基于RS和GIS的陕西省洛川县土地利用类型和植被覆盖变化特征

明确土地利用类型转变和植被覆盖度变化的范围、幅度和归因是评估生态工程环境效应的前提。然而,在黄土高原塬区县域尺度类似的研究鲜有报道。基于长时间序列NDVI数据和Landsat系列卫星数据,探究了黄土高原洛川县土地利用和植被覆盖度的变化状况。结果表明：退耕还林（草）工程实施以来,洛川县植被覆盖度从0.6（2000年）增至0.9（2020年）,耕地面积减少了481.8 km²,其中212.8 km²为坡度＜15°的适耕区转为苹果园,耕地改种苹果后植被覆盖度从0.5增至0.8。由于坡耕地还林草的面积在洛川县土地变化总面积中仅占1.5%,远小于其他地类改种苹果的面积（占20.0%）,因此,洛川县植被覆盖度的提升主要是政府大力推广苹果树种植的结果。本研究可为黄土高原经济林建设提供基础数据和科学参考。     

不同水环境下苦草腐解对水质的影响

为探究沉水植物在不同水环境下的腐解对水质的影响,在实验室条件下分别模拟不同生物量沉水植物苦草在高纯水、上覆水及底泥悬浮液环境下的腐解过程及其对水体水质的影响,并分别讨论了N、P等含量在底泥和上覆水环境下的差异性.结果表明:① 随着时间的推移,苦草腐解均会导致上覆水及底泥悬浮液中pH先降后升,ρ（DO）急剧降低.在上覆水环境中,pH自7.8降至7.2,再增至8.7;与试验初期相比,ρ（DO）在第10天降低了56%.在底泥悬浮液中,pH自7.8降至7.3,再增至8.3;在第10天ρ（DO）降低了近60%.② 在上覆水及底泥悬浮液中,苦草腐解以释放有机氮为主,NH₃-N次之;ρ（TP）在试验前期呈先升后降趋势,但在试验中期底泥悬浮液环境中ρ（TP）则呈动态平衡,约为1 mg/L.③ 不同生物量（0.1、0.2、0.4 g/L）的苦草腐解后水环境中的营养盐含量有所不同,其中ρ（COD_Cr）、ρ（TP）与生物量呈正相关,在试验前期ρ（TN）、ρ（NO₂--N）随着峰值的增大而增大.研究显示,苦草腐解对两种水环境的物化性质有着相似的影响,而对其主要营养盐氮、磷形态的变化有着显著性的差异.      

两种能源草田间条件下对镉和锌的吸收累积

大生物量能源草对镉污染土壤的修复潜力如何还未知.本研究采用两种能源草杂交狼尾草（Pennisetum americanum×P.purpureum）和紫色象草（P.purpureum ‘Purple’）以及马蔺（Iris lactea var.chinensis）和镉的超累积植物遏蓝菜（Noccaea caerulescens）为对照,在镉污染农田上开展田间试验.结果表明,杂交狼尾草的地上部生物量最大,分别是遏蓝菜和马蔺的126和36倍,与紫色象草地上部生物量无显著差异.遏蓝菜地上部和根部中镉和锌的含量显著高于其他植物.马蔺地上部和根部的锌含量最小,而镉含量显著大于紫色象草和杂交狼尾草（P<0.05）.虽然地上部和根部的镉含量显著小于马蔺和超累积植物遏蓝菜,紫色象草地上部中镉和锌的累积量最大,镉累积量分别是马蔺和遏蓝菜的7.0和4.1倍,锌累积量分别是马蔺和遏蓝菜的41和11倍（P<0.05）.杂交狼尾草地上部镉和锌的累积量略低于紫色象草.遏蓝菜的地上部中镉和锌的富集系数均大于1,其体内镉和锌的转移系数均大于1,可用于提取修复镉锌复合污染土壤;马蔺根部镉富集系数大于1,其体内镉的转移系数小于1,可用于稳定修复镉污染土壤;紫色象草根部锌富集系数大于1,其体内锌的转移系数小于1,可用于稳定修复锌污染土壤.田间条件下,由于大的生物量,紫色象草和杂交狼尾草表现出较强的土壤镉和锌的提取去除潜力,且可产生经济效益,应用前景较好.     

