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三峡库区支流库湾消落带土壤磷形态赋存特征及其释放风险

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环境科学 2023年第5期44卷 2574-2582页

作者：张雪朱波中国科学院成都山地灾害与环境研究所山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049

三峡库区消落带经历反复的淹水-落干循环影响,消落带土壤磷迁移转化过程加快,可能加剧支流库湾水体富营养化.采集了三峡库区腹心支流库湾典型消落带土壤,测定磷赋存形态与磷素饱和度(DPS)等,分析磷释放风险.结果表明,(1)消落带土壤ω[总... 详细信息

三峡库区消落带经历反复的淹水-落干循环影响,消落带土壤磷迁移转化过程加快,可能加剧支流库湾水体富营养化.采集了三峡库区腹心支流库湾典型消落带土壤,测定磷赋存形态与磷素饱和度(DPS)等,分析磷释放风险.结果表明,(1)消落带土壤ω[总磷(TP)]、ω[无机磷(IP)]和ω[有机磷(OP)]均值分别为771.80、485.33和166.30 mg·kg^(-1),IP和OP均以非活性形态磷为主.(2)消落带土壤形态磷的赋存格局受落干-淹水方式影响,Ex-P和NaHCO_(3)-Po含量显著高于对照土壤,Fe-P、HCl-Po和Fulvic-Po含量沿高程下降而显著降低(P<0.05),反复的干湿交替促进了消落带土壤活性磷的生成和中等活性磷的释放和积累.(3)消落带土壤生物ω[有效磷(Bio-P)]为49.19~148.78 mg·kg^(-1),占TP的质量分数为7.71%~24.78%,磷素饱和度(DPS)为5.85%~22.00%.目前,支流库湾消落带土壤整体磷释放风险较低,170 m高程土壤需要重点关注.Fe-P、HCl-Po和Fulvic-Po在消落带土壤磷释放过程中贡献较大,pH升高会促进Fe-P的释放,碱性磷酸酶(ALP)是有机磷转化的重要参与者,有机质(OM)是有机磷的主要来源.

关键词：三峡库区消落带(WLFZ) 磷形态生物有效磷(Bio-P) 磷素饱和度(DPS) 释放风险

陆地生态系统碳通量面临的挑战与机遇--基于涡度协方差测定

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生态学报 2023年第8期43卷 2979-2994页

作者：祁亚辉王小丹中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都610299 中国科学院大学北京100049

区域和全球涡度协方差网络提供了基于陆地-大气生态系统间最大的综合性原位碳通量观测数据集。这些数据目前已成为自下而上核算陆地生态系统碳平衡的基础,但部分测量数据合理性问题引起通量界广泛关注。通过梳理近40年研究进展,总结了... 详细信息

区域和全球涡度协方差网络提供了基于陆地-大气生态系统间最大的综合性原位碳通量观测数据集。这些数据目前已成为自下而上核算陆地生态系统碳平衡的基础,但部分测量数据合理性问题引起通量界广泛关注。通过梳理近40年研究进展,总结了涡度协方差测量原理,系统地分析了仪器局限性和环境因素潜在影响,讨论了不同碳通量组分填补存在的争议、生态系统冬季休眠期的净碳吸现象违背生理学知识、夜间湍流发展不充分对生态系统呼吸的低估等,并由此产生数据偏移和测量滞后时间等。通过阐述涡度协方差测量原理和数据处理存在的缺陷与争议,提出了适当的改进措施以限制(或降低)数据测量产生的不确定性,旨在为后续监测精度提升和探究陆地生态系统碳循环及其对环境因子的响应提供理论支撑。

关键词：涡度碳通量观测方法陆地生态系统

沱江和涪江水系干支流氮磷营养盐的空间分布特征

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环境科学 2023年第7期44卷 3933-3944页

作者：李子阳周明华徐鹏陈露刘祥龙林洪羽江南任兵张博文中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地表生过程与生态调控重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049

沱江和涪江是长江上游的重要支流,且都存在严重的水体污染问题,其中氮(N)和磷(P)为最主要污染物.通过对沱江和涪江干支流进行取样并进行水体N和P空间分布特征的分析,寻找不同空间水质差异的原因,为长江上游及其支流流域地表水污染防控... 详细信息

