碎石覆盖对河流硬质护坡土壤抗侵蚀性及植物生长的影响

针对河流硬质护坡生态修复中的稳定性和水分平衡等技术难点,提出了一种碎石覆盖技术,并通过抗冲刷实验和盆栽实验分析了不同碎石覆盖对土壤抗冲刷能力、保水性能及植物生长的影响.结果表明：粒径为1.5～2 cm的碎石覆盖处理在增强土壤抗冲刷能力、提高土壤保水性能和植物生物量方面效果明显,但覆盖厚度为5 cm和8 cm的碎石覆盖处理在抗冲刷、保水和促进植物生长方面的作用均无明显差异.厚5 cm、粒径为1.5～2 cm的碎石覆盖技术是硬质护坡生态修复中一种经济有效的技术方法.     

河道生态护坡关键技术及其生态功能

在上海4个生态河道示范区,开展了以生态修复和河岸侵蚀控制为目标的河道生态护坡技术研究。在不同河段分别采用了土壤生物工程护坡、全系列生态护坡以及复合式生物稳定等三类生态护坡技术。护坡工程完成后,以浦东新区机场镇生态河道示范区为重点,对主要护坡工程进行持续3a（2004~2006年）的生态监测,从坡岸的结构稳定性和生态稳定性两方面对护坡工程进行生态功能研究。3a来,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。     

人工沙棘林水文水土保持作用机理研究

对黄土丘陵半干旱区人工沙棘林冠层、枯枝落叶层、根系土壤层的水文水保作用的研究结果表明：7～10龄沙棘林冠平均年截留率为8．5％;5～10龄沙棘林地枯枝落叶层单次可截留0．89mm的降水。和农地相比,沙棘成林、幼林分别可减小50cm、25cm土层深度的容重。沙棘枯枝落叶层自身和覆盖土壤具有增强土壤抗冲刷的能力,林地覆盖2cm以上厚度的枯枝落叶层可保护表层土壤免受降水侵蚀}沙棘林具有增强土壤抗冲刷和侵蚀的性能,其中：抗冲性能的强弱与同土层中毛根数量呈显著的幂相关,抗蚀性能的强弱与土层中腐殖质含量有关。     

崇明岛河道治理中的生态护坡技术

生态护坡技术对于减弱河道生态系统中的河岸侵蚀及其水质保护至关重要。本研究以上海崇明岛瀛东村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生态护坡技术在河道坡岸修复中的应用及其生态效应;将自主发明的生态护坡技术应用到工程实例,并进行了连续的生态监测。结果表明,护坡工程竣工后第2年采样点河道中段(A2)与村口桥(A4)的坡岸抗剪强度均值分别为62.0和63.5kPa,远大于原始护坡A1处37kPa的抗剪强度,土壤抗剪强度有明显增加,坡岸结构稳定性增强。河水水质经过护坡植物的净化得到较好改善;沿水流方向,总氮(TN)从2.95降到1.08mg·L-1,减少了63.4%;铵态氮(NH4+-N)从2.64降到1.02mg·L-1,减少了61.4%。同时,河岸生境得到改善,生物多样性增加,生态稳定性增强。     

生态修复区植物群落土壤粒径的分维特征

土壤粒径分布及其分维特征是反映土壤质地与肥力的重要指标。本文采用土壤分形学理论与方法,研究了多伦县防风固沙区生态修复植物群落下土壤颗粒的分形维数及其在土壤剖面上的变化规律。结果表明:(1)生态修复区不同植物群落下的土壤粒径分布特征不同,其分形维数在1.962~2.260,依次为:荒草地柠条林白桦林杨树林樟子松林黄柳和旱柳混交林榆树林山杏林。(2)分形维数与不同粒级含量的相关性具有明显差异,其中分形维数与0.002、0.002~0.1 mm粒径含量呈显著正相关,与0.25~0.5 mm粒径含量呈显著负相关,与0.1~0.25、0.5~2 mm的粒径含量相关性不明显。(3)研究区0~20 cm土壤的分形维数较大,浅层土壤得到较好的改善,20 cm以下深层土壤改良的效果并不明显。本研究说明,多伦县防风固沙区经过十几年的生态修复,不同生态修复植物群落下土壤粒径分布具有不同特点,与未修复的荒草地相比分形维数偏大,土壤质地有所改善。     

