鄱阳湖流域水分盈亏时空变化特征分析

根据1960~2014年鄱阳湖流域13个气象站点的气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith法、Mann-Kendall趋势检验法和相关分析法,研究鄱阳湖流域水分盈亏量时空分布变化趋势及其与气象因子的关系。研究结果表明:鄱阳湖流域近55 a来水分盈亏量多年平均盈余为565.88 mm,空间上呈由西北向东北和由西南向东北逐渐递增的趋势;水分盈亏量年内分布呈秋季亏缺,其他季节盈余,水分盈余量表现为春季夏季冬季秋季;在研究时段内流域各地水分盈余量均呈增加趋势,但各季节水分盈余量变化存在一定的差异性,其中春季和秋季呈减少趋势,但趋势不明显,而夏季和冬季均呈显著的增加趋势(p0.05)。鄱阳湖流域水分盈亏量与降雨、日照时数和日最高气温关系密切,流域年水分盈余量的增加是由于夏季和冬季降水量的增加、日照数和风速的减少。     

近30年中国典型区域水体面积变化与归因

在生态文明建设中,水域空间率是一项重要的指标。一般情况下,某个区域中的水体面积越大生态环境越好。而水体面积又受到气候变化与人类活动的双重影响。中国水体面积的变化规律及归因是生态文明建设中一个关键的科学问题。在全国范围内,根据气候条件和经济发展情况,选取了9个研究区域。基于Google Earth Engine云计算平台,使用多个光谱指数组合的方法,对1986-2018年的Landsat影像进行水体提取。采用Mann-Kendall法分析了水体面积动态变化特征,并借助双累积曲线法和分布式水文模型,进一步计算了气候变化和人类活动对水体面积变化的贡献率。结果表明:(1)半干旱半湿润地区受人类活动影响剧烈,水体面积变化显著;(2)湿润地区受气候变化影响,水体面积显著增加;(3)人类对水资源的过度使用、跨流域调水以及水库修建直接决定大部分区域的水体面积变化。该研究能够为生态文明建设提供科技支撑。     

红壤区填料沙土配比对生物滞留池环境水文效应的影响

提高填料透水性能以平衡其水文调节和污染物去除性能是红壤区生物滞留池构建的关键。研究设计红壤填料中掺入不同比例的河沙以改变其透水性,比较分析其在不同的重现期降雨强度下对生物滞留池的水文调节和污染物去除效果。结果表明:同一降雨强度重现期下,地表径流处理率随着掺沙比例的增加而增加,峰值削减率随沙土配合比的增加变化不明显,峰值延迟时间随掺沙比例增加而减少;硝氮的去除率随着掺沙比例的增加而增加,但对COD的去除率则随着掺沙量的增加而下降,对氨氮和总磷的去除率影响不大;综合考虑生物滞留池的水文调节和污染物去除效果,20%红壤土与80%河沙混合是红壤区生物滞留池填料较为科学的沙土配比。     

水土保持措施对红壤柑橘园土壤水分生产力影响的试验研究

南方季节性干旱对于果园的影响非常大,因此加强对果园土壤水分及不同水保措施对于果园抗旱保墒的研究刻不容缓.本研究选取江西水土保持生态科技园的柑橘园径流小区中的三个典型小区(生物措施、耕作措施、工程措施)对其30 cm土层土壤水分变化进行分析,对不同月份土壤水分生产力进行计算.结果表明工程措施小区30 cm土层土壤水分最高,减流效益及土壤水分生产力最大,但3种水土保持措施均能保持较好的土壤水分生产力.     

赣江流域1986—2015年降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力反映了降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。基于赣江流域及其周边27个气象站点1986—2015年逐日降雨量资料,利用Mann-Kendall法、累积距平法及Kriging插值法,对赣江流域降雨侵蚀力时空变化特征进行了研究。结果表明:赣江流域近30 a降雨侵蚀力的平均值为9 824.55 MJ·mm/(hm²·h),2002年达到最大值13 234.72 MJ·mm/(hm²·h),2003年最小,为6 769.16 MJ·mm/(hm²·h),降雨侵蚀力与降雨量变化过程基本一致,相关系数达到0.965(P<0.01)。赣江流域近30 a降雨侵蚀力总体上表现为不显著的增长趋势,在吉安、井冈山、遂川地区存在一个高值中心,增长趋势明显;赣江流域四季、汛期、非汛期降雨侵蚀力变化趋势均不显著,但高、低值中心不尽相同。研究成果将有助于进一步探讨赣江流域土壤侵蚀的形成以及演替过程、土壤侵蚀危险性评定及制定科学的土壤侵蚀防治措施。     

