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基于工程格局优化的塔河流域水资源优化配置

人民珠江 2024年

作者：洪良鹏白涛李江刘东西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室新疆塔里木河流域管理局

为优化流域内工程格局，缓解流域内供水矛盾，提高流域水资源综合利用效率，以塔里木河流域源流阿克苏河、和田河、叶尔羌河及其干流为研究对象，针对流域内存在的平原水库蒸发渗漏损失大，水资源供需矛盾突出等问题，建立并求解了水库... 详细信息

为优化流域内工程格局，缓解流域内供水矛盾，提高流域水资源综合利用效率，以塔里木河流域源流阿克苏河、和田河、叶尔羌河及其干流为研究对象，针对流域内存在的平原水库蒸发渗漏损失大，水资源供需矛盾突出等问题，建立并求解了水库群联合调配模型。结果表明：制定并优选了源流山区水库替代干流平原水库方案，通过替代干流平原水库群能够显著减少流域缺水总量及损失水量，缓解流域供需矛盾；在满足工业生活需水的基础上，通过适当减少源流区下泄水量，极大缓解了源流区与干流区用水矛盾，提高了流域灌溉供水；制定了优化规划目标下的水资源配置方案，即多年平均条件下农业灌溉供水和河道外生态供水分别为135.02亿、14.04亿m3。研究成果对于指导平原水库废弃提供技术支撑，对干旱区相似流域的生态保护和水资源可持续利用具有科学指导意义和推广示范价值。

关键词：水库群水资源配置水库群替代方案塔里木河

不同稻虾模式对硫酸盐还原菌群落结构及多样性的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第4期32卷 559-570页

作者：黎衍亮邱秀文江玉梅倪才英肖罗长梁以豪刘鑫江西师范大学地理与环境学院/鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022 江苏农林职业技术学院风景园林学院镇江212499 江西师范大学生命科学学院南昌330022

硫酸盐还原菌(SRB)作为一种土壤中普遍存在的微生物,在生物地球化学循环中发挥关键作用。本研究以常规水稻单作模式为对照(CK),无环沟式稻虾(水稻和克氏原螯虾)共作模式(RS_(0))、有环沟式稻虾轮作模式(RS_(1))与有环沟式稻虾共作模式(R... 详细信息

硫酸盐还原菌(SRB)作为一种土壤中普遍存在的微生物,在生物地球化学循环中发挥关键作用。本研究以常规水稻单作模式为对照(CK),无环沟式稻虾(水稻和克氏原螯虾)共作模式(RS_(0))、有环沟式稻虾轮作模式(RS_(1))与有环沟式稻虾共作模式(RS_(2))为研究对象,采用16S rDNA高通量测序技术,探究不同稻虾模式对土壤硫酸盐还原菌(SRB)群落结构及多样性的影响。结果表明:与CK相比,3种稻虾模式均显著降低了水稻成熟期土壤氧化还原电位(Eh)和硫化物、硫酸盐、全硫含量,提高了pH和有机质、速效钾、碱解氮含量,其中RS_(0)提升效果最为显著;3种稻虾模式SRB群落结构存在差异:RS1、RS2和RS0处理的δ-变形菌纲相对丰度比CK分别下降46.00%、63.61%和51.94%,而α-变形菌纲则分别提高402.52%、441.01%和584.17%。3种稻虾模式硫酸盐还原菌Observed_species指数、Shannon指数和Simpson指数与CK相比均显著提高,但不同稻虾模式间丰富度及多样性没有显著差异。RDA分析表明,速效钾、Eh、有机质、有效磷、碱解氮、硫酸盐、硫化物、全硫和pH是影响稻田土壤SRB群落结构的影响因子,其中全硫和硫化物是主要因子。综上,稻虾模式能维持或者提高稻田土壤养分状况和SRB群落丰富度及多样性,改善稻田土壤SRB群落结构,结果可为稻虾种养土壤生态健康及稻田综合种养土壤微生物研究提供参考和支撑。