沱江和涪江是长江上游的重要支流,且都存在严重的水体污染问题,其中氮(N)和磷(P)为最主要污染物.通过对沱江和涪江干支流进行取样并进行水体N和P空间分布特征的分析,寻找不同空间水质差异的原因,为长江上游及其支流流域地表水污染防控提供科学依据.结果表明,沱江水系和涪江水系均存在严重的总氮(TN)污染,劣Ⅴ类水质断面占比分别高达94%和50%,总磷(TP)污染适中,主要集中在Ⅱ类~Ⅳ类水质,但沱江水系TN和TP浓度整体上要高于涪江水系,污染程度要比涪江水系更严重;对沱江而言,干流硝态氮(NN)浓度从上游到下游呈现先增加后降低的趋势,氨氮(AN)浓度最大值出现在干流上游位点,中下游浓度较低,每流经一座城市后,TP浓度均明显增高,涪江干流的TN和NN浓度呈现上中下游逐渐增加的趋势;沱江和涪江水系均表现出支流TN和TP浓度大于干流的现象,且河流中的TN、TP和NN还受水体pH和水温(T)影响,可见河流N和P污染控制应重视水环境因素的影响.

关键词：沱江涪江氮(N) 磷(P) 空间分布

机构知识库建设的几点思考——以中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所机构知识库为例

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科技情报开发与经济 2015年第18期28卷 136-137,141页

作者：王伟中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

回顾了中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所机构知识库(IMHE Open IR)的建设历程,介绍了建设机构知识库的主要思路和做法,并对机构知识库建设的可持续发展提出了几点建议。

关键词：机构知识库 IMHE OpenIR 可持续发展

基于涡度协方差测定陆地生态系统碳通量面临的挑战与机遇

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生态学报 2022年

作者：祁亚辉王小丹中国科学院成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

关键词：涡度碳通量观测方法陆地生态系统

降雨径流过程中土地利用优化配置对磷流失的影响

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环境科学 2022年第7期43卷 3597-3607页

作者：周豪陈方鑫罗义峰龙翼周继王小燕李丹丹陈晓燕西南大学资源环境学院重庆400715 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041

为了探究土地利用优化配置对三峡库区小流域径流过程中磷素流失的影响,选取重庆忠县石盘丘小流域内传统农业模式集水区(CG)和土地利用优化配置后的集水区(EG)为研究对象,分别在两个集水区出口采样,监测降雨事件中径流过程和不同形态磷素... 详细信息

为了探究土地利用优化配置对三峡库区小流域径流过程中磷素流失的影响,选取重庆忠县石盘丘小流域内传统农业模式集水区(CG)和土地利用优化配置后的集水区(EG)为研究对象,分别在两个集水区出口采样,监测降雨事件中径流过程和不同形态磷素,分析土地利用配置对磷流失规律的影响.结果表明:(1)监测的10场降雨径流过程中,EG的ρ[总磷(TP)]均低于CG,两者范围分别为0.09~0.75 mg·L^(-1)和0.13~2.82mg·L^(-1);相对于CG,EG显著降低了TP浓度峰值.(2)EG的TP、可溶性磷(TDP)、无机态磷(DIP)和颗粒态磷(PP)在降雨径流过程中的浓度平均值EMC均较CG低,且EG与CG在TP、TDP和DIP的EMC上均呈现显著差异(P<0.05);降雨径流过程中两个集水区磷流失的主要形式均为TDP,但EG的TDP/TP平均值更大.(3)EG比CG的TP、TDP、DIP和PP的输出负荷降低45%、43%、57%和47%,EG和CG各形态磷素输出负荷均与径流总量极显著相关(P<0.01),CG各形态磷与径流总量线性拟合的斜率为EG的1.66~1.75倍,CG各形态磷素输出负荷对径流量的响应较EG更敏感,且降雨径流过程中单位面积产沙量比单位面积产流量更能引起磷素浓度和输出负荷的差异.优化土地利用配置能有效减少各形态磷素流失,为三峡库区小流域磷流失防控提供参考依据.

关键词：三峡库区集水区降雨径流土地利用优化配置磷流失

被动微波土壤水分遥感产品空间降尺度研究:方法、进展及挑战

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遥感学报 2022年第9期26卷 1699-1722页

作者：赵伟文凤平蔡俊飞中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院大学北京100049

土壤水分不仅在地表水、能量以及碳循环中发挥着非常重要的作用,其时空变化也是影响和反映气候变化的关键因子。虽然被动微波遥感技术是目前监测大尺度范围土壤水分变化最为成熟的技术手段,但是其土壤水分产品空间分辨率往往较低(几十... 详细信息

