基本信息
李发东  男  博导  中国科学院地理科学与资源研究所
电子邮件: lifadong@igsnrr.ac.cn
通信地址: 北京市朝阳区大屯路甲11号中国科学院地理科学与资源研究所
邮政编码: 100101

研究领域

生态系统过程与环境

研究领域和研究方向
(一)生态系统的水文地球化学与同位素水文学研究。利用环境同位素18O和D、15N、水化学、以及地下水年龄示踪等多种新方法相结合(CFCs,3H和14C等),在空间和时间上定量揭示农田生态系统水文过程;地表水与地下水的水、氮、盐交换、区域水环境演化过程。 

(二)农田生态系统水热、碳、氮通量及其相互作用过程与机理研究。综合涡度相关技术、温室气体(CO2,N2O,CH4)定位观测技术、环境同位素技术和土壤微生物技术,获得实时野外数据,把握农田生态系统水碳氮循环的生物地球化学过程与机理;通过长期定位监测,为农田生态系统对全球生态系统的演变评价提供支撑。 

(三)农田生态系统的环境效应研究。结合点(禹城站)和区域(沿黄河的引黄灌区)的水文、碳氮盐、环境同位素、地下水年龄等综合观测,运用SWAT、RZWQM2-GIS等模型,评价长期以来华北农田生态系统中作物生长、养分和盐分演变对区域环境的影响。 

(四)黄河三角洲典型生态系统水文与水环境变化研究。通过长期定位试验研究,结合水化学、稳定同位素和地下水年龄方法,量化黄河三角洲降水-地表水-地下水-海水的关系,揭示水化学变化的时间进程,探索农田生态系统-湿地生态系统-滨海生态系统演替关系。

招生信息


博士入学考试内容:
外语:英语(中科院统一考试)
课程1:水文地质学或农业气象学
课程2:水文学或生态学B

欢迎生态学、自然地理学、气象学、水文学、水文地质学、农学、土壤学、环境学等地球科学和生态环境科学相关专业学生报考。

欢迎有志于直博生以及中丹学院研究生的本科生及早联系。

欢迎客座学生(含大学毕业实习生)到中国科学院地理科学与资源研究所及中国科学院禹城综合试验站参观学习。

欢迎志愿者参加科学和公益研究。

根据研究所规定,受招生名额限制,博导不能招收硕士生(可招直博生和中丹学院研究生)。 

详见:http://www.igsnrr.cas.cn/yjsybsh/ (中科院地理资源所招生网) 

也可咨询目前在读的博士生。http://people.ucas.ac.cn/~lifadong#318432

招生专业
071300-生态学
070501-自然地理学
070601-气象学
招生方向
农田生态系统过程与环境
流域水文与水环境
农业气象学

教育背景

2002-09--2005-07   中国科学院研究生院,地理科学与资源研究所   博士
1999-09--2002-07   中国科学院研究生院,石家庄农业现代化研究所   硕士
1992-09--1996-06   中国农业大学资环学院农业气象系   学士
学历
2002-09--2005-07 中国科学院研究生院,地理科学与资源研究所 研究生
1999-09--2002-07 中国科学院研究生院,石家庄农业现代化研究所 研究生
1992-09--1996-06 中国农业大学资环学院农业气象系 大学
学位
2002-09--2005-07 中国科学院研究生院,地理科学与资源研究所,自然地理学, 理学博士
1999-09--2002-07 中国科学院研究生院,石家庄农业现代化研究所,生态学,生态学硕士
1992-09--1996-06 中国农业大学资环学院农业气象系,理学学士

工作经历

   
工作简历
2010-01~现在, 中国科学院地理科学与资源研究所,禹城综合试验站, 研究员,博导,执行站长
2005-10~2009-12,日本千叶大学, 合作研究
1996-07~2005-09,中国科学院石家庄农业现代化研究所(现遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心), 助研
社会兼职
2017-01-01-今,《南水北调与水利科技》, 编委
2015-01-01-今,《资源科学》, 编委
2014-12-31-2022-12-31,《农业资源与环境学报》, 编委
2014-01-01-今,中国科学院地理科学与资源研究所技术委员会, 委员
2014-01-01-今,《中国生态农业学报》, 编委
2013-01-01-今,American Society of Agronomy,
2013-01-01-今,Crop Science Society of America,
2013-01-01-今,Soil Science Society of America,
2012-01-01-今,中国可持续发展研究会, 会员
2012-01-01-今,中国可持续发展研究会生态环境专业委员会, 委员
2011-01-01-今,中国地理学会, 会员
2010-01-01-今,中国自然资源学会, 会员
2006-01-01-今,International Association of Hydrological Sciences (IAHS), member
2006-01-01-今,International Association of Hydrogeologists (IAH), member
团队成员
学术指导:刘昌明院士; 谢贤群研究员; 程维新研究员; 张兴权研究员
研究员:李发东 博士
助    研:李静 博士
博士后:马刚 博士; 陈力 博士; 白鹏 博士; 冷国勇 博士
博士生:柳强;涂纯;赵昕
硕士生:林桐          
中国科学院禹城综合试验站
学术指导:唐登银 研究员; 谢贤群 研究员; 程维新 研究员; 张兴权 研究员 
站长:欧阳竹 研究员
研究员:李发东 研究员;孙志刚研究员
副研究员:李运生
高级工程师:武兰芳 博士; 李汉侠; 蔡晓光; 王吉顺; 朱    农;王春晶
工程师:娄金勇; 田振荣
助研:马军花 博士; 赵风华 博士; 来建斌 博士; 何春娥 博士; 李    静 博士 
站务:于延春,刘振民
网站:

http://yca.cern.ac.cn/

教授课程

中国生态系统管理与区域可持续发展
区域发展与生态系统管理

专利与奖励

   
奖励信息
   
专利成果
   

出版信息

最新论文,欢迎来函索取pdf全文。lifadong@igsnrr.ac.cn 

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蔡文静,常春平,宋 帅,李 静,张 芳,李发东*. 德州灌区地表水中磷的空间分布与来源研究.农业环境科学学报.2013;32(5):1051-1059. CAI Wen-jing, CHANG Chun-ping, SONG Shuai, LI Jing, ZHANG Fang, LI Fa-dong*.Distribution and Sources of Phosphorus of Surface Water in Dezhou Irrigated District, China. Journal of Agro-Environment Science. 32(5): 1051-1059. 

-----摘要:-------------------------------------------------------------------------------------------
地表水中磷污染与人类健康及水体生态环境密切相关。以黄河下游德州引黄灌区为例,采集研究区内主要水系的33个地表水样,并于现场测定pH值和电导率(EC)等指标,分析了地表水中总磷(TP)、正磷酸盐(P-ortho)、溶解性总磷(TDP)和溶解性正磷酸盐(P-D-ortho)的含量及污染状况,为引黄灌区地表水管理提供科学依据。实验结果表明,总磷的含量为0.03~5.39 mg·L-1,正磷酸盐的含量为0~5.10 mg·L-1,溶解性总磷的含量为0.01~2.19 mg·L-1,溶解性正磷酸盐的含量为0~1.73 mg·L-1。EC、总磷、正磷酸盐、溶解性总磷以及溶解性正磷酸盐的含量均存在明显的空间差异。各河流之间相比,EC空间差异不大,但是每条河流内部都存在较大的变异性;4种形态磷含量的空间分布不均,漳卫新河各形态磷的含量均高于其他河流;其次为徒骇河,而德惠新河4种形态磷的含量均最低。此外,对悬浮物中吸附的磷进行了空间分析,受河流含沙量以及工农业生产等因素的影响,其空间分布差异明显。总磷受人类活动影响增强而增加,灌区各水系均有不同程度的污染,根据我国地表水环境质量标准(GB 3838—2002),整个灌区有84.9%的样点达到III类(0.1<TDP≤0.2 mg·L-1)及以上水质标准,其中漳卫新河污染最为严重,V类(0.3<TDP≤0.4 mg·L-1)及劣V类(TDP>0.4 mg·L-1)的样点达到77.8%。

-----英文摘要:---------------------------------------------------------------------------------------
The phosphorus contamination of surface water is closely associated with human health and change of water ecological environment. In this study, 33 surface water samples were collected in the Dezhou Irrigated District located in the lower reaches of the Yellow River. pH, water temperature, and electrical conductivity were analyzed in situ. The concentrations of total phosphorus(TP), orthophosphate(P-ortho), dissolved total phosphorus(TDP) and dissolved orthophosphate(P-D-ortho) were determined by the method of phosphorus determination using Semi-Automated Colorimetry(Environmental Protection Agency, EPA). This study provided a scientific basis for the management of the surface water in the Yellow River Irrigated district. Results indicated that the concentrations of TP, P-ortho, TDP, and P-D-ortho were in range of 0.03~5.39 mg·L-1, 0~5.10 mg·L-1, 0~1.73 mg·L-1 and 0.01~2.19 mg·L-1, respectively. EC, TP, P-ortho, TDP and P-D-ortho had obviously spatial variations. Spatial variations of EC were found within each river. The spatial distributions of the four forms of phosphorus concentrations had significantly differences. The concentrations of phosphorus in the Zhangweixin River were the highest, followed by Tuhai River, and lowest in Dehuixin River. Moreover, the spatial distributions of phosphorus in suspended matter were affected by suspended matter concentration as well as industrial and agricultural productions. TP was affected by human activities extremely, and water bodies had different levels of contamination in the Dezhou Irrigated District. According to the Surface Water Environment Quality Standard of China(GB 3838—2002), about 84.9% of the samples have reached Class Ⅲ(0.1<TDP≤0.2 mg·L-1) or exceeded water quality standards in the whole irrigated area. The concentrations of phosphorus was the highest in the Zhangweixin River, about 77.8% of the samples have reached Class V(0.3<TDP≤0.4 mg·L-1) or exceeded class V(TDP>0.4 mg·L-1).