肥料调控强化象草对重度Cd污染农田修复效果

象草（Pennisetum purpureum Schumach.）因适应能力强、生长迅速和生物量大,且具有一定的经济效益,在重金属污染土壤植物修复中有很好的应用前景.通过田间试验,研究不同肥料（有机肥、复合肥和追施氮肥）联合施用强化象草修复重度Cd污染农田的效果.结果表明：①不同肥料调控处理降低了土壤pH值,提高了土壤有机质含量,根际土壤总Cd含量较修复前降低了8.3%~23.3%,土壤有效态Cd含量较对照降低了11.7%~34.6%;②不同肥料调控处理显著促进了象草生长和对Cd的吸收累积,象草地上部生物量增加29.2%~368.2%,象草Cd总累积量增加了37.8%~283.9%,其中有机肥+复合肥+追施氮肥处理（F3N）象草Cd总累积量达到了145.48 g·hm^-2;③不同肥料联合对提高象草Cd累积量的效果为：有机肥+复合肥+追施氮肥>有机肥+复合肥>单一复合肥.因此,在重度Cd污染农田植物修复中,肥料调控可以强化象草对土壤中Cd的富集移除效果,进而加快对污染农田的修复.     

柠檬酸及刈割强化象草修复镉污染土壤的效应

为研究低分子有机酸柠檬酸与农艺措施刈割强化象草修复镉（Cd）污染土壤的效应,开展象草盆栽种植试验.试验中柠檬酸设置单次1.25、2.5和5 mmol·kg^-1施用水平;刈割设置0、1和2次.结果表明：①在柠檬酸施用量为1.25 mmol·kg^-1且刈割1次时,象草地上部生物量增幅最大达39.11%,高剂量柠檬酸施用和多次刈割不利于生物量的增长;②柠檬酸施用和刈割均有增大象草茎和叶Cd含量的效应,刈割措施中最后一茬收获的象草茎Cd含量较大,且在m_B（柠檬酸）5 mmol·kg^-1施用下可将茎ω（Cd）增大到18.53 mg·kg^-1,相比第一茬增大约6倍;③柠檬酸施用和刈割措施能够降低象草根际土壤pH和有机质,对土壤总Cd含量和Cd的TCLP含量也能分别最大幅度降低14.29%和10.17%;④在m_B（柠檬酸）施用量为1.25 mmol·kg^-1且刈割1次时,象草植物提取Cd的效果最佳,地上部位Cd提取量达到6.95 mg·株^-1,占盆栽试供土壤Cd总量的9.38%.未来利用象草修复Cd污染土壤时,可考虑将1.25 mmol·kg^-1柠檬酸施用和刈割1次相结合,以提高修复效率.     

生物量与环境保护

生物量与环境保护●曲阜师范大学地理系刘红１概述生物量（Ｂｉｏｍａｓｓ）或称生物质，是指在一定空间内，随时间而积累下来的全部生物物质，它包括地球上生育或堆积的所有生物有机体。但多数情况下指植物、农作物、林产物、农林废弃物、水生植物（藻类、水草）和某些城...     

不同生物量苦草在生命周期的不同阶段对水体水质的影响

在玻璃温室大棚内,模拟太湖的水、土、植物情况,研究了不同生物量苦草在1年内生命周期中不同阶段对水体水质的影响.研究结果表明,不同生物量的苦草在对水体水质的影响有较大的差异,此差异受苦草生长状况的影响显著.通过单因素方差分析得出从整个生命周期看,苦草生物量为992.00g时,对水体pH值影响最大,不利于苦草吸收NH4+-N和ρ(TOC)的降低;为496.00g时,水体ρ(DO)的周年平均值处于较高水平,约8.65mg/L;为228.00g时,有利于ρ(TP)的降低,不利于其吸收NO3--N和ρ(TN)的降低.其中,生长期,苦草对水体营养盐的去除率随生物量的增加不断增大,当生物量达到2380.00g时,去除率放缓;衰亡期,苦草生物量为168.00g时,水体TN去除率取得极大值,为784.00g时,水体TP去除率取得极小值.最终确定214.00g的苦草残余生物量为最佳滞留量,此时苦草密度为118.00g/m2.     

不同替代修复年限对飞机草种群和本土植物群落结构的影响

为研究替代修复对飞机草的治理效果以及对本地植物群落结构的修复效应,选择修复3、5、10 a和未修复（CK）的飞机草入侵生境为研究对象,调查飞机草密度、盖度、生物量、基径和本土植物群落的物种多样性、盖度等指标,采用“空间代替时间”的方法,分析不同修复年限飞机草种群特征和本地植物群落结构的变化.结果表明:①随着修复年限的增加,飞机草密度、盖度、基径、生物量等指标均呈显著降低趋势;修复10 a后,飞机草的盖度、密度、生物量、基径相比对照分别降低了97.3%、96.5%、98.6%、85.7%,飞机草入侵得到明显控制.②在植被替代修复过程中,飞机草入侵生境的群落结构得到明显改善,草本层物种多样性呈先升后降再升的趋势,草本层盖度在修复3 a后显著升高随后又显著降低,灌木层和乔木层物种多样性和盖度均呈显著增加趋势.研究显示,替代修复能有效治理飞机草入侵,促进植物群落的正向演替,提高本地植物群落结构的稳定性,增强生态系统对外来物种入侵的抵抗力.      

