國家自然科學(xué)基金2006年度地理學(xué)項(xiàng)目立項(xiàng)立項(xiàng)立項(xiàng)分析

國家自然科學(xué)基金2006年度地理學(xué)項(xiàng)目立項(xiàng)立項(xiàng)立項(xiàng)分析

為了正確理解自然資源研究項(xiàng)目進(jìn)展、完成項(xiàng)目的結(jié)果，以及當(dāng)年基金項(xiàng)目的申請(qǐng)和評(píng)估特征，本文件特別是2006年項(xiàng)目的受理情況、研究項(xiàng)目的進(jìn)展情況，以及2005年底項(xiàng)目的完成情況。120地球地理工作的發(fā)展現(xiàn)狀地球科學(xué)部一處2006年共受理項(xiàng)目1866項(xiàng)。其中面上項(xiàng)目(自由申請(qǐng)、青年基金、地區(qū)基金)1730項(xiàng)(表1);重點(diǎn)項(xiàng)目(區(qū)域可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域及其他領(lǐng)域)73項(xiàng)目(按學(xué)科代碼統(tǒng)計(jì));杰出青年基金(其中1項(xiàng)為杰青外籍)44項(xiàng);海外青年學(xué)者合作研究基金7項(xiàng);創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目2項(xiàng);重大國際合作項(xiàng)目8項(xiàng);兩個(gè)基地項(xiàng)目1項(xiàng);專項(xiàng)基金1項(xiàng)。初刪項(xiàng)目總計(jì)92項(xiàng),占申請(qǐng)項(xiàng)目數(shù)4.9%。其中面上項(xiàng)目初刪90項(xiàng),占申請(qǐng)項(xiàng)目數(shù)5.2%。重點(diǎn)項(xiàng)目初刪1項(xiàng),重大國際合作初刪1項(xiàng)。2006年面上項(xiàng)目申請(qǐng)數(shù)量較2005年增加373項(xiàng)。其中地理學(xué)(自然地理學(xué)、人文地理學(xué))增加34.7%;土壤學(xué)方向增加37.4%;遙感與地理信息系統(tǒng)方向增加15.3%;環(huán)境地理與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展方向增加23.2%。地球科學(xué)部一處面上項(xiàng)目較2005年增長27.5%(地學(xué)部平均為19.8%,其它科學(xué)處平均為15.2%),其中自由申請(qǐng)項(xiàng)目增加21.6%(地學(xué)部平均為16.4%,其它科學(xué)處平均為13.6%)、青年基金增加46.3%(詳見表2)(地學(xué)部平均為30.9%,其它科學(xué)處平均為20.6%)、地區(qū)基金增加23.1%(地學(xué)部平均為22.1%,其它科學(xué)處平均為20%)。從地球科學(xué)部各科學(xué)處面上項(xiàng)目增長的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),一處在面上項(xiàng)目的3個(gè)亞類項(xiàng)目的增長均居于首位。地學(xué)一處青年基金項(xiàng)目增長較快,說明青年研究隊(duì)伍正在壯大。從表2可以看出,青年基金增長比較快的是人文地理和環(huán)境地理與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展方向。這些方向是地理學(xué)的新興研究方向,同時(shí)又是國際上熱點(diǎn)研究方向,也是具有強(qiáng)烈社會(huì)需求的方向。從表3中可以看出,地球科學(xué)部一處申請(qǐng)單位數(shù)量增長較快,從2000年的169個(gè)申請(qǐng)單位增長到2006年的355個(gè)申請(qǐng)單位。由此可以看出,一處的項(xiàng)目數(shù)增長主要以單位增長帶動(dòng)項(xiàng)目增長為特征。從申請(qǐng)項(xiàng)目的依托單位來看,呈現(xiàn)多樣性及快速增加的趨勢(shì)。一方面是由于地理學(xué)研究領(lǐng)域的拓展,尤其是在資源環(huán)境領(lǐng)域、區(qū)域發(fā)展與人地關(guān)系研究方面愈來愈與國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需求緊密結(jié)合;另一方面,一些高等院校將資源與環(huán)境作為培養(yǎng)人才的內(nèi)容,開設(shè)一些有關(guān)的課程,同時(shí)也形成一支從事這方面研究的隊(duì)伍。由于這些新單位的設(shè)立,擴(kuò)大了從事地球表層資源環(huán)境的基礎(chǔ)研究隊(duì)伍,造成近年來青來年基金申請(qǐng)量的不斷增加。從青年基金申請(qǐng)人的情況來看,多是近年來畢業(yè)的博士和一些在站的博士后工作人員。從他們的教育經(jīng)歷和發(fā)表的成果可以看出,一般都具有良好的科研素質(zhì)和基礎(chǔ)。很多青年人已有一些高水平成果在國際刊物上發(fā)表。1.1提取函評(píng)專家意見,為評(píng)審組提供背景隨著近年國內(nèi)地理學(xué)研究水平的提高,申請(qǐng)書的撰寫也不斷規(guī)范和完善。2006年地球科學(xué)部一處嘗試“3+X”函評(píng)方式,函評(píng)結(jié)果總體上專家有共同認(rèn)識(shí),但對(duì)部分項(xiàng)目存在不共識(shí)的評(píng)議結(jié)果。由于是3份評(píng)議意見,給遴選送審項(xiàng)目帶來一定難度。為此,科學(xué)處通過擴(kuò)大送審比例來保證資助項(xiàng)目的質(zhì)量。