1990-2015年三江平原生态功能区生态功能状况评估

基于1990年、2000年、2010年和2015年四期的遥感影像提取土地覆被信息,以此为基础,依据《生态环境状况评价技术规范》(HJ/T192-2015)对三江平原生态功能区生态功能状况及其变化趋势进行评估。结果显示:三江平原生态功能区生态功能状况指数(FEI)逐年减小,生态环境逐年变差,但有放缓之势。1990年和2000年FEI分别为57.43和54.44,生态功能状况为一般;2010年和2015年FEI分别为47.96和47.70,生态功能状况评级为较差,生态功能状况为自然生态差,存在明显的生态环境问题,生态类型结构单一,生态功能不稳定。1990-2015年间,生态功能状况变化度(△FEI)为-9.73,生态功能状况变化度评级为显著变差。从1990-2000年间到2000-2010年间,△FEI<0,且︱△FEI︱增大,1990-2010年间生态功能状况变差加剧;从2000-2010年间到2010-2015年间,△FEI<0,且︱△FEI︱减小,说明2000-2015年间生态功能状况变差状况有所缓解。人类扰动上升,气候变暖、变干也是该区生态功能状况变差的因素。     

中国大陆沿海地区互花米草生长特征及其对环境因子的响应

本研究实地调查了中国大陆沿海地区天津汉沽至广东雷州37个样地的互花米草生长特征,采用回归分析、地理探测器以及冗余分析,探究自然状态下中国大陆沿海地区互花米草生长特征及其对环境因子的响应。结果表明：互花米草生长特征存在显著的纬度梯度差异,株高随纬度的增加先升高后降低(P<0.001),21.44°N株高最低(54cm),36.12°N株高最高(250cm);种群密度和地上生物量随纬度的增加均呈先降低后升高趋势;互花米草具有较高的可塑性,年平均气温、一月最低气温、七月最高气温以及海水盐度是影响互花米草生长特征的主要环境因子;海水盐度在与纬度交互作用下对互花米草空间分异解释力最高(q>0.65)。自然状态下互花米草受多种环境因子调控,较强的可塑性是互花米草成功入侵的关键因素。     

人工湿地去除畜禽养殖废水污染物研究进展

为研究人工湿地在畜禽养殖废水中处理污染物的现状,以“人工湿地”、“畜禽养殖废水或污水”、“畜禽养殖污染”、“营养物质”、“重金属”、“抗生素”和“抗生素基因”等为关键词,搜索ISI web of knowledge、SpringerLink、中国知网、万方数据库等数据库,对2007—2020年发表的相关文献进行归纳和分析。结果表明:1)人工湿地能有效去除畜禽养殖废水中营养物质、重金属、抗生素及ARGs等;2)人工湿地在畜禽养殖废水中的应用尚处于发展阶段,且具有较可观的应用前景,但其去除污染物的机理仍需要深入探;3)研究发现人工湿地综合去除畜禽养殖废水中的污染物能力以及评价人工湿地运行效能是今后的研究发展方向。本研究可为人工湿地处理畜禽养殖废水提供理论参考。     

氮、磷输入对黄河口潮滩湿地不同生境下碱蓬种子萌发与幼苗生长的影响

 ２０１０年１０－１１月,在人工气候箱控制条件下研究了不同氮（Ｎ）、磷（Ｐ）浓度对黄河口潮滩湿地不同生境条件下碱蓬种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,中潮滩碱蓬（ＪＰ１）和低潮滩碱蓬（ＪＰ２）的出芽率均随盐分的升高而降低;相同盐分条件下ＪＰ１的出芽率均高于ＪＰ２,原因可能与二者生长节律有关;高盐分条件下,ＪＰ１和ＪＰ２种子的萌发率、根重比及根冠比均在高Ｎ 条件下取得最大值,分别为２０．６％和２．０％,０．０６和０．０７,０．１０和０．１１,说明高Ｎ 可缓解盐分胁迫对碱蓬的毒害作用。Ｐ对ＪＰ１、ＪＰ２ 种子萌发和幼苗生长的影响比较复杂。在无盐分胁迫下,Ｐ对二者根重比、茎重比、叶重比和根冠比的影响几乎无差别;在中等盐分胁迫下（３００ ｍｍｏｌ／Ｌ）,不同Ｐ 浓度对二者幼苗生长的影响相近,均表现为中等Ｐ 浓度不利于根、茎生长,但有利于叶生长,且根冠比均在最大Ｐ 浓度（１０ｍｍｏｌ／Ｌ）时最大（０．１０,０．１８）;在高盐分胁迫下（６００ ｍｍｏｌ／Ｌ）,ＪＰ１ 的根重比、根冠比随Ｐ 浓度的增加而升高,叶重比随Ｐ浓度的增加而降低,ＪＰ２的生长状况正好与之相反。总的来说,Ｎ、Ｐ 浓度对不同生境下碱蓬种子萌发及幼苗生长存在影响,且整体表现在高盐分胁迫条件下,高Ｎ 浓度或低Ｐ 浓度有助于二者种子萌发和幼苗生长。加之近年来黄河口营养盐呈增加趋势,且主要污染物为无机氮,Ｐ含量相对较低,由此可见黄河水的输入对黄河口潮滩碱蓬退化区的恢复具有有利的作用。     

