地理信息系统在植物根系生长动态研究中的应用

采用高分辨率数码相机获取植物根系的图像,应用GIS软件ARCVIEW测定根系的长度、纵截面积和平均根径.并且从标尺位置、根系的倾斜度两个方面讨论了该方法的误差大小.与目前的其他测定根长的方法相比.该法简单易行、准确、快速,较适合于根系的无损监测.     

喷施液态地膜对盐碱地植被和土壤理化因子的影响

[目的]探讨喷施液态地膜对盐碱地植被和土壤理化性质的影响。[方法]在轻度退化的盐碱地上设置了CK(0 kg/hm²)、LF(375.0 kg/hm²)、HF(562.5 kg/hm²)3个液态地膜喷施梯度试验,探讨不同液态地膜喷施量对盐碱化土壤地上植被生物量、有机碳含量、土壤养分和酸碱度等指标的影响。[结果]随着液态地膜喷施量的增加,土壤理化性质呈现不同的变化趋势,与对照相比,562.5 kg/hm²的喷施量使土壤有机碳提高了7.79%,全磷含量提高了111.11%,地上生物量提高了65.3%;在375.0 kg/hm²的喷施情况下土壤全氮超过对照样地的46.2%。[结论]液态地膜的使用显著提高了植物地上部分生物量和土壤有机碳储量,增加了土壤中全磷含量,有助于盐碱地土壤改良和固碳增汇能力的提升。     

石油污染盐碱土壤生物修复模式研究

[目的]寻找适宜的石油污染盐碱土壤的野外生物修复模式。[方法]以实验室前期保存和新筛选的石油降解细菌菌群为基础,制备固体菌肥,首先在室内条件下研究C∶N∶P、菌肥施入量对降解率的影响,并将菌肥施入量、植物种类、土壤翻耕对野外土壤污染修复效果的影响进行试验研究。[结果]菌肥的降解特性决定了石油污染物的降解效率,无效的菌肥在室内外试验中都会削减石油污染物的修复效果;在适宜的土壤C∶N∶P条件下,新鲜菌肥的施入量增加,可有效提高石油污染物的降解率。足够的菌肥施入量能够在短期内(10~20 d)发挥高效降解作用。在野外修复模式研究中,翻耕对扰动盐碱土壤的石油污染修复作用有限,土著优势植物碱蓬比苜蓿更适于植物-微生物的联合修复。[结论]在野外条件下,适宜的盐碱土壤石油污染修复模式为碱蓬+10%新鲜菌肥+不翻耕+营养(C∶N∶P=100∶5∶3)。     

城市透水性下垫面降雨径流污染的影响因素研究

[目的]探究城市透水性下垫面降雨径流污染的影响因素。[方法]从降雨径流产汇流特性和污染物冲刷规律角度,在实验室条件下对3种透水性下垫面(草地、透水砖、压实裸地)的降雨径流污染进行正交试验。[结果]草地、透水砖及压实裸地的次降雨径流系数差异较大,分别为0.28~0.43、0.35~0.55、0.72~0.74,地表的溶解性污染物冲刷进入径流水体中的比例较高,冲刷率可达50.00%~88.00%。坡度和降雨强度极大地影响产流过程,是影响产汇流时间、径流水量和电导率的重要因素;流量峰值产生时间、电导率峰值产生时间、退水时间、退水量和径流系数主要取决于下垫面性质;降雨动能的影响大于下垫面的入渗量,是影响溶解性污染物冲刷效率的最主要因素。[结论]该研究可为海绵城市建设提供科学依据。     

日本楤木对重金属Cd污染土壤的修复效果

通过盆栽模拟试验,验证日本楤木(Arlia elata var.inermis)对重金属Cd污染土壤是否有修复效果及重金属Cd在植物体内的累积转移是否影响其食用安全性。结果表明,日本楤木对重金属Cd的富集能力较强且转运系数较大,且地上部的富集系数高于地下部的富集系数。日本楤木根、茎、叶中的重金属含量超过了国家无公害绿色蔬菜标准,不符合食用标准。通过日本楤木对重金属Cd污染的修复效率来看,日本楤木对低浓度重金属Cd污染的土壤修复效率达到最大,为60%,随着重金属Cd胁迫浓度的增加,日本楤木的修复效率逐渐降低。因此,在重金属Cd污染的农田土壤中,日本楤木可作为抗污染植物,但体内的重金属Cd的含量表明不宜直接食用。     

萱草对Cd、Pb、Zn复合污染土壤的修复潜力

以盆栽萱草为试验对象,研究萱草对不同浓度梯度镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)复合污染土壤的修复效果。结果表明,Cd、Pb、Zn复合污染对萱草地上生物量有明显的促进作用;萱草对Pb、Zn的吸收能力较弱,对Cd的吸收能力相对较强;落叶前,复合重金属胁迫下萱草叶片对Cd、Pb、Zn的吸收有一定的促进作用;落叶后,低浓度复合重金属胁迫下萱草叶片对Cd、Pb、Zn的吸收有一定的促进作用,而高浓度复合重金属胁迫有抑制作用;随复合污染浓度升高,萱草根中Cd、Pb、Zn含量总体呈下降趋势;落叶前后,随重金属污染浓度的上升,萱草叶片对Cd、Pb、Zn的富集系数多呈下降趋势;萱草对Cd、Pb、Zn的转移系数多大于1.0。总之,萱草可用于Cd、Pb、Zn复合污染土壤的修复。     