关键词：稻虾种养轮作共作硫酸盐还原菌群落结构多样性

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长江下游稻田不同种植制度的碳足迹分析

长江流域资源与环境 2024年第7期33卷 1462-1473页

作者：严燕季国军胡乃娟陈留根郑建初胡锋南京农业大学人文与社会发展学院江苏南京210095 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室/江苏省农业科学院江苏南京210014

在保障粮食安全的同时降低碳排放是当前农业种植结构优化过程中迫切需要解决的问题。为探究长江下游稻田不同种植制度对温室气体排放的影响及其碳足迹,设置4种稻田种植制度处理:一年一熟的冬闲-水稻以及一年两熟的紫云英-水稻、冬油菜-... 详细信息

在保障粮食安全的同时降低碳排放是当前农业种植结构优化过程中迫切需要解决的问题。为探究长江下游稻田不同种植制度对温室气体排放的影响及其碳足迹,设置4种稻田种植制度处理:一年一熟的冬闲-水稻以及一年两熟的紫云英-水稻、冬油菜-水稻、冬小麦-水稻,连续两年采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放,运用生命周期评价法估算农田生产过程和农业生产投入引起的直接和间接温室气体排放,并进行碳足迹分析。结果表明:(1)一年两熟种植制度较一年一熟的冬闲-水稻增加周年CH_(4)排放17.5%~64.5%、N_(2)O排放60.7%~139.8%以及土壤有机碳固定量17.3%~37.2%;(2)在考虑土壤固碳的情况下,不同种植制度的土壤有机碳固定能抵消26.6%~35.6%的温室气体排放,冬小麦-水稻、冬油菜-水稻、紫云英-水稻单位面积净碳足迹两年平均分别为13.79、11.83和9.07 t CO_(2)-eq·hm^(-2),较冬闲-水稻(7.63 t CO_(2)-eq·hm^(-2))分别增加80.6%、55.0%和18.8%;(3)稻田生态系统碳足迹主要来自土壤CH_(4)排放(61.8%~67.4%),其次是氮肥施用(18.3%~23.9%),而后为N_(2)O排放(3.3%~5.2%)和柴油的使用(2.2%~2.8%);(4)一年两熟有利于增加周年产量和产值,非水稻季种植粮油作物能显著提高种植净收益,不同种植制度单位产量和单位产值碳足迹的差异不大。因此,冬闲-水稻是长江下游稻田最为低碳的种植制度,综合碳排放、粮食安全和经济产出,冬小麦-水稻、冬油菜-水稻明显优于冬闲-水稻;发展甲烷减排和氮肥减施技术是降低稻田生态系统碳足迹的重要途径。

关键词：碳足迹粮食安全种植制度温室气体土壤固碳长江下游

渭河流域植被覆盖变化趋势及其对土壤干湿状况的响应

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干旱区地理 2024年第5期47卷 841-849页

作者：黄云博张翀王玉丹宝鸡文理学院地理与环境学院陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室陕西宝鸡721000

随着全球气候的快速变化以及渭河流域地区城市的快速发展,渭河流域植被生态系统面临许多挑战,研究区域内植被的时空变化以及对土壤干湿状况的响应有着重要意义。基于2001—2020年的MODIS的归一化植被指数(NDVI)与地表温度(LST)数据,对... 详细信息

随着全球气候的快速变化以及渭河流域地区城市的快速发展,渭河流域植被生态系统面临许多挑战,研究区域内植被的时空变化以及对土壤干湿状况的响应有着重要意义。基于2001—2020年的MODIS的归一化植被指数(NDVI)与地表温度(LST)数据,对渭河流域的土壤干湿状况数据进行反演,通过线性回归、残差分析和贡献度分析了2001—2020年渭河流域生长季植被覆盖时空特征及土壤干湿状况的驱动与贡献。结果表明:(1)2001—2020年渭河流域生长季NDVI均值总体呈现波动增加趋势,平均趋势率为0.47×10^(-2)·a^(-1),植被呈恢复趋势,其中2012—2016年生长季NDVI均值受到人类活动的抑制作用呈现下降趋势。(2)土壤干湿状况和人类活动对渭河流域生长季NDVI的影响迥异,土壤干湿状况的影响主要表现为影响较弱与缓慢增长,人类活动的影响主要以促进植被恢复为主。(3)土壤干湿状况和人类活动对渭河流域生长季NDVI均值变化的贡献均主要集中于同向贡献,其中负向贡献只来源土壤干湿状况,占比19.77%,同向高贡献主要来源人类活动,说明渭河流域中人类活动是植被覆盖变化的主要驱动力。(4)渭河流域植被整体受到土壤干湿状况和人类活动的双重促进作用;抑制作用主要集中于汾渭盆地农业生态区,属于人类活动的同向高贡献率分布区,说明目前人类活动是抑制植被覆盖增长的主要原因。研究结果可为渭河流域生态保护以及可持续发展提供更加精确的科学依据。