塘背河小流域植被覆盖时空动态变化及水保驱动分析

塘背河小流域位于赣南革命老区和全国第一个水土保持改革试验区腹地,是我国第一批水土保持治理试点小流域,系统、科学评估塘背河小流域水土保持生态修复成效,对赣南水土保持改革试验区建设和水土保持高效治理技术模式提炼具有重要现实意义。利用40a遥感影像数据和水土保持治理数据,基于NDVI阈值分割法,开展了塘背河小流域植被覆盖时空动态变化以及水保驱动分析。结果表明:近40年塘背河小流域植被覆盖度由1975年的22.91%已提升到2014年的86.87%,随时间呈递增趋势;在时间和空间上均有差异性,时间上主要分为植被覆盖迅速增长期(1975-1989年),植被覆盖自我修复完善期(1989-2001年)以及植被覆盖稳固发展期(2001-2014年)3个阶段,空间上分为上游原有植被自我修复区、中游人工半干预植被修复区和下游人工直接干预植被修复区3个分区;植被覆盖与水土保持工程在时间和空间上具有较好的一致性,后期水土保持政策实施以及水土保持新技术、模式的应用大大减少了植被覆盖空间上的差异性,对于植被修复具有重要的推动作用,人类大规模农林开发在植被修复研究方面,不容忽视。     

不同自然降雨雨型下红壤坡地地表径流和壤中流输出特征

我国南方红壤丘陵区受降雨和土壤性状影响,洪涝灾害与季节性干旱等问题并存,研究坡地降雨过程中径流输出特征具有重要意义。为此,利用江西省水土保持生态科技园内大型土壤渗漏装置,研究了3年期间32场天然次降雨下植草覆盖、干草敷盖和裸露3种不同处理的红壤坡地径流输出特征。结果表明,小雨雨型下,研究区红壤坡地均不产生地表径流;中雨雨型下,植草覆盖、干草敷盖、裸露处理的壤中流所占地表径流和壤中流总量比例分别为58%、80%和12%;对于促进降雨入渗,干草敷盖最优。大雨及以上雨型下,植草覆盖和干草敷盖处理以壤中流为主,占比分别为63%和64%,裸露处理以地表径流为主,占比93%。在红壤坡地开发中除栽种植物加强植被覆盖外,辅以敷盖措施能起到更好的保水保墒效果。     

太阳能曝气人工垂直潜流湿地去除生活污水氮磷的试验研究

利用芦苇和砾石构建太阳能曝气人工垂直潜流湿地处理生活污水。设定水力负荷400 mm/d,气水比10∶1,当进水氨氮(NH₄-N)、总氮(TN)、溶解性反应磷(SRP)和总磷(TP)平均浓度为5.14,7.56,0.40,0.53 mg/L时,引入太阳能曝气后,各自的平均去除率分别提高24.8%,9.4%,15.7%和11.5%。随着气温下降和进水浓度降低,湿地微生物脱氮除磷能力下降,曝气对改善生活污水氮磷去除作用不显著。对试验系统而言,太阳能曝气湿地基本建设费用是无曝气湿地的2.85倍;但以20 a运行为基础折算出的污水处理费比无曝气湿地仅高0.02元/m³。综上,从污染去除性能和污水长期处理费用来看,太阳能曝气湿地在生活污水处理方面具有较好的技术经济优势。     

鄱阳湖流域气候变化及其对入湖径流量的影响

为分析鄱阳湖流域气候变化特征及评估其对流域径流的影响,研究利用1961-2010年间鄱阳湖流域29个气象站和入湖"五河"水文控制站观测数据,分析该时段内流域气候和径流量变化趋势,建立统计模型分析其对流域径流量的影响。研究结果表明:鄱阳湖流域年气温呈显著性(99%置信度检验)波动上升趋势,流域降水总体呈略上升趋势,降水天数呈下降趋势。受气候变化的影响,鄱阳湖流域径流量呈上升趋势。统计模型计算结果表明,径流量与降雨变化呈非线性关系,径流量对降雨变化有着较强的敏感性,相同的气温变化情景下,降水增加比降水减少对径流量的影响更加显著,表明降水变化对径流量有着不同程度和方向的影响作用。气温对径流的影响呈线性,但其影响不明显。未来气候变化情景下,2050年前鄱阳湖流域在高排放A2和RCP8.5情景下呈现明显增长趋势,但其径流量低于其他排放情景。     

鄱阳湖区堤防植物多样性特征与土壤种子库密度的关系

以鄱阳湖区重点堤防作为研究对象,采用线路踏查、样方调查和种子萌发相结合的方法,研究不同加固土料堤防地上植物多样性特征与土壤种子库密度的关系。结果表明:湖区重点堤防高等植物共计106种,隶属于38科,89属,以草本植物为主,禾本科、菊科和大戟科为优势科;不同加固土料堤防植物多样性指数与土壤种子库密度以水稻土最高,其次是建筑垃圾,山地黏土最低;不同植草模式下0~10 cm土层的土壤种子库密度以自然修复模式最大,其次是假俭草植草模式,以狗牙根植草模式最小;土壤种子库密度与地上植物种数、Simpson指数、Shannon-weiner指数和Pielou群落均匀度指数呈显著正相关,与地上植被密度、重要值呈极显著正相关,但与Margalef丰富度指数无显著相关性。因此,堤防土壤种子库密度与地上植物多样性特征之间具有较强的相互作用关系,研究成果对于鄱阳湖区重点堤防的除险加固与管理维护具有重要意义。