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基于土壤侵蚀模型的汞矿区污染风险评价及影响因子研究

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环境科学学报 2024年第4期44卷 306-315页

作者：郑贤武陈华丽陈扣平李平王挺吴吉春浙江工商大学环境科学与工程学院杭州310012 南京大学地球科学与工程科学院南京210032 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵阳550081

为了研究汞矿区的非点源污染(NSP)问题,本研究基于土壤侵蚀模型(RUSLE)和地理信息系统(gis)提出了一种新型的汞矿区NSP风险评价模型(MPRAM),并应用于贵州铜仁翁曼河流域的汞矿区.土壤的检测结果表明,研究区的土壤汞含量为0.13~2365.79 m... 详细信息

为了研究汞矿区的非点源污染(NSP)问题,本研究基于土壤侵蚀模型(RUSLE)和地理信息系统(gis)提出了一种新型的汞矿区NSP风险评价模型(MPRAM),并应用于贵州铜仁翁曼河流域的汞矿区.土壤的检测结果表明,研究区的土壤汞含量为0.13~2365.79 mg·kg^(-1),高于0.07mg·kg^(-1)的区域背景值,超过50%的区域汞含量高于33 mg·kg^(-1),高于建筑用地的管制标准;土壤可侵蚀性平均值为0.042 t·h·MJ^(-1)·mm^(-1),表明研究区的土壤具有较强的侵蚀风险,容易发生侵蚀现象.MPRAM的结果表明,NSP污染的低风险地区的占比最高(50.24%),低风险区主要集中在下游地区;中度及以上风险区域主要集中在中上游地区,靠近尾矿库及汞矿废弃厂地,面临的汞污染风险更大;流域内大部分人类活动位于中高风险区域,而在人类活动中,水稻种植是主要的日常活动,一定程度影响了NSP污染的发展.模型的评价结果可为决策者对流域内的人类活动和尾矿问题决策提供基础数据,并为汞矿区的非点源污染治理提供支撑.

关键词：非点源污染汞矿区风险评估土壤侵蚀

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1980—2020年全球重大洪灾时空特征探析

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水科学进展 2024年第2期35卷 197-207页

作者：方秀琴蒋心远廖美玉任立良朱求安金佳鑫江善虎河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学地理与遥感学院江苏南京211000 河海大学水安全与水科学协同创新中心江苏南京210098

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和gis空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明:①全球洪灾次数在21世纪... 详细信息

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和gis空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明:①全球洪灾次数在21世纪前10 a达到峰值,死亡和影响人口在1990s达到峰值,累计经济损失在2010s达到峰值,次均经济损失在1990s和2010s最高;②洪灾发生次数及造成的经济损失在1980—2020年期间呈显著上升趋势,每次洪灾造成的人口损失呈现下降趋势;③亚洲洪涝灾害严重,洪灾的发生次数、死亡人数、影响人口及经济损失的累计值分别占全球总数的41%、68%、95%和63%,然而包括中国在内的亚洲诸多国家的洪灾人口损失呈下降趋势;④全球重大洪灾呈东西向分布,灾害重心有南移趋势,洪灾由集中趋于分散,影响区域逐渐变广。

关键词：全球洪灾时间变化空间分析时空特征

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地理信息学科发展的思考

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 767-778页

作者：闾国年袁林旺陈旻张雪英周良辰俞肇元罗文乐松山吴明光南京师范大学地理科学学院南京210023 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023

地理信息科学(gis)既有学科自身发展的需求,也是支撑地理学、地球系统科学和未来地球学等前沿探索的技术方法,还是服务于国家战略与社会发展的支撑技术。面对当今地理信息科学发展的内在规律、相关学科发展的外在驱动,以及人工智能等新... 详细信息

