新中国成立以来,新疆的土地开发经历了三个时期:①1950-1977年以开荒扩大耕地面积为主,耕地面积虽不断增加,但经历了"大跃进"和"十年动乱"干扰,农业生产水平低,粮食仅能实现低水平自给,个别年份还要调入;②1978-1995年耕地面积没有增加,以提高单产为主,粮食单产大幅提高,并逐步压缩粮食面积,增加棉花播种面积,不仅实现粮食自给,还建成全国棉花基地;③1995-2009年,实行提高单产与扩大耕地面积并举,粮棉产量进一步大幅提高,粮食单产高于全国平均水平,建成全国最大的产棉区,总产占全国近二分之一。60多年来新疆土地开发虽取得了巨大成绩,但对生态环境破坏严重,现有耕地已达到水资源承载能力,今后总体上不宜再开荒,而应通过土地整合,提高绿洲内净耕地利用系数,发展节水灌溉,不断提高土地生产力。
文章简要梳理了国内外地产价格梯度案例研究的脉络,采用特征价格模型、非参数估计方法研究了北京都市区住宅、商业土地出让价格梯度与土地开发强度的变化,解析了新时期城市空间发展的特征。研究表明:住宅和商业土地出让价格梯度随时间呈现扁平化倾向,从土地价格视角说明了北京城市空间持续的郊区化扩展趋势。2009年以来住宅土地价格梯度为正,表明北京住宅空间结构特征不完全符合单中心城市假设,商业地块则较好地体现出市场机制下价格梯度的变化规律。线性模型在刻画住宅土地开发强度的空间变化方面不典型,但却较好地揭示了商业土地随到城市中心距离的增加,开发强度逐步降低的特征,2005年以来这种特征有所缓和。非参数估计方法由于不需要预设函数形式,有效避免了城市中心预设和模型选取引致的估计偏误,应用非参数方法中的核估计拟合北京住宅土地出让价格、开发强度与距离之间的曲线,能够描绘出变量之间的复杂关系,更符合北京都市区的实际。
出于能源安全的考虑及对温室气体减排的关注,世界各国近些年大力发展生物液体燃料,我国政府提倡以木薯等非粮作物为原料生产燃料乙醇。一直以来科学家们对生物液体燃料的碳效应争论激烈,争论的焦点在于原料种植对土壤碳库的影响及不同技术条件下副产品利用的评估。论文通过建立碳平衡分析模型,将原料种植对土壤碳库影响及副产品利用的替代效应纳入研究体系,评估了我国木薯燃料乙醇生产各个环节的碳排放,研究结果显示:木薯原料种植环节碳排放主要来自氮肥的使用及对土壤碳库的破坏;木薯燃料乙醇加工转化环节碳排放主要来自蒸馏和脱水过程能源消耗,改进加工转化技术对减少此环节碳排放至关重要;木薯燃料乙醇运输及储存过程碳排放较小。在现有生产技术条件下,生产单位质量(1 kg)木薯燃料乙醇平均碳排放为0.647 kg。以汽油的碳排放为参照,在目前技术水平条件下,我国木薯燃料乙醇碳排放呈现负效益;采用较为先进的双酶法中温喷射液化-大罐浓醪间歇发酵-多塔多耦合差压精馏和分子筛变压脱水技术,则其碳排放为汽油的90%;倘若能避免对土壤碳库的破坏,则这一比例下降到64%。因此,为了促进我国木薯燃料乙醇的发展,减少木薯燃料乙醇生产的碳排放,首先应该引导农民合理施肥,利用边际土地种植木薯,不转换林地、草地等土地类型的利用方式,减少对土壤碳库的破坏;此外,要开发高效节能的燃料乙醇转化技术并加强对副产品的二次利用。
以产能提高为核心的农用地整治已上升为国家层面的重要战略之一。通过建立农用地整治影响下的农田生产能力估算模型,定量评价湖北省内平原、丘陵及山地3种不同类型区农用地整治对农田生产能力的影响,结果表明:①农用地整治后,山地型整治区农田生产能力提高168.91%,丘陵型整治区提高57.78%,平原型整治区提高38.32%;②平原型整治区基础设施要素提高最大,为78.62%;丘陵型整治区水资源要素提高最大,为75%;山地型整治区基础设施要素提高最大,为199.12%;③总体上,基础设施要素对农田生产能力的贡献率都最大。建议国家农用地整治在政策上适当增加对山地型和丘陵型整治区的重视,项目区应合理配套农村居民点整治工程,并尽量避免生态损失。