在撰寫科學(xué)處意見時(shí)從兩方面入手,一是以函評(píng)專家意見為基礎(chǔ),從以下幾個(gè)方面提煉函評(píng)專家的意見:(1)考慮函評(píng)專家對(duì)申請(qǐng)項(xiàng)目創(chuàng)新性、科學(xué)意義及社會(huì)意義的評(píng)價(jià);(2)考慮項(xiàng)目設(shè)計(jì)的完整性和水平。二是提供申請(qǐng)人研究背景、以往執(zhí)行項(xiàng)目的情況和新領(lǐng)域方面的介紹,為評(píng)審組專家提供背景材料?；谝陨峡紤],結(jié)合不同方向的申請(qǐng)壓力,遴選出2006年送審項(xiàng)目(表4)。1.2學(xué)校和國際合作項(xiàng)目資助2006年地球科學(xué)一處共資助面上項(xiàng)目323項(xiàng),經(jīng)費(fèi)10377萬元。其中自由申請(qǐng)項(xiàng)目198項(xiàng),經(jīng)費(fèi)7067萬元;青年基金項(xiàng)目109項(xiàng),經(jīng)費(fèi)2942萬元;地區(qū)基金項(xiàng)目16項(xiàng),經(jīng)費(fèi)368萬元。在以上資助的面上項(xiàng)目中,資助非共識(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目8項(xiàng),經(jīng)費(fèi)306萬元;小額預(yù)研探索項(xiàng)目6項(xiàng),經(jīng)費(fèi)60萬元;健康領(lǐng)域項(xiàng)目1項(xiàng),經(jīng)費(fèi)45萬元。資助重點(diǎn)項(xiàng)目11項(xiàng),經(jīng)費(fèi)1615萬元(其中區(qū)域可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域5項(xiàng)745萬元)。資助杰出青年基金項(xiàng)目4項(xiàng),經(jīng)費(fèi)800萬元。資助海外、香港及澳門青年學(xué)者合作研究基金1項(xiàng)40萬元。受理2項(xiàng),資助創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目1項(xiàng),經(jīng)費(fèi)500萬元。截至11月20日共受理各類國際合作項(xiàng)目52項(xiàng),資助28項(xiàng),經(jīng)費(fèi)352.92萬元(重大國際合作2項(xiàng)182萬元;兩個(gè)基地4項(xiàng)100萬元,其中3項(xiàng)為2005年遺留)。220研究項(xiàng)目和成果為了更準(zhǔn)確地了解各類項(xiàng)目的執(zhí)行情況,我們對(duì)“2005年度進(jìn)展報(bào)告”中所反映的成果數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),并按4類項(xiàng)目(即杰出青年基金、自由申請(qǐng)基金、青年基金和地區(qū)基金)進(jìn)行了總體分析(見表5～7)。2003年資助了自由申請(qǐng)項(xiàng)目118項(xiàng),青年基金項(xiàng)目52項(xiàng),地區(qū)基金項(xiàng)目10項(xiàng),杰出青年基金3項(xiàng)。其中部分小額項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)題,在研項(xiàng)目在2005年度均發(fā)表了大量成果(表5)。從年均發(fā)表論文情況來看,2003年資助的杰出青年基金平均發(fā)表SCI檢索雜志論文4.3篇,自由申請(qǐng)項(xiàng)目0.2篇,青年基金項(xiàng)目0.4篇;發(fā)表中文文章,杰出青年基金項(xiàng)目為7.7篇,自由申請(qǐng)項(xiàng)目為2.5篇,青年基金項(xiàng)目為1.8篇,地區(qū)基金項(xiàng)目為0.3篇。截至到2005年底,2004年資助的項(xiàng)目僅執(zhí)行一年。已經(jīng)發(fā)表的成果統(tǒng)計(jì)在表6和表7中。320創(chuàng)新項(xiàng)目發(fā)表論文情況2005年底應(yīng)結(jié)題的項(xiàng)目總計(jì)188項(xiàng),其中按計(jì)劃結(jié)題186項(xiàng),逾期結(jié)題2項(xiàng)(1項(xiàng)青年基金,1項(xiàng)地區(qū)基金)。結(jié)題的186項(xiàng)中,包括自由申請(qǐng)項(xiàng)目107項(xiàng),青年基金項(xiàng)目52項(xiàng),地區(qū)基金項(xiàng)目9項(xiàng),海外青年合作基金2項(xiàng),杰出青年基金5項(xiàng),小額預(yù)研探索項(xiàng)目5項(xiàng),科普基金4項(xiàng),重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)。此外,以往延期、逾期結(jié)題項(xiàng)目7項(xiàng)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表8),80%的杰出青年基金項(xiàng)目(包括人文地理方向)49.5%的自由申請(qǐng)項(xiàng)目以及50%的青年基金項(xiàng)目有SCI論文發(fā)表,不同類型項(xiàng)目的平均發(fā)表論文數(shù)量也有差異。重點(diǎn)項(xiàng)目一項(xiàng)發(fā)表SCI論文17篇,杰出青年基金項(xiàng)目平均發(fā)表SCI論文8.4篇,海外青年合作基金平均為2篇,而自由申請(qǐng)項(xiàng)目和青年基金項(xiàng)目平均在1篇以上。