PHYSICAL DETERMINANTS OF ECONOMIC VALUE OF RIPARIAN BUFFERS IN AN AGRICULTURAL WATERSHED1

ABSTRACT: Economic values of riparian buffers in a watershed are evaluated by the changes in the net economic return for farming with and without riparian buffers when achieving the same water quality objectives. The simulated water quality impacts of alternative farming systems using SWAT and experimental data for riparian buffers are used in a mathematical optimization model to estimate net economic return for farming subject to a water quality objective. Physical characteristics such as stream length, channel slope, average land slope, cropland percentage and several soil attributes are identified in the watershed using ARC/INFO GIS. A regression model is then used to evaluate the impacts of these physical characteristics on the estimated economic values of buffers. The study is conducted in Goodwater Creek watershed, Missouri. The results show the estimated economic value of buffers is significantly affected by some soil properties, stream length, and cropland percentage in watershed and can be used to improve the effectiveness of riparian buffers at watershed and regional levels.     

碟形沼泽湿地水中氮的动态变化及影响因素分析

通过对三江平原碟形湿地不同植被类型沼泽水体中氮含量的研究表明,漂筏苔草、毛果苔草和乌拉苔草沼泽水体中各形态氮含量具有明显的季节变化特征.总氮(TN)含量在5-10月份的植物生长季节表现为先增加后降低的趋势,不同植被类型沼泽水体TN含量明显不同.NH4+-N是无机氮的主要存在形态,含量比例在44.81%～98.89%之间.在整个生长季,乌拉苔草沼泽水NH4+-N含量呈先增加后降低的趋势,毛果苔草沼泽水NH4+-N含量在8月份具有峰值,漂筏苔草沼泽水NH4+-N含量较低,波动不大.硝态氮(NO3--N)在生长季中期含量较低,而亚硝态氮(NO2--N)含量较高;生长季末期NO3--N含量增高,而NO2--N含量降低.沼泽水体中不同形态氮浓度与植被类型、植被生长阶段密切相关,并且受到水温、降雨、蒸发、农田排水等因素的影响.     

Influence of Restoration Age and Riparian Vegetation on Reach‐Scale Nutrient Retention in Restored Urban Streams

In urban watersheds, stormwater inputs largely bypass the buffering capacity of riparian zones through direct inputs of drainage pipes and lowered groundwater tables. However, vegetation near the stream can still influence instream nutrient transformations via maintenance of streambank stability, input of woody debris, modulation of organic matter sources, and temperature regulation. Stream restoration seeks to mimic many of these functions by engineering channel complexity, grading stream banks to reconnect incised channels, and replanting lost riparian vegetation. The goal of this study was to quantify these effects by measuring nitrate and phosphate uptake in five restored streams in Charlotte and Raleigh, North Carolina, with a range of restoration ages. Using nutrient spiraling methods, uptake velocity of nitrate (0.02‐3.56 mm/min) and phosphate (0.14‐19.1 mm/min) was similar to other urban restored streams and higher than unimpacted forested streams with variability influenced by restoration age and geomorphology. Using a multiple linear regression approach, reach‐scale phosphate uptake was greater in newly restored sites, which was attributed to assimilation by algal biofilms, whereas nitrate uptake was highest in older sites potentially due to greater channel stability and establishment of microbial communities. The patterns we observed highlight the influence of riparian vegetation on energy inputs (e.g., heat, organic matter) and thereby on nutrient retention.     

香溪河流域不同介质中碳、氮、磷的分布特征及相关性研究

为了解香溪河流域碳、氮、磷的分布情况及水、陆生态系统中这些生源要素间的相互关系,对流域内河岸带土壤、河流水体及沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量进行调查,分析它们在流域内的分布特点,探讨各要素在3种介质间的相关性及随河流级别的变化规律。研究发现,超过60%的样点土壤中TOC、TN含量处于"较丰富"或"丰富"等级,耕地附近样点的TOC、TN和磷矿区附近样点的TP普遍偏高。河流水体及沉积物中各要素的含量都与土壤中的含量紧密相关,但水、陆介质间TP的相关性较TOC、TN强。低级别河流样点土壤中TOC、TN、C/P、N/P值和沉积物中C/P及N/P值整体较高级别河流样点高。结果表明:以磷矿开发和农业施肥为代表的人类活动,对香溪河流域内生源要素的含量及分布产生了显著影响;水体中P元素含量与陆源关系最强,在水体污染控制中应予以重视。     

福州市山仔水库植被缓冲带建设研究

水源地生态系统在水分调节、水质净化等服务功能方面有更高的要求,水源地生态保护问题受到国家高度重视和社会各界的广泛关注。本研究根据福建省县级水源地分布情况及环境现状,选择典型、具有代表性的敖江流域内山仔水库周边植被缓冲带进行研究,分析植被缓冲带对地表径流泥沙、氮、磷的截留和消减效果．在此基础上提出植被缓冲带的建设管理和保护措施。本研究对于保护水源地水质,保障饮水安全和人民身体健康,促进资源的可持续利用和生态、环境的可持续保护有着重要的作用。     