基于MODIS NDVI数据,研究分析了2000-2010年内蒙古典型草原、草甸草原和荒漠草原生长季NDVI时空变化趋势,探讨不同类型草地生长季NDVI对温度、降水的响应。结果表明,内蒙古草地生长季NDVI整体年增长速率为0.735%,典型草原最为明显,年增长率达到1.063%;但是仍有31.807%的草地NDVI呈现下降趋势,其中典型草原、草甸草原和荒漠草原分别有8.664×104、6.814×104、2.841×104 km2。除东北部草甸草原外,大部分草地生长季NDVI与降水量的相关性高于温度;草地生长季NDVI与温度和降水的相关系数均呈现出草甸草原>典型草原>荒漠草原的变化规律。内蒙古草地植被变化对温度和降水的响应具有滞后作用,且具有明显的经度地带性和纬度地带性特征,其滞后时间随着经度和纬度的增加逐渐减少。
使用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算了青海省东部农业区7个气象代表站的逐日参考作物蒸散量(ET0),运用多窗谱方法(MTM)对青海省东部代表站的ET0的变化周期进行了分析,同时,分析了影响ET0的主要气象要素的变化趋势,运用基于偏导数的敏感系数法分析了生长季ET0对气温、日照时数、相对湿度、风速的敏感性,结果表明,青海省东部农业区的7个站点有比较一致的19.23~22.22 a的周期;整个东部农业区的气温(最高温度、最低温度、平均温度)呈明显的上升趋势,日照时数、风速、相对湿度则随纬度的变化而趋势不同,北纬36°以南的两个站日照时数、风速均有增加的趋势,相对湿度则减小,以北的5个站则呈相反的变化;ET0对日照时数最为敏感,其次是气温、相对湿度和风速;敏感系数在整个生长季随气象因子的变化而变化,日照时数敏感系数呈波动状,最大值出现在4月,最小值出现在9月,气温敏感系数呈现单峰型变化,最大值出现在7月,风速敏感系数则呈单谷型变化,最小值出现在7月。
塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。论文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为研究对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,结合实地调查,应用缓冲区梯度分析方法,对现有林地水平分布结构进行分析。结果表明:①塔里木河干流荒漠河岸林面积为58.42×104 hm2,占研究区总面积的14.07%,自上而下5个河段的林地面积分别占总面积的2.94%、3.75%、3.95%、1.99%和1.44%,并且北岸河岸林面积较南岸明显多,南岸受沙漠化威胁,河岸林退化严重,水资源时空分配不均匀是荒漠河岸林分布特征的重要原因;②荒漠河岸林多沿河道地形分布,随离河道距离的增加呈波动下降趋势,河流对荒漠河岸林显然具有重要影响,径流主要起到补给地下水的作用,近河床区林地分布较集中,波动幅度小,在远离河床区林地易于退化,河流北岸影响范围为38.33~45.51 km,南岸为15.21~39.33 km;③塔里木河干流总体林地率不高,林地分布不均匀,荒漠河岸林形成以河道为中心的带状分布,分布范围达10~80 km,重要保护范围在0.8~12.3 km,恢复范围在2.2~24.5 km,重建范围在4.7~30.1 km。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。
论文选取广东省北江流域18站1965-2007年月降水数据,应用REOF方法将月降水量场划分为4个子区域,利用Mann-Kendall方法进行趋势检验,并采用滑动t检验方法进行变点分析,结果表明:流域东南部年降水量呈减少趋势,西北部呈增加趋势,年降水量增加变点出现在1992、1993年。选取REOF各分区最大特征向量载荷的站作为基准站,采用Morlet小波、交叉小波变换和小波相干分析其周期特征及其与Niño 3区SST相关关系,结果表明:4站月降水量周期变化均与Niño 3区SST相关显著;时滞相关分析表明,南雄、佛冈、连南三站月降水量变化与Niño 3区SST相关性在滞后3、4个月时最强,而三水站在同期相关性最强,这种差别可能与三水附近地区近几十年来受到的人类活动影响较强有关。
