在撒哈拉以南的非洲半干旱地區,小農耕作的產量普遍較低,原因在于在作物生長關鍵期根區缺水。為解決這一問題,以坦桑尼亞東北部為例,在該地區耕作系統中,提出采用保護性耕作促進土壤健康,充分利用水資源就地回用的效益,并結合護根和施肥的土壤翻耕,開展了農場保護性耕作試驗,研究其對增強土壤持水能力的作用。在6個試驗期中,保護性耕作方式僅在其中1個試驗期表現出明顯的增產效益,即玉米總產量增加41%,單產增加65%。該時期降水量十分豐沛,約為549 mm。然而,在其他幾個時期卻表現出不同結果。在土壤系統改善方面,出現了細微而顯著的化學及微生物學特性變化,但土壤的物理特性并未發生改變。由此提出了水源回用效益及其在半干旱條件下穩定糧食產量的潛力問題。結果表明,從短期來看,在水源條件良好的季節,采用保護性耕作方式具有增產效益,而在降水少的季節則難以保證產量;進而分析耕作系統改進方面的挑戰,得出從長遠角度看,保護性耕作對提高作物根區水資源利用效率具有潛在效益。
自歐洲人定居以來,位于加拿大與美國交界處的五大湖內,原始濱岸濕地已消失了2/3。盡管如此,五大湖濱岸濕地重要的生態系統服務仍受人類活動壓力因素的影響。隨著人類活動干擾的增強,野生生物和漁業資源正在減少。為此,詳細闡述了五大湖濱岸濕地的重要作用,并強調在制定管理決策過程中,應充分考慮該濕地對野生生物的生境、漁業資源和水質改善的重要生態系統服務功能,列舉濱岸濕地為30種水禽、155種鳥類、55種爬行動物和兩棲動物提供生存棲息環境等相關數據,強調保護湖濱堤岸的重要意義。相關研究表明,每年排入五大湖流域濱岸濕地的磷約4000t、氮約53000t。然而,還需要進一步開展研究,以明確壓力因素帶來的影響。為支持管理決策,需要明確特定壓力因素或土地利用類型與生態系統服務之間的數量關系,并將其作為衡量反應生態系統服務的重要指標。
在孟加拉國,土質堤防和河岸普遍存在堤岸侵蝕和潰堤的問題,這可能與巖土材質不穩定、施工方法不當、滲流和滑動等原因有關。通過調查賈木納河和博多(Padma)河廢棄的筑堤材料,從巖土力學特性的觀點出發,按照日本工業標準(JIS)進行實驗,采用極限平衡法對堤岸進行穩定性和穩態滲流分析。此外,以馬努河河堤為例,論述了該河現有河堤的設計過程及堤防穩定性分析技術。結果表明,賈木納河河堤土質并未采用理想的河堤材料。此外,由于未做好邊坡防護,使得河堤極易受到侵蝕。而博多河大部分堤河材料均為粒級砂,粘土僅占25%。隨著含水量的增加,兩處河堤材料的滲透率和強度都迅速減小。然而,張力裂縫和壩址侵蝕也在較大程度上加劇了潰堤風險。因此,應改善筑堤土的巖土力學特性,以減少潰堤數量。在邊坡防護中可利用沙袋、鋼筋水泥復合材料。此外,為提高安全系數,還建議在堤防設計時進行滲流分析。
氣候變化日益成為國家安全最嚴重的威脅之一,這將給自然資源、沿海資源、生態系統、人類健康和人類居住地帶來不利影響,還會對大規模的人類遷移、經濟和社會造成影響。為應對氣候變化對小島嶼國家、最不發達國家造成的威脅,通過使用電子和非電子數據庫進行全面搜索,利用一系列有關氣候變化影響和國家安全的關鍵詞,系統地搜索相關文獻。結果表明,氣候變化對國家安全的影響主要表現在加劇環境惡化和資源短缺、大規模的人類遷移以及損毀基礎設施等方面;對環境的影響主要表現在加劇海平面上升、增加極端天氣事件、加劇淡水短缺、土地退化和污染等方面。除了環境難民的增加、嚴重風暴和落后經濟可能帶來政治方面的危害外,氣候變化通過降低自然資源和人類生存的質量等途徑也會給經濟方面帶來一定風險。因此,減少氣候變化造成的威脅有利于國家安全,需要在地方和國家層面研究一種綜合應對方法,實現可持續發展的適應性戰略以及氣候安全。