长期免耕秸秆覆盖对寒地草甸土土壤物理性质的影响

黑龙江地处中温带地区,农田秸秆量大,不同秸秆还田技术与耕作制度结合对土壤物理性质的影响尚不明确.通过2010-2017年连续8年的田间定位试验,研究免耕条件下秸秆覆盖对草甸土土壤物理性质的影响.试验设秸秆无覆盖区(0%)、30%覆盖量(30%)、60%覆盖量(60%)、100%覆盖量(100%)4个处理.结果表明: 免耕条件下,秸秆覆盖可使土壤容重增加0.10～0.20 g·cm^-3,差异达到显著水平,并随覆盖量增加呈递增趋势;秸秆覆盖使土壤固相率比无覆盖增加2.5%～7.8%;土壤温度随秸秆覆盖量增加降幅增大,表层尤为明显,0～5 cm土层温度降幅1.87～2.90 ℃;土壤含水量随秸秆覆盖量增加呈增加趋势,与无覆盖相比差异显著,0～5 cm土层增加幅度为6.4%～10.2%;秸秆覆盖使土壤总孔隙和直径>0.05 mm通气孔隙减少,0.05～0.002 mm有效孔隙增加,覆盖量越大增加越明显,对土壤无效孔隙的影响不规律.长期秸秆覆盖增加了土壤紧实度和土壤水分,降低了土壤温度和土壤总孔隙,增加了0～5 cm土层土壤有效孔隙.     

增施CO2对植物修复土壤DEHP污染的影响

修复效率低一直是植物修复技术需要解决的关键问题之一.基于我国的CO2减排压力和CO2对植物生长的必要性,选择C3植物绿豆和C4植物玉米作为修复植物,以DEHP为目标污染物,探索增施CO2对植物修复土壤DEHP污染的影响.结果表明:DEHP对两种植物生长和根际微环境都产生了抑制性影响.增施CO2后,两种植物地上干质量显著增加,叶片SOD酶活性明显下降,根际土壤碱性磷酸酶活性增加,根际微生物群落结构改变,根际耐DE-HP胁迫微生物数量增加,表明增施CO2对促进植物生长、增强植物抗DEHP胁迫能力、改善根际微环境有积极作用.增施CO2还促进了两种植物对DEHP的吸收,特别是植物地下部分.这些共同作用导致增施CO2后的两种植物根际DEHP残留浓度明显下降,土壤污染植物修复效率提高.整体上看,增施CO2对C3植物绿豆的影响明显大于C4植物玉米.可以将增施CO2作为强化植物修复过程的措施之一.     

高速公路弃土场堆积边坡的生态防护试验

高速公路弃土场边坡的生态恢复与水土保持是公路建设环境保护的重要内容.在京珠高速公路粤境南段3号弃土场开展试验,探讨弃土场堆积边坡的生态防护技术及其应用效果.结果表明:弃土场采用香根草(Vetiveria zizaniodes)生态护坡技术,香根草在无养护措施的情况下能够快速生长形成密集草带,并具先锋植物的优势,1年后坡面植被覆盖率达100%,乡土植物种类增加到16种以上;而对照坡面植被自然恢复缓慢,仅生长少量本地杂草,植被覆盖率只有15%.香根草护坡效果显著,坡面土壤流失量比对照小区减少95.41%,边坡稳定,在一定程度上可代替浆砌片石骨架植草护坡措施.因此,高速公路弃土场边坡可大力推广应用香根草生态护坡技术.     

