湖北江汉平原农田生态系统Mn的循环及平衡分析

欧共体科技合作项目 (STD TS3 CT92 0 0 65 )《中国亚热带人口密集区农业集约化对资源永续利用和食品安全性的影响及解决途径 研究》; 联合国粮农组织 (FAO)援华技术合和食品安全性的影响及解决途径研究》和联合国粮农组织 (FAO)援华技术合作项目 (TCP/CPR/6611)

黄土高原降水计算插值与插值计算结果的对比分析

　收集黄土高原及周边地区74 个气象站1952 —2001 年降水数据, 用ArcGIS913 普通克里金(ordinary kriging) 插 值法采用计算插值(calculate then interpolate , CI) 和插值计算(interpolate then calculate , IC) 的方法生成黄土高原地区 1952 —2001 年50 a 平均年降水量和年降水量线性趋势系数空间分布表面, 并对其进行统计分析和地形分析。结果 表明: 1) 从插值结果统计值看, CI、IC 法生成的黄土高原地区50 a 平均年降水量和线性趋势系数空间分布表面平 均值分别为421165、421156 mm和- 01541 0、- 01423 1 mm/ a , 相似系数分别为99178 %和95199 % , 二者一致性良好; 2) 从插值结果表面光滑度看, IC 法稍优于CI 法,借用地形分析对生成表面进行坡度、坡向运算, 可作为评价表面 光滑度、空间数量变化特征和空间方向变化特征的直观方法; 3) 黄土高原地区50 a 平均年降水量具有东南多西北 少、南多北少、东多西少的分布规律, 其中服从东南西北、南北和东西方向递减的地带性分布规律区域占黄土高原 地区面积的89134 % , 非地带性分布规律区域占10166 %; 4) CI 和IC 法计算的黄土高原地区1952 —2001 年降水线 性趋势系数平均- 01541 0 和- 01423 1 mm/ a ,黄土高原地区年降水量有明显减少趋势。

黄土高原地区50年降水时空动态与趋势分析

基于黄土高原及周边地区74个气象站1952-2001年降水量数据,计算各站年降水量线性趋势系数,利用ArcGIS地统计模块普通Kriging插值法生成黄土高原地区1952-2001年年降水量和年降水量线性趋势表面,分析年降水量、年降水量线性趋势表面时空分布特征与10年尺度降水量带动态变化。结果表明,黄土高原地区1952-2001年平均年降水量(426.69±67.85)mm,年降水量和年降水量线性趋势存在显著时空分异;年降水量由西向东线性增加,从南到北二次曲线递减,总体上东南西北方向递减;10年尺度平均年降水量减少趋势明显,递减率-10.019 mm/10 a,期间累计减少1227.33 mm;200,400,600 mm降水线南移,干旱半干旱区面积不显著扩大,湿润半湿润区显著缩小,气候呈干旱化趋势;年降水量线性趋势系数从-4.10 mm/a到4.46 mm/a,平均-0.98 mm/a,降水量呈增加趋势地区面积16.36万km2,呈减少趋势地区面积46.27万km2,分占黄土高原地区总面积26.12%和73.88%。

土壤稳定入渗速率空间插值不确定性研究

以黄土丘陵沟壑第三副区的藉河流域为研究区,根据65个实测点数据,采用普通克里格法、反距离权重法、样条函数法等插值方法,分析了测点数量变化、栅格像元尺寸变化及插值方法的差异对土壤稳定入渗速率空间插值结果的影响,剖析了空间插值中的不确定性。结果表明:(1)参与插值站点越多,所得插值结果不确定性越小;(2)像元尺寸在25~800 m间变化对土壤稳定入渗速率的插值结果影响微弱;(3)不同插值方法对插值结果的精度影响较大,说明插值方法的差异对插值结果的不确定性有较大影响。

黄土沟壑区小流域土壤pH值的空间分布及条件模拟

土壤pH值是影响土壤养分有效性和化学物质在土壤中行为的主要因素,研究土壤pH值的空间分布特征对于土壤养分管理和土壤污染预测具有重要意义。该文用地统计学方法研究了环境因素复杂的黄土高原小流域土壤pH值空间分布特征。结果表明,黄土沟壑区小流域土壤pH值具有球形—指数套合模型的空间结构特征,其空间异质性主要来源于流域内土地利用和土壤侵蚀等随机因素。与有机质协同的Kriging法能较好地对土壤pH值进行估值,其估值范围小于实测数据,估值误差来源于复杂的环境因素。序贯高斯条件模拟的土壤pH值范围与实测数据接近,模拟的平均值低于实测数据,模拟误差来源于模拟过程中独特的Kriging算法及高斯特性。

