土壤生物工程在北京市琉璃河生态恢复中的应用

为了检验土壤生物工程措施在河流生态恢复中的作用,以北京市怀柔区琉璃河裸露坡岸为研究对象,针对该河段坡面的溅蚀、面蚀、沟蚀以及侧渗侵蚀等土壤侵蚀现象,采用扦插、灌丛垫、埋根和梢捆等几种土壤生物工程措施对河流岸坡进行近自然恢复。分别对施工1个月、4个月、5个月和13个月时毛柳(Salix matsudana)的生长特征和稳固岸坡效果进行了调查监测。结果表明,采用不同的土壤生物工程施工方法,成活的毛柳生长情况均达到较高的水平,不同土壤生物工程措施的新枝高度和基径平均分别增长到116.9cm和0.85cm。由于施工方法不同,毛柳的生长表现出明显的差异;完工1个月后,各种措施毛柳的生长状况由好到差依次是:灌丛垫、埋根、梢捆;完工4个月、5个月和13个月后,生长状况由好到差依次是:埋根、梢捆、灌丛垫、扦插。基径的生长情况与生长高度的情况遵循同样的规律。土壤生物工程施工后河溪岸坡植物快速恢复,生物多样性增加。最后总结了土壤生物工程施工后的管理防护应注意的问题。     

土壤生物工程在北京山区公路绿化中的应用

山区公路边坡绿化不仅可以保护边坡,防治水土流失,而且还可以改善公路施工过程中对环境造成的创伤,已经成为公路边坡治理的重要内容。以北京市怀柔区琉璃河岸坡为试验示范区,以旱柳(Salix matsudana)作为主要的绿化植物,采用扦插、埋根、灌丛垫、柳篱挡墙、梢捆等土壤生物工程措施,对沿河公路路基边坡进行治理,并对施工完成5个月后的生长状况、护坡效果等进行观测调查。结果表明:5种土壤生物工程中旱柳的成活率均在90%以上,在试验区具有很好的适应性;在不同的工程类型、水淹与否等条件下,旱柳的生长状况表现出明显的差异,各措施按旱柳生长状况由好到差排序依次为梢捆、灌丛垫、埋根、扦插、柳篱挡墙;水淹1个月的旱柳基径和株高较未水淹的平均值分别小13.2%和21.4%。     

土壤生物工程在沿河公路护坡中的初期水土保持效应

为了研究土壤生物工程措施在护坡中水土保持作用,选择北京郊区琉璃河河段裸露岸坡作为研究对象,针对坡面存在着溅蚀、面蚀、沟蚀等土壤侵蚀现象,采用扦插、灌丛垫和梢捆3种土壤生物工程措施,每种措施分别栽种毛柳和金丝柳进行边坡治理。分别对施工后1个月、4个月后植物的生长特征进行调查观测。同时,对施工后4个月的3种土壤生物工程措施通过人工模拟降雨观测其削减地表径流和泥沙含量。测定岸坡施工前后坡形的变化。结果表明:两种柳树生长状态良好,适宜用做土壤生物工程材料;削减地表径流的能力梢捆最强,扦插次之,灌丛垫最弱;泥沙含量梢捆最小,灌丛垫次之,扦插最大;对边坡坡形的影响:梢捆有缩短边坡坡长,使坡面形成复式断面,灌丛垫和扦插不能改造坡形。土壤生物工程对边坡可以起到保持水土,在一定程度上改变坡形,减轻径流和雨滴的侵蚀作用,有利于边坡保持稳定。     

土壤生物工程在北京河流生态恢复中的应用研究

为了研究土壤生物工程措施在河流生态修复中效果,选择北京怀九一渡河段裸露坡岸为研究对象,针对该河段坡面存在着溅蚀,面蚀,沟蚀及侧渗侵蚀等土壤侵蚀现象,采用扦插、生物垫和梢捆3种土壤生物工程措施对河流岸坡进行治理,分别对施工4个月、8个月后植物的生长特征、稳固岸坡效果进行了调查观测,结果表明:在不同土壤生物工程措施下,成活金丝柳的生长情况均达到较高水平,但在以水分、覆土过厚等制约因素下,金丝柳的生长表现出明显差异;扦插措施根系扎根深,易成活,对深层土壤的加固作用良好;土壤生物工程施工后河流岸坡植物快速恢复,生物多样性增加。最后总结了北京地区土壤生物工程施工以及后期管理防护中的注意问题,以期为北京地区河流的生态治理提供一定的技术指导和理论支持。     