关键词：植被变化土壤干湿状况人类活动植被覆盖残差分析渭河流域

40年来新疆阿克苏河流域地下水流场演化及成因模式

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西北地质 2024年第4期57卷 252-261页

作者：王斌张俊龙睿余堃姜军杨炳超卢玉东长安大学水利与环境学院陕西西安710054 中国地质调查局西安地质调查中心/西北地质科技创新中心陕西西安710119 中国地质调查局干旱半干旱区地下水与生态重点实验室陕西西安710119 长安大学旱区地下水水文与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054

西北干旱内陆河流域经历了水土资源的大规模开发,对区域地下水和生态环境产生重要影响,但地下水长期演化机制认识尚不够清晰。本研究以新疆阿克苏河流域为典型区,通过最新地下水位数据和历史数据对比,分析流域地下水流场和埋深时空变化... 详细信息

西北干旱内陆河流域经历了水土资源的大规模开发,对区域地下水和生态环境产生重要影响,但地下水长期演化机制认识尚不够清晰。本研究以新疆阿克苏河流域为典型区,通过最新地下水位数据和历史数据对比,分析流域地下水流场和埋深时空变化历史过程、特征及成因模式,探讨该区地下水长期演化与土地利用变化之间的关系,揭示人类活动影响下的地下水演化机制。结果表明:1979年以来,随着耕地面积增加,区域地下水流场经历了近天然状态到人类活动强烈影响的历史过程,潜水位和承压水头均有不同程度下降,局部地区承压水流向以及与潜水的补排关系发生改变。承压水主要依靠侧向径流补给,但人工开采强度远远大于侧向补给量,导致承压水头明显下降。以研究区中部英艾日克乡-喀拉塔勒镇一线为界,北部地区潜水水位和承压水水头降幅均大于南部地区,原因在于土地利用变化造成地下水补排条件发生改变,北部地区潜水水质较好,被大量开采用于农业灌溉,而南部因地下水质较差,以引用地表水灌溉为主,地下水开采强度较低,因此南部地下水下降不如北部地区明显。研究成果可为新疆阿克苏河流域及类似地区地下水的可持续开发利用与生态保护提供科学依据。

关键词：阿克苏河流域地下水流场演化土地利用变化地下水位

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饶河流域水源涵养服务供需演变及驱动因素

水土保持通报 2024年第2期44卷 389-399,464页

作者：高明会蔡海生张学玲佘艳彭思卿江西农业大学江西省自然资源利用科技与管理创新研究基地/南昌市鄱阳湖生态重点实验室富硒农业产业发展研究中心江西南昌330045 江西农业大学国家林草局鄱阳湖流域森林生态系统保护与修复实验室江西南昌330045 自然资源部大湖流域国土空间生态保护修复工程技术创新中心江西南昌330045 江西省国土空间调查规划研究院江西南昌330045

[目的]探究流域水源涵养服务供需的时空分异特征及主要驱动因素,为流域水资源管理和优化配置及生态安全与保护提供科学依据和参考。[方法]以饶河流域为研究区,基于InVEST模型和多源数据定量评估研究区水源涵养服务供给、需求,根据供需... 详细信息

