市域尺度两种生态系统服务评价方法对比研究

生态保护红线的划定对于规范人类活动、控制人类活动强度、维护生态安全和保护生态系统功能的可持续性具有重要意义,生态系统服务评价是其中重要的一环。由于我国地域面积广阔、地形地貌特征多样、区域自然状况复杂多变,因此环境保护部于2015年出台的《生态保护红线划定技术指南》中有两种生态系统服务评价的方法,即NPP定量指标法和模型评价法。本研究基于MODIS遥感影像,利用NPP定量指标法对鹤壁市生态系统服务进行评价,并与模型评价法进行比较,为选取更为适合该区域的评价方法,及较小尺度的生态保护红线的划定提供理论依据。结果表明在市域尺度上,NPP定量指标法和模型评价法的评价结果之间存在显著差异。模型评价法对鹤壁市生态系统服务(水土保持功能和生物多样性保护功能)的高评价区域与生态保护现状较好的区域更为一致(面积重叠比例分别为19%和85%),而NPP定量指标法的评价结果与保护现状并不一致。相对于NPP定量指标法,模型评价法更适合对该研究区域的生态系统服务进行评价。因此在以后的研究中,应结合研究区域的实际情况,选取适当的方法进行生态系统服务评价。本研究的对比分析可为市域尺度的生态系统服务评价及生态保护红线的划定提供参考。     

增温与氮沉降对高寒植物净光合速率的影响

在青藏高原地区开展模拟增温试验和模拟氮沉降试验,在高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠和栽培草地4类草地上各设置7组处理:对照[CK,0kg·(hm~2·a)~(-1)]、低氮Ⅰ[N_Ⅰ,8kg·(hm~2·a)~(-1)]、低氮Ⅱ[N_Ⅱ,24kg·(hm~2·a)~(-1)]、中氮[N_Ⅲ,40kg·(hm~2·a)~(-1)]、高氮Ⅰ[N_Ⅳ,56kg·(hm~2·a)~(-1)]、高氮Ⅱ[N_Ⅴ,72kg·(hm~2·a)~(-1)]、增温[W,0kg·(hm~2·a)~(-1)]、增温增氮耦合[W-N_Ⅰ,8kg·(hm~2·a)~(-1)],采用Li-6400光合仪,对各类草地优势植物的净光合速率进行实测分析。结果表明,1)随氮沉降和增温的加剧,高寒草甸中白花枝子花(Dracocephalum heterophyllum)和针茅(Stipa capillata)的净光合速率先增加后减少,高氮沉降条件下,猪毛蒿(Artemisia scoparia)、女娄菜(Silene aprica)等植物的净光合速率显著增加;2)高寒草原中披针叶黄华(Thermopsis lanceolate)、马蔺(Iris lactea var.chinensis)等植物的净光合速率随氮沉降而增加,矮生嵩草(Kobresia humilis)、平车前(Plantago depressa)等植物的净光合速率减少;3)栽培草地中披针叶黄华、冷地早熟禾(Poa crymophila)等植物的净光合速率随氮沉降量的增加呈现先下降后增加的趋势;4)在增温条件下,盐渍化草原中的华扁穗草(Blysmus sinocompressus)的净光合速率减少,高寒荒漠中垫状驼绒藜(Ceratoides compacta)净光合速率显著增加,高寒荒漠与盐渍化草原过渡带中赖草(Leymus secalinus)的净光合速率增加。     

亚硒酸盐在不同理化性质土壤中运移规律研究

通过亚硒酸盐在江西丰城稻田表层0~10 cm土壤(FC1)、次表层10~20 cm土壤(FC2)、江西德兴菜地表层土壤(DC)、河北保定旱地表层土壤(BD)等几种土壤中的吸附解吸及土柱运移实验,研究了亚硒酸盐在土壤中的运移行为,探讨了亚硒酸盐在不同理化性质土壤中的运移规律。结果表明:具有较高含量活性Fe及有机质(OM)和较低p H值的FC1和FC2土壤对亚硒酸盐的吸附能力较强,其次为DC土壤和BD土壤,其最大吸附量分别为621.50、592.20、219.29、163.51 mg·kg-1,且吸附能力最弱的BD土壤具有较高的亚硒酸盐解吸率和解吸量;亚硒酸盐在BD土壤填装土柱中运移速度最快,且在其他研究土壤中运移速度较慢,表明土壤对亚硒酸盐的吸附解吸能力控制着其在填装土柱中的运移速率。此外,江西丰城原状土柱中亚硒酸盐运移实验表明,原状土柱中亚硒酸盐的运移速度明显较填装土柱快,且其穿透曲线用HYDRUS-1D软件中双孔-两点吸附模型拟合结果较好,表明真实土壤环境中由于大孔径和优势流的存在,硒(Se)可能运移更快,进而污染地下水。     

