绿素a遥感反演的关键是建立遥感数据和叶绿素a含量的定量关系。本文选取石家庄市饮用水源地黄壁庄水库为研究区域,通过进行水体反射光谱现场测量和同步水质采样,得出研究区水体反射光谱特征,并采用丙酮分光光度法测得各水样中叶绿素a含量。在此基础上通过波段比值模型及一阶微分模型分别分析叶绿素a浓度与反射率之间的线性相关性。结果表明,黄壁庄水库各采样点水体叶绿素a浓度均在4.55μg·L-1以下,光谱反射率比值R705nm/R680nm和696 nm反射率的一阶微分值均与叶绿素a浓度有较显著的线性相关性(r2分别为0.736 6和0.875 5)。本文所得结论与方法可为未来对北方水库型水源地水体进行大面积遥感监测叶绿素a含量提供理论参考。     

应用地统计学方法研究湖泊中叶绿素a的空间分布

在分析湖泊中叶绿素a特点的基础上，结合太湖实例，应用地统计学的理论与方法，尝试在湖泊中叶绿素a空间分布研究方面做一探讨。     

大连松树水库浮游植物特征及对环境因子的响应

2017年5—10月,每月2次对松树水库开展浮游植物采样调查,同步监测总氮含量、总磷含量、叶绿素a含量、降水量和库容等指标,考察松树水库浮游植物群落结构组成及密度变化,并进行冗余分析研究浮游植物与环境因子的关系。结果表明:松树水库浮游植物组成为硅藻门-蓝藻门型,随季节性变化明显,其中硅藻门与蓝藻门存在竞争关系;藻类总数、硅藻门密度和蓝藻门密度对水质和水文因子的响应存在不同程度的差异。建议在夏季主要控制有机质,而春秋季着重减少水中氮磷含量,以防控水华的发生。     

喀斯特生态系统服务价值时空分异及其与环境因子的关系

揭示西南喀斯特生态系统服务价值时空变化特征及其与环境因子的关系是喀斯特地区生态恢复与重建中亟待解决的问题。本研究基于多时相遥感影像、气象观测数据和统计资料,对桂西北典型喀斯特地区1985～2005年的生态系统服务价值进行定量评估与分析,并利用典范对应分析方法对其与环境因子的关系进行探讨。结果表明:1985年-2000年-2005年期间生态系统服务价值呈先降后升的"V"字形变化趋势,3个年份分别是1096.52亿元、1033.84亿元和1062.57亿元;营养物循环、调节气体、有机质生产和土壤形成价值较高,其总贡献率分别为72.69%、70.18%和72.10%;而涵养水源、土壤保持和娱乐文化相对较低,都远低于100亿元。林地和灌木是生态系统服务价值的主要贡献景观类型,两者的总贡献率在3个年份分别是71.22%、73.66%和67.03%;居民用地和石漠化地的生态系统服务价值非常低,3个年份贡献率分别仅有0.62%、0.52%和0.76%。CCA排序图显示生态系统服务价值与环境因子存在紧密关系,坡度、海拔等环境因子对生态系统服务价值的影响较大,且其影响存在显著的空间分异特征。研究区域生态系统服务价值呈由西向东减少的空间分异特征;1985～2005年期间,典型喀斯特地区生态系统服务价值显著增加,而非喀斯特地区生态系统服务价值明显减少。表明生态环境移民和退耕还林等石漠化控制措施实施效果显著,有利于生态系统服务的发挥。     