42005年底完成項(xiàng)目的主要亮點(diǎn)2005年底結(jié)題的項(xiàng)目分布在自然地理、人文地理、土壤、遙感與GIS以及環(huán)境地理等多個(gè)領(lǐng)域。在以下一些具體方向上取得了進(jìn)展。4.1自然地理學(xué)4.1.1泥石流災(zāi)后評(píng)價(jià)技術(shù)在2005年結(jié)題項(xiàng)目中,對(duì)災(zāi)害領(lǐng)域的研究重點(diǎn)體現(xiàn)在泥石流和農(nóng)業(yè)旱災(zāi)方面,建立了泥石流災(zāi)害損失評(píng)價(jià)模型和救災(zāi)優(yōu)先性評(píng)價(jià)模型,構(gòu)建了泥石流災(zāi)后評(píng)價(jià)技術(shù);建立了農(nóng)業(yè)旱災(zāi)災(zāi)情脆弱性診斷指標(biāo)體系及數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建了不同時(shí)空條件下農(nóng)業(yè)旱災(zāi)災(zāi)情綜合評(píng)價(jià)模型。4.1.2土地利用與景觀格局針對(duì)城市、城鄉(xiāng)結(jié)合部、農(nóng)用地等不同土地利用類型下主要驅(qū)動(dòng)力作用及其效應(yīng)研究,項(xiàng)目取得了一些進(jìn)展。以3S技術(shù)為支持,建立了典型地區(qū)耕地退化定量評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)方法,提出了不同尺度的土地退化遙感監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)的解釋和表達(dá)方法;定量刻畫了大慶市土地利用與景觀格局變化特征,依據(jù)研究區(qū)土地利用演變規(guī)律設(shè)計(jì)了多元回歸模型,對(duì)資源型城市土地利用變化機(jī)制進(jìn)行了解釋;研究了潮河白河上游流域過去30年間土地利用/土地覆被的變化,利用降雨—徑流模型分析了土地覆被變化對(duì)流域水文和水資源的影響以及未來生態(tài)建設(shè)可能造成的水資源效應(yīng);以九寨溝自然保護(hù)區(qū)為重點(diǎn)案例地,同時(shí)對(duì)比世界68國樣本以及國內(nèi)內(nèi)蒙古錫林郭勒自然保護(hù)區(qū)、江蘇鹽城自然保護(hù)區(qū)以及河南西峽縣,研究了城鎮(zhèn)化對(duì)自然資源的影響,結(jié)果表明城鎮(zhèn)化對(duì)資源的正、負(fù)影響往往體現(xiàn)在不同的發(fā)展階段,城市化進(jìn)程中的資源利用改變方式、社區(qū)居民在其過程中的參與和受益程度,以及土地權(quán)屬的明確性是影響所在地資源保護(hù)的關(guān)鍵因素。4.1.3暴—地貌過程研究通過對(duì)黃土高原地區(qū)227個(gè)縣資料的研究,系統(tǒng)開展了風(fēng)沙—黃土轉(zhuǎn)換帶中的多營力作用、多營力侵蝕—輸沙體系、沙塵暴對(duì)流水侵蝕—輸沙過程的影響、風(fēng)沙—黃土轉(zhuǎn)換帶地貌過程對(duì)人類活動(dòng)變化的響應(yīng)等研究;通過對(duì)黃土丘陵區(qū)和川中丘陵區(qū)侵蝕農(nóng)耕地和非侵蝕農(nóng)耕地的研究,建立了210Pb農(nóng)耕地和非農(nóng)耕地土壤侵蝕速率的穩(wěn)定態(tài)質(zhì)量平衡計(jì)算模型,建立了無侵蝕非農(nóng)耕地土壤137Cs深度分布入滲過程模型,建立了用210Pb替代137Cs調(diào)查土壤侵蝕速率的技術(shù)。4.1.4氣候變化對(duì)青海湖冰芯和增濕劑的影響通過對(duì)青藏高原南部(聶拉木、定日、拉薩、那曲)、西部(獅泉河、改則)、東部(玉樹)以及北部(沱沱河、德令哈、塔什庫爾干、阿勒泰)降水中氫氧穩(wěn)定同位素的時(shí)空變化特征的研究,建立了不同降水中穩(wěn)定同位素的變化與氣象因子之間的定量關(guān)系,研究了其對(duì)青藏高原不同地區(qū)冰芯記錄的影響,以及青藏高原地區(qū)降水與西風(fēng)帶水汽輸送的相互作用過程。在青藏高原西部和東北部采用冰芯、樹輪、歷史文獻(xiàn)和湖泊沉積等多種氣候代用資料重建了近2000年青藏高原及鄰近地區(qū)氣候變化序列,采用含有陸面過程的全球模式進(jìn)行了小冰期模擬,氣候模擬揭示太陽輻射減少與火山灰光學(xué)厚度增加是青藏高原乃至東亞地區(qū)小冰期氣候冷濕的主要驅(qū)動(dòng)因子;沿青藏線(主要在安多—那曲一帶)對(duì)青藏高原土壤的水熱分布特征和凍融過程及其在季節(jié)轉(zhuǎn)換中的作用進(jìn)行了研究,指出藏北高原4cm深處土壤凍結(jié)持續(xù)時(shí)間長達(dá)5～7個(gè)月,凍結(jié)過程有利于土壤維持其水分。4.1.5兩種類型林分類型對(duì)西雙版納勐宋原始山地雨林植被進(jìn)行全面的植物區(qū)系采集記錄和典型地段群落學(xué)樣方調(diào)查,進(jìn)行了群落生態(tài)學(xué)、植物區(qū)系學(xué)和生物地理學(xué)研究。認(rèn)為滇南勐宋的熱帶山地雨林是一種東南亞熱帶山地雨林的熱帶北緣類型,它在植物區(qū)系組成和群落學(xué)特征上是介于熱帶雨林和南亞熱帶常綠闊葉林之間的一種熱帶山地常綠闊葉林。鑒于勐宋熱帶山地雨林與東南亞地區(qū)的低山雨林在群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)外貌特征及植物區(qū)系組成上的類似性,建議把該熱帶山地雨林定性為一種低山雨林類型,但由于“Massenerhebung”或“masselevationeffect”效應(yīng),它發(fā)生在更高海拔上。將該山地雨林區(qū)分為溝谷和山坡2個(gè)類型,分別定義為八蕊單室茱萸(Mastixiaeuonymoidos)—大萼楠(Phoebemegacalyx)林和云南擬單性木蘭(Parachmeriayunnanensis)—云南裸花(Gymnanthesremota)林。