生物炭对京郊沙化地土壤性质和苜蓿生长、养分吸收的影响

通过田间试验研究了施用生物炭(14 t·hm^-2)和种植苜蓿对京郊沙化地的改良作用。试验设裸地(BL)、裸地添加生物炭(BLB)、种植苜蓿不加生物炭(A)和种植苜蓿添加生物炭(AB)四个处理。结果表明:添加生物炭使土壤容重显着减小11.5%~11.6%,pH值显着增加0.1~0.2个单位,田间持水量和总孔隙度分别增加9.1%~10.3%和7.6%~11.3%,土壤总氮、有机碳含量和氮、磷、钾、锌的有效含量分别增加10.3%~25.8%、52.8%~71.7%、12.7%~23.5%、141.7%~233.3%、47.7%~81.1%、94.2%~95.2%,有效铁含量最高减小29.1%,阳离子代换量(CEC)和钙、镁、锰、硼的有效含量无显着变化;种植苜蓿没有显着影响土壤pH值、容重、总孔隙度、田间持水量、CEC和氮、钙、镁、锌、硼的有效性,总体上显着减小了土壤含水量和总氮、速效磷、速效钾的含量,增加了铁和锰的有效含量。BLB处理土壤含水量比BL显着增加13.9%(P<0.05);添加生物炭使苜蓿地上部生物量、含水量和氮、磷、钾、钙、镁、铁、锌、锰、硼的吸收累积量分别显着增加91.1%、3.6%、110.0%、130.9%、200.4%、82.6%、44.8%、89.5%、102.7%、99.5%、104.7%.生物炭与苜蓿种植相结合可在短期内改善京郊沙化地土壤的理化性质、提高养分有效性和恢复植被。     

等高草篱对坡耕地土壤苯磺隆残留迁移的影响

在北京市昌平区冬小麦田采用模拟降雨的方法,对不同坡位(坡中和坡底)的土壤进行分层(0~5、5~10、10~15 cm)取样测定,研究了草木樨和狼尾草两种等高草篱在不同雨强(15、20 mm·h~(-1))和坡度(15%和20%)条件下对土壤苯磺隆残留迁移及分布特征的影响。结果表明,前期干旱条件下,降雨后土壤苯磺隆残留纵向迁移特征明显,无明显的水平移动,亦未产生残留径流输出。草篱能够促进土壤中苯磺隆残留向下迁移,导致草篱带内和无草篱区域土壤中的残留纵向分布特征有较大差异:草篱带内3个土层残留水平相近,而对应坡位无草篱区域残留主要滞留于土壤表层,并随土层加深而显著降低。雨强、草篱、坡度均对土壤苯磺隆残留量有显著影响,草篱的贡献超过雨强和坡度,成为影响坡耕地农药残留纵向迁移行为的首要因素。     

生物炭对北京郊区砂土持水力和氮淋溶特性影响的土柱模拟研究

为探讨生物炭对北京郊区砂土持水力和氮素淋溶特性的影响,通过分层采集不同深度(0~90 cm)北京郊区沙化地土壤(砂土),模拟田间容重和含水量填装土柱,将生物炭分别按照炭土质量比0%、0.5%、1%、2%和4%施入0~20 cm土层,依据常规施氮肥量(0.56 t N·hm-2)和年平均降雨量(616.6 mm)施肥和滴灌,开展土柱淋溶试验。结果表明:在9次淋溶后,水和总氮的累积淋失量均随着生物炭添加量的增加而减小,与不加炭处理相比最高分别减小41.3%和22.7%。添加生物炭增加了0~20 cm土层总氮含量,最高显著增加158%(P0.05)。淋溶结束后加炭处理土柱土壤中的无机氮总量比不加炭处理高19.5%~91.9%。添加生物炭有利于减小可溶性有机碳的淋失,比不加炭处理最高减小22.8%。淋溶液pH值和电导率随生物炭添加量增加而增大。在9次淋溶过程中,生物炭添加量越大,0~20 cm土层土壤持水量越高。相关性分析表明,总氮淋失量与淋溶液淋失体积显著正相关(r=0.978,P0.01),而与淋溶液中的总氮浓度无正相关关系。生物炭主要通过提高京郊砂土的持水能力,减缓水和氮素向下淋溶的速度,从而减小水和氮素的淋溶损失,提高水肥利用率,降低污染地下水的风险。     

变异黄芪和小花棘豆对荒漠草地土壤性状的影响

为明确荒漠草原疯草对发生区土壤性质的影响,通过野外调查取样和室内分析,测定了2种危害最为严重的疯草变异黄芪(Astragalus variabilis)和小花棘豆(Oxytropis glabra)发生地的土壤物理和化学性质。结果表明:变异黄芪和小花棘豆发生区与未发生区土壤质地、含水量、孔隙度和容重无显著差异,发生区土壤碱解氮显著增加;小花棘豆发生区速效磷增加,速效钾降低。变异黄芪和小花棘豆发生地土壤理化性状差异显著。前者土壤砂粒含量较高,而水分、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量和pH则较低。变异黄芪和小花棘豆发生区土壤物理性质无明显改变,植物可利用养分有显著变化。变异黄芪比小花棘豆更能适应贫瘠的土壤条件,在荒漠草原潜在分布区面积大,更具危害性。     