利用均匀分布在海南岛的7个国家标准气象站1959-2008年温度和降水资料以及海南岛气候区划成果,研究海南岛近50 a来不同气候区的气候变化特征,结果显示:近50 a来海南岛各气候区的温度总体呈上升趋势,并以东北区及西南区温度上升最为明显,其次是中部山区、东南区和西北区。在年际尺度上,不同温度指标的增幅大小排列为:年平均最低温度(Tmin)>年平均温度(Tmean)>年平均最高温度(Tmax)。在季节尺度上为:秋季和冬季>春季和夏季。不同气候区各季节的增温幅度地区间差异与年际尺度相似。各气候区的年平均温度都有突变发生。其中,西南区的突变时间为1972-1974年,西北区为1979年,东北区为1987年,东南区为1985-1990年,中部山区为1990年。各气候区累年平均降水量差异较大,以中部山区降水最为丰沛,西南区相对较少;各气候区在年际尺度上的降水波动较大,除西南区外,年降水量距平都未通过P<0.05的显著性检验。干季和湿季的降水量对年降水总量的贡献率以湿季最大,为80%,干季较小,为20%;干季多小雨,湿季多大雨。在干季,中部山区降水的贡献率最大,其他气候区相对较小,而湿季却相反。各气候区大雨和暴雨的降水量约占年降水总量的50%;西南区为大暴雨及特大暴雨多发地区。
我国北方沿海地区一直被认为是人居环境气候舒适性最佳区域之一。以辽宁沿海城市为例,利用1951-2010年气候资料,在分析区域气候变化特征的背景下,选用人体舒适度评价人居环境气候舒适性,并探讨其影响因素。结果表明:①近60 a来,该地区气候变化基本特征呈明显的升温趋势,降水、风速和相对湿度则为下降趋势,各气象要素在1960-1980年时段分别发生明显的突变;②一年中的4-10月属于感觉舒适状态,其中6-9月为最舒适月份,大连市是辽宁沿海人居环境气候舒适性最好的城市;③气温和风速是影响辽宁沿海城市气候舒适性的主要因素,R/S分析预测表明未来气温将继续升高,降水量和相对湿度及风速将延续现有的减少趋势,人体舒适度指数将继续升高,四季气候舒适性将发生改变。鉴于城市发展、气候变化和人居环境气候舒适性之间的相互作用关系,未来应当积极应对全球气候变化,并减少人类活动对气候的影响。
水文特征变异研究是水文学研究中的重点之一。水文特征变异不仅包括时间、空间上的概念,还包括属性上的概念。研究水文序列在属性、时间及空间上的变异,才能够全面地反映水文序列的变异情况。论文探讨了水文特征变异的内涵,提出水文特征变异是研究对象或现象在属性、时间和空间上的变异量度。以北江流域径流量及降雨量资料为基础,全面分析了属性范畴下及时空范畴下北江流域水文序列的变异情况。结果表明:1992-2006年的径流量序列和1973-2006年的径流量序列相对于1956-1972年的径流量序列都发生了变异;从重心移动方向来看,北江流域在1959、1967、1975和1983年移动方向发生了转折,从重心移动的距离来看,降雨重心离多年平均较远的年份分别是1967、1975、1983和2000年。
海岛生态环境脆弱,保护海岛及其周边海域生态系统,合理开发利用海岛自然资源,促进海岛经济社会可持续发展是我国海岛保护法的根本宗旨。论文试图借鉴陆域可持续发展指标体系的思路,结合海岛的自然环境与社会经济特殊性,从生存支持、生态环境、经济发展、社会与智力支持四个层面选取指标,并将熵权法和非结构性决策模糊集理论模型相结合确定海岛可持续发展评价指标的权重,构建海岛可持续发展的指标体系;进一步引入可变模糊评价方法,建立基于可变模糊集理论的海岛可持续发展综合评价模型,对辽宁省长海县2001-2011年可持续发展的状况进行评价验证,识别影响长海县可持续发展能力的关键因素、存在的问题与限制性因子,为提高海岛经济社会可持续发展水平提供科学的分析数据。