通過對(duì)滇南熱帶山地雨林一些物種的地理分布的研究,認(rèn)為滇南的熱帶山地雨林與印尼蘇門答臘及廣義的東南亞熱帶山地雨林具有較強(qiáng)的植物區(qū)系親緣,并進(jìn)一步推測(cè)印尼蘇門答臘在地質(zhì)歷史上可能與東南亞大陸有過直接連接。4.2地理學(xué)4.2.1計(jì)算機(jī)的分類在城市空間結(jié)構(gòu)研究方面,探討了一套適合計(jì)算機(jī)自動(dòng)劃分勢(shì)力圈的方法,開發(fā)了城市勢(shì)力圈劃分的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)HAP和HAPnet,利用該系統(tǒng)對(duì)我國滬寧杭地區(qū)的14個(gè)不同類型城市的勢(shì)力圈的空間構(gòu)成特征開展了研究;對(duì)中國西部河谷型城市環(huán)境問題的效應(yīng)評(píng)估體系、環(huán)境問題的現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)律、環(huán)境問題的影響機(jī)制以及解決城市環(huán)境問題的政策體系進(jìn)行了研究。4.2.2中國經(jīng)濟(jì)增長所體現(xiàn)的非均衡發(fā)展格局在全球從空間經(jīng)濟(jì)學(xué)和制度經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論背景重新審視了中國近期的經(jīng)濟(jì)增長表現(xiàn)?；诳臻g數(shù)據(jù)分析方法及空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型,重新解釋了中國經(jīng)濟(jì)增長所表現(xiàn)出的地域差異,發(fā)現(xiàn)中國地區(qū)發(fā)展差異的格局可以從空間非均衡的市場(chǎng)化進(jìn)程這一視角得到更好的解釋。通過對(duì)河南和湖北產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的案例分析,揭示了中國特殊環(huán)境下中小企業(yè)空間網(wǎng)絡(luò)特殊型式、中部產(chǎn)業(yè)集群中企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的形成過程及演化機(jī)理、中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)集群區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的影響,提出了中小企業(yè)集群形成的7要素模型。4.2.3結(jié)構(gòu)框架模型構(gòu)建研究了中國熱點(diǎn)城市日韓、北美、東南亞歐洲客源市場(chǎng)旅游的行為規(guī)律及其制約因素,構(gòu)建了主要群體入境游客的旅游行為模式,提出了親景度、旅游意愿評(píng)價(jià)、旅游感知評(píng)價(jià)3個(gè)數(shù)量模型和4種不同群體游客文化交互模式,勾畫出了入境游客旅游行為結(jié)構(gòu)框架體系。在入境游客心理測(cè)試量表、游客行為意像圖設(shè)計(jì)方面有一定進(jìn)展。4.2.4對(duì)我國區(qū)域發(fā)展的集成研究,提出了以科學(xué)在區(qū)域發(fā)展的地學(xué)基礎(chǔ)的綜合研究方面,系統(tǒng)總結(jié)和評(píng)價(jià)了我國50多年來、特別是近20多年國土開發(fā)與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略及其實(shí)施效果,闡明了地學(xué)要素與區(qū)域發(fā)展之間的耦合關(guān)系,揭示了地學(xué)因素在各時(shí)期影響我國區(qū)域發(fā)展的機(jī)制(方向和程度),全面總結(jié)了我國區(qū)域發(fā)展的理論和研究方法,發(fā)展了區(qū)域綜合集成研究的方法,嘗試了多種進(jìn)行區(qū)域綜合研究的集成方法,如綜合功能區(qū)劃方法、陸地表層綜合地域系統(tǒng)研究方法、刻畫自然本底對(duì)區(qū)域發(fā)展格局影響的系統(tǒng)方法、區(qū)域間溢出的分析方法等。探討了服務(wù)業(yè)地理學(xué)的基本理論問題,以廣州市、珠江三角洲和廣東省為例,研究了服務(wù)業(yè)區(qū)位理論與實(shí)證、中心城市服務(wù)業(yè)對(duì)區(qū)域發(fā)展的影響,服務(wù)業(yè)與社會(huì)分化、服務(wù)業(yè)發(fā)展的區(qū)域差異和區(qū)域服務(wù)業(yè)合作發(fā)展模式、城市空間規(guī)劃、轉(zhuǎn)型時(shí)期的城市管理等。4.3土壤科學(xué)4.3.1土壤重金屬及腐殖酸鹽對(duì)北京通州區(qū)永樂店和山東禹城地區(qū)阿特拉津(Atrazine)農(nóng)藥在穩(wěn)定流場(chǎng)飽和砂質(zhì)土壤中的運(yùn)移進(jìn)行了模擬研究,構(gòu)造了穩(wěn)定流場(chǎng)飽和砂質(zhì)土壤中吸附性農(nóng)藥淋溶動(dòng)態(tài)的預(yù)報(bào)模式及相關(guān)參數(shù)靈敏度的分析;對(duì)低分子量有機(jī)酸影響可變電荷土壤中鋁的化學(xué)行為的研究顯示,可變電荷土壤對(duì)低分子量有機(jī)酸有很高的吸附容量,土壤氧化鐵是吸附有機(jī)酸的主要載體,有機(jī)酸可以加快土壤鋁的釋放速度;對(duì)土壤中膠體的研究建立了描述膠體及膠體促使下的污染物運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型,預(yù)測(cè)了膠體和重金屬銅的動(dòng)態(