用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果

针对太湖流域农田非点源污染严重的现状,结合当地实际情况提出了一种新的生态工程学解决方法——生态拦截型沟渠系统,它主要由工程部分和植物部分组成,能减缓水速,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农田排出养分的控制。试验区沟渠植物具有一定的经济价值,且景观效果良好。沟渠系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48．36％和40．53％。此外,该生态工程的另一个显著优点就是不另外占用土地,符合平原水网地区农田沟渠的实际,具有很好的推广应用潜力。     

水培经济植物对污水中磷的吸收利用及去除效果

对13种经济植物在污水水培条件下净化污水中磷的能力进行了研究。结果表明,黑麦草(Lolium multiflorum)、水芹(Oenanthe stolonifera)、莴苣(Lactuca sativavar.angustana)、酸模(Poly-gonum iapathifolium)、生菜(Lactuca sativa)、小葱(Allium ascalonicum)、五月慢青菜(Brassica chinen-sis)等品种具有较高的净化能力。在4个半月的水培中,TP的去除量分别达到10.27、10.35、6.5~6.896、.91、5.72、5.46和6.19 g.m-2;TP的去除率分别达到94.5%、95.2%、93.6%~99.3%、99.6%、99.5%、95%和89.2%。植物吸收作用是最主要的污水磷去除机制,沉淀在污水磷净化中的作用较小。污水中磷的去除与植物的生长期密切相关。黑麦草、水芹等7种植物适宜作为苏南地区冬季化粪池污水水培植物。     

石龙芮在城市生活污水净化中的应用潜力

采用水培技术,研究了石龙芮(Ranunculus sceleratus L.)在净化城市生活污水中的应用潜力.经5 d培养,石龙芮处理组总氮(K-N)、总磷(TP)浓度分别降低到2.93和0.097 6 mg·L-1,总去除率分别达到97.47%和98.44%;氧化还原电位(Eh)迅速提高; pH值得到一定的改善; 浊度迅速下降, 72 h后达到5度. 而对照组K-N、TP浓度分别为35.42和1.27 mg·L-1, 总去除率仅为52.29%和61.31%; 氧化还原电位上升缓慢; 浊度下降缓慢,72 h后仍为 57.8度.结果表明石龙芮在富营养化水体控制及水生生态修复中具有很大的应用潜力.     

滇池流域居民-农田混合区面源污染控制集成技术

以滇池流域六甲乡金家村为研究对象,该区为城郊典型的居民-农田混合区,总面积14万m²,其中居民区面积为7.7万m²,常驻人口780口,区内有一家约120头的养猪场,一个具有9家洗涤企业的金家村工业园区,居民区和养殖、工业废水直接排向就近的90%种植韭菜的农田区。针对该区村庄-小企业-农田-养殖业呈复区分布,污染源复杂,雨污混流污染严重,污水管网建设滞后,化肥施用过量,沟渠湿地系统破碎等现状,研发出兼顾水质净化和农田排灌的居民-农田混合区面源污染控制集成技术,包括改良化粪池与组合基质床,生态支沟,生态干渠,A/O生物处理系统,复合人工湿地等污水处理技术,以及农田内部的节氮控磷技术,如精确施肥,施用硝化抑制剂抑制氮向水体迁移,垄沟内浮萍的氮磷滞留与养分循环利用。通过12个月的连续监测表明:在非降雨日负荷为500m³/d的工况下,改良化粪池与组合基质床对COD,TP,TN的去除率分别为61.3%,50.50%,44.4%;A/O生物处理系统对COD,TP,TN的去除率分别为65.8%,55.2%,55.2%;生态支沟由于进水量小浓度高,水力停留时间长,其对COD,TP,TN的去除率均比生态干渠的高,分别高29.0%,17.5%,28.4%;系统末端复合人工湿地对污染物质的去除效果分别为COD 50.6%,TP44.9%,TN36.4%。一年内依托集成技术建设的生态工程去除污染物的总量为COD 143.71t,TP2.43t和TN16.99t,对氮磷的去除量相当于一座负荷为350～620m³/d 的市政污水处理厂去除的量。经济效益分析得出,整个系统日耗电量18度,由一名工人即可管护。传统施肥减量20%+叶面肥,每年每公顷可减少氮肥投入约2400元,增加叶面肥投入约500元,减少收入约1300元,合计增收3200元。浮萍滞留与养分循环利用,每年每公顷韭菜地相当于少施用151kg尿素和93kg过磷酸钙的氮磷含量。施用DCD和元素硫,淋溶水中硝态氮的浓度降低了59.2%,测渗水中则降低了62.2%。可见,居民-农田混合区面源污染控制集成技术不但可以有效去除污染物,而且在保证产量的情况下,增加农民收益。技术适用于城市郊区、城乡结合部及广大农村等城市污水管网未覆盖地区推广使用,具有巨大的推广潜力。     