持久性有机污染土壤的植物修复及其机理研究进展

随着人类对化学品的依赖程度越来越高,环境的有机污染状况也越来越严重.有机污染土壤的植物修复是指利用植物在生长过程中,吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法,具有应用成本低、生态风险小、对环境副作用小等特点.本文综述了近年来国内外有机污染土壤的植物修复研究进展情况,重点介绍了多氯联苯、多环芳烃、农药和硝基芳香化合物等持久性有机污染物的植物修复,阐述了有机污染土壤植物修复的关键机制,并分析了该技术在实际工程应用中的局限性及应考虑的因素.最后,指出了今后该领域的重点研究方向.     

上海崇明岛前卫村沟渠生态修复示范工程评价

采用生物护坡技术、氧化塘系统和沸石处理系统,修建了上海崇明前卫村沟渠生态修复示范工程,并通过地表径流模拟实验及坡岸土壤参数、生物多样性、沟渠水体总氮和总磷含量等指标对该示范工程进行了评估.结果表明：与对照相比,使用灌丛垫技术修复后的坡岸土壤剪切力、紧实度和土壤湿度显著提高(P<0.05),坡岸植被延缓径流和去除悬浮物效果显著(P<0.05);使用柴笼技术修复后的坡岸土壤剪切力和悬浮物去除率显著提高(P<0.05),但对土壤湿度、紧实度和雨水径流的延滞作用不太明显.示范工程实施后,沟渠内水质得到明显改善,总氮和总磷含量显著下降(P<0.05),沟渠坡岸的生境质量和景观效果得到改善,生物多样性明显增加.采用土壤生物工程方法和其他生态修复技术集成可以稳定坡岸、改善沟渠的栖息地质量以及修复大城市郊区村镇沟渠的生态环境.     

增施CO2对植物修复土壤DEHP污染的影响

修复效率低一直是植物修复技术需要解决的关键问题之一.基于我国的CO₂减排压力和CO₂对植物生长的必要性,选择C3植物绿豆和C4植物玉米作为修复植物,以DEHP为目标污染物,探索增施CO₂对植物修复土壤DEHP污染的影响.结果表明: DEHP对两种植物生长和根际微环境都产生了抑制性影响.增施CO₂后,两种植物地上干质量显著增加,叶片SOD酶活性明显下降,根际土壤碱性磷酸酶活性增加,根际微生物群落结构改变,根际耐DEHP胁迫微生物数量增加,表明增施CO₂对促进植物生长、增强植物抗DEHP胁迫能力、改善根际微环境有积极作用.增施CO₂还促进了两种植物对DEHP的吸收,特别是植物地下部分.这些共同作用导致增施CO₂后的两种植物根际DEHP残留浓度明显下降,土壤污染植物修复效率提高.整体上看,增施CO₂对C3植物绿豆的影响明显大于C4植物玉米.可以将增施CO₂ 作为强化植物修复过程的措施之一.     

芹菜与伴矿景天间作对污泥农用锌镉污染土壤化学与微生物性质的影响

采集长期施用污泥导致的锌镉污染菜地土壤,通过盆栽试验研究芹菜与伴矿景天单作和两者间作模式下连续种植的修复效果.结果表明:随着修复次数的增加,单作处理中的植物生长不良,而间作处理下伴矿景天生长旺盛;与芹菜单作和伴矿景天单作相比,间作处理土壤有机质、速效氮、全氮、全磷显著降低,而速效钾浓度显著上升,土壤细菌数量提高7.9和18.4倍、真菌数量提高3.7和4.3倍,但脲酶和过氧化氢酶活性没有明显变化;BIOLOG结果也显示,间作处理下土壤微生物碳源利用能力和微生物群落功能多样性指数均显著高于单作处理;间作处理下土壤中Zn和Cd全量分别降低5.8％和50.0％,显著高于单作处理.表明土壤微生物效应可能是影响植物生长的重要原因之一.     