tài)變化,并識(shí)別出對(duì)運(yùn)移行為影響最大的參數(shù)是入流速度、膠體及污染物的濃度;通過海洲香薷對(duì)銅的富集吸收機(jī)理的研究,同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種錳超積累植物商陸(PhytolaccaacinosaRoxb);對(duì)土壤重金屬的研究顯示,腐殖酸的高分子量組分——胡敏酸對(duì)重金屬具有巨大的吸附能力,吸附后形成的絡(luò)合物穩(wěn)定性高,能更好地緩解土壤重金屬帶來的生物毒性,顯著降低土壤中有效態(tài)重金屬含量,提出將我國農(nóng)村豐富的有機(jī)廄肥進(jìn)行無害化處理后,腐殖化,并去除其中的溶解性小分子腐殖酸組分,能有效地用于修復(fù)城郊蔬菜土壤重金屬污染;開展了土壤重金屬污染的化學(xué)和生物學(xué)評(píng)價(jià)。4.3.2重金屬污染增加n含量,促進(jìn)n含量提出“蚯蚓誘導(dǎo)——植物修復(fù)技術(shù)”的理論假說,并篩選出了合適的蚯蚓品種,揭示了其對(duì)重金屬污染修復(fù)的機(jī)理,蚯蚓通過增加重金屬污染土壤中速效N含量和促進(jìn)植物對(duì)N的吸收,從而提高植物產(chǎn)量;開展了轉(zhuǎn)基因植物對(duì)土壤重金屬積累、耐性機(jī)理進(jìn)行研究,結(jié)果顯示:轉(zhuǎn)基因植物無論在苗期還是在生殖生長期,對(duì)重金屬脅迫的耐性都顯著提高,表明轉(zhuǎn)基因植物對(duì)重金屬污染土壤有植物修復(fù)效果。4.3.3基于覆蓋度理論的土地侵蝕產(chǎn)沙研究對(duì)南方紅壤丘陵區(qū)、黃土高原區(qū)、四川紫色土地區(qū)、北方石質(zhì)山區(qū)和東北黑土區(qū)土壤可蝕性研究,確定了土壤可蝕性及計(jì)算了一組可用于土壤侵蝕預(yù)報(bào)的土壤可蝕性值,并給出了土壤普查資料估算土壤可蝕性的途徑和方法;確定石質(zhì)山區(qū)土壤中礫石,隨著礫石覆蓋度的增加,土壤侵蝕量和濺蝕量呈指數(shù)關(guān)系遞減,坡度對(duì)土壤侵蝕量與礫石覆蓋度之間的關(guān)系不存在顯著影響;確定了四川紫色土主要母巖類型的紫色土土壤容許侵蝕量及其定量模型;以小區(qū)資料確定了植被覆蓋與管理(C)值,按植被類型不同建立了根據(jù)覆蓋度估算C因子的算式;獲得了貴州喀斯特地區(qū)的土壤水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律及時(shí)空分布特征、植被生產(chǎn)力的時(shí)空分布規(guī)律等;對(duì)不同尺度條件下主要侵蝕產(chǎn)沙因子在流域侵蝕產(chǎn)沙過程中的作用研究,構(gòu)建了考慮流域尺度的岔巴溝流域次暴雨產(chǎn)沙模型和次暴雨泥沙輸移比表達(dá)式,建立了基于大流量輸沙的流域水沙關(guān)系模型和基于地貌分形理論的大理河流域輸沙模型;對(duì)西北神府東勝煤礦的研究,建立了小流域土壤侵蝕生態(tài)預(yù)測(cè)模型,提出了以工程措施為主導(dǎo)的生物、農(nóng)業(yè)措施配套的多層次控制模式。4.3.4大氣碳氮素及養(yǎng)分積累對(duì)土壤排放系統(tǒng)的影響用13C方法、腐殖質(zhì)組成修改法和微生物學(xué)方法,研究溫度、水活度、氧分壓和二氧化碳分壓對(duì)胡敏酸、富里酸形成的影響,闡述了腐殖物質(zhì)的形成、空間分布和土壤固碳機(jī)制;磁處理土壤促進(jìn)作物生長和氮磷鉀的吸收,提高磷肥利用率,磁處理增加土壤的呼吸強(qiáng)度,對(duì)微生物量碳氮磷有顯著影響,提高了磷酸酶和過氧化物酶的活性,抑制脲酶活性;研究發(fā)現(xiàn)大氣CO2濃度升高促進(jìn)水稻生長、降低水稻N含量、增加葉磷含量、增加水稻對(duì)N、P的吸收、增加水稻單株甲酸、乙酸、丙酮酸和富馬酸的分泌、降低單位干根重甲酸和富馬酸的分泌;建立了一種可以準(zhǔn)確測(cè)定土壤鉀素變化的四苯硼鈉提取方法,建立了土壤有效鉀庫總?cè)萘康闹笜?biāo)——土壤非交換態(tài)鉀總量的測(cè)定方法;對(duì)西北旱地殘留氮素的生物有效性及調(diào)控效應(yīng)進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)旱地土壤殘留硝態(tài)氮的數(shù)量因栽培模式和施氮量而異;研究了農(nóng)田土壤存在平衡有機(jī)碳含量及其機(jī)理,對(duì)我國20年來農(nóng)田土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量變化進(jìn)行評(píng)估,提出并驗(yàn)證了減少冬灌田甲烷排放量的措施。4.3.5土壤特性與重金屬的關(guān)系研究重金屬污染農(nóng)田紅壤中微生物及其生物化學(xué)特征的動(dòng)態(tài)規(guī)律發(fā)現(xiàn),重金屬Cd、Cu、Pb超過一定濃度,土壤微生物量C、N,基礎(chǔ)呼吸作用,酶的活性均受到一定的抑制,微生物量C/N比,代謝熵重金屬濃度呈顯著正相關(guān),而土壤酶活性與其呈顯著負(fù)相關(guān),土壤微生物功能多樣性隨著重金屬濃度的增加而下降,代謝利用的碳源種類減少;開展了酶和DNA在恒電荷和可變電荷土壤膠體及蒙脫石、高嶺石和針鐵礦等粘粒礦物表面的吸附固定機(jī)理、酶活性、固定態(tài)DNA的降解性研究;通過缺鐵條件下紅三葉草的研究發(fā)現(xiàn)根系分泌的酚類物質(zhì)能極顯著地減少土壤中細(xì)菌的種類和數(shù)量,首次提出根系分泌的酚類物質(zhì)與微生物互作效應(yīng)機(jī)理性模型。