江淮丘陵区土壤侵蚀分布与环境因子的关系

[目的]掌握江淮丘陵区土壤侵蚀分布及其与土地利用类型、坡度、植被、土壤类型等环境因子的关系,为确定水土保持重点区域,开展水土保持规划、制定有针对性的水土流失防治措施提供依据。[方法]以淮河流域江淮丘陵区为研究区,以2015年15m分辨率的Landsat 8影像为基础信息源,基于"3S"技术平台,采用综合评判法和实地调查验证相结合的研究方法,开展土壤侵蚀空间分布及其与土地利用类型、植被、坡度、土壤类型等环境因子关系的研究。[结果](1)江淮丘陵区水土流失面积为1 409.60km2,约占总面积的10.20%,侵蚀强度以轻度侵蚀为主,局部以中度侵蚀为主。(2)不同土地利用类型下,土壤侵蚀主要发生在下垫面起伏度较大、条件较为恶劣的坡耕地,以及坡度相对较大、植被盖度较差的林地和荒草坡中;不同坡度下,主要发生在5°~15°的山区与平原的交界带;不同植被覆盖度下,主要发生在45%~75%的地区;不同土壤类型下,主要发生在暗色土、水稻土以及黄棕壤等土壤类型中。[结论]土地利用类型、坡度、植被、土壤类型等环境因子与淮河流域江淮丘陵区土壤侵蚀分布关系紧密,坡耕地、坡度起伏较大、植被覆盖较低、土壤抗蚀性较差等下垫面更容易发生土壤侵蚀。     

青藏高原青稞赖氨酸含量空间分布及其与环境因子的关系

青藏高原是地球上生态环境最复杂的地区,也是大麦的起源中心之一。为探究裸大麦(青稞)赖氨酸含量的空间分布规律及与环境因子的关系,利用农学和地理学相结合的方法,在青稞主种植区选取了83个样点数据,通过逐步回归分析法和随机森林回归分析法建立数学模型。结果表明,在地理水平方向上,形成了藏中和藏东2个青稞赖氨酸含量高值区;在地理垂直方向上,赖氨酸含量在海拔2 700 m以下和4 200 m以上分别形成2个高峰区;影响青稞赖氨酸含量的环境因素从大到小依次是土壤全氮含量年均日照时数年均降水量年均相对湿度8月平均降水量。由此可见,青稞赖氨酸含量高值分布区位于喜马拉雅山脉、冈底斯-念青唐古拉山脉、喀喇昆仑山脉交汇的高山峡谷地带,是生态环境最复杂地区,是西藏野生大麦群体发现地之一。环境对青稞赖氨酸含量有重要影响,其中最主要环境因素是土壤全氮含量、年均日照时数、年均降水量。本研究结果为青藏高原青稞育种、栽培和加工提供了科学依据。     

黄土高原植被净初级生产力的时空变化及其与气候因子的关系

以西北典型植被脆弱区黄土高原为研究区,利用AVHRR GIMMS和MODIS两种NDVI数据源,基于CASA模型对1982-2014年黄土高原植被净初级生产力（NPP）进行模拟,并分析其时空变化特征及其与气候因子的关系。结果表明：黄土高原年均植被NPP为254.0gC?m-2,1982-2014年总体呈增加趋势。不同植被类型NPP有较大差异,落叶阔叶林NPP值最高,年均NPP达513.0gC?m-2,其次为常绿针叶林、草甸、农田、灌丛和草原。黄土高原植被NPP空间分布差异显著,表现出南高北低的特点。从NPP年际变化的空间分布来看,在退耕还林还草生态工程实施之前（1982-1998年）,黄土高原大部分区域植被NPP变化不明显。自1999年后该区植被NPP增加趋势显著,增速达到5.38gC?m-2?a-1。在空间分布上,66.6%的区域植被NPP呈显著增加趋势,主要分布在陕北高原、山西中西部的吕梁-太行山等地。退耕还林等生态工程的实施,使该区植被状况得到改善。黄土高原植被NPP与降水量具有显著的相关性,但与气温相关性不大,说明降水是影响黄土高原植被NPP的主要因素。     

祁连山天老池小流域土壤有机碳空间异质性及其影响因素

采用野外取样和室内分析,结合地统计学方法和方差分析方法,分析了祁连山天老池小流域0~30 cm层的土壤有机碳的分布特征及其与植被类型、地形和土壤性质等因素的关系。结果表明,该流域土壤有机碳垂直分布存在显著的差异,随着土层深度的增加,土壤有机碳含量显著减少,0~10、10~20、20~30 cm土层土壤有机碳含量分别为105.08、81.46、62.62 g/kg,土壤平均有机碳含量为83.05 g/kg,变异系数为0.56。不同的植被类型0~10 cm土层土壤有机碳含量表现为青海云杉(138.20 g/kg)灌丛(118.49 g/kg)亚高山草甸(100.43 g/kg)祁连圆柏(74.17 g/kg)干草原(43.94 g/kg);随着海拔的升高土壤有机碳含量增加,阴坡有机碳含量明显高于阳坡;经相关性分析表明,土壤有机碳与土壤全氮和砂粒呈显著正相关关系,与土壤体积质量、黏粒和粉粒呈显著负相关关系。     