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Li Jing , Li Fadong , Liu Qiang , Song Shuai , Zhang Yan & Zhao Guangshuai (2013): Impacts of Yellow River Irrigation Practice on Trace Metals in Surface Water: A Case Study of the Henan-Liaocheng Irrigation Area, China, Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, DOI:10.1080/10807039.2013.802618

ABSTRACT
Large-scale irrigation practices may disturb local hydrologic cycles and distribute trace metals throughout the environment. Reported here is the spatial pattern of trace metals and associated health risks in an agriculture area of China, which has a long history of irrigation with water from the Yellow River. Multivariate statistical analyses and a risk-assessment model were employed to interpret the environmental data. It indicated that Zn, Se, B, Ba, Fe, Mn, Mo, Ni, V, Al, Li, Sr, Be, Cd, Cr, Cu, and Pb were all detected in the surface waters. Compared to drinking water guidelines, the primary trace metal pollution components (Al, Fe, Se, B, Mn, and Zn) exceeded drinking water standards by 40.7%, 14.8%, 29.6%, 25.9%, 11.1%, and 14.8%, respectively. Except for one site that exhibited anomalous metal concentrations, landscape features of trace metals identified a uniform distribution of trace metals for all sample sites. The calculated mean value of Hazard Quotients (HQs) exceeded the USEPA’s recommendations by a factor of 2.9 times the threshold value. Primary sources of trace metals were associated with natural deposition, industrial and agrochemical processes, and a mixed source of both geogenic and anthropogenic origins.
Key Words: trace metal, HQs, water pollutant, spatial distribution.

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蔡文静,常春平,宋 帅,李 静,张 芳,李发东*.德州地区地下水中磷的空间分布特征及来源分析[J].中国生态农业学报,2013,21(4):456-464. DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00456. CAI Wen-Jing, CHANG Chun-Ping, SONG Shuai, LI Jing, ZHANG Fang, LI Fa-Dong*, 2013. Spatial distribution and sources of groundwater phosphorus in Dezhou Region. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 21(4): 456-464. DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00456. 

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中文摘要:
地下水质量与居民饮水安全及人类健康密切相关, 地下水污染会直接影响水体生态环境。饮用水中过高的磷会降低人体对钙和维生素D的吸收, 对老年人的身体健康存在潜在负面影响。本文以德州地区地下水(常作为农村饮用水源)为研究对象, 采集了研究区内的27个地下水样, 并于现场测定pH和电导率等指标。参考我国《水和废水监测分析方法》和美国环境保护局(EPA)的方法, 利用紫外分光光度计分析了地下水中总磷、正磷酸盐、溶解性总磷和溶解性正磷酸盐的含量及污染状况。借助于空间分析, 探讨了其空间分布和来源。结果表明, 德州地区地下水总磷含量为0~1.49 mg·L-1, 正磷酸盐含量为0~0.11 mg·L-1, 溶解性总磷含量为0.04~0.69 mg·L -1, 溶解性正磷酸盐含量为0~0.06 mg·L-1。电导率和4种形态磷的含量均存在不同的空间差异性。整个研究区地下水电导率较高, 变化范围为770~5 530 μS·cm-1, 总体上从河流上游到下游呈明显阶梯状递增趋势; 总磷和溶解性总磷含量的空间分布整体趋势从上游到下游逐渐降低, 正磷酸盐出现了较明显的高值区, 而溶解性正磷酸盐的空间分布整体上较均匀。影响地下水中磷含量的因素主要有地表水中磷的下渗和人类活动。该研究区各采样点地下水的埋深都在50 m以内, 含水层为黄河冲积砂层, 岩性主要为粉砂、细砂和中砂, 累计厚度10~25 m, 这样的土壤地质构造较易使地表水中的磷素渗漏到地下水中, 且河流是该区地下水主要的补给源, 越靠近河流越容易入渗。人类活动包括工业废水和生活污水处理不当等点源污染以及农药施肥等农业非点源污染。整个研究区地下水溶解性总磷含量的最大值达0.69 mg·L-1, 平均值为0.20 mg·L-1, 根据欧盟规定的饮用水中总磷酸盐的标准值(0.5 mg·L-1)和我国地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的Ⅱ类(0.02<溶解性总磷≤0.1 mg·L-1)或Ⅲ类(0.1<溶解性总磷≤0.2 mg·L-1)标准, 德州地区地下水中磷的超标率分别达7.41%、62.96%和40.74%。本研究为评价地下水中磷污染对人类健康及水体生态环境的影响提供了科学依据。
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张 芳,李发东*,李 静,宋 帅,蔡文静,常春平.德州引黄灌区主要河系水化学空间特征分析[J].中国生态农业学报,2013,21(4):487-493. DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00487. ZHANG Fang1,2, LI Fa-Dong2, LI Jing2, SONG Shuai2, CAI Wen-Jing1,2, CHANG Chun-Ping1, 2013. Hydrochemical characteristics of surface water in main rivers of the irrigation
3. districts in the downstream of Yellow River. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 21(4): 487-493. DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00487. 
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中文摘要:
通过对德州引黄灌区主要河流及引黄灌渠水质的离子化学成分分析, 探讨了引黄灌区地表水化学成分特点、水化学类型及其空间变化和主要离子来源, 为长期观测引黄灌溉对该区地表水、地下水的水化学特征变化的影响及地表水、地下水的循环交换提供依据, 同时为该区水环境评价以及水体污染防控提供理论指导。研究结果显示, 该区地表水的pH、电导率(EC)及各主要离子含量存在明显的空间差异。水体pH的变化范围为7.65~9.34, 属弱碱性水; EC的变化范围为965~1 530 μs·cm-1; 主要阴阳离子的浓度范围分别为: NO3- 1.32~60.15 mg·L-1、SO42- 53.41~781.90 mg·L-1、HCO3- 143.35~ 823.50 mg·L-1、Cl- 98.00~ 564.00 mg·L-1、Ca2+ 22.57~265.00 mg·L-1、Mg2+ 29.41~195.50 mg·L-1、Na+ 103.20~472.00 mg·L-1、K+ 0.83~59.05 mg·L-1。该研究区水化学类型以Na+·Ca2+-HCO3- ·SO42- 水为主。各阴离子浓度的平均值HCO3- (330.45 mg·L-1) SO42- (308.48 mg·L -1) Cl (286.83mg·L-1) NO3-(29.60 mg·L-1), 阳离子浓度的平均值Na+(236.85 mg·L-1) Ca2+(98.15 mg·L-1) Mg2+(82.62 mg·L-1) K+(9.05 mg·L -1)。pH、Cl 的最高值均出现在马颊河流域, 并且该流域Mg2+浓度均值高于其他两个流域。德惠新河流域EC、NO3 和HCO3 的均值最高。引黄灌渠的SO42- 、Na+、Ca2+和K+的平均浓度高于其他两个流域。通过Piper图分析得出, 不同小流域水体类型不同。对研究区灌溉水质评价结果显示, 该区地表水适合灌溉。经相关分析发现, 该研究区地表水中, Ca2+、Mg2+、Na+与SO42- 和Cl- 均具有极显著的相关性, 此外, Ca2+与Mg2+、Na+与K+、SO42- 与Cl 也显示出了极显著的相关性, 表明这些离子相互影响, 或者具有相同的来源, 受人类活动影响较大。 

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蔡文静,常春平,宋 帅,李 静,张 芳,李发东*. 德州灌区地表水中磷的空间分布与来源研究.农业环境科学学报.2013;32(5):1051-1059. CAI Wen-jing, CHANG Chun-ping, SONG Shuai, LI Jing, ZHANG Fang, LI Fa-dong*.Distribution and Sources of Phosphorus of Surface Water in Dezhou Irrigated District, China. Journal of Agro-Environment Science. 32(5): 1051-1059.

