基于水文响应单元下流域土地利用/覆被变化对水文过程影响研究——以阿克苏河流域为例

受到全球气候变化以及人类活动的双重影响，干旱、半干旱区面临着一系列的生态问题，比如水资源短缺、植被退化、水土流失严重等，阿克苏河流域作为典型内陆河—塔里木河的主要水源，对阿克苏河流域下游和塔里木河干流的生态环境、社会经济等方面起到非常重要的作用，但是由于阿克苏河流域草地退化和耕地扩张增加了水文循环过程的不确定性。为了进一步了解干旱区土地利用/覆被变化对水文过程的影响，本论文结合“青年千人计划”《塔里木河流域缺资料区域的水文建模方法》，以阿克苏河流域作为研究区域，通过分析同一时间段内阿克苏河流域的地表覆被类型的变化、降水变化以及径流量的变化趋势，厘清土地利用/覆被变化和降水变化与径流变化的相关关系，阐明其影响，并利用基于水文响应单元的 SWAT 模型模拟不同土地利用/覆被变化的水文过程响应情况，以期为阿克苏河流域土地利用管理和水资源调控提供理论依据。主要研究成果如下：（1）研究时段内阿克苏河流域稀疏草地、落叶阔叶林、灌木林、湿地、冰/雪覆被类型呈减少趋势，草甸、草原、水体、建设用地、裸地、水田和旱地呈增加趋势；稀疏草地、草原、草甸覆被类型有 80%以上分布在海拔 2000 m 至 4000 m 区域，而耕地则主要分别在 1000 m 至 2000 m 的区域，裸地有 60%分布在 3500 m至 4000 m 的区域；耕地 90%以上分布在平原、微斜坡和缓斜坡，即坡度小于 5°以下，而草地主要分布在斜坡和陡坡上，即坡度在 5°-35°之间；所有土地利用/覆被类型在四个坡向上均有分布，虽然比例相差不多，但阴坡所占比例相对较大；而从空间转换来看，稀疏草地主要转出为裸地、耕地和草原等。（2）研究时段内阿克苏河流域降水量呈显著上升趋势（p_value<0.05），但上升趋势并不一致；通过分析沙里桂兰克、协合拉、源流之和、西大桥、上下游径流之差五个径流指标的线性趋势，发现前四者均呈现显著增加趋势（p_value<0.05），而上下游径流之差虽有增加趋势，但不显著（p_value=0.1035），说明下垫面环境可能已发生变化；利用双累积曲线法和 Mann-Kendall 检验法将阿克苏河流域研究时段划分为参考时段（1961-1990 年）和显著变化时段（1991-2011 年）两个阶段，40.89%的径流变化是由土地利用/覆被变化引起的，而其余的 59.11%来自于降水变化的影响，不过统计方法并未考虑人工建筑（堤坝等）对水文过程影响，因此导致高估气候变化和低估土地利用/覆被变化对径流变化的影响。（3）基于水文响应单元的 SWAT 模型模拟阿克苏河流域水文过程，通过 LH-OAT算法和 SUPI-2 算法对流域模型参数进行敏感性分析，发现降水梯度、温度梯度、相关融雪因子等参数对流域非常敏感；通过多尺度土地利用/覆被数据的模型结果对比发现阿克苏河流域 90 m 土地利用/覆被数据是流域模型适宜尺度；利用阿克苏河流域适宜尺度土地利用/覆被数据输入模型，模拟流域的径流量在日尺度、月尺度以及年尺度上与实测径流拟合效果均比较满意。总体上，相关性系数 R2以及纳什效率系数 ENS 均在 0.6 以上，相对误差小于 20%。（4）通过分析基于水文响应单元的 SWAT 模型对流域土地利用/覆被变化的水文响应的模拟缺陷，提出了一套子流域分割法来优化 LUCC 水文响应分析的准确度；通过设置不同情景（荒漠化、耕地扩张、草地恢复）和对比阿克苏河流域变化期和基准期土地利用/覆被变化对水文过程影响，发现春季洪峰量有明显增加，地表径流组分中坡面径流贡献比例增大，说明稀疏草地的退化和裸地与耕地扩张有增加地表径流的影响，并且改进后方法削弱了增加的量；此外在空间上可以看出改进后方法对坡面径流变化区域有较大影响