3种城郊防护林土壤呼吸与温湿度的关系

以天津市3种代表性的城郊防护林(杨树、火炬树、刺槐)为研究对象,利用便携式土壤碳通量全自动分析仪ACE进行定期观测,研究结果表明:(1)在2018年4—10月生长季3种城郊防护林土壤呼吸速率的日变化表现为单峰曲线,最大值出现在10:00—15:00,最小值出现在20:00—5:00。(2)土壤呼吸速率的季节变化为明显的单峰曲线,杨树土壤呼吸速率在7月达到峰值,为3.80μmol/(m~2·s);而火炬树和刺槐土壤呼吸速率在8月达到峰值,分别为3.84、4.75μmol/(m~2·s);杨树、火炬树和刺槐的土壤呼吸速率平均值分别为2.01、2.25、2.62μmol/(m~2·s),差异达显著水平(P0.05)。(3)土壤呼吸速率与土壤温度之间具有显著的二次函数关系(P0.05),拟合度为78.8%～84.7%;与土壤湿度之间呈显著或极显著线性正相关,拟合度为66.8%～90.2%。(4)对土壤呼吸速率和10 cm深度的土壤温度(T_(10))及5 cm深度的土壤湿度(M_5)之间进行多元线性拟合,相关系数为0.826～0.950,说明多元线性模型能够很好地解释土壤温度和湿度对土壤呼吸的协同作用,表明土壤温度和湿度是3种城郊防护林土壤呼吸速率的主要影响因子。     

基于双层数据分解混合模型预测鄱阳湖COD

化学需氧量（Chemical Oxygen Demand, COD）是衡量水质状况的最重要参数之一,反映水体受还原性物质污染的程度。该研究采用改进的完全集合经验模式分解（Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition With Adaptive Noise, ICEEMDAN）、变分模式分解（Variational Mode Decomposition, VMD）相结合的双层数据分解算法,并利用双向长短期记忆（Bidirectional Long Short-term Memory, BLSTM）神经网络,提出了一种混合模型IVB（Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition With Adaptive Noise-Variational Mode Decomposition - Bidirectional Long Short-term Memory）,并以鄱阳湖高锰酸盐指数（Permanganate index, CODMn）监测数据为研究对象,进行案例研究。结果表明,IVB模型具有良好的预测性能：1 d以后的CODMn预测中,IVB模型的平均绝对百分比误差为2.21%,与单一BLSTM神经网络模型相比降低了10.57个百分点,而与IB (Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition With Adaptive Noise - Bidirectional Long Short-term Memory)模型相比降低了4.62个百分点;7 d以后的CODMn预测中,IVB模型的平均绝对百分比误差为8.18%,与单一BLSTM神经网络模型相比降低了16.34个百分点,而与IB模型相比降低了4.68个百分点。这项研究表明,所开发的IVB模型可以用作水资源管理的有效分析与决策工具。     

植被毯措施对黑土农田浅沟侵蚀的防护效果研究

为了探究植被毯在植被恢复早期的浅沟侵蚀防护效果,并为黑土农田浅沟治理提供科学依据。以黑土耕作层土壤为研究对象,通过室内模拟汇流冲刷试验,定量分析了植被毯在不同汇流强度下对农田浅沟侵蚀产流产沙的影响。实验结果显示:在小于30 L/min汇流强度时,植被毯措施可减少16.23%的径流和80%以上的产沙。当汇流强度增大到40 L/min时,植被毯措施减沙效益由82.19%下降到26.63%,而减流效益由15.74%减少到1.63%,基本无减流效果。继续增加汇流强度达到50 L/min时,植被毯措施的减沙效果进一步下降,并最终失去防护作用。研究表明植被毯措施在一定汇流强度下能够有较好的减流减沙作用,且其减沙作用明显高于减流作用。因此,一定条件下,可以有效防治浅沟的进一步侵蚀,且对于改善草被前期生长及生态环境有一定帮助。     

不同下垫面径流系数与雨强及历时关系的实验研究

城市下垫面类型的多样化,使得径流系数在时空上的变化越来越复杂。采用自制模拟降雨系统,对SBS、不透水地砖、水泥地面、透水砖和草地等典型下垫面进行了实验研究。结果表明:弱透水性的下垫面径流系数容易达到较高的稳定值,透水砖的下渗能力接近草地。双曲线模型能够较准确地描述径流系数与单影响因素之间的关系,并得了到具有一定物理意义的降雨历时(或雨强)与各下垫面径流系数的最优拟合公式,且除透水砖外其相关系数达92%~97%,可见降雨历时对径流系数的影响较大。相同降雨条件下,3种弱透水性下垫面按径流系数由大到小依次为:不透水砖、SBS、水泥路面。降雨量较小时,下垫面的表面洼蓄及附着水层的比例不能忽略,此时径流系数不能反映渗透能力。透水砖和草地的下渗能力很强,适当增加其面积可提高城市雨水下渗能力。本研究可为城市雨水利用研究的后续工作提供参考。