陕西省水蚀土壤因子指标插值方法比较研究

基于地统计学原理和半变异理论,采用地理信息系统技术定量研究了陕西省水蚀土壤因子指标的空间变异特征。分析比较了反距离权重法、样条函数法与普通克吕格法对陕西省土壤因子指标空间插值的精度。结果表明,研究区土壤抗冲系数具有中等强度的空间相关性,块金系数为32.29%,而稳渗速率、崩解速率、抗剪强度均表现为强烈的空间相关性,块金系数分别为13.19%,11.61%和12.98%。综合考虑平均相对误差、均方差及插值效果,认为普通克吕格法最好,更能反映土壤参数的空间特征并符合区域水土流失模型对数据的要求。对于普通克吕格法,稳渗速率的Lag步长为30 000 m,半方差理论模型为指数模型;抗冲系数、崩解速率、抗剪强度的Lag步长为55 000,半方差理论模型均为高斯模型。在空间分布上,各指标随土壤类型由北到南呈现明显的地带性规律。

特殊涡鞭毛虫（甲藻）尖尾藻(Oxyrrhis marina)核骨架的初步检查

为检查特殊的涡鞭毛虫－－尖尾藻(Oxyrrhis marina)是否已进化产生了核骨架结构，若有的话，又与典型真核细胞核骨架在形态结构上有何异同，用了两种方法。方法一是将分离出的尖尾藻细胞核，仿照P. R. Gook的方法用含高盐及去垢剂的分解液处理之后再经DNase除去DNA，用透射电镜观察。方法二是采用S. Penman实验室的分级抽提、DGD包埋－去包埋剂电镜技术，但根据尖尾藻的生理特性作了修改。此外还用了以热三氯醋酸除去核酸的方法。方法一的实验结果表明，尖尾藻细胞核内有一个起框架作用的纤维蛋白结构，此结构类似于用同一方法在典型真核细胞上所显示的“nuclear cage”结构。方法二的结果显示，尖尾藻细胞核内存在一个纤维网架结构，核仁与染色体都被网络于其间。其纤维粗细为2.8nm到24nm，它们与细胞（质）骨架中的中间纤维（IF）有着广泛的联系。此网架结构是由非DNA性质的纤维蛋白组成的，其中还含有对维持其三维结构所必需的RNA成分。它们的这些特点都十分相似于典型真核细胞核骨架的特点。另外尖尾藻的核纤层及核骨架纤维上所结合的核糖核蛋白颗粒（RNP）方面又与典型真核生物的有差别。本工作首次证明了特殊涡鞭毛虫毛类－－尖尾藻已有了核骨结构。

西双版纳热带雨林片断小气候边缘效应研究

以西双版纳地区三个热带雨林片断和一个原始热带雨林为对象，研究了林内至林外、以及林窗内小气候要素的水平和垂直梯度变化规律、小气候边缘效应及其与林缘方位之间的关系、林缘空气流动规律、边缘效应深度、片断后林内生境变化及对气候变化的抵抗能力。利用林墙太阳辐射理论，计算分析了各方位林缘的可照时数。根据Monteith的植物叶面热量平衡方程讨论了叶温度理论模拟方法，计算和分析土壤-植被-大气连续体（SPAC）能量平衡中各分量通量。主要结果如下： 1.西双版纳地区不同方位林缘可照时数一般比水平面减少，只有南向林缘在春、秋分日及北向林缘在夏至日的可照时数与水平面相同。在夏半年，北向林缘可照时间最长，东西向林缘次之，南向林缘最短；在冬半年，南向林缘可照时间最长，与水平面相同，东西向次之，北向林缘最短。年可照时数以南向林缘最长，北向林缘最短。 2.片断化热带森林的小气候边缘效应影响深度在北向林缘深至林内15m、在南向林缘深至林内25m。林外小气候水平梯度大于林内，这种梯度变异尤以林缘附近（-10m  10m范围）最大。统计世界各地研究结果，发现生物和物理环境的边缘效应深度变化于10  500m之间，但主要发生在100m范围内（占87%）。随着边缘效应深度增加或片断面积减小，正方形森林片断受林缘影响面积的百分率增加。圆形森林片断受边缘效应的“蚕食”作用最小，而狭长或不规则森林片断受边缘效应影响最大。 3.在南向林缘外侧10m范围内存在太阳辐射和温度较高地带；林窗边缘林墙壁面有显著得热力效应和水汽效应，尤其在北向边缘更显著。 4.林缘2/3H（H为林缘树高）高处以下及其以上（林冠层及上方）存在一反向双环流，在林冠层处其强度相对较弱。 5.片断化森林对外部变化抵御能力变得更为脆弱，林内环境由湿晾转向干暖，森林生态功能降低。 6.林缘植物叶温表现出气温型（Ta>Tl）、中间型（Ta=Tl）和辐射型（Tl>Ta）三种类型。林缘处草本植物与乔木、藤本植物之间的叶温差异显著，草本比乔木、藤本高约5℃。 7.叶面积指数在林缘最低和在林内25m处最大，林缘叶角小于林内，而在25m处散射光透过系数则最小。