植物纤维毯道路边坡防护技术综合效益评价

为系统评价植物纤维毯水土保持作用对不同雨强的响应以及改良土壤的作用,开展了人工模拟降雨试验和野外小区监测,在模拟降雨试验中,设计4个雨强,测试3种植物纤维毯,降雨历时均为60min。在降雨过程中以5min为间隔收集径流泥沙,并测定径流量和侵蚀泥沙量。在野外小区监测中,通过2007,2010,2013年施工的稻草毯小区,以及2014年施工的椰丝毯、椰丝稻草混合毯和稻草毯小区,评价土壤理化性质对植物纤维毯铺设年限和类型的响应差异。结果表明:在47mm/h及以上雨强下,椰丝毯、椰丝稻草混合毯和稻草毯均能有效减少侵蚀和产流,平均减蚀效益分别为94.92%,86.06%,83.42%,平均减流效益分别为31.59%,45.02%,52.44%,减蚀效益显著优于减流效益。3种植物纤维毯均在47mm/h雨强下减蚀效益和减流效益达到最高,其中最高减蚀效益为椰丝毯(97.54%),最高减流效益为椰丝稻草混合毯(88.26%)。随着雨强增大,减蚀效益和减流效益均不同程度降低,且减流效益降低更快。随着植物纤维毯铺设年限延长,土壤理化性质逐渐改善;铺设1年后,椰丝稻草混合毯改土效果最佳。     

湿地生态系统磷迁移转化机制研究进展

磷在湿地生态系统中的生物地球化学行为备受关注。湿地土壤以有机磷(OP)为主,无机磷(IP)为辅。铁铝结合态磷(Fe/Al-P)是IP的主要组分,钙镁结合态磷(Ca/Mg-P)惰性最强。OP因与土壤成分固定程度较低,更易在土壤中移动,而成为优于总磷(TP)可指示水体富营养化程度的指标。土壤酸碱度、温度、有机质含量、干湿交替和C∶N∶P是影响湿地生态系统磷生物地球化学循环过程的关键环境因素。耕地恢复为湿地后,湿地土壤TP含量基本呈升高趋势。速效磷(A-P)因对土壤理化性质的改变比较敏感,不同区域研究结果差异较大。随着退耕年限的延长,湿地土壤对磷的最大吸附量(Xm)、最大缓冲容量(MBC)和吸附常数(K)逐渐升高;但退耕初期,湿地土壤对磷的解吸率较高,可能会造成周边水域水体富营养化。     

基于多源遥感信息的过去40年间吉林省长吉示范区森林面积损失与景观破碎化研究

吉林省长吉产业创新发展示范区位于我国东北地区的地理中心,是实施新一轮东北振兴和吉林省融入国家"一带一路"战略的重要区域。由于农业活动和城市化等的影响,长吉示范区的森林经历了大面积减少和剧烈的破碎化过程。本研究以多源遥感影像Landsat MSS/TM/ETM+、ZY-3为数据源,应用面向对象的遥感影像分类方法,获取5期森林景观和其他景观类型的空间分布数据,分析了1976年~2015年期间长吉示范区森林景观变化特征。结果表明:在过去的近40年里,长吉示范区森林面积减少了20875hm2(减少了22.9%);示范区各森林景观指数的变化表明该区森林景观优势度、聚集度急剧降低,景观破碎度持续加剧。过去的40年间,耕地开垦占用森林面积为26474hm2,占森林景观向其他景观类型转化总面积的92.1%;居住地、采矿场、交通用地和工业用地占用森林面积分别为1069hm2、423hm2、360hm2和180hm2。森林景观变化的驱动因素分析表明,人为干扰是导致研究区森林景观变化的主要原因,自然因素对森林景观变化起到一定的促进作用。在森林景观动态和驱动因素分析的基础上,文中提出了长吉示范区森林保护的建议,为区域生态保护与生态城市建设提供科学借鉴。     