不同生物炭吸附乙草胺的特征及机理

研究了两种原材料(松树木屑和猪粪便)分别在7个温度条件下制备的14种生物炭对乙草胺的吸附,结果表明生物炭的理化性质随原料来源以及热解温度的不同会发生明显的变化。生物炭的总极性随着热解温度的升高而降低,同时芳香度和比表面积(CO2-SA)显著增加,生物炭样品的表面有机碳(OC)含量高于总体OC含量;猪粪便来源的生物炭(SWBs)的灰分含量显著高于松树木屑来源的生物炭(WDBs),这可能是导致SWBs对乙草胺的吸附能力大于WDBs的原因。生物炭的表面极性[(O+N)/C]和吸附能力lg K_(oc)之间呈正相关关系,表明表面极性官能团的氢键作用可能是控制低温WDBs(热解温度450℃)吸附乙草胺的主要因素;而高温生物炭(热解温度≥450℃)的芳香度和lg K_(oc)之间呈显著的正相关关系,说明高温生物炭对吸附乙草胺主要受芳香碳组分的影响。此外,吸附参数(非线性因子n和lg K_(oc))和OC标准化的比表面积(CO_2-SA/OC)之间的相关关系表明,孔填充效应可能是影响生物炭吸附乙草胺的主要作用之一。     

土壤中微塑料的分离及检测方法研究进展

微塑料一般是指粒径小于5 mm的塑料颗粒,具有稳定性高、粒径小及迁移性强等特性,能长期存在于土壤环境中,并且充当各种污染物迁移的载体,甚至通过植物富集等方式经食物链逐级传递,对环境和人体健康造成严重危害。然而,由于土壤基质的复杂性和分析技术的限制,关于土壤微塑料的研究尚存很多空白。开展土壤微塑料分析技术的研究是探索微塑料在土壤中的迁移转化规律和评估微塑料生态风险的基础。本文综述了国内外环境样品中微塑料的分离提取和识别定量技术的研究进展,探讨了各方法的优缺点及其对土壤样品的适用性,并对未来分析技术的发展方向提出展望。文章认为,密度分离法作为最常用的分离方法,操作简单且分离效果良好,但存在无法有效去除有机物和分离小塑料颗粒（<50μm）的问题;新兴的加压流体萃取技术会对微塑料结构造成一定破坏,但由于其自动化程度高、成本低、效率高,仍具有良好的应用前景;其他替代方法（如油提法、磁性分离法等）的应用相对有限,其对土壤样品的适用性还有待研究。不同强度的消解方法均会对微塑料结构造成不同程度的破坏,且增强有机质消解效率往往以牺牲微塑料回收率为代价。现阶段的识别定量方法主要包括借助显微镜的目视鉴...     

基于SWAT模型的澜沧江中游小流域水土流失与NDVI时空动态相关性

以澜沧江中游漫湾和大朝山库区的17个小流域为研究对象,基于RS与GIS空间分析,利用1999—2009年的SPOT VEGETAION逐旬遥感数据计算的归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)数据,分析了梯级水电站库区近11a的植被覆盖的时空变化趋势,同时应用SWAT模型研究该区域小流域土壤侵蚀变化,进而探究1999—2009年研究区NDVI时空变化及其与径流输沙的关系。研究结果表明:1999—2009年间整个研究区NDVI整体呈上升趋势,进一步对近11a间NDVI趋势分析发现,呈增加趋势的区域占78.41%,只有12.37%的区域发生了减小;在年内,整个研究区月径流输沙集中于5—9月,年内分布极不均匀;在年际变化方面,年均泥沙产量在空间上分布不均匀,在时间上变化较不明显,水土流失严重的区域多分布在研究区的中南部;通过相关性分析得出,在空间上,植被NDVI与径流产沙量之间存在一定的负相关关系,尤其植被NDVI与产沙量之间存在显著负相关(r2=0.611,P0.01),在时间序列上,植被NDVI与径流产沙量的关系则不显著(r2=0.315,P0.01)。     