改造滤岸对城市降雨径流中氮磷去除的中试研究

选择煤渣、锯末、沸石、麦饭石、土壤和马尼拉草构建了城市河岸带改造滤岸中试模型,并对其去除城市降雨径流中氮磷污染物能力进行了研究.结果表明,改造滤岸对表面径流和下渗径流中NH4+-N和TP具有良好的净化效果和较强的去除能力;NH4+-N平均去除率分别为66.5％和83.7％,TP平均去除率分别为42.6％和96.2％,出水水质分别可达国家地表水Ⅳ类和Ⅲ类水标准,模型稳定后对表层径流和下渗径流中TN的去除率可达20％左右;模型对NH4+-N、TN和TP的处理负荷分别为634.1～1114.5 mg-m-2·h-1、102.2 ～594.2mg· m-2·h-1和20.6～ 209.0 mg·m-2· h-1,表面径流大于下渗径流.模型内碳源(锯末)以及其他介质的添加虽然能够提高氮的转化能力,但也会影响模型对TN的去除率;下凹断面和末端断面对氮磷的去除率和去除负荷间存在一定的差异,但随着模型的稳定其差异逐渐降低.模型对氮磷的处理负荷与入水氮磷浓度呈显著正相关,说明模型具有一定的抗冲击能力.     

高放射性核废料辐射对深地质处置环境和储罐材料危害的研究进展

介绍了高放核废料的主要放射性衰变以及用来实验的辐射设备,分别论述了辐射对于金属储罐近域介质(地下水、膨润土及混凝土缓冲回填材料)的影响以及对储罐材料腐蚀的影响。虽然核废料的辐射性对于缓冲回填材料影响不大,但是地下水发生辐射分解使得储罐近域环境变为氧化环境,同时储罐材料受到辐射影响电化学状态也会发生改变。最后指出了当前研究存在的问题及未来重点研究方向。     

丹江口库区库滨带植被土壤细菌群落多样性及PICRUSt功能预测分析

微生物是土壤元素生物地球化学循环的主要驱动力,目前库滨带植物截留和消减污染物质过程中细菌群落及其功能研究尚未清楚.本研究选取适宜丹江口库区库滨带生长的4种典型植物(草本植物香根草、芦苇、乔木植物杜梨和灌木植物假奓包叶),采用16S r DNA Miseq高通量测序技术研究根际细菌群落组成,发现其主要由变形菌门、拟杆菌门、放线菌门等31个门、343个属的细菌组成,表现出群落组成的丰富性.细菌群落分析表明香根草和芦苇细菌群落结构较为相似,但和杜梨细菌群落结构差异最大.PICRUSt功能预测分析表明,库滨带植物根际细菌主要涉及次生产物代谢的生物合成、转录、多糖生物合成和代谢、细胞生长和死亡等38个子功能,表现出功能上的丰富性.库滨带植物根际细菌代谢能力整体趋势为假奓包叶芦苇香根草杜梨.本研究初步探讨了丹江口库区库滨带不同植物根际细菌群落和功能,为丹江口水库库滨带植被构建及其水环境保护提供了参考依据.     

太湖竺山湾缓冲带两种人工草林土壤反硝化作用比较

在太湖竺山湾缓冲带选取两种人工草林(杨树灌木混合林和纯杨树林),对其林床地表径流、林下土壤水和林下地下水进行了为期1 a的观测,比较了土壤反硝化作用.结果表明:①两种人工草林林下土壤生化性质、w(有机碳)以及各形态氮质量分数在1 m深度内垂向剖面上的分布大致相同;②两种人工草林内地下水中的ρ(NO₃--N)在1 a之内都没有明显升高趋势,显示反硝化作用在土壤水的入渗过程中有效削减了NO₃--N,并阻止了其向地下水的迁移;③在垂直剖面上,两种人工草林土壤水中ρ(NO₃--N)在40 cm深度处出现峰值,同深度处的ρ(DO)(低至0.08 mg/L)、E_h(氧化还原电位,0~18 mV)也较低,说明40 cm深度附近可能发生了耦合的硝化-反硝化作用;④在垂直剖面上,两种人工草林土壤中反硝化势和反硝化菌数均在40 cm深度附近出现峰值,虽然杨树灌木混合林土壤反硝化势[2.1 mg/(kg·h)]是纯杨树林[1.1 mg/(kg·h)]的2倍,但两种人工草林土壤中实际的反硝化速率受ρ(NO₃--N)的限制,没有明显的差别.研究显示,两种人工草林土壤都在40 cm深度附近存在反硝化活跃带.      

过载状态下橡胶减振器动态性能分析

目的研究飞行过载状态下的橡胶减振器动态性能。方法通过对试验件施加不同大小力来模拟过载情况,测量试验件减振前后的加速度响应。结果对加速度响应进行分析,发现橡胶减振器主减振方向上的减振效率随飞行过载增大而减小,减振器的刚度反而增大。在正交于主减振方向上,其减振器减振效率和刚度,基本不随飞行过载环境而变化。结论飞行过载影响橡胶减振器在过载方向上的动态性能,因此在橡胶减振器选型时,应考虑到飞行过载环境的影响。