地理信息科学(gis)既有学科自身发展的需求,也是支撑地理学、地球系统科学和未来地球学等前沿探索的技术方法,还是服务于国家战略与社会发展的支撑技术。面对当今地理信息科学发展的内在规律、相关学科发展的外在驱动,以及人工智能等新技术的牵引,本文首先从描述内容、表达维度、表达方式、分析方法与服务模式6个维度,分析了gis的发展过程,探索了其发展规律;然后,在解读地理学发展的初心与目标的基础上,提出了面向“物理-人文-信息”三元世界的地理学学科体系,讨论了信息地理学研究对象,提出了一个综合信息7要素与地理描述7维度的概念模型;随后,从信息科学视角的地理信息科学、地理学视角的信息地理学、以及语言学视角的地理语言学3个方面分析了地理信息学科的发展趋势。最后,总结了gis、信息时代的地理学、地理场景、地理大模型等可能的发展方向和要点,以期丰富对地理信息学科的认识,促进地理信息相关科学的发展,提升学科对国家发展需求支撑和社会服务能力。

关键词：地理信息地理信息系统地理信息科学信息地理学地理语言学地理场景三元世界

生物熏蒸结合强还原土壤灭菌法对菊花生长及连作土壤的影响

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核农学报 2024年第8期38卷 1575-1584页

作者：金蕊许建平楚芯可管志勇陈素梅房伟民陈发棣赵爽南京农业大学园艺学院/农业农村部景观农业重点实验室江苏南京210095

为探讨生物熏蒸结合强还原土壤灭菌法(rsD)对菊花生长及连作土壤的改良效果,以南农冰洁为试验材料,以连作土壤为对照(CK),设置油菜生物熏蒸(R)、油菜生物熏蒸+水稻秸秆(R+rs)、油菜生物熏蒸+玉米秸秆(R+MS)和油菜生物熏蒸+麦麸(R+FS)4... 详细信息

为探讨生物熏蒸结合强还原土壤灭菌法(rsD)对菊花生长及连作土壤的改良效果,以南农冰洁为试验材料,以连作土壤为对照(CK),设置油菜生物熏蒸(R)、油菜生物熏蒸+水稻秸秆(R+rs)、油菜生物熏蒸+玉米秸秆(R+MS)和油菜生物熏蒸+麦麸(R+FS)4个土壤灭菌处理,测定不同处理菊花各生育期生长、开花、根系指标和各器官养分含量,以及土壤理化性质和微生物数量。结果表明,与对照相比,不同土壤灭菌处理后,菊花生长及花期植株各指标均显著提高,以R+FS处理菊花各项生长指标最大;各土壤灭菌处理均能促进根系生长,以R+FS处理效果最好。不同土壤灭菌处理能提高土壤质量,土壤铵态氮、速效磷、有效钾、有机质含量分别较对照增加102.59%~155.23%、31.49%~72.07%、31.50%~92.85%、38.32%~71.30%,土壤pH值下降0.09~0.37个单位;各处理对土壤EC值的影响不同,R+MS和R+FS处理后,土壤EC值分别从462μs·cm^(-1)下降至200和285μs·cm^(-1),R和R+rs处理分别增加至585和614μs·cm^(-1)。除苗期R+rs处理土壤真菌数量低于对照外,其余处理土壤细菌和真菌数量均显著增加(P<0.05),表现为细菌增加幅度大于真菌;不同土壤灭菌处理后,土壤尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)数量显著降低(P<0.05),R+FS处理对其影响最大,苗期和盛花期分别为4.12和3.87 lg copies·g^(-1)soil,较对照下降62.11%和53.46%。各土壤灭菌处理菊花枯萎病发病率均低于对照,其防治效果可达33.65%~55.70%。综上,生物熏蒸结合麦麸处理能够改善菊花连作土壤理化性状并增加土壤微生物数量及养分含量,降低土壤中尖孢镰刀菌数量,从而有效促进菊花生长及优质高产。本研究结果为菊花绿色高效栽培提供了技术支撑。

关键词：生物熏蒸油菜菊花强还原土壤灭菌法连作障碍

不同种类秸秆添加对稻田NH_(3)挥发的影响机制

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生态学报 2024年第15期44卷 6696-6707页

作者：马锦峰赵梦颖李雨欣谢婉玉纪洋冯兆忠冯彦房南京信息工程大学生态与应用气象学院中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室南京210044 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室南京210014

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:rs;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加... 详细信息