基于GIS的广东省土壤的作物适宜性图谱研究

地学信息图谱是用图谱思维方法归纳、总结、抽象和概括复杂地学现象或过程的前沿性研究领域，具有挖掘地学现象“格局与过程”内在规律的优势。本研究以广东省土壤资源研究对象，运用地学信息图谱的理论，把环境信息模型与各种现代信息技术集成的方法，对土壤资源环境基础信息及其他相关信息进行处理，经过图谱思维的抽象概括，构建出省级区域土壤资源作物适宜性的空间格局信息图谱。图谱可用于揭示土壤生态环境及其各要素的空间形态结构与适宜性变化规律，形成对土壤资源与环境更深层次的认识，为农业生产和生态环境规划决策提供重要的科学依据和具体实施方案。并探索一个土壤资源的可视化研究体系。本研究主要内容包括: (1) 由于影响作物生长的因子复杂多样,其生理生态数据也难于获取，本文以FAO的Ecocrop1为基础，根据广东省的气候带类型和本省独特的气象条件，从1710种作物中筛选了包括粮食作物、经济作物、水果和蔬菜等共126种气候适宜型作物。解决了在大区域筛选多种作物的难题，从而使得大区域内快速开展作物适宜评价成为可能。 (2) 在分析广东省土壤生态环境主要特征及各因子之间作用关系基础上，提出以气候因子为筛选适宜性评价对像的基本条件，以土壤因子为筛选的细化条件，再根据社会经济发展状况，种植历史等因素，得到66种候选评价作物。 (3) 提出了基于土壤资源的作物适宜性图谱的评价指标体系。根据作物生长对土壤资源的要求，确定了包括坡度、土壤有效深度、土壤排水情况、土壤质地以及土壤pH等五个因子为评价指标。并给出所有被评价作物针对不同指标的适宜性评价模型。 (4) 构造了单因子逐一评价、多因子综合评判的方法，通过该方法构建了广东省土壤资源66种作物适宜性图谱，以谱系的形式直观地揭示复杂的生态环境因子的空间分异规律。构建了基于广东土壤生态环境各因子评价指数诊断图，直观而准确地反映各因子的特征、优势及面临的主要问题。 (5) 将定性方法与定量方法相结合，以生态学理论为依据，以植物生长的生理条件为原则，探讨了大区域多作物适宜性评价的技术路线。该方法可以快速高效地评价省级区域土壤的多种作物的适宜性。 (6) 基于地学信息图谱固有的海量信息的特点，构建了广东省土壤资源作物适宜性图谱信息管理系统。该系统可以方便地查询和使用因子诊断图谱以及土壤资源的适宜性图谱，是共享成果的一个开放平台，提高了成果的使用效率。