不同覆盖物对烤烟根温及生长和生理特性的影响

分别以大棚膜、稻草+大棚膜、普通膜、稻草、稻草+遮阳网和遮阳网为覆盖材料,研究覆盖物对烤烟根温以及生长和生理特性的影响.结果表明,各覆盖处理22 d对5和15 cm土壤总积温的影响明显不同,5 cm土壤总积温最高为大棚膜处理（424.75 ℃）,最低为稻草+遮阳网处理（378.75 ℃）,22 d 的15 cm土壤总积温最高为大棚膜处理（396.75 ℃）,最低为遮阳网处理（368.31 ℃）.随着土壤总积温的升高,烟株地上部和地下部干重都呈增长趋势,光合作用增强,根系活力提高;揭膜后第10天烟株根系干重有所增加,普通地膜处理的根系生物量增加最多,稻草+遮阳网处理最少.     

长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响

通过27年的长期定位试验,研究了长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响.结果表明：与自然土壤相比,黑垆土开垦后,0～10cm和10～20cm土层〉0.25mm的水稳性团聚体含量分别下降了21.35%和38.82%;0.5mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈下降趋势,其中〉5mm和5～2mm大粒径团聚体的下降幅度最大;而0.5～0.25mm的水稳性团聚体含量却增加了104.75%和23.13%.0～10cm土层各粒级水稳性团聚体含量均高于10～20cm土层.单施有机肥和有机无机肥配施处理5～2mm粒级的水稳性团聚体含量增加最多,〉5mm粒级次之;增施有机肥、有机无机肥配合施用和秸秆还田处理能显著增加大粒径水稳性团聚体含量,改善土壤团聚体的结构.各处理0～10cm土壤水稳性团聚体平均质量直径（MMD）均大于10～20cm土层;自然土壤的团聚体MMD显著高于同层次耕作土壤,长期施肥处理MMD大于无肥对照,有机物质培肥处理明显高于化肥处理.土壤团聚体MMD与〉0.25mm水稳性团聚体含量呈显著正相关.     

长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响

通过27年的长期定位试验,研究了长期施肥对黄土高原旱地黑垆土水稳性团聚体的影响.结果表明：与自然土壤相比,黑垆土开垦后,0～10 cm和10～20 cm土层＞0.25 mm的水稳性团聚体含量分别下降了21.35%和38.82%;0.5 mm以上各粒级的水稳性团聚体含量均呈下降趋势,其中>5 mm和5～2 mm大粒径团聚体的下降幅度最大;而0.5～0.25 mm的水稳性团聚体含量却增加了104.75%和23.13%.0～10 cm土层各粒级水稳性团聚体含量均高于10～20 cm土层.单施有机肥和有机无机肥配施处理5～2 mm粒级的水稳性团聚体含量增加最多,>5 mm粒级次之;增施有机肥、有机无机肥配合施用和秸秆还田处理能显著增加大粒径水稳性团聚体含量,改善土壤团聚体的结构.各处理0～10 cm土壤水稳性团聚体平均质量直径（MMD）均大于10～20 cm土层;自然土壤的团聚体MMD显著高于同层次耕作土壤,长期施肥处理MMD大于无肥对照,有机物质培肥处理明显高于化肥处理.土壤团聚体MMD与＞0,25 mm水稳性团聚体含量呈显著正相关.     

稻田冬闲期间覆盖稻草的生态效应

冬季覆盖和裸田休闲作为两种主要的冬闲方式,在我国南方地区广泛存在,且有扩大趋势.研究其生态效应,具有良好的理论及实践意义.以湖南亚热带双季稻作区为典型研究区域,以耕层土壤温湿度、田间植被生长、温室气体排放为主要指标,研究早晚稻稻草覆盖还田与无覆盖还田两种冬闲方式生态效应的不同.试验结果表明,稻草覆盖还田对冬闲稻田的生态效应主要包括4个方面:保温、保水、抑制田间杂草生长以及增加了指向大气的CO2排放.覆盖对土温的影响主要在地下5cm层,试验期内,温度较无覆盖平均高出1.0～3.2℃;覆盖对耕层水分的影响主要在0～15cm层,覆盖与无覆盖之间差异达到极显著水平;另外覆盖显著改变了冬闲稻田生态系统的CO2与大气的交换情况,试验期内,由无覆盖的固定了CO2气体4.13 tCO2·hm-2转为覆盖处理的净排放3.06 tCO2·hm-2,致使冬闲稻田由大气的碳汇变为碳源.     