[目的]探究流域水源涵养服务供需的时空分异特征及主要驱动因素,为流域水资源管理和优化配置及生态安全与保护提供科学依据和参考。[方法]以饶河流域为研究区,基于InVEST模型和多源数据定量评估研究区水源涵养服务供给、需求,根据供需指数得到水源涵养服务供需匹配空间关系,利用地理探测器进一步探究水源涵养服务供需关系空间异质性的主要驱动因素。[结果]①2005—2020年水源涵养服务供给和需求量均呈现先增后减的趋势,不同土地利用类型的水源涵养能力具有显著差异,其中林地和草地水源涵养能力明显高于耕地和城乡工矿用地;②水源涵养服务供给和需求空间分布具有明显的空间异质性和不匹配特征,水源涵养供需匹配赤字区主要分布在西部鄱阳县、万年县、乐平市、昌江区和珠山区,盈余区分布在北部浮梁县、东部婺源县、德兴市和弋阳县;③自然因素中年潜在蒸散发、高程和林地覆盖率是影响水源涵养服务供需关系的主要因素,同时,城乡工矿用地和耕地覆盖率等人为因素起主导作用,自然因素和人为因素交互作用,加剧水源涵养服务供需失衡。[结论]饶河流域水源涵养服务供需关系优化存在挑战,未来应在该地区加快建立生态补偿机制,优化林地水源涵养功能,提高水源涵养服务供给,提升水资源利用效率,进一步实现区域水源涵养服务供需平衡,促进生态系统与社会经济系统协调发展。

关键词：水源涵养服务供需关系 InVSET模型地理探测器饶河流域

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基于流域分区的鄱阳湖流域入湖总磷负荷估算

中国农村水利水电 2024年第1期 189-196页

作者：崔芳王华曾一川闫雨婷陈经纬河海大学环境学院江苏南京210098 河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098

随着江西省和环鄱阳湖经济带的快速发展,鄱阳湖湖区总磷超标且浓度日益上升。针对鄱阳湖流域内主要磷污染来源成因问题,基于污染源普查的流域分区技术方法,开展全流域总磷污染负荷核算和入湖磷污染源系统定量解析。结果表明:2021年鄱阳... 详细信息

随着江西省和环鄱阳湖经济带的快速发展,鄱阳湖湖区总磷超标且浓度日益上升。针对鄱阳湖流域内主要磷污染来源成因问题,基于污染源普查的流域分区技术方法,开展全流域总磷污染负荷核算和入湖磷污染源系统定量解析。结果表明:2021年鄱阳湖入湖总磷污染负荷为1.49万t,主要污染来源于陆域输入,其贡献占比为87.73%,湖体内污染源主要来自于内源释放(5.52%)和水土流失(4.60%);污染源按贡献权重大小排序依次为畜禽养殖(48.63%)>城镇生活(20.01%)>种植业(9.71%)>水产养殖(7.37%)>内源释放(5.52%)>水土流失(4.6%)>工业企业(1.12%)>农村生活(0.89%)>候鸟粪便(0.46%)>旅游业(0.12%);在空间分布上,总磷入湖负荷高贡献流域主要集中在赣江集水区和滨湖区,贡献占比分别为50.67%、25.92%,抚河和信江集水区总磷产生量集中,贡献率分别为7.64%、8.34%;各分区的总磷污染源贡献结构类似,主要呈现为农业源为主,城镇源为次要来源。研究显示,鄱阳湖总磷污染来源具有明显的空间差异性,但不同区域对总磷入湖主控污染源具有相似性,建议优先管控滨湖区和赣江集水区等高贡献流域,并针对农业源、城镇生活等主控贡献源提出相应的防控削减措施,以改善鄱阳湖流域生态环境。

关键词：鄱阳湖总磷污染负荷空间差异主控污染源

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赤壁市茶园土壤多环芳烃季节分布的特征分析

武汉工程大学学报 2024年第2期46卷 175-183页

作者：李金枝薛建涛冯雪晴冯俊俊张雪莹武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室环境生态与生物工程学院湖北武汉430205

土壤是持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)的主要归趋之一,城市、农业、工业等土壤中PAHs浓度水平、污染来源及风险评估等研究得到了广泛的关注。采用气相色谱质谱联用法对赤壁市太平口村茶园土壤PAHs的分布、来源及生态风险评价进行了季... 详细信息