基于TM影像的黑土区表层土壤有机碳空间格局研究

土壤有机碳是陆地生态系统的一个动态组成部分，其储量、分布及其转化在陆地碳循环中起着重要的作用，是土壤肥力的核心指标之一。土壤有机碳含量的多少及其空间分布特性受气候、母质、地形等结构性因子以及施肥、耕作等随机性因子的影响。作为陆地生态系统中的一个区域化随机变量，土壤有机碳在系统内部垂直和水平方向上发生变化的同时，参与大气圈和生物圈这两个碳库之间的循环。为了揭示土壤有机碳的空间分布特性，传统统计学、地统计学、遥感与地理信息系统等方法被相继引入且逐渐走向成熟，其中，利用遥感与地理信息系统相结合的方法来反演土壤有机碳库储量及其空间分布格局为越来越多的专家学者所重视。本文在对不同方法基本理论进行简单阐述的基础上，对利用Landsat TM影像分析表层土壤有机碳格局的可行性进行了分析，并就遥感技术在反演表层土壤有机碳的空间分布格局中的应用前景进行了展望。 以黑龙江省部分黑土地区为研究对象，在不同时空尺度下分析了表层土壤有机碳与Landsat TM影像的TM1－TM5、TM7六个波段以及由其计算出的NDVI、NDTI、NDI5、NDI7、NDSVI、SAVI、RDVI和MSAVI 8个遥感指数之间的相关性。结果表明当Landsat TM影像的成像时间为2002年9月份时：(1)小尺度下表层土壤有机碳与TM1极显著相关(r=0.32, p<0.01)，与TM2、TM3和NDSVI显著相关(p<0.05)，相关系数分别为r=0.27，r=-0.29，r=0.26。(2)大尺度下，表层土壤有机碳与TM1、TM2、TM5和NDI5存在极显著的正相关(p<0.01)，相关系数分别为r=0.30，r=0.34，r=0.35，r=0.32；而与NDI7之间存在显著相关性(r=0.27, p=0.02)。(3)当空间尺度一定时，在不同的时间尺度下与表层土壤有机碳具有显著相关性的遥感指标不同。(4)在大尺度下利用遥感技术测定法得到的回归模型对表层土壤有机碳空间分布格局具有较好的预测效果(R2=0.7097, p<0.05)；(5)在大尺度下海拔高于200 m的地区表层土壤有机碳浓度显著高于海拔低于200 m的地区(p<0.05)。 通过分别利用地统计方法和遥感技术测定法分析海伦市表层土壤有机碳的空间分布格局，以步长为6170m时球状模型对表层土壤有机碳进行了拟合并利用Kriging插值方法得到了海伦市表层土壤有机碳分布格局；将这一结果与我们利用Landsat TM影像通过遥感技术测定方法得到表层土壤有机碳空间格局进行比较发现：在精度一致的前提下，遥感技术测定法在所需样本数量约为地统计方法的一半，同时在所消耗的人力、物力以及在时间上的循环周期等方面，遥感技术测定方法与地统计方法相比也有着明显的优势。

北方单季稻生态系统的水量平衡及水分效率的研究

本文针对下辽河平原的实际，研究了当地的常规模式、节水模式、改进施肥模式和稻萍结合模式的水田生态系统的水分平衡及水分效率。研究表明：1）不同的水田模式其总的消耗水量有明显差异，主要是不同模式的土壤渗漏水分损失差异所至。研究表明：2）田间渗漏不仅与水稻田土壤本身的性质有关，还与田间水层和浅层地下水位有密切关系；3）实测水稻生育期内间蒸发散量与用Penman公式计算的当地水稻生育期内的可能蒸散量相差不过5％，因而可用计算所得的可能蒸发散量代表实测的水稻田蒸散量。这些研究结果对下辽河平原和其它北方单季稻地区的水田节水高产栽培具有重要的理论和实验意义。