1. Li Jing , Li Fadong , Liu Qiang , Song Shuai , Zhang Yan & Zhao Guangshuai (2013): Impacts of Yellow River Irrigation Practice on Trace Metals in Surface Water: A Case Study of the Henan-Liaocheng Irrigation Area, China, Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal,
DOI:10.1080/10807039.2013.802618
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29. 蔡文静, 常春平, 宋帅, 李静, 张芳, 李发东*, 2013. 德州灌区地表水中溶解态痕量金属的空间分布及来源研究. 环境科学学报, 33(03): 754-761
30. 蔡文静, 常春平, 宋帅, 李静, 张芳, 李发东*, 2013. 德州地区地下水中磷的空间分布特征及来源分析. 中国生态农业学报(04): 456-464
31. 张芳, 常春平, 李静, 宋帅, 蔡文静, 李发东*, 2013. 平邑县农村地区地下水中重金属特征研究. 农业环境科学学报(01): 127-134
32. 张芳, 李发东*, 李静, 宋帅, 蔡文静, 常春平, 2013. 德州引黄灌区主要河系水化学空间特征分析. 中国生态农业学报(04): 487-493
33. 李发东,等. 2012. 灌溉对农田土壤有机碳影响研究进展. 生态环境学报. 2012, 21(11): 1905-1910.
34. 赵广帅, 李发东*, 等, 2012. 长期施肥对土壤有机质积累的影响. 生态环境学报, 21(5):840-847.
35. 李静, 李发东*, 等, 2012. CFCs地下水年龄示踪技术的原理、应用及展望. 生态环境学报, 21(8):1503-1508.
36. 李静, 朱农, 李凤桂, 李发东*, 2012. 近10年黄河三角洲地区粮食产量及灰色预测. 干旱地区农业研究, 30(5):81-85.
37. 姜学兵, 李运生, 欧阳竹, 侯瑞星, 李发东, 2012. 免耕对土壤团聚体特征以及有机碳储量的影响. 中国生态农业学报(03): 270-278
38. 刘丽平, 欧阳竹, 武兰芳, 李发东, 刘鹏飞, 2012. 阶段性干旱及复水对小麦光合特性和产量的影响. 生态学杂志(11): 2797-2803
39. 孙振中, 王吉顺, 潘国艳, 欧阳竹, 李发东, 程维新, 2012. 刈割对华北平原人工草地土壤呼吸速率的影响. 自然资源学报(05): 809-819
40. 张芳, 常春平, 李发东*, 李静, 宋帅, 赵广帅, 蔡文静, 2012. 德州引黄灌区主要河流沉积物各形态磷分布研究. 农业环境科学学报(11): 2223-2229
41. 吴向东, 李发东*, 等, 2011. 黄河下游引黄灌区主要河系硝态氮及铵态氮安全评价. 水资源与水工程学报, 22(4): 114-117.
42. 柳强, 李发东*, 等, 2011. 渭河中下游及主要支流氮素沿程变化与来源. 水资源与水工程学报, 22(4): 128-132.
43. 孙振中, 欧阳竹, 宋帅, 李发东*, 2011. 禹城市主要水体硝态氮监测及变化分析. 南水北调与水利科技, 9(5): 50-54.
44. 刘丽平, 欧阳竹, 武兰芳, 孙振中, 李发东, 2012. 灌溉模式对不同群体小麦光合特性的调控机制. 中国生态农业学报, 20(02): 189-196.DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.00189 45. 毛裕定, 苏高利, 李发东, 吴尧祥, 2008. 气候变化对浙江省植物气候生产力的影响. 中国生态农业学报, 16(2): 273-278
46. 鲁垠涛, 唐常源, 陈建耀, 李发东, 佐仓保夫, 2008. 东江干流河水的来源、水质及水资源保护. 中国生态农业学报, 16(2): 367-372
发表论文
(1) Stable isotope evidences for identifying crop water uptake in a typical winter wheat–summer maize rotation field in the North China Plain, Science of the total environment, 2017, 通讯作者
(2) 艾比湖湿地典型植物群落土壤酶活性季节变化特征, 应用生态学报, 2017, 第 3 作者
(3) 博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤呼吸动态变化规律及其影响因素, 农业环境科学学报, 2017, 第 3 作者
(4) 地表水硝酸盐污染影响因素的研究进展, 石河子大学学报:自然科学版, 2017, 第 1 作者
(5) A comparison of soil quality evaluation methods for Fluvisol along the lower Yellow River, CATENA, 2017, 第 5 作者
(6) Isotope evidence for quantifying river evaporation and recharge processes in the lower reaches of the Yellow River, Environmental Earth Sciences, 2017, 通讯作者
(7) Polycyclic aromatic hydrocarbons in the Yellow River estuary: Levels, sources and toxic potency assessment, Marine Pollution Bulletin, 2017, 通讯作者
(8) Responses of greenhouse gas fluxes to experimental warming in wheat season under conventional tillage and no-tillage fields, Journal of Environmental Sciences, 2017, 通讯作者
(9) Effect of experimental warming on soil respiration under conventional tillage and no-tillage farmland in the North China Plain, JOURNAL OF INTEGRATIVE AGRICULTURE, 2016, 通讯作者
(10) 模拟增温条件下翻耕免耕农田土壤CH_4通量响应, 农业环境科学学报, 2016, 通讯作者
(11) Soil Respiration at Different Stand Ages (5, 10, and 20/30 Years) in Coniferous (Pinus tabulaeformis Carrière) and Deciduous (Populus davidiana Dode) Plantations in a Sandstorm Source Area, Forests, 2016, 通讯作者
(12) Geochemical and isotopic evidence of shallow groundwater salinization in a reclaimed coastal zone: the Yellow River Delta, China, Environmental Earth Sciences, 2016, 通讯作者
发表著作
(1) 抗早耕作及节水灌溉技术, Techniques for Drought-resistant Tillage and Water-saving Irrigation, 标准出版社, 2000-03, 第 2 作者
软件著作权
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李发东,宋帅,李静等,农田生态系统要素分析软件v1.0(登记号:2013SR016357) 

主要功能:
    农田生态系统要素分析软件,主要用于快速便捷处理农田生态系统中数据,包括:降雨、温度、农作物管理方式、灌溉、产量、土壤水、土壤硝酸盐含量、硝酸盐渗漏。软件针对根区水质模型中需要小时降雨数据特点,对华北平原缺少小时数据地区,提供两种简化的日降雨数据处理方式。软件能够快速比对长时间序列模拟结果与实际结果、产生图像并分析其误差。软件中涉及到的误差计算主要包括Root Mean Square Error,Mean Relative Error和Model Efficiency。针对时间-深度-含量三维数据,软件有选择的对长时间三维数据进行分析处理及出图。
技术特点:
1.软件采用三层C/S结构(客户机/服务器)架构体系,选择Microsoft .NET Framework 3.5作为开发平台,利用COM+组件技术,开发高效稳定的农田要素分析软件。
2.提出了两种针对干旱半干旱地区日降雨数据转化为次日数据方法:2小时转化随机平均法和小时数据分类转化法。
3. 软件能够处理降雨、农作物管理方式、灌溉、产量、土壤水、土壤硝酸盐含量的分析及误差计算。能够针对浅地表土层进行3维数据展示及分层数据提取。
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科研活动

   
科研项目
( 1 ) 华北农田土壤固碳潜力与速率研究, 参与, 部委级, 2010-01--2015-12
( 2 ) 华北农田生态系统水、物质迁移机制及环境效应, 主持, 部委级, 2011-01--2014-12
( 3 ) 增温条件下华北长期免耕农田温室气体排放机制(31170414), 主持, 国家级, 2012-01--2015-12
( 4 ) 非洲生态系统监测、研究和管理能力评估(31161140355), 主持, 国家级, 2011-09--2014-08
( 5 ) 禹城农业生态系统地下水硝态氮双同位素示踪技术研究, 主持, 部委级, 2011-01--2013-12
( 6 ) 黄淮海平原干旱盐化和粘板渍中低产田改良技术集成示范(2012BAD05B02), 主持, 国家级, 2012-01--2016-12
( 7 ) 中国科学院“特聘外国研究员”项目, 主持, 部委级, 2012-09--2012-11
( 8 ) 黄河下游引黄灌区硝酸盐来源与地下水年龄示踪, 主持, 国家级, 2012-01--2015-12
( 9 ) 农村分散型污水治理技术示范--华北平原养牛场污水生态治理技术示范, 主持, 部委级, 2014-10--2016-12
( 10 ) 地下水—农田生态系统关键过程模拟装置(GAS)研发, 参与, 部委级, 2016-01--2018-12
( 11 ) 农田生态系统科研样地建设, 参与, 部委级, 2016-01--2016-12
( 12 ) 全国主要农区重金属污染时空变化规律和重点污染区域识别, 主持, 国家级, 2016-01--2020-12
( 13 ) 东非农田生态系统时空格局及其对粮食安全的影响评估 ——以埃塞俄比亚为例, 主持, 国家级, 2018-01--2022-12
( 14 ) 原位观测13C同位素解析土壤有机碳稳定性的研究, 主持, 国家级, 2018-01--2021-12
( 15 ) 中亚地区土地资源及开发利用潜力, 参与, 部委级, 2018-01--2022-12
参与会议
(1)China experiences for East Africa agriculture ecosystem management and food production   2017-09-03
(2)最新温室气体及同位素高频在线观测进展   干旱区生态环境要素动态观测学术研讨会   2017-04-23
(3)最新温室气体及同位素高频在线观测进展   生态系统温室气体动态观测学术研讨会   2017-04-07
(4)黄河下游引黄灌区地表水和地下水重金属分布   首届农业资源与环境论坛--农业水肥资源高效利用及面源污染控制专题研讨会   2016-11-18
(5)Identification of critical zone architecture by using GPR(Ground-Penetrating Radar) in the North China Plain   变化世界中的关键带科学、可持续发展及服务   李发东   2015-10-21
(6)Knowledge share of Chinese Ecosystem Research Network: training and education to Africa and all over the world   Fadong LI, Qiuying ZHANG, Jian Liu, Bingfang Wu, Xiubo Yu, Xiaosong LI?   2015-02-23
(7)Water and nutrient movements and their environmental impacts in agro-ecosystem (AE) and costal areas   Fadong Li   2015-02-19
(8)引黄灌溉对黄河下游区域水循环结构的影响   中国水科学发展学术论坛   李发东,刘昌明,宋献方,唐常源,杨永辉,张万军,于静洁   2013-04-29
(9)李发东   西藏   李发东   2012-05-14
学术会议
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International Seminar
Date: June 8th 2013
Time: 09:00 to 17:00
Venue: Room 2421, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, 11a Datun Road, Beijing
Organizers:
United Nations Environment Programme-International Ecosystem Management Partnership (UNEP-IEMP), Center for Chinese Agricultural Policy (CCAP), Center for International Forestry Research (CIFOR), and World Agroforestry Centre (ICRAF). 

3:00 p.m.-3:15 p.m. Ecosystem monitoring and capacity building in the source of Nile Dr. Fandong Li (UNEP-IEMP)

Background

Since China launched the “Go Global” policy in 1999, the level of outward foreign direct investment in Africa has increased greatly, with stocks of $13 billion by 2010 (an eightfold increase since 2005 ). The policy has encouraged many Chinese agencies and companies to work and invest opportunities in Africa and in the meantime attract investments (mainly from S. Africa and N. African countries) to China. In 2011, the total trade volume between Africa and China was $168 billion while that between Africa and US was $128 billion, which marked the importance of South-South Cooperation in China’s “Going Global” movement. Meanwhile, China-Africa cooperation has expanded to new dimensions including the environment, science and technology, culture, health and agriculture.

The purpose of this seminar/workshop is to present and discuss the results of recent research about China’s role in the African environment and development nexus, including sectors such as agriculture, forestry and mining, as well as efforts of Chinese institutions to partner with their African partners in managing ecosystem services for mutual benefits.