黄土高原植被覆被时空动态及其影响因素

为探究黄土高原植被覆被时空分布与动态变化及其与气候和人类活动的响应机制,基于趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,利用2000—2015年黄土高原MODND1T/NDVI植被遥感数据、同期气象数据及ESA CCI-LC植被覆被分类数据,根据气候和人为因素对植被覆盖变化的驱动贡献,(1)分析了黄土高原NDVI分布格局、变化趋势及其驱动因素。结果表明：(1)黄土高原NDVI由西北向东南呈递增趋势,具有明显空间异质性分布特征。16年间NDVI呈显著增加趋势,平均递增速率0.010 2/a,波动范围介于0.54～0.71。(2)黄土高原NDVI变化趋势与降水有较强相关性,两者偏相关系数为0.53。(3)黄土高原不同季节NDVI均呈整体增长趋势,春季NDVI与降水呈显著正相关关系,降水是决定春季所有植被类型覆盖变化的最直接因素。(4)残差分析表明,人类活动对黄土高原NDVI的波动影响较大,是黄土高原植被覆盖变化的重要驱动因素。综上,黄土高原16年间植被覆被明显增加,降雨是黄土高原植被生长发育的主要限制因素,人类活动通过退耕还林等生态修复措施对黄土高原植被覆被带来明显改善。     

西北地区有机质空间分布及其影响因素研究

为了探讨中国西北地区土壤有机质现状及影响因素,运用ArcGIS和地统计学结合的方法,研究西北地区土壤有机质的空间分布规律及其影响因素。结果表明:(1)研究区土壤有机质含量处于较低水平,3级及以下占68.94%,有机质变化范围为1.10~107.50 g/kg,均值为20.13 g/kg;通过半方差函数模型分析得到有机质的最适理论模型为球状模型。(2)通过绘制整个西北地区土壤有机质的空间分布图可知,研究区东部区域从宁夏、陕北至甘南、陕南,有机质含量呈现出梯级增加的趋势;研究区西部有机质含量呈现出由新疆塔里木盆地中心区域向边界递增的同心圆分布。有机质高值区分布在研究区青海东部、新疆的天山一带;低值区分布在宁夏、陕西北部和新疆的塔里木盆地。分布趋势与西北地区大地形区有一定的相似性。(3)土壤有机质含量与海拔、降水存在正相关关系。(4)有机质与土壤类型和土地利用方式之间存在显著相关关系,草地、林地土壤有机质含量显著高于耕地和未利用土地,但草地与林地之间没有显著性差异。海拔和降水是影响有机质的主要因素,能解释49%的土壤有机质变化。该研究结果不仅有助于定性定量认识西北地区有机质空间分布,而且为该地区的生态农业建设以及生态环境保护提供参考。     

贵州省生态系统服务价值与社会经济空间相关性分析

基于2000年,2010年土地利用与社会经济数据,利用GeoDA模型分析了贵州省生态系统服务价值（ESV）与城镇化率、人均GDP、人口密度之间空间相关性。结果表明:2000年和2010年ESV与城镇化率、人均GDP、人口密度呈负相关;10 a间,ESV变化与城镇化率变化、人均GDP变化呈正相关,与人口密度变化呈负相关。ESV与城镇化率、人均GDP、人口密度之间高—低相关多分布中部,低—高相关多分布东南部和西北部,低—低和高—高相关分布较少且分散。ESV变化与城镇化率、人均GDP变化之间低—高相关和高—高相关分布北部和西北部,低—低相关分布中部。ESV变化与人口密度变化之间高—低相关分布中部,低—高相关和高—高相关分布北部和西北部。     