巴西热带雨林森林景观转化时空特征及破碎化分析

巴西热带雨林地区森林景观转化及破碎化导致森林生态系统的功能和区域环境发生变化,并引起全球范围内的关注。以欧洲太空局全球土地利用/土地覆被数据和Landsat解译数据为基础,利用热点提取、信息熵、地统计分析模型及轨迹分析的方法探讨不同砍伐阶段森林破碎性的变化特点以及森林破碎化与整个区域景观格局变化的相关性。结果表明:1热带雨林地区的森林面积迅速减少,其中,Rondonia州、Maton Grosso州和Para州最为典型。2森林破碎性的变化趋势并非整体性的增加或减少,而是出现明显的局地性特点;3森林砍伐的数量与土地系统的信息熵呈正相关,即森林的数量及质量直接决定巴西热带雨林地区的土地系统稳定性

加工工艺对香榧籽油中挥发性物质组成的影响Effects of processing process on the composition of volatile substances in Torreya seed oil

旨在为风味香榧籽油的开发提供理论支持，考察了不同加工工艺（烘烤温度和压榨工艺）对香榧籽油理化指标的影响，并采用电子鼻、顶空固相微萃取-气质联用（HS-SPME-GC-MS/MS）等技术研究不同烘烤温度（140、150、160、170、180 ℃）和压榨工艺（螺杆压榨和液压压榨）对香榧籽油中挥发性物质组成的影响。结果表明：烘烤温度和压榨工艺对香榧籽油酸值影响较小，随烘烤温度的升高，螺杆压榨和液压压榨对香榧籽油过氧化值的影响不同，但不同烘烤温度和压榨工艺条件下制取的香榧籽油酸值和过氧化值均符合GB 2716—2018中的要求；电子鼻分析表明氮氧化合物、硫化物、芳香成分、甲基类物质对香榧籽油风味的影响较大；液压压榨和螺杆压榨香榧籽油风味最浓郁的烘烤温度分别为140 ℃和170 ℃；香榧籽油中共检出挥发性物质7类42种，其中萜烯类物质占主导；不同温度烘烤后液压压榨制取的香榧籽油中共有5种挥发性物质的相对含量发生显著变化，而螺杆压榨制取的香榧籽油中有18种挥发性物质的相对含量发生显著变化，柏木脑和香芹酮为两种压榨工艺共有的相对含量发生显著变化的物质。综上，压榨工艺会影响香榧籽油达到浓郁风味所需要的热风烘烤条件，且螺杆压榨相较于液压压榨，其风味物质种类变化更加丰富。Aiming to provide theoretical support for the development of flavour Torreya seed oil, the effects of different processing techniques (roasting temperature and pressing process) on the physicochemical indexes of Torreya seed oil were investigated, and the effects of different roasting temperatures (140, 150, 160, 170, 180 ℃) and pressing processes (screw press and hydraulic press) on the composition of volatile substances in Torreya seed oil were studied by using the techniques of electronic nose and headspace solid-phase microextraction coupled with gas chromatography and mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS/MS).The results showed that the roasting temperature and pressing process had less influence on the acid value of Torreya seed oil; with the increase of roasting temperature, screw pressing and hydraulic pressing had different influences on the peroxide value of Torreya seed oil; however, the acid value and peroxide value of the Torreya seed oil produced under different conditions of roasting temperature and pressing process complied with the requirements of GB 2716-2018; the electronic nose analysis reflected the greater influence of nitrogen oxides, sulfides, aromatic components, and methyl groups on the flavour; the roasting temperatures for achieving the most intense flavour in the two pressing methods, hydraulic press and screw press, were 140 ℃ and 170 ℃, respectively; a total of 42 volatile substances were detected in Torreya seed oil in 7 categories, of which terpenes were dominant; the content of 5 volatile substances changed significantly in hydraulically pressed Torreya seed oil and 18 in screw pressed Torreya seed oil after roasting at different temperatures, and cedrol and carvone were common in the two pressing processes. In conclusion, the pressing process affects the hot air roasting conditions required to achieve a strong flavour in Torreya seed oil, and the screw pressing results in a richer variety of flavour substances compared with hydraulic pressing

巴西土地利用/覆盖变化时空格局及驱动因素/Spatiotemporal pattern and driving forces of land use/cover change in Brazil[J]