The workshop will bring together Chinese scholars and researchers from the Center for International Forestry Research (CIFOR) and the World Agroforestry Center (ICRAF) currently working on understanding the role of China’s investment in African natural resource sectors . It will also bring together experts from UNEP-IEMP and the Chinese Academy of Sciences working on environment and development synergies. UNEP-IEMP is a new global centre of excellence promoting south-south cooperation and influencing science and policy development on issues of ecosystem management in developing countries. UNEP-IEMP will share its views on ecosystem management in the developing world and highlight some of its projects in Africa. The presentations will be followed by comments, Q&A, and discussions. The goal of the workshop is to promote Sino-African cooperation through sharing insights, developing new research partnerships, and identifying future opportunities for international collaboration on ecosystem management.
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2013-05-25-26,贵州,贵阳,中国科学技术协会第15届年会


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2013-03-27, 北京, Opening Ceremony of the China-Japan Center on Hydrological Cycle Research Between the Chinese Academy of Sciences, P. R. China and the University of Tsukuba, Japan and International Workshop on Hydrologic Cycle and Water Resources in East Asia.

Place: The Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research (IGSNRR), CAS, Room 2209, A11, Datun Road, Chaoyang District, Beijing 100101, P. R. China
Sponsored by: 
The China-Japan Center on Hydrological Cycle Research; 
The Key-Laboratory on Water Cycle and Related Land Surface Processes, IGSNRR, CAS; and 
The Environmental Diplomatic Leader Education Program, University of Tsukuba
 
Co-Sponsored by: 
The Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS; 
The Department of Global Activities, University of Tsukuba; 
The University of Tsukuba China Office; and The UNESCO Office Beijing

Invited Presentation
14:30-15:00
Prof. Fadong LI (Deputy Director, Yucheng Comprehensive Experiment Station, Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS): “Study on Water Cycle and Ecological Protection in the Yellow River Delta”
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2013-01-16-17-北京-可持续发展研究会-特邀报告-分会主持
中国可持续发展论坛暨学术年会 

时间:2013年1月16‐17日
地点:北京万达铂尔曼大酒店(石景山区)
绿色经济发展与生态建设专题论坛
主持人:吕永龙(中国科学院生态环境研究中心)
主持人:李发东(中国科学院地理科学与资源研究所)
13:30-13:50 李发东 中国科学院地理科学与资源研究所, 引黄灌溉农田生态系统对浅层地下水环境的影响
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2013-01-06-13, Japan, Shizuoka, China-Korea-Japan Partnership in Science and Technology. 

Location, Granship 10F, Shizuoka, Japan
Organizer:
Headquarters for Promotion of Interdisciplinary Domain Research in Shizuoka University
Prof. Yoshimi Suzuki 

Invited Presentation
13:35
Fadong Li, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences
Effect of climate change on crop yield and nitrogen movements in the Yellow River Irrigated Area, China

Fadong LI, Qiuying ZHANG, Jing LI, Shuai SONG, Yan ZHANG, Qiang LIU, Guangshuai ZHAO
Irrigation and fertilization support the food security all over the world. Unsuitable management and climate change background have potential influence on groundwater contamination, nitrate excess especially.
The Yucheng Comprehensive Experimental Station (YCES) (36?57′N, 116?38′E), CAS, a national agriculture station, is located in the Yellow River Irrigated Area in Shandong Province where is in the southern part of the North China Plain (NCP). Winter wheat and summer maize is rotated from Oct. to next Jun. and Jun. to Oct. Using the long-term observation data at YCES and the data of GCMs output for IPCC’s Fifth Assessment Report (AR5)provided by ISI-MIP and PIK, Root Zone Water Quality Management Model (RZWQM) from USDA was used to assess the effect of climate change on crop yield and nitrate storage in soil profile and its flux flowing into the groundwater. 

highlights:

Relative stable trends of wheat yield and precipitation during its growing season;
Decreasing trend of maize yield with slight declining precipitation during its growing season;
For the 0-200cm profile where the maize root can reach, 24% of nitrogen is stored into the 0-40cm soil layer. This result is very high and benefit crop growing. However, it also increased the risk of groundwater contamination by infiltration along the precipitation and irrigation;
long-term results indicate that nitrogen flux from soil into groundwater will increase after 2050. How to improve the fertilizer utilization efficiency should be strengthened.

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合作情况

   
中国科学院特聘研究员-铃木款教授
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2011年度第二批次中国科学院“外国专家特聘研究员”
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研究方向
(中英文) 环境科学与生物地球化学
Environmental Science and Biogeochemistry
工作单位
(中英文) 静冈大学
Shizuoka University
外国科学家简历
学历:
1972.3 日本静冈大学工学部,学士学位
1981.7 日本名古屋大学,理学博士
职历:
1972.4-1974.9 日本分析化学研究所,研究员
1974.10-1986.3 日本气象厅气象研究所,研究员
1986.4-1993.3 日本气象厅气象研究所,首席研究员
1993.4-1996.3 日本静冈大学理学部副教授
1996.4-2006.3日本静冈大学理学部教授
2006.4至今日本静冈大学创造科学技术研究生院教授
主要学术和技术成就
1, 总理奖[珊瑚礁和碳循环,2011年,日本政府总理]
2, 海洋化学奖[有机碳循环和生态系统, 2010年,海洋化学学会]
3, 三菱商事株式会社奖[珊瑚白化的澄清机制:微观视角,2005年,三菱]
4, 教育部文化奖[海水中有机碳的新研究方法,1989年,日本政府]
5, 海洋学协会奖 [硒的地球化学研究-在海洋生态平衡新概念,1981]
6, Sunkei海洋奖[在海水中的有机金属配合物的新方法的发展,1976年,日本“产经新闻有限公司 