华北油田石油污染土壤的修复植物筛选

为了对华北油田石油污染土壤进行有效的生态恢复,设置了6组不同浓度的石油污染水平,选取4种牧草植物进行盆栽试验,观察其70 d的成活率、株高、生物量,并测定其石油去除率。结果表明:随着石油污染浓度的升高,墨西哥玉米草(Purus frumentum)和苏丹草(Sorghum sudanense)的成活率维持在一个相对较高并且较稳定的状态,即使在高污染水平(60 g/kg)下,成活率也高达50.0%以上,对石油污染反应不敏感,在石油污染土壤上具有较强的萌发能力。在整个污染物浓度范围内,墨西哥玉米草和苏丹草的生物量受石油污染影响较小。在浓度为10和40 g/kg时,墨西哥玉米草的石油去除率高达63.00%和39.75%。苏丹草在浓度为20和30 g/kg时石油去除率达到最大,为55.00%和49.67%。上述2种植物根系发达,生长过程中对石油污染危害的调节能力强,其成活率、株高、生物量受石油污染浓度影响均较小,且具有较高的石油去除率。因此,墨西哥玉米草和苏丹草比黑麦草(Lolium perenne L.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)更适合作为华北油田石油污染土壤的修复植物。     

太湖环棱螺牧食活动对苦草生长的影响

2006年9—10月在太湖“863"项目试验基地进行环棱螺(Bellamya sp.)对苦草生长影响的实验研究. 结果表明:经过5周的生长,对照中苦草生物量增加得不多;而各螺处理中苦草生物量的增长非常明显,且与所投放的环棱螺的密度呈正相关关系,放养20,40和80个螺的处理中苦草生物量的增长率分别为对照的4.5,5.3和6.2倍. 另外,环棱螺对苦草根系的影响,表现为各螺处理中苦草根状茎生物量均大于对照,而根须生物量和根须数均小于对照. 与以上现象相反的是,放养20,40和80个螺的处理中苦草表面附着生物的生物量明显低于对照,分别低于对照的33.3%,54.8%和53.7%. 说明螺与沉水植物共存时,对沉水植物生长及繁殖均有一定的促进作用,在浅水湖泊中放养适当密度的环棱螺能在一定程度上加快沉水植被的恢复.      

沉水植物及丝状绿藻对氮、磷负荷的响应

为探究外、内源营养盐对沉水植物和丝状绿藻之间生态学关系的影响，该研究以密刺苦草(Vallisneria denseserrulata Makino)和孤枝根枝藻(Rhizoclonium hieroglyphicam Kütz)为研究对象，在实验室条件下建立“沉积物-密刺苦草-孤枝根枝藻”处理系统，分析测定了不同营养盐负荷下水体理化因子、沉积物中氮磷含量、密刺苦草和孤枝根枝藻的生长指标。研究发现：（1）非持续性输入外源营养盐能够导致水体TN和TP浓度较短暂地周期性升高，沉积物持续性营养释放是主导水体N和P浓度稳定的关键因素。（2）在TN和TP浓度分别不超过14.39和3.93 mg/L的水体中，密刺苦草通过调节植株生物量分配来适应营养盐负荷，其增加生物量的形式是植株增高（较对照增加15%～25%）和分蘖数减少（较对照减少12%～43%）。（3）外源营养盐促进了孤枝根枝藻的生长（生物量较对照增加65%），其中N（水体TN>10 mg/L）能够影响孤枝根枝藻在水体中的生长位置，孤枝根枝藻的遮阴作用抑制了密刺苦草的生长。     

水体底质中磷对菹草生长的影响

通过5个含磷质量分数不同的底质内菹草的生长试验,研究了水体底质中含磷质量分数的单因子差异对菹草生长的影响.结果表明,含磷质量分数≤2.0 g/kg的底质中菹草在试验期间均正常生长,含磷质量分数的增加对菹草生物量的累积和平均株高的增长起促进作用;当底质中含磷质量分数达到2.5 g/kg,从试验中期(21 d)开始,菹草正...     

基于Google Earth Engine分析黄土高原植被覆盖变化及原因

为探明黄土高原植被覆盖时空变化及其原因,基于Google Earth Engine（GEE）,采用Landsat Surface Reflectance data（陆地卫星地表反射率数据）分析了黄土高原1987~2015年间植被覆盖度的时空变化规律,并借助累积量斜率变化率方法对引起植被覆盖度变化的气候和人为因素进行了量化分析.结果表明：黄土高原年均植被覆盖度由1987年的41.78%增加到2015年的53.23%,增速为0.38%/a（P<0.05）.其中,1987~1999年年均植被覆盖度变化趋势不显著（P>0.05）;而退耕还林还草工程实施以来（2000~2015年）,年均植被覆盖度显著增加（P<0.05）,增速达到0.59%/a.由像元尺度分析,黄土高原72.93%的区域植被覆盖度呈增加趋势,其中38.31%的区域增加趋势显著（P<0.05）.植被覆盖度的变化受气候和人为因素的共同影响,以1987~1999年为基准期,气候变化和人类活动对黄土高原2000~2015年间植被覆盖度变化的相对贡献率分别为23.77%、76.23%,人类活动为引起黄土高原植被覆盖度变化的主要原因.退耕还林还草工程极大地改善了黄土高原的植被覆盖状况,但是城市的扩张使得部分地区的植被覆盖呈显著退化现象.     