土地利用/覆盖变化(LUCC)是全球变化研究的热点问题之一.本文采用人机交互方法基于2005年基准年的Landsat TM/ETM遥感影像修正欧空局GlobalCover 2005年土地利用数据,进而采用逆时相目视解译法从1980年基准年的Landsat MSS/TM遥感影像数据提取1980-2005年土地利用/覆盖变化信息,分析其变化的时空格局及驱动因素.结果表明:1980-2005年的25年间,巴西土地利用/覆盖变化面积达79.43万km2,占土地总面积的9.33％.其中,单纯耕地像元面积增加了20.18万km2;耕地/自然植被镶嵌混合像元区面积增加了10.70万km2;林地面积减少了53.12万km2;灌丛与草地净增加21.10万km2;水体面积增加0.46万km2;城乡建设用地面积增加7573.87 km2.由此导致热带和亚热带湿润阔叶林生态地理区、热带和亚热带干旱阔叶林生态地理区、热带及亚热带草原生态地理区、草原和沼泽湿地生态地理区、沙漠和旱生植物生态地理区以及红树林生态地理区内分别呈现不同的土地利用/覆盖变化特征.近25年间,地形地貌、气候、植被等自然地理条件深刻影响着土地利用的宏观格局,而土地利用政策调控、经济及对外贸易发展、人口增加及空间迁移、道路修建等是导致巴西土地利用变化的主要原因

产量与经济效益共赢的高效生态农业模式:以弘毅生态农场为例

化学物质的大量投入以及元素不能循环导致农田生态系统退化,耕地质量和产量均呈下降趋势,食物链受到污染.本研究从低产田开始,通过秸秆养牛、腐熟牛粪还田恢复地力;以物理+生物方法控制虫害;以人工+机械管理杂草,停用农药、化肥和除草剂,同时不用地膜、人工合成激素、转基因种子生产优质安全食品,并在线上与线下销售.10年的长期实验结果表明,所在村庄农田生态环境改善,减少农药用量58.3%;物理+生物控虫效果明显,每盏灯年捕获量从2009年的33 kg下降到2014年的2.1 kg,下降93.8%;年消耗秸秆1000 t,秸秆利用率从1.1%提高到62.5%.有机肥还田提高了土壤生物多样性,有机果园蚯蚓数量317条m~(-2),而普通果园只有16条m~(-2);大量有机肥还田(75 t hm~(-2)),土壤有机质从实验初期的0.7%提高到2.4%.粮食产量从最初的11.43 t hm~(-2)提高到目前的17.43 t hm~(-2),其中冬小麦(Triticum aestivum)、夏玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和花生(Arachis hypogaea Linn.)产量分别超出山东省平均水平42.6%,60.9%,32.2%和38.1%.由于质量好,产品已销售往除西藏以外的30个省、市、自治区,经济效益明显,平均每公顷效益是普通农田的3~5倍,带动所在村庄67户农民从事高效生态农业.本研究可为国家制定生态农业发展规划、精准扶贫、农村环境保护等提供科学依据

JUNO Sensitivity on Proton Decay p→νˉK+p\to \bar\nu K^+ Searches

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a large liquid scintillator detector designed to explore many topics in fundamental physics. In this paper, the potential on searching for proton decay in $p\to \bar\nu K^+$ mode with JUNO is investigated.The kaon and its decay particles feature a clear three-fold coincidence signature that results in a high efficiency for identification. Moreover, the excellent energy resolution of JUNO permits to suppress the sizable background caused by other delayed signals. Based on these advantages, the detection efficiency for the proton decay via $p\to \bar\nu K^+$ is 36.9% with a background level of 0.2 events after 10 years of data taking. The estimated sensitivity based on 200 kton-years exposure is $9.6 \times 10^{33}$ years, competitive with the current best limits on the proton lifetime in this channel

JUNO sensitivity on proton decay p → ν K + searches*

The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a large liquid scintillator detector designed to explore many topics in fundamental physics. In this study, the potential of searching for proton decay in the $p\to \bar{\nu} K^+$ mode with JUNO is investigated. The kaon and its decay particles feature a clear three-fold coincidence signature that results in a high efficiency for identification. Moreover, the excellent energy resolution of JUNO permits suppression of the sizable background caused by other delayed signals. Based on these advantages, the detection efficiency for the proton decay via $p\to \bar{\nu} K^+$ is 36.9% ± 4.9% with a background level of $0.2\pm 0.05({\rm syst})\pm$$0.2({\rm stat})$ events after 10 years of data collection. The estimated sensitivity based on 200 kton-years of exposure is $9.6 \times 10^{33}$ years, which is competitive with the current best limits on the proton lifetime in this channel and complements the use of different detection technologies