陇东黄土高原地区石油污染土壤微生物群落及其与环境因子的关系

为了认识和评价石油开采对陇东地区土壤环境的影响,采用平板培养和多元分析法研究了不同石油污染程度下的土壤微生物群落特征及其与土壤环境因子的关系。结果显示:(1)微生物3大类群的数量以距污染源30m的样地S1-3最高,200m的S7-9次之,100m的S4-6最低;放线菌数量变化对Shannon—Wiener指数影响较大。(2)土壤有机质、含油量、含盐量、速效磷均为S1-3最高,S4-6次之,S7-9最低;土壤pH值、碱解氮及速效钾含量均以S7-9最高,S4-6次之,S1-3最低。(3)PCA结果显示TPHs含量在8种环境因子中作用最大,其含量的上升导致了土壤含盐率、有机质和速效磷的增加,进而影响到了土壤含水量、pH值、土壤细菌、放线菌、微生物总数及其他环境因子。研究表明,陇东黄土高原地区开展生物修复石油污染时,应充分开发利用土壤细菌及放线菌资源,并外源投加N,K等营养元素,从而刺激土著石油降解菌的生长,进而提高石油烃的降解效率。     

玛纳斯河流域NDVI时空变化及对气象因子的响应

基于MODIS-NDVI数据和同期的气象资料,运用趋势分析、R/S分析、偏相关分析等方法,在区域和像元两个尺度上研究玛纳斯河流域的植被空间变化特征。结合趋势分析结果和Hurst指数,研究玛纳斯河流域NDVI变化的可持续性特征,并从气温和降水量2个因素分析了NDVI对气象因子的响应。结果表明:(1)2000—2015年玛纳斯河流域NDVI变化呈微弱增长趋势,增长速率为0.044/10a。(2)玛纳斯河流域植被覆盖状况改善的区域占总面积的42.03%,没有发生显著变化的区域占总面积的55.88%,显著退化的区域仅占总面积的2.09%,研究区整体生态环境有所改善。(3)从Hurst指数来看,研究区大部分地区NDVI变化具有可持续性,但局部地区具有反持续性。持续性改善区域占总面积的52.81%,持续退化的面积比重为29.54%,15.87%面积的区域未来变化趋势无法确定。(4)相关性分析结果显示:NDVI与年降水量呈正相关,与平均温度呈负相关,降水对NDVI的影响高于平均温度。     

我国NH3-N排放量及空间分布变化初步研究

NH3-N的排放量增加引起了水体富营养化、土壤酸化等一系列环境问题,所以对NH3-N排放情况的研究越来越受到科学家的重视。而有关我国NH3-N排放量历史变化情况,尤其是近20多年来的排放量报道很少。参照已有的各个NH3-N源的排放因子,利用中国农业年鉴统计等数据资料,计算了1980—2005年我国NH3-N排放量。结果表明,1980年,NH3-N排放量为5.50Tg,到2005年达到13.38Tg,增加了143%,年均增长率为5.51%。因使用化学肥料产生的NH3-N排放量最大,约占总排放量的29.4%～47.4%,畜牧业中动物厩舍及其排泄物储存产生的NH3-N排放量居第二位。我国NH3-N排放量空间分布不均匀,主要分布在我国东部河南、山东、江苏、河北以及西南的四川等省,2005年约占总排放量的36.2%。我国NH3-N排放总量的时间变化最大的几个省份分别是黑龙江、天津、河北、河南、山东等,其年均增长在8%以上,而我国的西北和青藏高原地区排放量变化最小,仅为0.44%。     

黄河河口-龙门区间降雨时空分布特征及其与流域产沙的关系

[目的]揭示黄土高原典型多沙粗沙区河口—龙门区间降雨时空分布特征及其与流域产沙的关系,为区域水土保持规划的制定提供科学依据。[方法]基于降雨和产沙模数资料,采用泰森多边形加权变差系数法、K-means聚类分析以及线性回归分析,系统研究河口—龙门区间降雨和产沙的空间变异规律。[结果] 1959—2015年期间,河龙区间汛期降雨和汛期降雨侵蚀力具有相同的空间分布特征,但是汛期降雨侵蚀力表现出更强的空间变异性,两者在年内和年际时间尺度上分别表现出相同的空间分布特征,并且具有纬度地带性(p0.01)。汛期降雨和汛期降雨侵蚀力在支流尺度上的空间变异性差异不大,具有同增同减的变化趋势。[结论] 1959—2015年期间,水土流失大规模治理以前,河口—龙门区间流域产沙主要受降雨的影响(p0.01),水土流失治理以后,流域产沙量锐减,降雨和流域产沙模数无显著相关关系。