土壤是持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)的主要归趋之一,城市、农业、工业等土壤中PAHs浓度水平、污染来源及风险评估等研究得到了广泛的关注。采用气相色谱质谱联用法对赤壁市太平口村茶园土壤PAHs的分布、来源及生态风险评价进行了季节差异分析。结果表明:茶园土壤中16种PAHs的总浓度为18.38~154.44 ng·g^(-1),平均值71.33 ng·g^(-1);夏季土壤中PAHs浓度略高于冬季。整体上茶园土壤中PAHs是以5~6环组成为主,但在冬季有25%样点是以2~3环为主。通过源解析发现,赤壁市茶园土壤PAHs主要来自石油燃烧,木材及煤炭燃烧等混合燃烧源。其中冬季土壤PAHs还存在石油输入源。茶园土壤中总有机碳(TOC)与总PAHs存在显著的相关性(r^(2)=0.46,p≤0.05),其中与高环PAHs之间存在显著相关性(r^(2)=0.5,p≤0.01),与低环PAHs不存在相关性(r^(2)=0.13,p≥0.05)。生态风险评价结果表示,尽管赤壁市茶园土壤PAHs整体生态风险相对较低,但也存在一定致癌风险,其中以苯并(b)荧蒽(BbF)、二苯并(a,h)蒽(DahA)和茚并(1,2,3-cd)芘(InP)的毒性当量浓度贡献最大。

关键词：多环芳烃茶园土壤季节差异源解析风险评价

黄河流域县域乡村空心化地域类型及乡村振兴路径

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地理科学进展 2024年第6期43卷 1049-1059页

作者：付占辉杨雅涵乔家君朱肖勇江孝君河南大学地理与环境学院河南开封475004 黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南开封475004 河南大学国际商学院郑州470000 唐山师范学院资源管理系河北唐山063000

“人”是乡村生产发展的主体,从人口演变视角揭示黄河流域乡村空心化的地域类型及其驱动机制,对推进黄河流域生态保护、乡村振兴发展具有重要的意义。论文利用人口普查资料和XGBoost模型,分析黄河流域县域乡村空心化的地域类型、时空差... 详细信息

“人”是乡村生产发展的主体,从人口演变视角揭示黄河流域乡村空心化的地域类型及其驱动机制,对推进黄河流域生态保护、乡村振兴发展具有重要的意义。论文利用人口普查资料和XGBoost模型,分析黄河流域县域乡村空心化的地域类型、时空差异及其形成机制,提出不同地区乡村振兴路径。研究发现:(1)黄河流域乡村空心化可划分为空废型、衰败型、衰退型、衰弱型、增长型等5种地域类型,其中,衰败型增长幅度最大,由2000—2010年的16%增长到2010—2020年的39%;衰弱型的降幅最大,由29%下降到12%。黄河流域上游、中游和下游乡村空心化地域类型正向变化最大的为中游的衰败型(增幅为43个百分点),负向变化最大的为下游的衰弱型(降幅为34个百分点)。(2)乡村空心化地域类型的时空差异显著,且空间集聚特征逐渐显现,增长型和衰弱型空间分布范围不断萎缩,衰败型空间分布呈扩张态势,衰弱型和衰败型逐渐向黄河上游集聚。(3)从黄河流域整体看,不同阶段乡村空心化地域类型空间分异的主导因素不同,但县域城镇化、地形等因素一直发挥了较大的作用。上游地区受县域城镇化的影响一直较大,对中游地区影响较大的因素由2000—2010年的县域城镇化演变为2010—2020年的农业现代化,县域城镇化、地形对下游地区的作用更大。(4)黄河流域上、中、下游地区自然环境、人文经济的空间差异大,乡村空心化地域类型的流域差异显著,各地区乡村振兴路径务必要结合地方特色,创新发展模式,加快形成城乡融合、工农互促的良性格局,推动乡村振兴发展。研究结果可为黄河流域农业农村现代化发展提供科学决策依据。

关键词：人口演变乡村空心化地域类型 XGBoost模型乡村振兴黄河流域