Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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我国北方重点煤电基地发展伴生的水资源压力分析
鉴于煤电基地的快速扩张会给区域水资源保障带来极大的压力,运用生命周期评价方法计算了2006~
2015年我国北方九大煤电基地煤炭生产和火力发电的水足迹,提出了虚拟水流出伴生的水资源压力指数,评
价了煤电虚拟水外送给当地水资源系统造成的压力,分析了未来煤电基地发展的水资源适配性。结果表 明,
九大煤电基地煤炭生产和火力发电的年均水足迹为13.4×108m3,占当地淡水资源可用总量的22.8%,煤 炭
和电力外送伴生的虚拟水流出总量持续增加,增长率为3031.9×104m3/a,近10年来,水资源压力指数呈现
上升趋势,六个煤电基地达到中度压力等级,造成巨大的水资源压力;2020年,九大煤电基地总水足迹为
15.7×108m3,区域可供给煤电基地的水资源量为11.9×108m3,只有晋北和准东的水资源满足未来基地扩张
需要;晋中、晋东、陕北和鄂尔多斯通过优化调度等增加区域可供水量后可以满足未来生产需要;宁东和哈 密
发展所需的水资源与供给能力严重不适配,应调整发展战略,保障基地用水安全。</div
覆膜玉米不同生育期土壤酶活性 对大气CO2浓度升高的响应
为探讨旱区覆膜玉米农田土壤酶活性对未来气候变化的响应,在田间条件下通过改进的开顶式气室(OTC)系统自动控制
大气CO2浓度,设置自然大气CO2浓度(CK)、OTC对照(OTC)、OTC系统自动控制CO2浓度(700 µmol·mol-1,OTC+CO2)3个处理,研
究了旱区覆膜高产栽培春玉米播前、六叶期(V6)、十二叶期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6)土壤脲酶、碱性磷酸
酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性对大气CO2浓度升高的响应特征。研究发现:OTC处理条件下,土壤碱性磷酸酶活性相比CK在V12
期降低 8.80%(P<0.05),而在 R6 期提高 8.95%(P<0.05);蔗糖酶活性在播前、V6、R1 期降低 12.65%~21.43%(P<0.05),R3 期升高
17.50%(P<0.05);过氧化氢酶活性在V12、R1、R6期均显著降低。大气CO2浓度升高对玉米各生育期土壤脲酶活性均无显著影响;
使R1、R6期碱性磷酸酶活性降低8.74%和6.39%(P<0.05);使V6、R3期蔗糖酶活性升高30.18%和18.37%(P<0.05);此外,增加了
V12期过氧化氢酶活性,而降低了R3期过氧化氢酶活性。结果表明:当前旱作覆膜高产栽培模式下,大气CO2浓度升高对春玉米
农田土壤酶活性的影响因作物生育期和酶种类不同而异;土壤酶活性对OTC及大气CO2浓度升高的响应程度不一,在当前试验条
件下,OTC对土壤酶活性的影响较大气CO2浓度升高更为显著。</div
黄土高原不同种植年限苜蓿草地土壤 与植物化学计量特征
为探讨植被种植过程中土壤–植被生态系统养分动态变化规律,本研究以黄土高原多年生紫花苜蓿 (Medicago
sativa) 为研究对象,分析了不同生长年限 (种植 1、10、20 和 30 年) 苜蓿草地土壤与植物养分含量变化及生态化学计
量学特征。结果显示,1) 土壤有机 C 和全 N 含量随种植年限的增加呈先增大后减小的趋势;在 0–200 cm 土层中,
土壤 C 和 N 的垂直分布具有一致性,含量随着土层的加深而逐渐减少,并在 30 cm 以下基本保持稳定;土壤 P 的含
量随着土层的加深基本保持稳定;土壤 C∶N,C∶P 和 N∶P 均随苜蓿种植年限的增长呈先增加后减少的趋势,种植
10 年达到最大值。2) 苜蓿叶片 C、N、P 含量的变化规律与土壤养分变化规律相似,种植 10 年达到最大值;叶片
C∶N、C∶P、N∶P 随种植年限的增加均先下降后回升。3) 土壤化学计量特征与植物化学计量特征无显著相关关系
(P > 0.05)。研究结果表明,当苜蓿种植到 10 年之后,应采取一定的管理措施来改善土壤质量以保证苜蓿正常生长。</div
近55年渭河流域降雨侵蚀力变化及对输沙量的影响
气候变化和人类活动是影响河川径流、输沙变化的主要原因。笔者基于渭河流域23个气象站1961—2015年日降雨量数据和水文站年输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数性检验、双累积曲线和克里金插值等方法,对近55年以来渭河流域的降雨侵蚀力和输沙量的动态变化进行分析。结果表明:1)渭河流域近55年的平均降雨侵蚀力为1 685.67 MJ·mm/(hm2·h·a),研究时段内的降雨侵蚀力增加趋势不显著。2)渭河流域降雨侵蚀力的分布范围:292.9~4 098.9 MJ·mm/(hm2·h·a),降雨侵蚀力的空间差异较大。流域多年平均降雨侵蚀力自东向西,由南向北呈逐渐减小趋势。3)渭河流域输沙量受降雨侵蚀力和人类活动共同影响:张家山站和咸阳站在20世纪90年代以后,人类活动对输沙量的影响较大,贡献率均>100%。状头站在1980—1994年期间,人类活动的贡献率达到58%,进入21世纪,人类活动贡献率达到67%。本研究定量评价了渭河流域输沙量变化及对降雨侵蚀力和人类活动的响应,为未来区域水土保持措施配置、流域综合治理提供基础依据。</p