土地利用总体规划环境影响评价指标体系研究——以邛崃市土地利用总体规划为例

土地利用是人类根据土地质量特性来开发利用土地，创造财富，满足人类生产和生活的需要，同时改善环境，满足人类生存需要的过程。土地利用总体规划是对未来各类用地在空间上、时间上作出总体的协调的预先安排，不仅受到一定历史背景的制约，同时也受影响于当前的社会经济发展情况。但是，国内传统的土地利用总体规划往往从狭窄的技术经济观点出发，对远期的生态环境问题、社会问题缺少考虑，将新的用地尽量安排在最便捷、最经济的地方。 由于土地利用总体规划对环境影响具有长期性、复杂性、综合性、有时还有不可逆转性等特点，迫切需要在编制土地利用总体规划时对规划区与土地利用有关的环境影响进行科学研究，把环境保护纳入土地利用活动的计划、决策和规划实施中，促进土地资源持续、协调的利用。为更好地进行土地利用总体规划环境影响评价必须首先建立相应的评价指标体系，而目前国内关于该项研究的理论和实践的相关报道都较少。 本论文在综述国内外土地利用总体规划环境影响评价的理论与实践的基础上，在国内第一批开展了相关领域的案例研究，采用理论研究和案例分析相结合的研究方法对土地利用总体规划环境影响评价方法和指标体系进行了研究，对邛崃市土地利用总体规划进行了环境影响评价，其研究的主要内容和论点如下: (1)第一次根据FAO 确定的五大原则，引入了生态用地的概念并按照价值模型构建了以土地资源可持续利用为目标的县级土地利用总体规划环境影响评价的指标体系。以生产性、稳定性、保护性、经济活力、社会可接受性五个方面作为指标层来度量土地利用总体规划的环境影响，并选取了土地利用率、土地整理率、水面指数、生态用地面积比例、耕地转化率、建设用地产值指数、公众满意度等21 个元指标作为具体的评价指标。该指标体系强调了规划方案的公众参与，便于充分吸收公众的意见和建议；并且评价指标获取容易，实用性较强。 (2)在土地利用总体规划环境影响评价方法上进行了有益的探索和尝试，由于土地利用总体规划环境影响评价的主要对象是几个拟定的规划方案，所以采用综合评分法（包括特尔斐法和层次分析法）和公众参与相结合的评价方法。应用上述指标体系和评价方法对邛崃市土地利用总体规划的三个方案进行了评价筛选，高方案最终得分为92.049；中方案最终得分为91.028；而低方案最终得分为95.541，为最优方案。 （3）开展了对土地利用总体规划替代方案和公众参与机制的研究，对公众参与的方式、程序及主要内容从理论和实践两方面进行了有益的尝试，收到了良好的效果。 （4）对邛崃市土地利用总体规划进行了环境影响评价，根据邛崃市的具体情况，对规划实施后可能造成的环境正、负面影响进行了分析和预测，提出了预防或者减轻不良环境影响的对策和措施。 Land use is a process, which is to develop land according to its mass property. Bycreating the wealth and improving the environment, it can meet the need of production,life and human survival. Land use planning, as a planning form to guide land use, issubject to the historical background, and influenced by development of economic andsociety. The land use planning in the past, from narrow economic technology view,lacking of concerning ecologic environmentand social problem, arranged new land in the most convenient and economic place. Because of complexity, comprehensive and sometimes irreversible characteristicsof environmental impact caused by land use planning which has been implemented, it isneed to carry on scientific research on environmental impact related to land use as theland use planning is forming, to bring environmental protection within the plan, policymaking and implementing of land use activity, promoting the sustainment, harmonious use of land resource. This paper, taking the readjustment of land use planning in Qionglai as an example,assessed its environmental impact of land use planning. The main contents and results arepresented as follows: (1) On the basis of the five criterions of AFO, for the first time propose county classoverall planning of land uses SEA index by inducting ecological land use andestablishing the Value factor system, according to Productivity criterion，Stabilitycriterion，Sheltered criterion，Economic livingness criterion，Social acceptabilitycriterion，the environmental impact of land use system was assessed by using Valuemodel. Through identifying the factors of environmental impact of land use planning, thepaper established the factor system of SEA of land use planning. From the land usefactors, 21 factors was chosen to assess the environmental impact degree of land useplanning, such as, index of land use degree, the rate of land collating, index of watersurface, the rate of ecological use land, cultivated land conversion ratio, forest landconversion ratio, public satisfaction degree and so on. These indexes make a point thatpublic participation of plan project fully absorb public idea and propose and the index easily get, better utility. (2) Attempt useful assessment method system of SEA of land use planning. In viewof there are no or almost no inevitable contact among the factors of SEA of land useplanning，we use AHP （Analytic Hierarchy Process） as the main assess method . Thereare three plans are compared in this paper apply the foregoing index and assessmentmethod. The high plan finally score is 92.049，while the middle plan is 91.028. The lowplan score is 95.541，is the best one，as the selected plan. (3) Carry on the research of the alternative scheme of overall planing of land useand public participation，to the fashion ，procedure and object matter carry out helpfulattempt from theory to practice，the results is good. （4）Took place SEA of Qionglai County overall planing of land use，according to thecircumstance of Qionglai，we analyze and forecast the positive and negative affect afterthe plan implement，and put forward the countermeasure and means to prevent or abatebad environmental impact.

不同土壤水分条件下北方稻田耗水规律研究

采用田测法研究不同土壤水分条件下稻田需水规律 .试验采用淹灌、湿润灌和间歇灌 3种灌水处理 .结果表明 ,在整个生育期内由田测法测得的淹灌、湿润灌和间歇灌 3种处理的蒸散量分别为 889.1、6 35 .9和 775 .9mm ,蒸散速率分别为 6 .9、4 .9和 6 .0mm·d-1.与淹灌处理相比 ,湿润灌和间歇灌处理分别节水 2 8.5 %和 12 .7% .在充分供水的情况下 ,由Penman法计算的潜在蒸散值分别比田测法小 2 9.30 % .淹灌、湿润灌和间歇灌 3种处理的生物产量分别为 16 4 38.2 2、15 887.94和 15 75 7.88kg·hm-2 ,经济产量分别为 80 14 .0 1、782 8.91和 785 3.93kg·hm-2 .统计分析结果表明 ,3种处理间的产量差别不显著 .淹灌、湿润灌和间歇灌 3种处理的水分利用效率 (WUE)分别为 9.0 1、12 .31和 10 .12kg·hm-2 ·mm-1,淹灌的WUE分别比湿润灌和间歇灌减少 2 6 .8%和 11.0 % .对比分析结果表明 ,湿润灌的节水效果最好