紫穗槐幼苗根系形态对NaCl盐胁迫的响应

[目的]探究紫穗槐幼苗根系形态对NaCl盐胁迫的适应特征,为盐渍化地区植被优化及恢复提供理论依据。[方法]以1 a生紫穗槐幼苗为试材,分析紫穗槐幼苗株高、基径和根长、表面积、体积、根尖数等重要的根系形态特征指标。[结果]随着盐浓度的增加,紫穗槐幼苗株高、基径和总根、中根各构型指标均呈现先升高后下降的趋势;盐浓度为0.3%时,除细根体积外,各指标达到最大值,且均表现显著促进作用(p0.05);盐浓度达到0.9%时,各指标受到了显著抑制(p0.05)。[结论]当盐浓度为0.3%时,对紫穗槐根系生长有促进作用;当盐浓度达到0.9%时,其生长明显受到抑制。     

土壤生物工程减少坡面侵蚀效果

选取怀柔区琉璃河示范区为研究对象,采用人工模拟降雨的方法,研究土壤生物工程措施实施2年后,对减少坡面侵蚀的效果,结果表明：与施工前裸露岸坡相比,经土壤生物工程施工后,岸坡径流量和坡面侵蚀明显减少;在3组不同雨强作用下,扦插和埋根的径流量显著大于梢捆和灌丛垫,而产沙量则明显小于梢捆和灌丛垫,因此可以得出扦插和埋根具有良好的固土作用,而灌丛垫和梢捆拦截径流作用较好。土壤生物工程具有显著降低径流和减少坡面侵蚀的作用。此项技术利用活性植物材料构建稳定边坡符合当前生态工程的理念要求,具有广阔的发展前景。     

粗壮女贞繁殖与栽培技术研究

对粗壮女贞繁殖与栽培技术的研究结果表明,地窖沙藏种子处理3月2日播种,4月下旬即可萌发且发芽率达80%,1年生平均株高62.3cm,平均地径0.58cm;无性繁殖以秋季扦插效果较好,野生穗条短枝成活率达43.7%,分别比春季、夏季扦插高13.7%和38.7%;扦插苗萌条短枝成活率达88.5%,分别比春季、夏季扦插高46.0%和73.7%;退耕还林地种植其株行距0.8m×1.5m~0.6m×1.5m,种植密度为0.8325~1.1100万株/hm2,荒山荒地造林则采用2m带宽,株距0.6m,种植密度8325株/hm2较为合适。     

护岸柳树表层根系水土保持效果

选取北京市怀柔区琉璃河示范区试验河段,采用野外人工模拟降雨的方法对几种不同地表的坡面侵蚀状况进行研究,以探讨3种不同土壤生物工程措施下柳树表层根系的水土保持效果。结果表明:与裸露岸坡相比,扦插、篱墙和灌丛垫地表状况下产流产沙量均明显减少,扦插措施下坡面累积径流量为裸露岸坡的30.62%,产沙总量为裸露岸坡的33.90%;篱墙措施坡面累积径流量为裸露岸坡的17.11%,产沙总量为裸露岸坡的25.80%;灌丛垫措施坡面累积径流量为裸露岸坡的13.32%,产沙总量为裸露岸坡的20.60%,表明柳树表层根系的生发能够起到有效减少坡面侵蚀的效果。在3组不同降雨强度的作用下,灌丛垫拦截径流和减少产沙效果最好,篱墙次之,最后为扦插。     