生长年限对苜蓿和柠条光合特征及土壤水分的影响
为了探究生长年限对衰败期苜蓿和中老龄柠条的叶片光合生理特征及土壤水分的影响,在2014 年于地 处黄土高原水蚀风蚀交错带强烈侵蚀中心的神木六道沟小流域,测定了不同生长年限苜蓿( ALF10、ALF13、ALF33 和 ALF49 ) 和柠条( KOP10、KOP25、KOP43 和KOP73 ) 的叶片光合参数、叶结构性状参数以及0 ~ 400 cm 土层土壤体积含水量( SWC0-400 ) 。结果表明: 对于衰败期苜蓿,ALF10 和ALF13 叶片净光合速率( Pn ) 差异不显著( P>0.05) ,而后随生长 年限的延长逐渐降低,ALF33 和ALF49 比ALF13 叶片的Pn ( 24.01 μmol·m-2·s-1 ) 分别降低了2.32 μmol·m-2·s-1 和 7.76 μmol·m-2·s-1。相比ALF10 ,随生长年限延长SWC0-400 恢复至10.88%( ALF13 ) ,而后随着生长年限延长降低至 8.81%( ALF33 ) 和6.12%( ALF49 ) 。土壤水分对ALF33 的限制作用不明显,水分胁迫使ALF49 非气孔限制值比ALF33 增 大了0.340。对于中老龄期柠条,叶片Pn 随生长年限的延长先升高后降低,KOP25 和KOP43 叶片Pn 最大且两者差异不 显著( P>0.05) ,比KOP10 ( 6.62 μmol·m-2·s-1 ) 分别增大了6.57 μmol·m-2·s-1和7.66 μmol·m-2·s-1,KOP73 比 KOP43 叶片Pn 降低了4.95 μmol·m-2·s-1。对于同为黄绵土生长的KOP10、KOP43 和KOP73 ,SWC0-400 随生长年限延长 逐渐上升,分别为8.50%、9.06%和10.71%。土壤水分恢复使KOP43 叶片气孔及非气孔限制值比KOP10 柠条降低了 0.185和2.180。此外,柠条叶片相对叶绿素含量( SPAD) 与Pn 呈极显著正相关( P<0.001) ,相关系数为0.514。研究 结果表明衰败期苜蓿和中老龄期柠条叶片光合性能呈波动式变化,这与土壤水分的相互作用有关。</p
黄土丘陵区不同坡向土壤水溶性 有机物特征及其根际效应
为研究不同坡向对土壤水溶性有机物影响及其根际效应,选取黄土丘陵区不同坡向(阳坡、半阳坡、阴坡)的
根际土和非根际土壤为研究对象,分析了水溶性总氮(WSN)、水溶性铵态氮(WSNH4+ -N 和硝态氮(WSNO3- -N)、水
溶性有机氮(WSON)、水溶性有机碳(WSOC)的含量及其水溶性有机物(DOM)并进行了紫外—可见光光谱分析。结
果表明:(1)土壤 的 水 溶 性 碳、氮 养 分 均 会 受 到 坡 向 的 影 响,其 中 WSNH4+ -N 的 含 量 在 阳 坡 达 到 最 高,而 WSN,
WSNO3- -N、WSON 以及 WSOC的含量在半阳坡最高,并且养分含量尤其是 WSON 和 WSOC 的坡向分异会受植物
根际效应的影响产生变化。(2)根际土的水溶性氮组分和 WSOC 均会显著高于非根际土,不同物种的根际效应不
同,且根际效应也会受到坡向的影响。(3)半阳坡土壤的 DOM 腐殖化水平最高,植物的根际效应也会显著提高土壤
DOM 的腐殖化程度,并且根际效应产生的作用远大于坡向的作用。</div
生态问题的经济社会根源与治理对策 ———以美国“黑风暴”事件为例
我国经济社会发展与生态环境的矛盾愈显突出,而对生态问题产生的经济社会根源认识不足导致无法提出针对性的治理
方案,造成生态治理成果的反复,生态事件时有发生。为解决此类问题,以美国“黑风暴”事件为研究案例,深入探讨了生态问
题产生的驱动要素,系统地总结了生态治理的有效途径。结果表明: 生态问题是经济社会系统内部矛盾的外在表现形式; 生态
问题本质是人类不当的逐利行为导致经济社会发展不可持续的后果; 政府调控手段滞后于经济社会和生态问题的发展是生态
环境恶化的客观条件; 生态治理技术无法满足经济社会发展对生态治理的需求为生态问题爆发和蔓延提供有利条件。因此,对
于生态问题的有效治理,应以缓解经济社会系统矛盾为主线,通过法律、法规手段约束人的不当行为并遏制生态问题的扩大; 应
采取政策及法律手段保障利益相关者的生存和发展权益; 要以政策的引导与支持促进治理技术的研发、应用和推广,推动经济
转型,实现经济模式的高效化、绿色化。</div