化肥配施生物炭对稻田田面水氮磷流失风险影响

在控制外源氮输入相同的前提下,通过大田试验研究生物炭部分替代化肥作为底肥,不同生物炭施用量(5、10、20 t·hm~(-2))对水稻生长期内稻田田面水氮磷迁移转化特征的影响。研究结果表明:各处理的田面水总氮、硝氮、铵氮浓度在施肥后第3 d达到最高,然后迅速下降,并逐渐稳定;田面水总磷浓度在施肥后2~4 d内增幅较小,而后迅速下降至稳定,施加生物炭对田面水总磷的影响不大;可溶性磷浓度在施肥后2~4 d内处于平稳下降的状态,之后迅速下降至稳定。稻田施肥后10 d内是控制氮磷流失的最佳时段。采用生物炭代替部分化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田田面水的氮磷浓度,稻田退水氮、磷的输出负荷分别减少了39%~50%和38%~50%,显著提高了水稻生态效益。通过综合效益评估可知,施加5 t生物炭代替化肥是综合效益最高的施肥方法,该施肥方式下氮、磷的年输出负荷分别为16.83、1.89 kg·hm~(-2)。     

降雨-土壤-径流系统中氮磷的迁移

农田地表径流形成的面源污染是影响饮用水源地水质安全的主要污染源。降雨输入、土壤溶质迁移和地表径流输出三者相互作用,决定着农田面源污染负荷的产生。通过设置移动小区,收集和监测次降雨事件中的地表径流、土壤溶质迁移,研究面源污染负荷中降雨氮磷和土壤溶质输入负荷和比例。结果显示,随雨水输入径流的DTN、DTP负荷占径流DTN、DTP负荷的58%和67%;由降雨带到陆地生态系统的N、P主要通过径流输入到其它系统中,但径流NO3--N负荷主要来自土壤溶解态NO3--N向径流的溶出迁移;计算降雨-地表径流-土壤溶质的相互作用深度,简化了小流域面源污染负荷量化过程,为制定小流域面源污染防治规划提供理论指导。     

羊草苗期对盐碱胁迫的生长适应及Na+、K+代谢响应

通过盆栽实验,混合2种中性盐(NaCl∶Na₂SO₄=9∶1)和2种碱性盐(NaHCO₃∶Na₂CO₃=9∶1)分别模拟不同强度的盐碱条件,处理35 d的羊草幼苗,研究2种胁迫对羊草各营养器官生长和盐离子分布的影响及其适应机制。结果表明,随着盐和碱胁迫浓度的增加,羊草营养器官生物量、克隆生长性状(根茎子株、分蘖子株等)、光合作用、K⁺含量等均显著降低,Na⁺含量和Na⁺/K⁺均显著增加。在高胁迫强度下(200 mmol/L)碱胁迫引起的各项指标增减均显著高于盐胁迫。在2种胁迫下,根茎生物量的降低幅度最大,根茎子株的降低量高于分蘖子株。在盐胁迫和低浓度碱胁迫下,根和根茎内Na⁺、K⁺含量和Na⁺/K⁺的增减均高于茎叶,在高浓度碱胁迫下(200 mmol/L)茎和叶内Na⁺含量显著增加。这表明在相同强度胁迫下,尤其在高浓度胁迫下,羊草耐盐而不耐碱,在盐胁迫和低浓度的碱胁迫下,羊草具有相似的生长适应策略及Na⁺、K⁺代谢响应,主要表现在减少向根茎的能量输出及子株产生,维持羊草的原位生长策略,同时将Na⁺向根茎和根区划,避免茎叶生长受损。但在高碱胁迫下,pH造成的胁迫超出羊草根与根茎的承载力,使其失去拦截Na⁺的功能而导致大量Na⁺涌入茎叶,进而影响其光合作用,使其生长严重受损。无论在生长适应或者Na⁺、K⁺代谢中,根茎的存在均起到一定的保护作用,缓解了盐碱胁迫对其他器官生长的伤害。