黄土区荆条灌丛分布与生长特征

为研究黄土区不同生境下荆条灌丛的分布与生长规律,以具有典型代表性的黄土塬梁沟壑区、黄土残塬平梁沟壑区和石质山地区3种类型区作为试验地点,采用野外样地调查与定位观测相结合的方法,对荆条灌丛的各项生长指标及其与气候因子之间的关联性进行研究分析。结果表明:3种类型区间的荆条灌丛各项生长指标均表现为石质山地区黄土塬梁沟壑区黄土残塬平梁沟壑区,且存在显著性差异。其中,灌丛生物量依次为2.66,1.78,1.07kg/株,且石质山地区荆条灌丛分枝数量比黄土塬梁沟壑区和黄土残塬平梁沟壑区分别高43.8%和61.7%。相关分析显示,荆条各项生长指标均表现出与气候因素相一致的变化趋势,且其与灌丛群落内一年生和多年生草本植物相比,具有较强的种间竞争能力。因此,荆条灌丛不仅有良好的生产应用价值,而且也具有较强的生态和水土保持功能。     

黄土丘陵区不同植被类型下土壤水分动态

[目的]探讨黄土丘陵区不同植被类型对土壤水环境分异规律的影响。[方法]以陕西省延安市燕沟鸡蛋卯小流域1997年退耕建造的样板坡面为对象,于2009年4—10月对其西坡面,自坡顶向下分布的7种植被类型(苹果园、刺槐林、沙棘灌丛、柠条林、紫穗槐灌丛、荒草地、农地(谷子)),采用土钻法每月中旬监测。[结果]生长季(4—10月)0—200cm深度平均土壤含水量大小呈现:紫穗槐灌丛荒草地农地(谷子)刺槐林柠条林沙棘灌丛苹果园。不同植被类型下土壤水分垂直剖面分布有较大差异,在浅层(0—40cm),恢复时段的紫穗槐灌丛、刺槐林下土壤含水量一般高于荒草地,沙棘灌丛、农地(谷子)、苹果园土壤含水量低于荒草地;在中层(40—120cm),荒草地土壤含水量最高,苹果园含水量最低,乔灌林地居中;在深层(120—400cm),只有紫穗槐灌丛、农地(谷子)土壤含水量高于荒草地,其他乔灌林地、苹果园含水量较低。[结论]延安地区植被恢复的乔灌林土壤含水量以紫穗槐灌丛偏高,柠条林、刺槐林、沙棘灌丛对深层土壤水分消耗较大,不利于土壤水环境及其永续利用。     

高速公路生态护坡技术的水土保持效应研究

对高速公路生态护坡工程开展试验观测。研究探讨生态护坡技术的水土保持效应。结果表明，在高速公路高陡边坡上采用生态护坡技术建植草本植被。在短期内可完全覆盖坡面，水土保持效果显著，可抑制边坡侵蚀的发育，有效控制坡面沟蚀的发生，在中雨到暴雨的情况下，边坡径流系数在15．97％以下，土壤流失量极小。生态护坡技术的水土保持机理主要与草本植被对降雨的截留、雨滴能量的削减、坡面径流的抑制、根系的锚固与加筋作用，以及生态护坡技术本身的工艺特性有关。     

密云水库集水区河岸生物工程措施初探

密云水库作为北京城区的重要饮用水源地,水库集水区流域多山,夏季降水高度集中,水土流失面积大,严重的水土流失威胁着水库集水区生态环境,如何治理集水区内的水土流失,改善集水区生态环境非常重要.生物工程以其具有生物生态学属性这一最突出的特点,而不同于传统的土木工程.它把植物及其对坡面、河岸不稳定的影响与侵蚀过程联系起来,在防治侵蚀和保护环境中具有快速的工程效应和持久的防护作用双重功能.从河岸带的功能出发,阐述了河岸生物工程措施的复合功能,介绍了河岸生物工程措施植物的选取原则,以此为基础,详细介绍了集水区河岸生物工程措施的类型及设计模式,以期为密云水库集水区河岸整治提供理论基础.     