白洋淀近20年土地利用变化及其对水质的影响

土地利用变化对明晰和诊断人类活动对湖泊水环境的影响具有重要意义。本文以白洋淀为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔柯夫转移矩阵和相关性分析的方法,揭示了白洋淀1987—2007年的土地利用变化规律,探讨了土地利用变化对白洋淀水质的影响。结果表明：白洋淀土地利用类型以苇地、耕地和水域为主,占总面积比例分别为45.66%~52.62%,17.92%~29.82%和11.31%~18.52%;1987~1999年间耕地向苇地和水域转变,转移概率分别为12.84%和7.2%;1999—2007年间水域转化为耕地和林地,转移概率分别为12.76%和6.37%,苇地转化为耕地和建筑用地,转移概率分别为3.03%和2.31%;1987—2007年间干草地和水域的面积分别减少24.06 km2和19.92 km2,耕地、建筑用地和苇地的面积分别增加20.98 km2、9.94 km2和9.67 km2,变化趋势主要是由干草地和水域向耕地、建筑用地和苇地的转变;除干草地与BOD5的相关系数为-0.711,P=0.048外,其他各土地利用类型与水质指标的相关性均不显著。该研究为在流域尺度下揭示土地利用空间格局变化对白洋淀水环境的影响奠定基础,并为制定该流域水环境管理措施提供科学依据。     

白洋淀典型台田湿地土壤生源元素剖面分布特征

研究了在人为干扰作用下白洋淀典型台田湿地土壤中碳氮磷等生源元素的剖面分布特征.结果表明,台田湿地土壤有机碳随土层深度增加呈现先增加后减少的趋势,累积峰出现在10～20 cm土层;无机碳大致呈先减小后增加的趋势,而全碳大致呈先增加后减小的趋势;各形态氮和全氮含量随深度的增加出现较大的波动,但总体上呈现出深层土壤含量高于上部土层的趋势;土壤C/N比较低,C/N比与有机碳含量有显著的相关性,与全氮无显著的相关性;有效磷含量随着土层加深呈现增加趋势.全磷含量总体上呈现波动性变化,存在两个累积峰.     

北京城郊污灌土壤-小麦（Triticum aestivum）体系重金属潜在健康风险评价

为探讨城郊污灌土壤-小麦体系中重金属Cu、Cd、Cr、Pb和Zn的迁移富集特征及潜在健康风险,选取北京城郊污灌区24块代表性小麦（Triticumaestivum）样地,运用高分辨电感耦合等离子体质谱仪（HR-ICP-MS）测定了土壤及小麦籽粒中消解态Cu、Cd、Cr、Pb和Zn含量。结果表明,污灌土壤中Cu、Cd、Cr、Pb和Zn的均值含量分别为26.51、0.24、101.29、28.04mg.kg-1和85.59mg.kg-1,高于北京土壤元素背景值,已出现积累现象;小麦籽粒中5种重金属含量顺序为Zn（52.38mg.kg-1）〉Cu（6.09mg.kg-1）〉C（r4.62mg.kg-1）〉Pb（0.17mg.kg-1）〉Cd（0.04mg.kg-1）,其中Cr、Zn含量超出国家标准限值,食品安全需引起关注。在以污灌区小麦粉为主要食源条件下,健康风险评价显示：北京城郊污灌区单一重金属风险系数（HQ）尚未达到显著水平,但是郊区成人和儿童的5种重金属综合健康风险均大于1,4种不同人群的风险系数（HQ）和风险指数（HI）有相同的影响顺序,即郊区儿童〉郊区成人〉城区儿童〉城区成人;5种重金属中,Cr所占风险比例最小,由Cu和Zn所引起的健康风险所占比例最高。表明对北京城郊污灌区小麦籽粒主要消费区域和流通渠道以及由此引发的居民（尤其郊区儿童和成人）重金属健康风险需要予以关注,预防食品安全危害的发生。     

植物滞留系统草本植物对人工雨水中铅的富集及去除效果

采用盆栽试验研究4种草本植物(黑麦草,地毯草,早熟禾,高羊茅)对人工雨水中重金属铅的吸收富集和去除效率,并分析测定不同植物滞留系统介质、不同入口浓度情况下,植物地上部与根部铅含量及铅的去除率。结果表明,4种草本植物对人工降雨径流中的铅均有较好的去除效果,铅的平均去除率在94.73%～98.11%之间。不同草本植物去除人工降雨径流中铅的能力,从强到弱依次为高羊茅>黑麦草>地毯草>早熟禾。其中,4种草本植物对铅的去除率随着入口浓度的增加而增加;对于同一种草本植物同样的入口浓度情况下,沙土Ⅱ为最佳土壤介质,具有最佳的去除铅能力。4种草本植物地上部和地下部磷累积量分别在52.51～111.24μg和34.79～73.54μg之间;其中黑麦草铅累积总量最高,其次是地毯草,最低的是早熟禾。综合考虑污染物去除率和铅在植物体内的累积量,交替种植高羊茅和黑麦草能够提高植物滞留系统去除铅的能力且有利于延长植物滞留系统寿命。