秸秆还田对稻田土壤NH_(3)挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:rs;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH_(3)挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH_(3)挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH_(3)挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH_(3)挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH_(3)挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,rs与WS施用对NH_(3)挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH_(3)挥发量21.1%;高添加量下,rs施用显著降低NH_(3)挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH_(3)挥发影响亦不同,rs和MS处理下稻田NH_(3)挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下rs-0.8处理显著降低稻田土壤NH_(3)挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH_(3)挥发产生差异的主要影响因素;rs-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH_(3)挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH_(3)挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(rs)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

关键词：稻田土壤NH_(3)挥发秸秆种类秸秆用量水稻产量结构方程模型

基于RUSLE模型的青藏高原土壤保持功能定量评价

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土壤 2024年第1期56卷 173-181页

作者：刘振坤刘峰郑光辉李德成徐胜祥张甘霖南京信息工程大学地理科学学院南京210044 土壤与农业可持续发展重点实验室(中国科学院) 南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院流域地理学重点实验室(中国科学院南京地理与湖泊研究所) 南京210008

土壤保持功能是青藏高原生态系统的主要调节功能之一,准确评估青藏高原土壤保持功能的时空变化规律,是确保该地区顺利开展水土保持和生态环境治理工作的前提。本研究通过收集气象、土壤、土地利用、DEM和NDVI等数据,利用RUSLE模型对1982... 详细信息

土壤保持功能是青藏高原生态系统的主要调节功能之一,准确评估青藏高原土壤保持功能的时空变化规律,是确保该地区顺利开展水土保持和生态环境治理工作的前提。本研究通过收集气象、土壤、土地利用、DEM和NDVI等数据,利用RUSLE模型对1982—2020年青藏高原土壤保持功能的时空特征进行动态评估。结果表明:1982—2020年青藏高原的土壤保持量呈波动增加趋势,土壤保持能力由南向北逐渐减弱,高值区主要集中在青藏高原东南部的川西和藏东的高山深谷;在过去的近40 a中,青藏高原土壤侵蚀强度发生明显转换,其主要特征是由高一级的中度侵蚀强度向低一级的轻度或微度侵蚀强度转换,说明青藏高原近40 a内土壤保持状况不断改善;不同地形条件下青藏高原土壤保持能力也有明显差异,主要表现为起伏度小的高海拔地区土壤保持能力普遍较弱;就不同的土地利用类型而言,林地区域的土壤保持能力最强,而未利用地土壤保持能力最弱。近40 a来,青藏高原土壤保持能力不断增强,但仍存在部分区域的土壤保持能力较弱。未来在重视和保护土壤保持能力较强的林地区域的同时,应加强起伏度小的高海拔地区水土治理工作,制定分级分区的土壤侵蚀防治措施,进一步增强青藏高原地区的土壤保持功能。

关键词： gis RUSLE模型土壤保持功能青藏高原

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2000~2016年太湖流域植被NPP与土壤水文要素的时空耦合研究

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长江流域资源与环境 2024年第6期33卷 1213-1227页

作者：张莉莉叶志成廖凯华刘亚朱青中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学南京学院江苏南京211135 江门市住房和城乡建设局广东江门529040

陆地生态系统碳水循环的耦合关系是当前全球变化研究的热点之一。但目前的研究主要集中在干旱与半干旱地区,湿润地区陆域碳水耦合机制尚不明晰。以太湖流域为研究区,基于遥感与gis技术定量分析2000~2016年流域内植被净初级生产力(Net Pr... 详细信息

陆地生态系统碳水循环的耦合关系是当前全球变化研究的热点之一。但目前的研究主要集中在干旱与半干旱地区,湿润地区陆域碳水耦合机制尚不明晰。以太湖流域为研究区,基于遥感与gis技术定量分析2000~2016年流域内植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)、土壤水分与蒸散发之间的时空耦合关系。结果表明,NPP与水文要素在不同时空尺度上的耦合关系显著不同:整时段月尺度内,流域蒸散发与NPP均为显著正相关关系,99.86%区域的土壤水分与NPP为负相关关系;年际尺度内,三者之间的相关性均减弱;季尺度内,82%区域土壤水分与NPP在春、夏、秋季为负相关关系,其中春季最为显著,这主要与土地覆被、植物生长期等的差异有关。此外,三者之间的相关性与地形因子关系密切,具体表现为随着坡度或海拔增加而减弱的趋势。最后,研究还发现基于整时段月尺度水文气象要素逐像元建立的随机森林模型(RF_All模型)能够对流域NPP进行较好地估算与预测(R^(2)=0.97,RMSE=4.16 gC m^(-2)a^(-1),Bias=0.37 gC m^(-2)a^(-1))。研究结论对于制定全球变化背景下太湖流域生态建设与可持续发展政策具有重要的理论指导意义。