基于生态服务价值的潮白河上游土地利用优化

生态环境安全和人类发展息息相关,以潮白河上游森林生态服务价值和生态服务总价值为目标,以约束函数和转化规则为条件,利用灰参数线性规划理论和CLUE-S模型对该区2008年土地利用现状进行了数量结构优化和空间格局配置。结果表明：优化配置后的林地面积和森林生态服务价值较2008年均有显著增加,且后者增加幅度大于前者,说明森林单位面积生态服务价值提高,林地结构得到改善;随着草地和未利用地向林地和居民工矿用地转化,生态服务总价值有所增加,重点表现在调节服务和支持服务两方面价值上。该区域近年来经济利益驱动的发展模式给首都可持续发展带来巨大压力,土地退化和环境破坏须通过资源优化得以控制和改善。     

北京西北浅山区退化草地植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响

为了揭示退化草地生态系统恢复过程中土壤微生物群落对植被恢复的响应变化,本研究以补播建植6年的紫花苜蓿（Medicago sativa L.）草地（AF）和无芒雀麦（Bromus inermis Leyss.）草地（SB）为研究对象,采用高通量测序的方法分析土壤微生物细菌和真菌（群落多样性）在不同草地群落中的特征,结合地上植物多样性和土壤理化性质的变化,研究植被恢复对土壤微生物群落多样性的影响。结果表明：无芒雀麦和紫花苜蓿草地的土壤微生物量碳含量和微生物量氮含量要显著高于自然演替地（P<0.01）;2种人工草地（AF,SB）中土壤真菌和细菌的OTU数量显著地高于自然演替地（CK）（P<0.01）;不同植被恢复群落间的土壤细菌和真菌群落的β多样性差异显著。本研究结果表明利用紫花苜蓿和无芒雀麦进行植被恢复均对土壤微生物群落产生了显著的影响,且不同植被类型对土壤细菌和真菌的群落结构影响不同。     

模拟降雨条件下草篱对坡地浅层土壤水分分布特征的影响

为明确草篱对坡地浅层土壤水分分布特征的影响,在北京地区采用模拟降雨的方法,分层采集不同坡位的土壤样品,研究了在草木樨和狼尾草2种等高草篱措施干预下,不同雨强(30,45 mm/h)和坡度(15%,20%)条件下坡地降水迁移分配以及水分在浅层土壤中的分布特征。结果表明,该地区雨季坡地降水具有明显的沿坡面水平移动特征,无草篱对照地表径流量占降雨量的12%~44%。采用等高草篱能促进降水向下迁移,增加壤中流,减少30%~70%的地表径流,但此作用有随坡度的增加而减弱的趋势。浅层土壤含水量随土层加深而降低,表层(0-5cm)显著高于5-10,10-15cm土层。草篱带内土壤含水量与对应坡位无草篱区域的含水量处于同一水平。雨强、草篱、坡度均对坡地降水的运移和分配规律有显著影响,草篱的重要性高于坡度,低于雨强,是减少坡耕地降水流失的关键因素,但大强度的降雨和较陡的坡度会削弱草篱的水土保持功能。     

密云水库2008-2019年水生态服务功能评价

[目的] 对重要饮用水源地密云水库水生态服务功能的动态变化及其受南水北调工程的影响进行分析,为该水库生态系统平衡和水资源保护提供依据。[方法] 运用市场价值法、替代工程法、替代成本法、碳交易法、支付意愿法、比例折算法和成果参照法,定量研究密云水库水资源供给,提供水产品,调蓄洪水,增加湿度,夏季降温,净化水质,涵养水源,固定CO₂,释放O₂,保护生物多样性,旅游休闲和科研教育等生态服务价值的变化情况。[结果] 2008—2019年密云水库水生态服务价值介于709.96～1 003.60亿元之间,呈先小幅波动后增大的趋势,其中,支持服务价值（尤其是保护生物多样性）占主导地位（64%～80%）;调节服务价值处于次要地位（18%～33%）,主要表现为涵养水源、增加湿度、夏季降温和调蓄洪水;供给服务价值和文化服务价值合计比例不足5%。南水北调工程使密云水库的增加湿度价值、夏季降温价值、涵养水源价值、净化水质价值、旅游休闲价值、科研教育价值和水生态服务总价值极显著提升（p<0.01）,调蓄洪水价值极显著下降（p<0.01）。[结论] 密云水库水生态服务功能除了取决于气候等自然因素外,还受南水北调工程、交通便利程度等人为因素的影响。建议加强密云水库水量水质监测和文化生态潜能开发,以保障北京市饮用水储备安全可靠。     

植被过滤带阻控除草剂污染的研究与应用进展

除草剂等农药在农业生产上作出了极大的贡献,但未被利用的农药因雨水和灌溉随地表径流进入水体,破坏了水生态系统,对人类健康构成威胁。本文对植被过滤带阻控除草剂污染的作用进行了阐述,综述了植被过滤带阻控除草剂污染的机理及影响其功能的主要因素,指出目前研究的局限和应用中应该考虑的问题,并对下一步研究方向进行展望。