4.3.6對(duì)環(huán)境因子的數(shù)據(jù)庫及研究進(jìn)展以湖北省3個(gè)樣區(qū)共150個(gè)土壤樣點(diǎn)的研究,建立了土壤信息元數(shù)據(jù)模型,初步建立了以中國土壤分類為核心的土壤分類專家系統(tǒng)雛形,建立中國土壤系統(tǒng)分類、中國土壤發(fā)生分類、ST、WRB等國際流行的土壤分類體系的計(jì)算機(jī)參比系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了土壤的空間分類;對(duì)位于英國北愛爾蘭海斯(Hayes)的一塊牧草地和浙江龍游縣建立了環(huán)境因子的空間數(shù)據(jù)庫,建立了土壤類型計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯知識(shí)庫,進(jìn)行土類和土屬的自動(dòng)制圖研究,應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其集成技術(shù),研究土壤性質(zhì)的空間分布和空間插值技術(shù);對(duì)河北省曲周縣、內(nèi)蒙古阿拉善左旗、北京沖積平原研究,完成了應(yīng)用激光粒度儀分析土壤機(jī)械組成的實(shí)驗(yàn)研究,建立了空間土壤參數(shù)的研究和其它數(shù)據(jù)庫,模擬分析了黃淮海平原冬小麥下玉米生長期土壤氮利用效率。4.4遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)4.4.1生態(tài)效益基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立及應(yīng)用(1)極化雷達(dá)遙感圖像的分類研究,提出了新的目標(biāo)特征參數(shù),并給出了極化熵計(jì)算的簡(jiǎn)單算法。用新方法計(jì)算極化熵,時(shí)間僅僅是原方法的5%;提出了廣義相對(duì)最優(yōu)極化模型及求解方法,并給出了該方法在極化SAR圖像的道路檢測(cè)中的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上,提出了極化雷達(dá)遙感目標(biāo)分類的新算法,具有很好的分類效果。對(duì)于監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、雙波段數(shù)據(jù)融合等各種情況,分別提出了基于最小鑒別信息的目標(biāo)分類新算法,具有很好的分類效果。通過分析計(jì)算,確定出一種新的典型散射矩陣及對(duì)應(yīng)的雷達(dá)目標(biāo),具有重要的理論意義。給出一種新的Kennaugh矩陣的分解方法,該方法保持了Huynen分解方法的優(yōu)點(diǎn)(物理意義明確、計(jì)算簡(jiǎn)單),還克服了Huynen分解方法不穩(wěn)定的缺點(diǎn),在多視極化SAR圖像中提取目標(biāo)的散射主成分上具有重要的意義。(2)北京城市綠地生態(tài)效益的遙感定量研究課題通過在北京市內(nèi)進(jìn)行的各種定點(diǎn)與非定點(diǎn)的、長期與短期的、星—地同步與非同步的野外實(shí)驗(yàn),收集北京地區(qū)各種不同尺度的遙感數(shù)據(jù)、地面觀測(cè)數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),以及各種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的數(shù)據(jù),建立了北京地區(qū)生態(tài)效益的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫并研究城市綠地對(duì)水、熱和CO2通量的調(diào)節(jié)功能。利用建立的數(shù)據(jù)庫,從遙感機(jī)理的角度出發(fā),建立基于遙感方法的城市綠地生態(tài)效益模型,定量的研究城市綠地對(duì)降溫增濕、釋氧固碳方面的調(diào)節(jié)能力。在項(xiàng)目的執(zhí)行過程中,分析了北京城市綠地對(duì)水、熱和CO2通量的調(diào)節(jié)作用;應(yīng)用單窗算法和TES算法,分別對(duì)TM和ASTER的熱紅外圖像進(jìn)行了地表真實(shí)溫度反演和驗(yàn)證,著重對(duì)北京城市的熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)和熱島效應(yīng)進(jìn)行了分析,得到了北京地區(qū)不同時(shí)相的地表溫度空間分布圖。遙感和通量方法在城市綠地生態(tài)效益研究中的應(yīng)用,克服了傳統(tǒng)生態(tài)效益研究中的弱點(diǎn),真正從物質(zhì)與能量交換的深度研究了綠地生態(tài)系統(tǒng)。(3)基于高光譜遙感的光譜指數(shù)時(shí)間譜特性研究課題研究了基于圖像自身的大氣糾正、光譜指數(shù)對(duì)作物長勢(shì)因子敏感性、光譜指數(shù)時(shí)間譜的去噪標(biāo)準(zhǔn)化問題,在此基礎(chǔ)上,選擇華北平原16天合成MODIS增強(qiáng)型植被指數(shù)(EVI)時(shí)間序列進(jìn)行去云重構(gòu)、物候特征提取,構(gòu)建基于最少量特征參量的簡(jiǎn)潔分類決策樹,生成了面向農(nóng)業(yè)應(yīng)用的土地覆蓋分類圖,較之NASAUSGS的MODIS土地覆蓋產(chǎn)品在精度上有了很大改善;在對(duì)EVI時(shí)間譜特征參量化與優(yōu)化基礎(chǔ)上,建立了冬小麥和夏玉米提取模型,制作了華北平原典型種植模式分布圖,與作物熟制氣候分布圖具有較好的一致性。(4)基于粗集理論的遙感影像自動(dòng)分類模型研究課題以遙感影像自動(dòng)分類為主線,研究了粗集理論在影像數(shù)據(jù)分類處理過程中的理論框架和技術(shù)流程。分析了遙感影像分類特征的離散化方法及其對(duì)分類規(guī)則提取的影響,提出適用于遙感影像分類的基于改進(jìn)粗糙熵的離散特征聚類方法和基于動(dòng)態(tài)層次聚類的連續(xù)屬性離散方法。