静电场处理种子对干旱下柠条幼苗膜脂过氧化作用的影响

基于静电场处理植物种子可以促进幼苗生长、提高产量和改变品质的认识，为探讨这项措施能否改善干旱条件下与植物抗干旱胁迫能力有关的生理特性问题，我们选择大小一致的柠条（Caraganacorshinskii）干种子，分别置于4．0kV／cm、4．5kV／cm和5.0kV／cm的静电场中处理10min，以不经静电场处理为对照。然后分别播种于放有细沙的花盆中，于室内（温度为20℃，自然漫射光）培养30d后停止浇水，此时苗高为6～8cm，土壤含水率为4．91％。待土壤自然回干第3d土壤含水率为2．54％，第5d为2．17％时，测定幼苗体内SOD活性（Giannopolitis，Ries…     

高寒灌丛生长季土壤转化酶与脲酶活性对增温和植物去除的响应

对青藏高原东缘窄叶鲜卑花土壤转化酶与脲酶活性对增温(0.6～1.3 ℃)和植物去除的响应进行研究,以了解气候变暖和植被干扰对高寒灌丛生长季不同时期土壤生态过程的影响.结果表明: 增温在整个生长季节使去除/不去除植物处理土壤转化酶活性显著增加了3.7%～13.3%.增温除在生长季末期对不去除植物处理土壤脲酶活性影响不显著以外,在其他时期使去除/不去除植物处理土壤脲酶活性显著增加10.8%～56.3%.去除植物处理对土壤转化酶与脲酶活性的影响因增温与生长季节而存在显著差异.去除植物显著降低了不增温样方生长季初期和末期与增温样方整个生长季节土壤转化酶活性,而没有显著影响生长季中期不增温样方土壤转化酶活性.去除植物仅在生长季末期使不增温样方土壤脲酶活性显著降低了10.5%;而在增温样方,去除植物仅在生长季初期和中期使土壤脲酶活性显著降低16.0%～18.7%.以上结果有利于全面认识高寒灌丛生态系统土壤碳氮循环过程.     

覆被对桔园旱季土壤水分变化和利用的影响

稻草覆盖和自然覆被是解决红壤丘陵区季节性干旱的有效措施.2005～2006年在桃源农业生态试验站进行了稻草覆盖和自然覆被对桔园降雨入渗、土壤蒸发、土壤水分调控和利用结构影响的研究,结果表明:稻草覆盖和自然覆被更有利于雨水的储存和向深层入渗,雨后48h分别比裸地土壤储水增量多3.33mm和1.33mm,降雨入渗深度分别为40cm和80cm.此外,稻草覆盖和自然覆被分别抑制了69.10%和36.53%的土壤蒸发,其蒸发抑制作用在午间高温时段表现尤为明显,使得更多的水分以植物蒸腾(稻草覆盖15.71%、自然覆被7.30%)和土壤蓄留的方式支出,并且分别降低了20.55mm(稻草覆盖)和14.33mm(自然覆被)的水分支出.覆被下土壤水分结构发生明显改变,0～20cm土层受外界条件影响较大,土壤水分变异系数较大,自然覆被由于覆盖的植被消耗表层水分,水分亏缺较大,平均含水量为稻草覆盖>裸地>自然覆被;20～80cm土壤水分变异减小,平均含水量稻草覆盖>自然覆被>裸地;120～160cm深土层中,自然覆被下土壤水分得不到补给,变异系数增大,稻草覆盖和裸地水分变化稳定,平均含水量稻草覆盖>裸地>自然覆被.     

喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N_2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。