為使馬來西亞農業應對氣候的快速變化,政府和其他相關機構提供了各種方法,但收效不大。為分析其對氣候變化的適應程度,以馬來西亞雪蘭莪州(Selangor)西北部綜合農業開發區的稻農為研究對象,通過問卷調查收集、獲取可靠資料,并采用描述統計學和有序回歸法進行數據分析。結果表明,大部分農民認為從市場額外購買并追施肥料并無必要。有41.4%的農民認為政府提供的幫助并不足以應對氣候變化。因此,農業和農民生活的持續性對外界支持具有較強的依賴性。除鼓勵和補貼之外,需要采取農民培訓和激勵措施,逐步提高其對氣候變化的適應性。
日本許多小型灌溉壩建壩較早,溢洪道設計標準偏低。為確保壩體穩定,應對其進行維修。結合均值方差模型(MVM),將壩體維修工程視為投資組合,對使用壽命內的每場可能洪水,以內部收益率(IRR)的形式計算每項小型灌溉壩維修工程的返回值。對超出某頻率的洪水,采用近似概率理論計算其預期收益率和標準偏差。結果表明,將該模型應用于小型灌溉壩維修工程,可在確保壩體穩定的前提下,使效益投資比(B/C)最大化。同時還表明,夏普指數和預期收益率是決定此類工程權重和優先秩序的關鍵指標。
通過鉆孔和示蹤拍照調查發現,八潮(Yashio)水庫存在滲漏問題。在水深約500m處發現有大傾角型裂縫,可能是由火山口內壁的水熱交替和大規模巖石蠕變造成的。由于水深限制,無法采取帷幕灌漿技術,基于地形地勢研究,選用向蓄滿水的水庫庫底巖床實施灌漿的方法,泥漿可能會帶走地下水徑流。評估灌漿后滲漏減少及庫底灌漿情況。結果表明,通過這種灌漿方法進行修復可有效減少水庫滲漏問題。
土石壩外部變形監測是大壩安全監測管理的重要項目,但監測成本高。為降低大壩管理和調度成本,急需合理地運用量測設備。為此,提出了一種選取關鍵監測點的方法,作為測量其外部變形的方法之一。在日本許多堆石壩上安裝全球定位系統(GPS),可有效地測量土石壩外部變形情況。結果表明,該方法可實現快速調查,且耗費成本相對較低,可在節約成本的基礎上滿足大壩安全監測的要求。
重復計算是生態系統服務研究中一個較為普遍的問題,會給其服務價值評估帶來不確定性且可靠性較低?;谝酝鷳B系統服務價值的研究成果,分析了重復計算的基本原因,包括歧義定義、生態系統服務分類不一致、對生態系統復雜性理解不到位、對單個系統服務的排他性與互補性認識不足、服務的時空依賴性,以及生態系統服務評估方法的交叉與缺乏等。進而總結了降低生態系統服務評估重復計算的幾種措施,包括定義生態系統服務的時空尺度、評估由生態系統獲取得最終效益、建立一致的生態系統服務分類系統以及根據研究實際選取合適的評估方法等??蔀橄乱徊窖芯可鷳B系統服務價值提供參考。
農業用地不合理、生態系統管理不到位會導致一系列環境問題,如水土流失會造成土壤退化。隨著水土流失趨于嚴重,泥沙淤積量也會逐漸增多。以埃塞俄比亞為例,針對片蝕、溝蝕、溝岸和溝壁侵蝕、河床與河岸侵蝕及滑坡等多種水土流失形式,詳細闡述了由此產生的泥沙淤積對科卡(Koka)、安格瑞(Angerb)、雷澤達迪(Legedadi)和吉格吉貝(Gilgel Gibe)等用于水力發電、城鎮供水和農業灌溉的水庫造成不利影響,并指出嚴重的淤積狀況還可能會使居民生活、灌溉和水力發電供水不足、水利設施保養維修費增加、水質下降、清淤成本投入增加以及航道堵塞等。建議在今后水庫建設中加強以下措施:①在流域中上游地區實施流域綜合管理,包括各類水土保持措施;②在水庫上游增加植被緩沖帶,以減少水土流失;③由于清淤工作耗資巨大,應在新建大壩和水庫的設計階段更多地關注流域水土保持;④制定和實施技術可行的國家戰略與政策,并使其與減緩水土流失和泥沙淤積的方法相協調;⑤加強并深化對此類問題的研究。綜上所述,認為流域綜合管理是當前實施的、處理此類問題的有效方法,值得借鑒。