Cadmium and zinc accumulation in willow and poplar species grown on polluted soils

Woody plant species that produce high biomass have been proposed for use in phytoremediation technology. We investigated the accumulation of cadmium (Cd) and zinc (Zn) in Salix babylonica, S. caprea, S. dasyclados, S. matsudana × alba, S. purpurea, S. smithiana, Populus tremula, and P. nigra clones grown in a pot experiment on a Calcaric and a Eutric Cambisol (pH 7.2 and 6.4) of different levels of contamination (total metal concentrations in mg kg^–1 in soil A: 32.7 Cd, 1760 Zn; soil B: 4.34 Cd, 220 Zn). Generally, the tested clones tolerated large metal concentrations in soils and had larger Cd and Zn concentrations in leaves compared to the roots. The largest Cd concentrations in leaves were found in two clones of S. smithiana (440 mg kg^–1 on soil A; 70 mg kg^–1 on soil B). One of the S. smithiana clones had also the largest Zn concentrations (870 mg kg^–1) on soil B but accumulated slightly less Zn than a S. matsudana × alba clone (2430 mg kg^–1) on soil A. The Cd concentrations in leaves of both S. smithiana clones on soil A are the largest ever reported for soil‐grown willows. The bioconcentration factors of the best performing clone reached 15.9 for Cd and 3.93 for Zn on the less contaminated soil B. Also based on the metal contents in leaves, this clone was identified as the most promising for phytoextraction. The metal concentrations in leaves observed in the pot experiment do not reflect those found in a previous hydroponic study and the leaf‐to‐root ratios are clearly underestimated in hydroponic conditions. This demonstrates the need for testing candidates for phytoextraction crops on soils rather than in hydroponics. Our data also show that the phytoextraction potential should be tested on different soils to avoid misleading conclusions.     

城市河道岸坡近自然治理技术及其生态效应评价

根据国内外先进的河道护岸技术,并结合重庆市桃花溪的立地条件在该河道岸坡开展示范区,以河岸生物多样性和岸坡稳定性为目的的河道护岸技术研究。在示范区各观测带采用了抛石结合植物扦插、自然原型护岸、土工织物扁袋结合扦插、天然材料织物垫4类护坡技术,并植入土壤生物工程的理念,对4种模式下的岸坡进行连续两年的生态监测,研究护坡工程的水土保持功能。经过整治,岸坡的植物种类明显增加,生物多样性更加丰富,植物群落由单一结构向复杂结构转变,坡面的抗剪强度也大幅提高,岸坡稳定性增强。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a(2004年~2006年)来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a（2004年～2006年）来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

植物混凝土格栅技术在北京地区生态护坡中的应用

植物混凝土格栅技术是一种新型的生态护坡技术。选择北京地区延庆县水土保持科技示范园内一处陡峭裸露边坡为研究对象,研究了植物混凝土格栅技术在北京地区的适用性以及在岸坡生态修复中的作用。针对该段坡面存在的溅蚀、面蚀以及沟蚀等土壤侵蚀现象,采用植物扦插与混凝土格栅相结合的方法对裸露边坡进行近自然修复。分别对施工后3个月、15个月和47个月时旱柳的成活率、覆盖度以及47个月后旱柳的生长状况、土壤养分和生物多样性进行了调查监测。结果表明,利用该技术使旱柳的生长情况达到了较高的水平。47个月后旱柳的平均基径和平均株高分别为2.02cm和317.2cm,而且岸坡植被迅速恢复,生物多样性明显增加,土壤性质有所改良。     

河岸带植被重建的生态修复技术及应用

以上海市崇明生态岛的杜鹃河坡岸示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护岸技术在城镇生态型河道坡岸修复中的应用.在不同河段分别采用了全系列生态护岸、土壤生物工程护岸和复合式生物稳定等3类植物护岸技术;对比了工程实施后河道坡岸10个月来的坡岸土壤剪切力、生境条件和生物多样性变化.研究和示范工程表明,在生态型河道中采用植物护岸技术可以稳定坡岸、改善坡岸的栖息地质量、修复河道的生态环境.生态型河道的植物护岸技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用.