研究應(yīng)用粗集工具進(jìn)行遙感影像分類特征選擇、規(guī)則獲取的方法;提出基于規(guī)則的粗集分類器設(shè)計(jì)方法、規(guī)則匹配原則和競(jìng)爭(zhēng)策略,給出基于粗集理論的遙感影像自動(dòng)分類模型,分類試驗(yàn)證明其有效性。研究粗集與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的遙感影像自動(dòng)分類模型。以粗集作前置處理系統(tǒng)的多層感知器遙感影像分類模型較好地解決其隱層結(jié)構(gòu)和初始連接權(quán)值問題,且具有透明、可解釋性好和易融入地學(xué)知識(shí)的特點(diǎn);以粗糙邏輯遺傳進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的監(jiān)督學(xué)習(xí),獲取網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)隱層結(jié)構(gòu)的RBF網(wǎng)絡(luò)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和可動(dòng)態(tài)優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)。分類試驗(yàn)證明2種網(wǎng)絡(luò)均能有效提高分類精度。提出了基于粗集理論的影像分類過程的不確定性度量和評(píng)估體系,設(shè)計(jì)出分類結(jié)果基于像元尺度的粗糙不確定性評(píng)價(jià)指標(biāo)——粗不確定性,并以表面模型三維可視化表達(dá)粗不確定性的空間分布與結(jié)構(gòu)。4.4.2關(guān)系表達(dá)與計(jì)算(1)不同空間尺度數(shù)字高程模型地形信息容量與轉(zhuǎn)換圖譜課題研究分析了數(shù)字高程模型地形信息容量的內(nèi)涵與主要影響因子,提出了以地面復(fù)雜度參數(shù)為依據(jù)計(jì)算DEM地形信息容量的量化模型,并揭示了DEM地形信息容量隨DEM比例尺及分辨率變化及空間分異變化的規(guī)律;研究成果為揭示DEM的基本信息特征及國家有關(guān)DEM應(yīng)用適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了重要的理論基礎(chǔ)。本研究首次提出了黃土高原地面坡譜的概念與地形的坡譜分析方法。以黃土高原為例,有效揭示坡譜在空間上的有序變異規(guī)律;揭示坡譜與黃土地貌類型、黃土地貌發(fā)育進(jìn)程、黃土高原土壤侵蝕強(qiáng)度的關(guān)系。以此為切入點(diǎn),揭示黃土高原地形地貌空間分異的基本格局、形成機(jī)理、尺度效應(yīng)與發(fā)展態(tài)勢(shì),深化對(duì)黃土高原地貌的認(rèn)識(shí),使地面坡譜分析法成為黃土高原地形地貌研究的新方法。研究還在基于DEM的地形因子提取、小氣候模擬、流域特征分析、時(shí)空多尺度土壤侵蝕與地貌發(fā)育、多地形因子的關(guān)聯(lián)性分析、地形分析的尺度效應(yīng)等方面取得了諸多研究成果。在此基礎(chǔ)上,提出了數(shù)字高程模型地學(xué)分析的基本模式與方法,完善了GIS地學(xué)分析的科學(xué)理論,本研究成果獲陜西省科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。(2)面向特征實(shí)體的城市交通網(wǎng)絡(luò)空間信息表達(dá)與操作研究以城市交通網(wǎng)絡(luò)整體特征作為GIS概念建模的基本要素,針對(duì)傳統(tǒng)GIS矢量建模中為了數(shù)據(jù)加工和拓?fù)渚S護(hù)的需要而采取的平面強(qiáng)化技術(shù)所衍生的平面圖弧段—節(jié)點(diǎn)拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型在城市交通網(wǎng)絡(luò)特征實(shí)體描述、關(guān)系表達(dá)及網(wǎng)絡(luò)分析中的缺陷,研究和發(fā)展了一套基于特征、面向?qū)ο蟮某鞘薪煌ňW(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型,以解決具有強(qiáng)烈立體特征的城市交通網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)表達(dá)及其多種交通模式的幾何與關(guān)系表達(dá)難題,創(chuàng)建了城市交通網(wǎng)絡(luò)非平面拓?fù)?將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞某休d體由傳統(tǒng)平面圖中的道路分段轉(zhuǎn)變?yōu)楦呓煌ㄌ厣能囆械?并利用交通語義和空間關(guān)系規(guī)則實(shí)現(xiàn)了完整車行道幾何數(shù)據(jù)和拓?fù)潢P(guān)系的自動(dòng)化過程,在此基礎(chǔ)上,研究了城市多模式交通網(wǎng)絡(luò)的幾何、語義和拓?fù)潢P(guān)系表達(dá)方法,并引入數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的觸發(fā)器思想,設(shè)計(jì)了多模式城市交通網(wǎng)絡(luò)模式間拓?fù)涞淖詣?dòng)化流程。同時(shí),針對(duì)完整交通實(shí)體幾何特性和潛在的多用戶訪問需求,基于自主版權(quán)的空間DBMS,設(shè)計(jì)了適合完整交通特征實(shí)體的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)空間索引技術(shù),及其高效的多模式、多標(biāo)準(zhǔn)路徑算法。