关键词：太湖流域植被净初级生产力土壤水分耦合关系碳水循环

新疆地区植被覆盖度时空变化及其影响因素分析

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植物生态学报 2024年第1期48卷 41-55页

作者：吴瀚白洁李均力古丽•加帕尔包安明中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 新疆遥感与地理信息系统应用重点实验室乌鲁木齐830011

新疆作为我国西北生态安全屏障的核心区域,生态环境状况和质量的格局变化和影响机制一直备受关注。该研究基于2003-2020年MODIS地表反照率数据集(MOD09A1),利用改进的三梯度差法获取植被覆盖度(FVC),运用线性回归、偏相关分析、Tukey检... 详细信息

新疆作为我国西北生态安全屏障的核心区域,生态环境状况和质量的格局变化和影响机制一直备受关注。该研究基于2003-2020年MODIS地表反照率数据集(MOD09A1),利用改进的三梯度差法获取植被覆盖度(FVC),运用线性回归、偏相关分析、Tukey检验等多种统计方法,探讨新疆地区FVC时空变化规律及定量温度、降水量与地下水储量对其的贡献。主要结果:(1)近18年新疆地区平均FVC由20.08%提高到21.76%,整体呈增长趋势(增速为0.19%·a^(-1)),且2008年以后呈快速增长阶段;其中,耕地增速最大(0.66%·a^(-1)),稀疏草地增速最慢(0.11%·a^(-1))。(2)温度是新疆生长季FVC的重要影响因素,温度对FVC影响集中在春季和秋季;而降水量和地下水储量是夏季FVC的主要影响因素。(3)夏季地下水储量是灌丛和耕地FVC的最主要影响因素;夏季降水量对草地FVC的影响最大,而夏季地下水储量对稀疏草地FVC的影响较大。(4)温度对新疆FVC的影响随湿润程度增加而减弱,而降水量的影响则随之增强;地下水储量影响随湿润程度增加呈先增加后减少趋势。该研究结果可为新疆生态恢复和建设提供科学理论依据,对于推动新疆的生态文明建设和绿色可持续发展具有重要意义。

关键词：植被覆盖度改进的三梯度差法偏相关分析时空变化干旱区新疆

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不同种类秸秆添加对稻田NH挥发的影响机制

生态学报 2024年

作者：马锦峰赵梦颖李雨欣谢婉玉纪洋冯兆忠冯彦房南京信息工程大学生态与应用气象学院中国气象局生态系统碳源汇开放重点实验室江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室

秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响，但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料，太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象，利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆：rs；小麦秸秆：WS；玉米秸秆：MS)两... 详细信息

秸秆还田对稻田土壤NH3挥发可产生影响，但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料，太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象，利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆：rs；小麦秸秆：WS；玉米秸秆：MS)两种添加量(W秸秆：W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH3挥发通量、土壤理化因子及水稻产量；进而结合分子生物学技术，将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合，揭示NH3挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子，从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明，秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH3挥发均产生显著影响，总体来看，与CK相比，施加秸秆处理NH3挥发变化幅度为-33.2%—27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH3挥发影响不同，低添加量下，与CK相比，rs与WS施用对NH3挥发量均无显著影响，而MS施用显著增加NH3挥发量21.1%；高添加量下，rs施用显著降低NH3挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH3挥发影响亦不同，rs和MS处理下稻田NH3挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%，而WS处理则呈现相反规律；不同秸秆种类及不同施加量交互作用下rs-0.8处理显著降低稻田土壤NH3挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH3挥发产生差异的主要影响因素；rs-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量，综合效应下显著减少稻田NH3挥发量33.2%，并显著增加水稻产量22.9%。因此，综合稻田NH3挥发总量和水稻产量，秸秆施用水稻种植体系中水稻(rs)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

关键词：稻田土壤NH 挥发秸秆种类秸秆用量水稻产量结构方程模型