List of Major Publications 2002-2011
Authors (all,) Year Title, Journal, Vol, No., pp.-
book
○ 鈴木款編「海洋生物と炭素循環」(1997)東京大学出版会
○ 乾智行編「CO2固定化?隔離の最新技術」(2000)分担「CO2の鉱物隔離」pp124-138, シーエムシー社
○ 静岡新聞社編「二十世紀とは何だったの」(1999)分担「破局の兆しから目をそらしてこなかったか」pp 187-206、静岡新聞社
○Z. Dubinsky and N. Stambler(eds.), Coral Reefs:An Ecosystem in Transition, DO I 10. 1007//978-94-
007-0114-4-14:207-214. 分担Yoshimi Suzuki and Beatriz E. Casareto(2011) The Role of Dissolved Organic Nitrogen(DON)in Coral Biology and Reef Ecology、Springer DO I 10. 1007//978-94-007-0114-4-14:207-214.
○鈴木晃仁編「ゆとりと生命をめぐって」生命の教養学VI 分担「見えない自然の循環が生命を支える」
(2011)p55-p75, 慶応大学出版会
Original Paper total 147
○Irikawa Akiyuki, Beatrzi E. Casareto, Yoshimi. Suzuki, Sylvane. Agostini, Michio. Hidaka, Robert. Woesik (2011) Growth anomalies on Acropora cytherea corals. Marine Pollution Bulletin (in press)
○Rumi Sohrin, Makishi Isaji, Yoshimi Obara, Sylvain Agostini, Yoshimi Suzuki,Yutaka Hiroe, Tadafumi Ichikawa, and Kiyotaka Hidaka(2011)Distribution of Synechococcus in the dark ocean, Aquatic Microbial Ecology(in press).
○Yoshimi Suzuki and Beatriz E. Casareto(2011) The Role of Dissolved Organic Nitrogen(DON)in Coral Biology and Reef Ecology, Z. Dubinsky and N. Stambler(eds.), Coral Reefs:An Ecosystem in Transition, DO I 10. 1007//978-94-007-0114-4-14:207-214.
○Mohamed Farook Mohamed Fairoz, Yoshimi Suzuki and Beatriz E. Casareto(2011)Behavior of dissolved organic matter in coral reef waters in relation with biological processes, Modern Applied Science, 5,No.1:3-11.
○鈴木 款(2011)海洋の二酸化炭素の調節と海洋生態系の役割:鍵は有機物循環、Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn. 65, 21-28
○鈴木款(2010)海洋における有機物の循環と生物共生系に関する研究、海洋化学研究、第23巻2号、第25回海洋化学学術賞(石橋賞)受賞記念論文、84-106.
○P. Cuet, M. J. Atkinson, J. Blanchot, B. E. Casareto, E. Cordier, J. Falter, P. Frouin, H. Fujimura, C. Pierret, Y. Susuki, C. Tourrand(2010) CNP budgets of a coral-dominated fringing reef at La Re´union,France: coupling of oceanic phosphate and groundwater nitrate, Coral Reefs, DOI 10.1007/s00338-011-0744-4.
○Rumi Sohrin, Manabu Imazawa, Hideki Fukuda, Yoshimi Suzuki (2010)Full-depth profiles of prokaryotes, heterotrophic nanoflagellates, and ciliates along a transect from the equatorial to the subarctic central Pacific Ocean, Deep-Sea Research II, 57:1537–1550.
○Tomihiko Higuchi, Hiroyuki Fujimura1, Yuya Hitomi, Takemitsu Arakaki1, Tamotsu Oomori1 and Yoshimi Suzuki(2010) Photochemical Formation of Hydroxyl Radicals in Tissue Extracts of the Coral Galaxea fascicularis, Photochemistry and Photobiology, 86: 1421–1426.
○Kazuyo Shiroma, Yoshimi Suzuki, Beatriz Casareto and Yoshio Ishikawa(2010) Effects of Heat Stress and Nitrate Enrichment on Nitrogen Allocation in Zooxanthellate Corals, Eco-Engineering, 22(3):101-104.
○L.Charpy, K.A.Palinska, B.Casareto, M.J.Langlade, Y.Suzuki, R.M.M.Abrd and S.Golubic(2010)Dinitrogen-fixing cyanobacteria in microbial mats of two shallow coral reef ecosystems, Microbial Ecol. 59:174-186.
○Sylvain AGOSTINI, Yoshimi SUZUKI, Beatriz E. CASARETO, Yoshikatu NAKANO, Michio HIDAKA and Nesa BADRUN (2009) Coral symbiotic complex: Hypothesis through vitamin B12 for a new evaluation, Galaxea, Journal of Coral Reef Studies,11:1-11.
○Beatriz E. CASARETO, Mohan P. Nilaula, Hiroyuki Fujimura, Yoshimi Suzuki(2009)Effects of carbon dioxide on the coccolithophorid Pleurochrysis carterae in incubation experiments, AQUATIC BIOLOGY Aquat Biol, 7:59-70.
○Higuchi, T., Fujimura, H., Arakaki, T. & Oomori, T. Y. Suzuki (2008) Activities of antioxidant enzymes ( SOD and CAT ) in the coral Galaxea fascicularis against increased hydrogen peroxide concentrations in seawater. In:Proceedings of the 11th International Coral Reef Symposium. Ft. Lauderdale, Florida; 2008:926-930
○ Higuchi, T., Fujimura, H., Arakaki, T. & Oomori, T. Y.Suzuki (2008) The synergistic effects of hydrogen peroxide and elevated seawater temperature on the metabolic activity of the coral Galaxea fascicularis. Marine Biology, 156, 589-596.
○S. Agostini, Y. Suzuki, B.E. Casareto, Y. Nakano, M.F.M. Fairoz, K. Shiroma, K. Daido (2008) New methods to study the coral symbiotic complex: Application to vitamin B12. In:Proceedings of the 11th International Coral Reef Symposium. Ft. Lauderdale, Florida; 2008:917-921.
○Fairoz, M., Suzuki, Y., Casareto, B., Agostini, S., Shiroma, S. & Charpy, L. (2008) Role of organic matter in chemical symbiosis at coral reefs: release of organic nitorgen and amino acids under heat stress. In:Proceedings of the 11th International Coral Reef Symposium. Ft. Lauderdale, Florida; 2008:895-899.
○Casareto, B.E., L. Charpy, M.J. Langlade, T.Suzuki, H.Oba. M.Niraula, Y.Suzuki (2008) Nitrogen fixation in coral reef environments, In:Proceedings of the 11th International Coral Reef Symposium. Ft. Lauderdale, Florida; 2008:890-894.
○K.Daigo, Y. Nakano, B.E. Casareto, Y. Suzuki, Y. Shioi (2008) High-performance liquid chromatographic analysis of photosynthetic pigments in coral: an existence of a variety of epizoic, endozoic and endolithic algae, In:Proceedings of the 11th International Coral Reef Symposium. Ft. Lauderdale, Florida; 2008:123- 127.
○Shiroma K, Y.Suzuki, K.Daigo, S, Agostini, M.F.M. Fairoz, B. E. Casareto (2008) Nitrogen dynamics in symbiotic relationships in corals, In:Proceedings of the 11th International Coral Reefs Symposium.931-934.
○H. Fujimura, T. Higuchi, K. Shiroma, T. Arakaki, A.M. Hamdun, Y. Nakano T. Oomori, Y. Suzuki (2008) Continuous-flow complete-mixing system for assessing the effects of environmental factors on colony-level coral metabolism, Biochem. Biophys. Methods, 70: 865-872.
○Yoshizumi Nakagawa , Yoshimi Suzuki (2008) Production of lower-trophic organisms during incubation of
unaltered deep-sea water, Journal of Experimental Marine Biology and Ecology,362:32–37.
○Kazuyo Shiroma, Yoshimi Suzuki, Beatriz Casareto and Sylvain Agostini (2007)Effective Evaluation of Nutrient Cycles in Coral, Proceeding of International Symposium on Application of a Closed Experimental System to Modeling of 14C Transfer in the Environment, Rokkasho, Aomori, Japan, November 15-16, 2007. pp 202-207.
○Usui, M., Tanaka, S., Miyasaka, H., Suzuki, Y. and Shioi, Y. (2007) Characterization of cysteine protease induced
by oxidative stress in cells of Chlamydomonas sp. Strain W80, Physiologia Plantarum, 131:519-526.
○Mohan P. Nilaura, Beatriz E. Casareto, Lan Smith, Takayuki Hanai, Yoshimi Suzuki (2007) Examining the effects of nutrients on the composition and size of phytoplankton using unaltered deep-sea waters, Jounal of Experimental Marine Biology and Ecology, 348:23-32.
○Lan Smith, Beatriz E. Casareto, Mohan P. Nilaura, Yoshimi Suzuki Juli C. Hargreaves, Juan D. Annan and Yasuhiro Yamanaka (2007) Examining the regeneration of nitrogen by assimilating data from incubations into a multi-element ecosystem model, J. Marine Systems, 64:135-152.
○K.Fukami, Y.Tateda, K.Kurosawa, Y.Suzuki, Y.Ikeda, S.Sugioka and G.Wattayakorn (2007) Carbon Flux as Microbial Biomass for Evaluating Potential CO2 Fixation in Mangrove Ecosystems, Greenhouse Gas and Carbon Balances in Mangrove Coastal Ecosystems, 27-31.
○K.Kurosawa, M.Yamaki, T.Hagawa, Y.Suzuki, Y.Tateda and H.Toriumi (2007) Contributions of inorganic and organic nitrogen flux oribinated from the swamp porewater against inorganic and organic nitrogen flux by tidal exchange in Fukido mangrove ecosystem, Greenhouse Gas and Carbon Balances in Mangrove Coastal Ecosystems, 79-91.
○Yuta Natori, Aya Haneda and Yoshimi Suzuki (2006) Vertical and seasonal differences in biogenic silica dissolution in natural seawater in Suruga bay, Japan: Effects of temperature and organic matter, Marine Chemistry, 102:230-241.
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○須藤雅夫、市川恭久、岡島敬一、鈴木 款(2002)海洋二酸化炭素センサー、日本海水学会誌、55、297-306.
○鈴木 款(2002)生物によるCO2固定、日本エネルギー学会誌、80、818-827 
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UNEP-IEMP

About UNEP-IEMP

Co-sponsored by the United Nations Environment Programme (UNEP) and the Chinese Academy of Sciences (CAS), and supported by the Government of China, UNEP - International Ecosystem Management Partnership (UNEP-IEMP) was officially launched in November 2011 during a High-Level International Forum on Ecosystem Management and Green Economy. It is UNEP’s first collaborative programme in the South and for the South promoting integration of Ecosystem Management and the Green Economy.

for more:
http://www.unep.org/ecosystemmanagement/UNEP-IEMP/AboutUs/tabid/55729/Default.aspx  


IEMP Initiatives

UNEP-IEMP’s mandate of synthesizing science findings for decision-making on ecosystem management is supported by three interrelated initiatives: 

1. Monitoring and Capacity Building

UNEP-IEMP is undertaking comprehensive stocktaking and assessment of global ecosystem monitoring and research capacity. Meanwhile, it has also started its assessment of ecosystem management and the best ways to increase capacity for ecosystem research and management in Africa..

2. Integrated Knowledge Management

UNEP-IEMP is designing a database to share methods, tools and knowledge of ecosystem management in developing countries for decision making. The database will support key regional assessments of the Intergovernmental Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES)

3. Science for Policy

UNEP-IEMP has begun synthesizing leading-edge science to support policy setting. By drafting a number of policy papers and organizing high-level fora, UNEP-IEMP advocates the role of ecosystem management in a green economy. In addition, it supports China’s South-South cooperation programmes on ecosystem management and climate change

IEMP publication

http://www.unep.org/ecosystemmanagement/UNEP-IEMP/Publications/tabid/55732/Default.aspx  

Policy Papers 

Annual Report 2012
Bulletin - Issue 1
Bulletin - Issue 2
Bulletin - Issue 3

POLICY PAPERS 

Securing a Green Economy through Ecosystem Management - - Issues Paper for UNEP High Level International Forum, 2011
Restoring the Natural Foundation to Sustain a Green Economy: A Century’s Journey for Ecosystem Management 60 years of paradigm shift in China, change of policies and practices on to Ecosystem Management
China and UN-REDD Programme, what they can do together to move the REDD+ agenda forward?
UNEP Policy Series on Ecosystem Management - Issue No. 9
UNEP Policy Series on Ecosystem Management - Issue No. 8.
UNEP Policy Series on Ecosystem Management - Issue No. 7.
UNEP Policy Series on Ecosystem Management - Issue No. 6
Implementing Green Economy Policies through Ecosystem Management - - Issues Paper for UNEP High Level International Forum, 2012
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项目协作单位
   

指导学生

已指导学生

张妍  博士研究生  071012-生态学  

柳强  博士研究生  071012-生态学  

宋帅  博士研究生  071012-生态学  

涂纯  博士研究生  071300-生态学  

赵昕  博士研究生  071300-生态学  

现指导学生

古丛珂  博士研究生  071300-生态学  

郝帅  博士研究生  071300-生态学  

冷佩芳  博士研究生  071300-生态学  

徐岩  硕士研究生  071300-生态学  

杜锟  博士研究生  071300-生态学  

学生联系方式、博士论文摘要等

柳强,博士生,男,2012年9月入学,futureliuqiang@163.com  
研究方向:生态系统有机污染物迁移机制

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涂纯,博士生,男,2013年9月入学,tuchunabc@sina.com  
研究方向:温室气体排放过程、机理与模拟

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赵昕,博士生,女,2014年9月入学, zhaox.14b@igsnrr.ac.cnsophie-fly@163.com
研究方向:生态系统水氮运移的同位素研究