于2008年对乌伦古湖开展了湖泊水质水量及水生物资源的综合调查,获取了湖泊水量与水质的基本数据。在此基础上,根据湖区气候变化以及人类活动的特征,将乌伦古湖的变化归纳为4个时期:1956年以前为第一个时期,湖泊基本处于自然演化状态,湖泊的水位波动主要受气候变化影响,乌伦古河为主要补给河流;第二个时期为1956年至1970年,人类活动强度快速增加期,流域开发耗水,入湖水量减少,湖泊水位持续下降;1970年到1995年为第三个时期,在此期间,人类活动除了流域开发耗水有所增加外,乌伦古湖的水位波动主要与人类在湖区开渠建坝等活动有关;第四个时期为1995年以来,湖泊变化相对稳定,水利工程运行平稳且气候较为适宜,湖泊变化转入稳定期。然而,近年来,由于气候和人类活动的影响,湖泊处于较强烈的不稳定阶段。
通过对河南省9个县(市)中9个乡(镇)的非沼气户和沼气户土壤、地表径流和室内空气进行监测,定量对比分析了户用沼气池建设对农村生态环境改善效果。结果显示,沼气户土壤中的速效磷、速效钾、有机质和全氮含量要高于非沼气户,且"四位一体"生态模式沼气户土壤中4种养分含量明显高于"三位一体"生态模式;沼气户地表径流中的COD、NH3-N、 TP浓度均低于非沼气户;沼气户室内空气中的CO、SO2、NH3、PM10浓度均低于非沼气户,且室内空气中的4项污染物浓度随季节变化而不同。这说明户用沼气池建设对于增加土壤养分、减轻农村面源污染、改善农户居住环境、实现节能减排效果显著。
论文利用数字高程模型(DEM),使用多元回归模型对黑河上游2000-2009年TRMM多卫星降水资料的月数据进行了降尺度研究,并用地面气象台站观测数据对降尺度的结果进行了检验,检验结果表明这种降尺度的方法能够在不降低(甚至提高)数据质量的情况下,得到空间精度更高的降水资料。在此基础上,基于降尺度后的月降水数据,对黑河上游2000-2009年降水10 a平均值年总量空间变化,以及年内降水分配、年内降水的空间差异进行了分析。结果表明:①降尺度之后的数据比原始数据能更加表现降水变化的细节和趋势;②坡向对降水的影响表明,在东西方向,东坡的降水要高于西坡,最高可以达到10%,而南北坡的降水差异变化较小;③黑河上游2000-2009年的年平均降水为344 mm,整个上游大多数地区的降水主要分布在250~400 mm之间;④在海拔3 800 m以下,降水随高程的增加而增加,而在3 800 m以上,降水总体平均略有减少,但是降水的最大值出现在这一带;⑤黑河上游的降水具有东南-西北的递减趋势,但递减趋势在不同的月份存在差异;⑥降水量的年内分配极不均匀,冬春季稀少,主要降水集中在6-9月。
科学评价人类活动对水资源的影响是实现水资源可持续利用的前提。对比目前广泛应用的以虚拟水理论为基础的水足迹计算方法,详细介绍了基于生命周期评价(LCA)的产品水足迹计算方法,并以我国小麦生产为例进行实证研究。与虚拟水方法相比,LCA方法评价结果体现了水资源利用的环境影响,便于不同产品、不同生产阶段以及不同产地产品间水足迹的比较。实例研究表明:我国黄河、海河流域小麦水足迹平均为1 262 L H2Oe·kg-1,而长江流域仅为31 L H2Oe·kg-1;小麦生产对我国极度缺水的北方造成的压力远高于水资源较为丰富的南方地区。LCA方法能科学评价农产品生产对水资源的影响,为我国保障粮食安全和水资源可持续利用提供科学依据。
试验点选择在古尔班通古特沙漠南缘中国科学院阜康荒漠生态系统研究站,以探地雷达为主要数据采集工具。结合探地雷达两种测量方式特点,提出了探地雷达最佳天线间距判定方法,达到快速测定中尺度土壤水分含量的目的。研究结果表明:固定天线间距测量下,得到最佳天线间距为1.9 m,提取了该天线间距下的地面波,进行了土壤含水量计算,测线上30.5 m点测定的土壤含水量与标后的时域反射仪法结果对比,在该试验点探地雷达地面波法测定上层土壤含水量的有效深度为20 cm,其偏差仅为0.015 m3/m3,精度能够满足实际需求,测线0~36.5 m间沙地上层土壤含水量表现出空间异质性,该方法能快速精确测定中尺度土壤含水量,为农业生产和作物灌溉提供科学依据。