中国典型丘陵区人口密集乡村景观的土壤碳氮磷分布特征

基于IKONOS高分辨率(1 m)卫星遥感图,根据生态立地分层分类规则,评价了四川盆地、江南山地和华南山地等典型丘陵区人口密集的乡村景观结构对0～30 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)密度及储量的影响.结果表明：SOC密度的面积加权平均值为江南山地丘陵(2.72±0.76 kg·m^-2) > 华南山地丘陵(2.65±0.73 kg·m^-2)>四川盆地丘陵(2.15±0.57 kg·m^-2);TN密度的面积加权平均值为江南山地丘陵(0.28±0.06 kg·m^-2) >四川盆地丘陵(0.27±0.06 kg·m^-2) >华南山地丘陵(0.21±0.06 kg·m^-2);TP密度的面积加权平均值为四川盆地丘陵(0.19±0.04 kg·m^-2) >江南山地丘陵(0.11±0.03 kg·m^-2)>华南山地丘陵(0.08±0.04 kg·m^-2).四川盆地、江南山地和华南山地丘陵SOC、TN和TP储量最高的生态立地类型分别为小规模1年生旱地作物、两季水田和斜坡次生阔叶疏林.SOC和TN密度均以水田或林地最高,而以低覆盖度的挖掘地和山顶旱地最低,TP密度的分布较为复杂.细微尺度的生态立地水平分析可以较好地反映出丘陵区人口密集乡村景观地区的生态结构和SOC、TN、TP的分布情况.     

铅锌尾矿上自然定居植物

在凡口1#铅锌尾矿库内共有10种植物自然定居,这些植物主要生长在尾矿库的边缘区域.植物在尾矿上的生长、分布明显受到表层尾矿某些物理性质如稳定状况、含水量等的影响,尾矿中的营养物质含量与植物的生长高度以及群落盖度有一定的关系.杜虹花(Callicarpa pedunculata)体内的Pb、Zn、Cu和Cd含量大小顺序为叶>根>茎,而盐肤木(Rhuschinensis)和美丽胡枝子(Lespedeza     

长江平原区乡村景观的结构、管理及其对土壤氮磷的影响

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江平原区乡村景观的结构、管理与土壤全氮、全磷密度和储量的关系.景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样方法,在生态立地缀块中随机设定取样点进行土壤或底泥取样;通过自助法对12个样方重取样,用区域多变量最优化方法计算样方的区域权重,并结合不确定性分析模型评价区域土地利用/覆被、土壤全氮和全磷储量.结果表明:在85.24×103km2的长江平原区乡村景观面积范围内,0～30cm土壤全氮、全磷储量分别为29.87Tg N和 19.79Tg P.最大的5种土地利用/覆被的类型为水田、水产养殖、非渗漏性建筑用地、旱地1年生作物和闲置水域,占区域总面积的82.9%;其土壤全氮、全磷储量分别占区域总量的82.6%和80.8%.其中平原稻田面积为38.93×103km2,占总面积的45.5%;其0～30cm土壤全氮、全磷储量分别高达15.26Tg N和9.13Tg P,分别占总储量的51%和45%.揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对区域土壤全氮、全磷的影响模式.这种在小尺度下对土地管理调查,土壤全氮、全磷及其它生态特征研究方法的精确度明显优于传统的基于30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究.     