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林桐,硕士生,男,2014年9月入学,新疆师范大学联培

赵明亮,硕士生,男,2014年9月入学,新疆师范大学客座

马雯,硕士生,女,2014年9月入学,新疆师范大学客座

毕业学生

已经毕业和离开研究团队的曾经在组内客座的学生


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张妍,博士,女,2011年9月入学

zhangy.11b@igsnrr.ac.cn   

2014年6月毕业,现就职于西北大学,讲师

研究方向:地表水和地下水中氮来源的同位素研究

博士论文题目: 引黄灌区水体硝酸盐来源及其转化同位素示踪研究—以潘庄灌区为例

摘要:

地表水和地下水硝酸盐污染已经成为一个全球水环境问题,由于饮用水中高含量
硝酸盐会增加高铁血红蛋白症和癌症风险,地表水和地下水硝酸盐污染受到越来越多的关注。我国《生活饮用水卫生标准》规定了地表水和地下水硝酸盐含量不得超过45 mg/L。黄河下游引黄灌区经历了长期的引黄灌溉和农业施肥,导致此区域地表水和地下水硝酸盐含量增加。地表水和地下水一旦受到硝酸盐污染,治理代价非常大,为此,最根本的解决办法就是找到硝酸盐来源,从根源上减少硝酸盐向水体输送,这是控制和治理地表水和地下水硝酸盐污染的前提和基础。本研究以黄河下游第二大灌区—潘庄灌区为例,依据区域水文地质条件,通过区域调查,共采集29个地表水样品(包括14个引黄水与15个当地河水)和24个地下水样品。结合水化学和多种环境同位素等技术,分析了水样的电导率(EC)、酸碱度(pH)、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-离子含量和同位素(H2O中D与18O、NO3-中15N)丰度来揭示硝酸盐的时空分布及其影响因素;追溯地表水和地下水中硝酸盐的来源。本研究得出以下初步结论:
(1)引黄水硝酸盐平均含量(20.42 mg/L)小于当地河水硝酸盐平均含量(36.77 mg/L)。引黄水硝酸盐的含量变化范围比河水窄。引黄水和当地河水的变异系数分别为53.82%和52.30%。地下水中NO3-含量范围为0.12~104.50 mg/L,平均值为20.78 mg/L,变异系数为139.36%,属高变异性。硝酸盐含量浅层地下水(高于中层地下水,最大值为104.5 mg/L,出现在井深0-20 m之间。参照国家饮用水标准(GB5749-2006:硝酸盐含量不超过45 mg/L),潘庄灌区当地河水、引黄水和地下水的超标率分别为53.33%、7.14%和53.33%。
(2)在空间上,德州市、武城县、夏津县、平原县、宁津县和禹城市均有不同程度的地表水硝酸盐超标现象。流经潘庄引黄灌区内的马颊河、卫运河、漳卫新河、德惠新河和徒骇河都存在一定的硝酸盐污染。研究区地下水硝酸盐含量具有西北部低(小于20 mg/L),东北部高的特点。高值区主要分布在宁津县和禹城市。值得注意的是,流经宁津县的漳卫新河河水硝酸盐超过45 mg/L,其空间上对应的地下水硝酸盐也超过45 mg/L,是由于地下水很浅,地表水的硝酸盐淋洗到地下水引起地下水的硝态氮含量升高。时间上,硝酸盐在地表水和地下水中出现了明显的季节变化,地表水中高硝酸盐含量出现在5月,而地下水中出现在6月份。
(3)潘庄引黄灌区不同水体(引黄水、当地河水和地下水)硝酸盐的氮同位素组成存在差异。各种水体均没有发生反硝化作用。因此,硝酸盐中15N 值基本反映了源的氮同位素特征。分别有50%的引黄水、46.67%的当地河水和58.33%的地下水的氮同位素值落在4‰ ~ 9‰的氮粪便和污水来源的硝酸盐氮同位素值域内,说明粪便和污水是潘庄引黄灌区硝酸盐最主要的污染来源,另外,化肥和土壤氮矿化对不同水体硝酸盐有一些贡献。
论文接下来要进一步测定地表水和地下水的NO3-的18O组成更加明确地表水和地下水中硝酸盐的来源。其次,需要进行区域调查并对NO3-潜在来源(降水、农田施肥、缺乏处理的化粪池、畜禽废弃物、市政与工业污水等)进行采样,获得这些潜在来源NO3-的15N和18O含量来量化NO3-各种来源的比例。最后,还需要完成15N标记微区实验来解释了硝酸盐垂直运移规律以及经历的微生物过程。最后整理数据撰写毕业论文,系统回答本文的科学问题:是什么(硝酸盐的分布)和怎么来的(来源与运移机理)。

关键词:硝酸盐;来源;行为过程;地表水;地下水;同位素;引黄灌区

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博士:
2013

宋帅
,男,2010年9月入学,2013年6月毕业,现为中国科学院生态环境研究中心助研。shuaisong@rcees.ac.cn frysoo@163.com ,主要从事生态环境过程模型与模拟

博士论文题目:引黄灌溉对水氮运移过程的影响与模拟

摘 要

硝酸盐污染至今仍是农业区水体中最为普遍的污染物之一。引黄灌溉保证了农业生产和农作物高产稳产,然而长期引黄灌溉对水氮运移具有重要影响。在高施肥和引黄灌溉的作用下,NO3-N在土壤剖面中的垂直运移及对对下水的影响不可忽略;并且,引黄灌溉对水氮在空间和时间上进行了重新分配,引起了NO3-N在流域上时空分布变化,随着时间的推移,未来气候条件改变可能对水循环和NO3-N的具有潜在影响,这些是目前尚待解决的科学问题。因此,研究引黄灌溉作用对区域水氮运移的影响具有重要的科学意义和实际应用价值。本文在点上以禹城为例,使用利用RZWQM2模型,模拟作物生长和水氮运移转化垂向机理;在区域范围内基于大量调查数据基础上,以黄河下游引黄灌区(自花园口往下,马颊河、徒骇河、漳卫新河流域部分)为研究对象,利用改进灌渠的SWAT模型,从系统、动态的角度研究黄河下游引黄灌区水循环特征、氮素迁移转化和非点源污染情况,NO3-N非点源污染负荷的输出量等。利用HadGEM2-ES的 RCP4.5未来气候情景结果,模拟未来气候情景下的水氮响应情况。主要的结论如下:
1. 在禹城地区,一般情况下,降水充沛的年份,灌溉量对作物产量、耗水量影响比较小;灌溉量越大,作物耗水量越大,作物产量也越大。夏玉米水分利用效率在无灌溉条件下为最大,不同的灌溉条件对夏玉米产量影响不明显。禹城地区地下水位较高,在100 cm以下土壤水分波动较小,土壤水分含量也与地下水交换相关。NO3-N淋失年际差异很大,一般玉米季高于小麦季,并且高于280 kg N/ha/季施氮量可导致土壤硝态氮含量积累,增加硝态氮淋失风险。
2. CO2升高对小麦和玉米产量具有促进的作用,而温度上升对小麦和玉米产量有降低的作用。在增加CO2的情况下,2100年小麦的产量比现在增产近一倍;而玉米产量增产不明显。在只变化温度的情况下,小麦产量在2025年稍有增加的趋势,然而在2050年以后小麦产量显著降低。然而在使用RCP4.5情景模式下,玉米产量下降趋势比较明显,平均每十年下降260 kg/ha。从小麦产量平均年产量并没有下降趋势,因此气候变化对粮食产量的影响不光体现在温度增高方面,另外,作物品种、降雨、风速和光辐射也是促使粮食产量产生巨大年际变异的的主要原因。
3.改进了SWAT模型,为SWAT增添了主干渠硝酸盐计算的新模块,使其在模拟渠道的引水、蓄水、拦截地表水的过程中,考虑了灌渠硝酸盐迁移转换过程。利用改进的SWAT2009研究不同灌溉情景的模拟结果可知:(1)灌溉量增加明显提高了实际蒸发量,在模拟的情景中高水灌溉比其它情景提高了1.8%-20.6%;渗漏量提高了32.0%-335.7%;500 mm/a灌溉量比无灌溉条件下产流增加了1倍。(2)从空间分布上看,不同灌溉条件下所引起的蒸散发区域变异性不明显,河南部分实际蒸散发量大于山东实际蒸散发量,齐河禹城地区偏大;灌溉作用的增加改变了空间产流量的空间分布,部分产流量较小的地区,由于灌溉作用产流量也变大;没有改变明显改变渗漏空间变化的格局,但是渗漏量的空间变异系数随着灌溉量的增加而降低。(3) 在无拦截条件下,引黄进入干渠的NO3-N量为19.32×106 kgN,其中超过一半的硝酸盐通过灌溉作用引入农田中。当拦截系数为0.2时,年平均拦截NO3-N入渠量为5.4×106 kgN,虽然提高了有效引水灌溉量,但是减少灌溉效率。一般情况下,拦截系数越高,有效灌溉率越低。
4.农田施肥量高是该地区非点源污染的最主要原因,非点源污染主要来源是耕地,NO3-N的污染负荷均超过86%;耕地占总NO3-N 淋滤量的99%。流域中部地区NO3-N淋滤超过1m土层在87-141 kg N/ha之间。在2010年NO3-N淋滤量明显随着灌溉量的增加而增大,然而,多年统计平均值增加并不显著,只增加了不到2%。
5. 在给定的未来气象条件下,不同灌溉条件下未来90年实际蒸发量比现在增加7.0%-8.9%;然而,产流量和渗漏量总体上减小趋势,但并不是程依次递减规律,主要受年平均降雨量的影响。NO3-N非点源污染有降低的趋势,未来90年比现在消减30%。未来气候变化改变了NO3-N非点源污染区域分布情况,年际间变化明显,并且明显缩减了容易产生非点源污染地区的NO3-N最大负荷。NO3-N平均淋滤量在未来有增大的趋势,然而不同的灌溉情景处理下,从长时间来看,NO3-N淋滤量变化不明显。
关键词:黄河下游引黄灌区;硝态氮运移;SWAT;RZWQM2;
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2012
孙振中,男,中国科学院地理科学与资源研究所,2012年7月毕业,第二导师,欧阳竹研究员为第一导师。zhenzhong1250@163.com , 现在北京大学从事博士后研究。 主要从事生态系统碳氮循环研究。