土壤水分不仅在地表水、能量以及碳循环中发挥着非常重要的作用,其时空变化也是影响和反映气候变化的关键因子。虽然被动微波遥感技术是目前监测大尺度范围土壤水分变化最为成熟的技术手段,但是其土壤水分产品空间分辨率往往较低(几十千米不等),不能满足区域和局地尺度的应用需求。鉴于这一问题,空间降尺度逐渐成为了提高被动微波土壤水分遥感产品空间分辨率的主要方式,也是当前遥感研究领域的热点之一。本文总结与分析了近20多年来国内外被动微波土壤水分遥感产品空间降尺度研究进展,系统归纳了经验性、半经验性和基于物理机理的3大类降尺度方法,并就各方法特征进行了详细说明,概述了各方法的优势和缺点。归纳而言,虽然被动微波土壤水分遥感产品空间降尺度方法众多,但可靠的高分辨率降尺度土壤水分产品仍较少,这与被动微波土壤水分遥感产品、降尺度关系模型方法以及降尺度辅助因子等有着直接的关联。未来相关研究应重点结合多源遥感数据建立适用性强、精度高的降尺度关系模型,进而实现时空无缝的高时空分辨率降尺度土壤水分产品的生产,为推动土壤水分遥感产品在农林业管理、自然灾害监测、水文过程分析等区域应用中提供支持。

关键词：被动微波土壤水分空间降尺度经验性方法半经验性方法基于物理机理的方法

藏东南典型海洋型冰川表碛与退缩区不同演替阶段土壤微生物群落特征

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中国环境科学 2024年

作者：叶鑫彤胡扬刘巧鲁旭阳刘琛中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

海洋型冰川加速退缩导致区域物种资源库和微生物多样性改变，目前针对冰川末端表碛与退缩区土壤微生物特征及环境驱动机制研究不足。以藏东南阿扎冰川和米堆冰川为研究区，采用细菌16S rRNA基因扩增子测序和真菌ITS测序技术，研究了冰... 详细信息

海洋型冰川加速退缩导致区域物种资源库和微生物多样性改变，目前针对冰川末端表碛与退缩区土壤微生物特征及环境驱动机制研究不足。以藏东南阿扎冰川和米堆冰川为研究区，采用细菌16S rRNA基因扩增子测序和真菌ITS测序技术，研究了冰川表碛与退缩区不同植被演替阶段土壤中微生物群落特征及土壤化学性质影响。结果表明，两条冰川表碛与退缩区土壤中共发现细菌门38个，其中Proteobacteria、Actinobacteriota、Bacteroidota为优势群，共发现真菌门7个，Basidiomycota和Ascomycota为优势群，优势群分别占细菌和真菌总量的95%和90%。阿扎和米堆冰川表碛中Patescibacteria、RCP2-54、Bacteroidota、Gemmatimonadota和Acidobacteriota的菌群丰度存在显著差异，米堆冰川表碛和退缩区土壤中微生物群落结构和丰度存在显著差异（p＜0.05），而退缩区三个演替阶段之间的群落结构差异不显著。适应极端环境的微生物群落在表碛中丰度最高，而随着演替进程参与植物定殖或与植物共生的微生物群落丰度与多样性显著增加，群落结构在植被演替后期逐渐趋于稳定。除全钾外，养分含量在两条冰川表碛中均较低，随着植被演替土壤pH值逐渐降低而养分逐渐增加，演替后期显著高于前两阶段。表碛中的微生物群落与pH值和全钾显著正相关，而退缩区土壤中则与速效钾、硝态氮、全磷、可溶性有机碳显著正相关，并以磷限制为主。研究结果为认识藏东南典型海洋型冰川微生物特征、理解微生物在表碛与退缩区演替过程中的作用及变化提供科学依据。

关键词：海洋型冰川表碛退缩区细菌真菌土壤化学性质

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基于异构并行的山洪动力演进模型和模拟研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第1期51卷 16-25页

作者：王富磊欧阳朝军中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 中国科学院大学北京100049

为建立山区小流域降雨-山洪演进正演模拟和预报方法,构建了从降雨、植被截留、土体入渗、坡面汇流到山洪演进全过程物理模型.采用一阶迎风差分格式求解描述坡面汇流到径流过程的扩散波方程,并在凸地形点采用修正算法确保计算精度和求解... 详细信息

为建立山区小流域降雨-山洪演进正演模拟和预报方法,构建了从降雨、植被截留、土体入渗、坡面汇流到山洪演进全过程物理模型.采用一阶迎风差分格式求解描述坡面汇流到径流过程的扩散波方程,并在凸地形点采用修正算法确保计算精度和求解简便性.基于CPU(中央处理器)+GPU(图像处理器)异构并行加速技术实现从降雨到山洪动力演进全过程快速模拟,计算效率相对CPU单核提升300倍左右.通过一维构造地形试验、V型槽实验和都江堰龙溪河真实小流域山洪过程分析,验证了当前计算模型和方法的有效性,为基于动力过程的山洪灾害实时预报研究提供参考.

关键词：山洪预报雨洪过程扩散波模型异构并行数值模拟