研究結(jié)果可用于城市交通空間數(shù)據(jù)庫建立和自動(dòng)化維護(hù),在城市交通信息的公眾服務(wù)、自主導(dǎo)航應(yīng)用等領(lǐng)域具有應(yīng)用價(jià)值。4.4.3設(shè)計(jì)、研究及應(yīng)用效果(1)三維無縫立體正射影像數(shù)據(jù)庫是當(dāng)今數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的一個(gè)新的研究方向,它利用原始獲取的航空影像、相片加密參數(shù)和DEM,可以形成區(qū)域范圍內(nèi)能夠真實(shí)再現(xiàn)攝影時(shí)地形和地物特征的可量測(cè)的、方便構(gòu)建和使用的無縫立體幾何模型,該無縫立體幾何模型可以直接與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件(CAD、MicroStation等)和GIS軟件進(jìn)行集成,進(jìn)而可以提供一個(gè)三維立體顯示、量測(cè)、設(shè)計(jì)、分析和數(shù)據(jù)采集、更新的環(huán)境,為電力、鐵路和交通等方面的設(shè)計(jì)和感興趣地物的采集以及地形和地物的可視化提供了一個(gè)新的手段。三維無縫立體正射影像數(shù)據(jù)庫的研究圍繞以生成高精度可量測(cè)無縫立體幾何模型為核心的三維無縫立體正攝影像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行研究,重點(diǎn)解決了建立三維無縫立體正射影像數(shù)據(jù)庫的立體模型數(shù)據(jù)組織、立體模型的構(gòu)建、高精度立體量測(cè)、立體無縫影像數(shù)據(jù)庫的建庫與可視化以及影像勻光處理等關(guān)鍵的理論和算法,其研究的成果已經(jīng)申請(qǐng)了發(fā)明專利,同時(shí)與實(shí)際的應(yīng)用需求相結(jié)合研制了可以實(shí)際運(yùn)行的軟件系統(tǒng),基于MicrostationV8環(huán)境,將無縫立體正射影像數(shù)據(jù)庫與鐵路設(shè)計(jì)相結(jié)合進(jìn)行了深入的應(yīng)用研究。(2)無控制點(diǎn)表面差異探測(cè)及其在泥石流災(zāi)害地區(qū)的應(yīng)用研究提出了粗差判斷方程法,得到了正確判斷觀測(cè)量發(fā)現(xiàn)和定位粗差的準(zhǔn)則,以及計(jì)算觀測(cè)量粗差發(fā)現(xiàn)和定位的相關(guān)數(shù)、最大可發(fā)現(xiàn)和可定位粗差的觀測(cè)量個(gè)數(shù)的算式。論證了判斷矩陣中沒有粗差定位能力的觀測(cè)量與模型誤差可區(qū)分性理論的判斷指標(biāo)一致;探明了LZD算法的觀測(cè)量具有粗差發(fā)現(xiàn)和定位能力。為粗差和可靠性理論研究探索了新的途徑。試驗(yàn)證實(shí)LZD的拉入范圍、收斂速度和計(jì)算效率等總體性能比ICP的優(yōu)越;研究的地形平滑和最小法向距離技術(shù),提高了DEM匹配算法的拉入范圍和自動(dòng)化程度;研制的基于差分模型、信任度、山脊特征和廣義點(diǎn)等算法,使DEM匹配可探測(cè)表面變形的面積占總面積的比例突破50%;開發(fā)的GEJE-LZD算法,在匹配DEM有較小重疊度時(shí)探測(cè)表面差異的效果良好。4.5環(huán)境地理4.5.1潮灘水質(zhì)凈化以長江口濱岸潮灘為典型研究區(qū),構(gòu)建了潮灘泥沙輸移率模型和考慮植物影響的鹽沼泥沙輸移率模型,計(jì)算了崇明東灘的侵蝕、堆積速率和灘面的淤漲速率;研究了長江口濱岸潮灘沉積物—水界面氮的多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)交換通量、反硝化速率和N2O的產(chǎn)生速率;揭示了長江口濱岸潮灘多介質(zhì)環(huán)境中重金屬和POPs的濃度水平、時(shí)空分異特征及其來源;估算了長江口潮灘有機(jī)質(zhì)的陸源輸入量、CH4和CO2的排放和吸收通量,以及氮和重金屬的源匯通量,定量描述了河口潮灘在水體污染凈化中的作用。黃河小浪底至山東東明段干、支流水中有機(jī)污染物的研究發(fā)現(xiàn)水體顆粒物的存在顯著影響石油類污染物的生物降解,多環(huán)芳烴的生物降解速率和氮的硝化速率以及二者的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)均隨水體顆粒物含量的增加而增加,不同粒徑的顆粒物對(duì)促進(jìn)多環(huán)芳烴的生物降解的效率不同。對(duì)東湖、梁子湖的研究發(fā)現(xiàn)淡水湖泊中揮發(fā)性氯代烴主要來自人為污染,并對(duì)天然產(chǎn)生機(jī)制和影響因素進(jìn)行了分析。對(duì)土壤中重金屬、有機(jī)氯、硝化作用的機(jī)理和降解進(jìn)行了分析。4.5.2潮灘排污水環(huán)境壓力指數(shù)法以巢湖、洱海、香港吐魯港等湖泊及其流域以及意大利西西里湖為對(duì)象,開展湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康影響因素及其動(dòng)力研究,提出了湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的2種新方法,即生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)法和PCB三角形面積法,提出了定量研究區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康脅迫因素的定量方法,即生態(tài)環(huán)境壓力指數(shù)法;長江口沉積物—水系統(tǒng)