博士论文题目:冬小麦夏玉米与豆科间作模式和间作系统内氮素转移研究

摘要:

利用豆科植物生物固氮是解决农田氮肥污染及氮肥报酬率下降的途径之一。豆禾间作模式是中国的传统耕作模式,豆禾间作系统依靠豆科植物的生物固氮能为农田提高大量氮肥。在这种背景下,研究豆禾间作模式以及间作系统中豆科的生物固氮量及转移机理是很有必要的。
试验于2009-2011年在中国科学院禹城综合实验站(116°36′E,36°57′N)进行,设了豆禾条带间作栽培试验、豆科牧草覆盖栽培试验以及小麦(Triticum aestivum L.)、玉米(Zea mays L.)与白三叶草(Trrifolium repens L.)间作试验。1)豆禾条带间作试验处理设置为玉米与豆科植物间作,玉米单作,玉米传统栽培,豆科植物单作。参与间作的豆科植物分别是白三叶,红三叶(Trifolium pratense L.),杂三叶(Trifolium hybridum L.),苜蓿(Medicago sativa L.),花生( Arachis hypogaea L.),大豆(Glycine max (L.) Merr.),绿豆(Vigna radiata (L.) Wilczek)以及禾本科牧草多年生黑麦草(Lolium perenne L.)。2)豆科牧草覆盖栽培试验即苜蓿、三叶草覆盖栽培玉米试验。3)小麦、玉米与白三叶草间作试验即小麦、玉米与白三叶草条带间作,条带宽1.25 m。
主要研究结果如下:1. 对籽粒产量、生物量及土地当量比的研究表明,1)豆禾间作模式增加玉米籽粒产量,玉米白三叶草、玉米红三叶草以及玉米绿豆条带间作系统中分别比传统栽培处理玉米产量增加了16.3%、20%和16.5%。产量增加主要来自间作系统中玉米的边行效应。研究得出边行10株玉米的产量明显高于中间行。覆盖栽培模式研究中三叶草、苜蓿覆盖栽培玉米模式中,玉米产量分别高于传统耕作19.2%和22.1%。2)与豆科植物条带间作模式玉米生物量与传统栽培模式下相当,平均生物量为46697 kg•ha-1。间作系统中,玉米生物量与豆科植物生物量呈负相关。苜蓿覆盖栽培玉米处理生物量显著大于玉米单作以及玉米传统栽培模式。3)刈割三叶草能提高冬小麦/夏玉米与白三叶草间作系统中小麦、玉米产量及生物量。4)豆禾间作模式提高土地当量比。由收获时的生物量计算得知,玉米间作白三叶草、玉米间作红三叶草、玉米间作花生以及玉米间作大豆土地当量比均超过了1.2。
2. 对豆禾间作系统的生态效益研究表明,1)玉米与豆科牧草间作模式能有效控制田间杂草。苜蓿覆盖栽培玉米处理中,杂草总密度达到了53株•m-2,接近于玉米单作+除草剂处理,该处理中杂草的密度、物种数、生物多样性指数以及生物量均较小。2) 玉米间作花生、白三叶草、苜蓿延迟了玉米蚜虫发生时间,增加了蚜虫发生高峰期的天敌数量,延长了天敌的捕食时间。间作三叶草、苜蓿可以增加蜘蛛、瓢虫及食蚜蝇数量。玉米间作白三叶草处理中天敌数量从8月27日至9月11日持续较高,使小区内蚜虫数量迅速降到较低值。间作大豆、绿豆对玉米蚜和天敌种群的影响较小。
3. 用15N自然风度法对小麦、玉米间作三叶草的三叶草固氮量及转移量的研究表明, 1)小麦白三叶草间作系统中,三叶草固氮量为50.67kg•ha-1,刈割使三叶草生物固氮量减少,增加了间作处理土壤表层(0~10 cm)的氮累积。小麦三叶草间作系统中,据计算整个生长季氮从三叶草向小麦转移的量在34.4 和 57.5 kg•ha-1之间。2)玉米三叶草间作系统中,玉米季三叶草的总固氮量在30.6至41.5 kg•ha-1之间。间作降低了三叶草的固氮量。刈割三叶草增加三叶草的固氮量,刈割不覆盖及刈割覆盖处理分别增加了48.7%和69.9%。玉米边行和中间行平均获得的氮转移量分别为62.7kg•ha-1和45.2 kg•ha-1。不刈割与刈割并覆盖处理增加边行玉米的氮转移量。
本研究为华北平原发展豆禾间作栽培以及减少农田施氮量提供参考依据。 

关键词:豆禾间作;生态效益;15N自然风度法;生物固氮;氮转移

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硕士:
2013
赵广帅
,男,中国科学院地理科学与资源研究所,2013年7月毕业,第二导师,第一导师为李运生研究员。zhaogsh@126.com ,现为中国科学院地理科学与资源研究所博士生。

硕士论文题目:黄河下游灌区土壤碳储量、分布及影响因素研究

土壤碳(C),特别是土壤有机碳(SOC),对于提高作物生产和减少温室气体排放具有重要意义,深入理解C存储和分布变化将为改善生态环境和实现农业可持续发展提供重要依据。本研究通过收集黄河下游鲁、豫灌区相关统计资料、灌区土壤、水文资料等,结合实地取样,利用GIS技术,旨在描述C储量和土壤碳密度(CD)的空间分布特征,包括不同的土地利用、不同土壤类型、灌区与非灌区C存储,C垂直和水平分布特征,以及分析确定C储量和分布主要影响因素,结果表明:
(1)研究区约54153 km2范围1 m土层总碳(TC)存储为1045.13 Tg,SOC总储量达815.76 Tg,其0-20 cm,20-40 cm,40-60 cm,60-80 cm和80-100 cm分别占23.44%,20.06%,18.95%,18.83%,18.72%。估算1 m土层耕地和荒地SOC储量分别约为610 Tg和18.99 Tg,而草地和林地仅为25.97 Tg和16.41 Tg。不同土壤类型之间C储量,半水成土所占的比例最大(约77.82%),初育土最小(约5.49%);
(2)研究区1 m深度土层平均总碳密度(TCD)为19.37±1.48 kg/m2,而平均有机碳密度(SCD)为15.12±1.14 kg/m2,且其变化范围从荒地的14.98±0.91 kg/m2到林地的16±1.15 kg/m2,不同的土壤类型间SCD则介于盐碱土(14.76±0.81 kg/m2)与半淋溶土(15.22±1.01 kg/m2)之间,平均SCD高于全国(9.60 kg/m2)和全球(10.6 kg/m2)平均水平,但相比其他研究区,SCD垂直变异低。引黄灌溉耕地的CD值高于非引黄灌溉耕地,表层更明显;
(3)从空间分布来看,CD高值区主要位于研究区中部德州、济南周围,距离黄河近的区域CD值较高,距离黄河较远以及黄河三角洲区域CD值较小。尝试分析多年气候要素与CD关系,结果表明,气候对CD分布影响较小,除降水(P)与深层SCD分布具有正相关外,潜在蒸发(Epan)、温度(T)的影响可不作考虑;研究区大部分区域耕地表层0-20 cm CD与粮食单产变化表现出一致性,CD随粮食单产增加而升高;从总的有效灌溉面积来说,灌溉减少了土壤C含量,农业单位灌溉量(A)与耕地SCD呈负相关关系,尤其对于1 m深度SCD,相关性显著,但引黄灌溉与非引黄灌溉相比,增加了表层SOC含量以及表层、深层碳酸盐含量,说明灌溉水质差异对农田土壤C的影响不同;同时,施肥、灌区引水量影响不明显。
此外,为了进一步解释研究区SCD分布规律和影响因素,可将研究区分成不同子区域:北端黄河三角洲0-1m SCD受电导率(EC)、pH、土壤含水量(SM)、海拔影响明显,与EC、pH、SM呈负相关,与海拔正相关,表现出距海岸距离的变化规律;山东灌区受SM影响明显,此外,山东灌区西南与EC正相关,pH负相关,东北与EC呈负相关,表现出距黄河距离的变化规律。

关键词: 碳储量 碳密度 黄河下游 土地利用 土壤类型 引黄灌区 

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蔡文静,女,河北师范大学,2013年7月毕业,导师:常春平副教授,李发东研究员,客座硕士。

硕士论文题目:德州引黄灌区主要水系水环境现状及水质评价研究

摘要:

随着工业化和城市化进程的加快,水环境问题已成为人类社会最严峻的生态和环境问题。德州引黄灌区是黄河下游引黄灌区的重要组成部分,在为农业供水的同时,也成为德州市工业生产和居民生活的重要水源,在保障德州市国民经济健康发展中发挥了重要的作用。然而,随着德州灌区的不断发展,引水量不断增大,灌区也出现了严峻的水环境问题。
本文以德州引黄灌区内主要地表水系为研究对象,选取主要的环境指标(污染物),探讨了主要环境指标(污染物)的空间分布状况及其可能的来源,研究了德州灌区主要水系的水环境现状。并对灌区主要水系进行水环境质量评价及溶解态痕量金属的初步健康风险评价,主要的研究内容和结论如下:
1、通过对德州灌区主要水系主要环境指标的空间分布状况和污染来源的分析可知:
(1) 灌区内pH值变化范围为7.84~9.74,均值为8.65,呈弱碱性。其中徒骇河均值最高,为8.86,而引黄水体pH均值最小,为8.36。卫运河-漳卫新河EC的变异性最大,且均值最高。除德惠新河EC沿径流方向呈总体上升的趋势外,其它河流受人类工农业生产所造成的点源污染影响较大,因此EC波动性较大。
(2) 卫运河-漳卫新河TP和TDP的含量均最高,同时变异性也最大,特别是位于上游的卫运河段污染较严重。其次为徒骇河,而德惠新河TP和TDP的含量均最低,变化趋势较平稳。各河流自上游到下游,TP和TDP的变化趋势都是基本一致的。此外,受河流含沙量以及工农业生产等因素的影响,该研究区地表水体悬浮物中磷的含量的空间差异比较大,卫运河-漳卫新河悬浮物磷的含量为全区最高。
(3) 研究区内不同河流间NO3--N含量变化显著,范围为0.20~29.28 mg•L-1。主要河流的NO3--N均值含量呈现马颊河>徒骇河>德惠新河>卫运河-漳卫新河的趋势,且马颊河NO3--N含量波动范围最大。河流间NH4+-N含量波动较为平稳,徒骇河均值最大。
(4) 整个灌区地表水中溶解态痕量金属Ba、Fe、Li、Mn、Sr、Zn和非金属元素B的空间分布存在较大差异,Sr含量最高,Zn最低;且每种元素都存在空间差异性,尤其以Fe、Mn、Zn空间变化最为显著。灌区内四条主要河流中,卫运河-漳卫新河B、Fe、Li、Mn含量均最高,受到较严重的痕量金属污染。Li-Mn之间呈现相关性,Li-B,Li-Fe和Fe-Mn之间呈显著相关,推测具有相同的地球化学行为或共同的污染来源。而Sr-Ba之间存在显著负相关。
(5) 德州灌区主要水系的污染源主要来源于点源污染和农业非点源污染两大方面。点源污染主要包括接纳上游污水的排放、本市污水的排放以及乡镇企业造成的污染;非点源污染主要包括农业灌溉排水、农药肥料的流失以及牲畜粪便等。
2、根据我国《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)和美国环境保护局(EPA) 饮用水标准,选用对比评价法和综合污染指数法对德州灌区水环境现状进行水质评价。对比评价法的评价结果为:
(1) 整个灌区的磷有82.85%的样点达到了III类(0.1<TDP≤0.2 mg•L-1)及以上水质标准,即灌区内有82.85%的样点已受到了磷污染。其中,卫运河-漳卫新河TDP达到V类及劣V类水质标准的样点达到70%,即有70%的样点已达到了磷的重污染的程度。
(2) 整个灌区主要水系的NH4+-N并未超标,NO3--N的超标率为54.29%。其中,徒骇河受NO3--N污染最为严重,超标的样点达80%;德惠新河NO3--N的超标率最低。
(3) 整个灌区溶解态Ba、Li、Sr和Zn的含量均未超标;B、Fe、Mn的超标率分别为48.57%、2.86%、25.71%。
(4) 总体来看,德州灌区地表水系中,卫运河-漳卫新河污染最为严重,主要污染物有TDP、B、Fe和Mn;其次为马颊河,主要污染物有TDP、NO3--N、B和Mn。
综合污染指数法的评价结果为:整个灌区内主要水系都受到了污染,污染程度呈现卫运河-漳卫新河>马颊河>德惠新河>徒骇河>引黄干渠的趋势。卫运河-漳卫新河已达到了中度污染,水质差。TDP、NO3--N、B和Mn都达到了重污染等级。
3、通过“经口暴露”和“皮肤暴露”两种暴露方式对德州灌区地表水中溶解态痕量金属Ba、Fe、Li、Mn、Sr、Zn和非金属元素B进行健康风险评价,评价结果为:
(1) 德州灌区主要水系通过两种暴露方式评估得到的健康危险系数HQoral和HQdermal均小于1,且HQdermal<HQoral,说明德州灌区内主要水系中溶解态痕量金属对当地居民的健康可能具有较小的威胁,甚至不存在威胁。
(2) 德州灌区各采样点通过两种暴露方式评估得到的健康危险系数HQoral和HQdermal除了点S28的溶解态Mn经口暴露方式的健康危险系数HQoral>1外(HQoral=1.28),其余各采样点的HQoral和HQdermal均小于1,且HQdermal<HQoral,表明德州灌区内绝大多数采样点的溶解态痕量金属对附近居民的健康造成较小或不会造成风险。而Mn及其化合物会引起人体中毒,应积极控制水体中的Mn污染,以减小对人体健康的危害。
此外,本文还提出了一系列水污染防治措施,这些防治措施为德州灌区的水污染治理和河流生态功能的恢复提供了理论依据。

关键词: 德州引黄灌区 主要水系 水环境现状 水质评价 健康风险评价

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张芳,女,河北师范大学,2013年7月毕业,导师:常春平副教授,李发东研究员,客座硕士。

硕士论文题目:农村地下水重金属特征及健康风险评价研究

摘要:

高浓度重金属具有高毒性、持久性、难降解性,一旦进入水体并超过一定浓度将会对水生生态系统及人体健康造成巨大的威胁。随着工农业的迅速发展,采矿和冶炼、金属加工、化工、电子、造革和染料以及农药和化肥的使用等产生的大量重金属污染物进入水体,导致各类水环境的重金属污染日趋加剧,并引起国内外众多学者的关注。本文以山东省平邑县农村地下水为研究对象,开展了重金属污染评价研究。对平邑县49个村庄的地下水进行取样,使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定其重金属Cu、Fe、Pb、Zn、Cr和Cd的浓度,并对各重金属的含量、分布特征、污染来源及重金属之间的相关性进行分析。此外,利用美国环保局推荐的健康风险评价模型对该地区地下水中的重金属进行健康风险评价。本研究为该区域水质污染状况研究及治理监管工作提供理论依据,为其他地区重金属的监测和质量控制提供参考,同时为评价该地区地下水环境质量及其对人类身体健康的影响提供了科学依据。主要研究成果如下:
(1)实验结果显示,该研究区地下水中Cu、Fe、Pb、Zn、Cr和Cd的含量范围分别为0 ~0.127 mg•L-1、0.01~0.532 mg•L-1、0~0.006 mg•L-1、0.025~8.459 mg•L-1、0~0.035 mg•L-1、0~0.001 mg•L-1。该区地下水中重金属的平均浓度Zn>Fe>Cu>Cr>Pb>Cd。
(2)所有取样点的重金属浓度,大多符合我国饮用水质量标准和EPA饮用水质量标准,只有2个样点Fe的含量和3个样点Zn的含量超出了我国饮用水质量标准和EPA饮用水质量上述两标准。
(3)经反距离权重法(Inverse distance weighting)插值分析得出:Cu、Fe、Pb、Zn、Cr和Cd等6 种重金属的浓度在平邑县地下水中呈斑块状分布,且空间差异较大。通过相关分析发现,除Zn和Fe(R2= 0.416,P<0.01),Cr和Pb(R2=0.413,P<0.01)显示出了极显著的相关性以外,其他重金属元素之间没有显著的相关性。
(4)该区地下水中重金属Cu、Fe、Pb、Zn和Cr的浓度,均超出济宁市地下水中Cu、Fe、Pb、Zn和Cr含量的本底值,这就表明,该研究区地下水中重金属的主要来源与人类活动有关,主要影响来源为矿藏的开采与加工,造纸、机械铸造以及农业面源污染等。
(5)通过对平邑县地下水中重金属Cu、Fe、Pb、Zn、Cr和Cd进行健康风险评价可以发现,致癌污染物Cr和Cd的健康风险等级明显高于非致癌污染物Cu、Fe、Pb和Zn的风险等级,而且致癌污染物的健康风险等级已经高出ICRP标准和USEPA标准。这就表明,该研究区地下水已经不能直接作为饮用水,亟待采取相应措施进行治理。
(6)通过与其他城市和农村地区的饮用水中重金属健康风险等级进行比较发现,平邑县地下水中致癌污染物Cr和Cd的健康风险等级明显高于其他地区饮用水中Cr和Cd的健康风险等级。非致癌污染物Cu、Fe、Pb和Zn的健康风险等级与其他地区相比差别不大。

关键词:平邑县 农村地下水 重金属 分布特征 来源分析 健康风险评价

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宋叶飞,男,河北农业大学,2013年7月毕业,客座硕士。 

雷天雷,男,重庆交通大学,2013年5月,客座硕士。
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2012
柳强,男,长安大学,2012年7月毕业,客座硕士。主要从事水文水环境研究。毕业后进入中国科学院地理科学与资源研究所李发东研究团队继续攻读博士学位。futureliuqiang@163.com 

吴向东,男,长安大学,2012年7月毕业,客座硕士。安徽工作。

要洁,女,河北师范大学,2012年7月毕业,客座硕士。

董依欣,女,河北师范大学,2012年7月毕业,客座硕士。

马龙,男,南开大学,2012年7月毕业,客座硕士。天津工作。

呼剑峰,男,2013年初因新工作离开。 
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客座学生
柯琳,女,新疆师范大学,2012年7月-,客座硕士,主要从事温室气体排放,特别是农田生态系统N2O排放的研究。Kelin1213@126.com
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朱乐奎,男,2012年毕业于河南理工大学,2013年9月后进入石河子大学生命科学院从事干旱区生态学研究。472880944@qq.com

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中国科学院禹城综合试验站
http://www.lenom.igsnrr.cas.cn/jgsz/kyxt/ycz/ 

中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室
http://www.lenom.igsnrr.cas.cn/
 

中国科学院地理科学与资源研究所
http://www.igsnrr.cas.cn/

中国科学院
http://www.cas.cn/ 

国家生态系统研究网络
http://www.cnern.org/web/index.aspx

中国生态系统研究网络
http://www.cern.ac.cn/0index/index.asp


国家自然科学基金委员会
http://www.nsfc.gov.cn/Portal0/default152.htm