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被及其土壤有机碳储量变化

过去60a来,长江中下游平原的乡村地区发展迅速,引起土地利用覆被及其土壤有机碳储量明显地变化。通过选取区域代表性样方、基于1942年航片和2002年IKONOS影像研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集1965年前土壤有机碳历史数据,用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其030cm土壤(或底泥)有机碳储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生土地利用覆被转化,其中耕地转化为非耕地的面积为21%(18×103km2)。土地利用覆被类型转化及其有机碳密度的变化导致该区域土壤有机碳储量的净增加。该区域稻田和闲置水域面积分别减少了21.5%(18.5×103km2)和6.7%(5.7×103km2),导致其土壤(或底泥)有机碳储量分别减少41.8TgC和12.9TgC;而水产养殖、非渗漏表面为主的建筑用地、种植木本作物和种植1年生作物的水浇地面积分别增加了14.2%(12.2×103km2)、7.7%(6.7×103km2)、3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2),使其土壤(或底泥)有机碳储量分别增加32.2TgC、22.2TgC、12.2TgC和6.5TgC。近60a来,整个区域030cm土壤有机碳的储量增加了18.2TgC,其净增加的可能性为75%,形成了弱碳汇。这主要是由于区域稻田土壤有机碳密度增加了17%,使区域土壤有机碳储量增加了22.2TgC(其净增加的可能性为92%);而且,稻田转化为种植木本作物和种植1年生作物的水浇地也使区域土壤有机碳储量分别增加了1.3TgC(净增加的可能性为86%)和0.3TgC(净增加的可能性为70%);此外,闲置水域转化为水产养殖也使区域土壤有机碳储量增加1.3TgC(净增加的可能性为77%)。但是,稻田转化为水产养殖和非渗漏表面为主的建筑用地导致区域土壤有机碳储量损失6.3TgC和0.6TgC。因稻田土壤有机碳密度增加及稻田转化类型的土壤有机碳储量变化的影响,使整个区域形成弱碳汇,但如果稻田继续减少的话,很可能变成碳源。通过选取区域代表性样方、研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集土壤历史数据,采用尺度推绎方法,研究揭示了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其土壤有机碳储量的变化。     

长江下游平原区乡村景观的结构、管理和土壤有机碳研究

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江下游平原区乡村景观的结构,土地管理与土壤有机碳储量的关系。景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对边界清晰的均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样设计方法,在生态立地斑块中随机设定取样点进行土壤和淤泥取样;利用区域权重系数进行区域土地利用/覆被和土壤有机碳储量评价计算。结果表明:在2.13×106hm2的长江下游平原区乡村景观面积范围内,0~30cm土壤有机碳储量为76.97Tg。该区域土地利用/覆被的主要类型为水田,水产养殖,非渗漏性建筑用地,旱地1年生作物和水浇地多年生作物,这5种类型的面积百分数和土壤有机碳储量百分数分别为83%和85%。其中平原稻田面积为0.89×106hm2,占总面积的42%;其0~30cm土壤有机碳储量高达36.60Tg,占总储量的48%。通过区域分层取样和小尺度景观斑块的区域权重推绎分析,揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对当地和区域土壤有机碳的影响模式。这种在小尺度下对土地管理调查,土壤有机碳和其它生态特征研究的方法明显优于传统的基于30~1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究和基于土壤类型的区域土壤有机碳储量评价方法。     

陆地生态系统中人为因素对DOM影响研究进展

尽管DOM和WEOM只占土壤有机质的一小部分,却是土壤溶液的重要组成部分,参与众多土壤过程。本文着重介绍DOM和WEOM的定义、研究方法及森林和农田两种不同生态系统中DOM和WEOM的研究现状及耕作、施肥等农业措施对DOM和WEOM的影响。已有研究主要集中于DOC,而缺乏对DON、DOP的研究,且研究方法间差异较大。森林生态系统DOM／WEOM含量要高于草地和耕地。土地利用方式变化对DOM的影响主要取决于改变后的土地利用方式。管理措施对DOM／WEOM通常只有短暂的影响．且不同因素作用结果不一。