北固山湿地虉草氮磷积累和转移能力的研究

通过研究镇江北固山湿地中优势种虉草(Phalaris arundinaces Linn)的生物量以及不同时期各器官总磷/总氮含量及氮/磷累计的动态变化规律,探讨了虉草对氮磷的转移能力.结果表明:1)虉草生物量呈先增加后减少的趋势,茎的生物量远大于叶和根.2)叶中的氮含量大于茎和根,在4月份时达到峰值33.02 mg·g-1;根中的磷含量远大于叶和茎,在8.94～9.83 mg·g-1之间.3)各器官对氮的累积以茎为最高,在5月份时达峰值,为16272 mg·m-2;根中的磷累积最高,茎其次,峰值分别为3196 mg·m-2、5097 mg·m-2.4)相关性分析结果提示氮/磷的去除量与植物的生物量成正相关,适时收割虉草可以从湿地中转移氮和磷.     

黄河三角洲外来入侵物种米草对滩涂底栖动物的影响

2005年5、8、10月份对黄河三角洲的无棣岔尖、东营市五号桩、小清河口米草分布区与对照区底栖动物作了调查,并与1980年同期历史调查资料相比较,结果表明:米草分布已导致调查区底栖动物群落组成和结构变化,经济贝类无分布,代之以小型螺类为优势种;但米草分布区底栖动物平均密度、生物量高于对照区,米草入侵排斥了大型底栖动物,降低了密度和生物量,而有利于小型螺类的分布.     

新型沉水植物种植方法及其对水环境的影响研究

人工快速种植沉水植物是受污染水体生态修复与沉水植物重建的有效措施之一.研究采用琼脂凝胶取代传统抛栽法的软泥或粘土作为外裹物对苦草进行人工种植,并与传统插栽法进行了对比研究,结果表明:(1)新型琼脂抛栽法种植的苦草成活率达到100%,生物量、光合效率、子株生长情况等指标都表现优良;(2)新型琼脂抛栽法种植苦草过程中水体的CODMn值、TN含量、TP含量都现大幅下降,DO值、ORP值都明显上升,水体水质明显改善.     

鄱阳湖典型沉水植物刺苦草对不同淹水胁迫的响应特征及对生态修复的启示

沉水植物的生长与繁殖受到湖泊水体水位过程的影响,然而不同的水文过程变化及淹水时长对沉水植物个体适应性特征的影响尚不清晰。选取鄱阳湖典型沉水植物刺苦草作为研究对象,通过设置水位控制中宇宙实验,揭示6种淹水模式下刺苦草个体适应性变化特征。结果表明：长时间高淹水水位胁迫能够显著影响刺苦草的叶片数量、叶长、根长、匍匐茎长度、克隆能力、总生物量等特征。快速涨水以及长时间(>21 d)高水位(>3.5 m)胁迫会导致刺苦草植株叶片的大量凋亡,短时间(<14 d)并降低高水位淹水胁迫,刺苦草可以恢复其正常生长。研究表明,夏季快速涨水及不利水位下较长淹水时长是影响沉水植物刺苦草个体适应性降低的主要因素,可为沉水植物退化的水文过程机制以及科学恢复提供理论参考。     

1987～2015年嘉陵江源区植被覆盖度时空变化特征

江河源头地区植被建设与生态保护意义重大。应用遥感技术分析植被覆盖状况近年来已渐成热点。本文以嘉陵江源头所在地陕西省宝鸡市凤县为研究区,基于1987年、2000年和2015年3期Landsat卫星遥感影像,提取归一化植被指数NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）,采用像元二分模型,运用ENVI 5.3和ArcGIS10.4软件计算得到研究区植被覆盖度分布格局及动态变化。结果表明：（1）1987~2015年期间研究区植被以高覆盖区为主,高覆盖区面积增加了5.96%,呈上升趋势;（2）研究区植被退化面积占3.91%,基本不变的面积占85.36%,改善面积占10.73%,研究区植被改善面积多于退化面积,与退耕还林还草工程关系密切;（3）植被覆盖度随坡度和高程的增大呈先增加后降低的趋势;阴坡的植被覆盖度低于阳坡,但高于平地,坡向对植被覆盖的影响主要体现在温度上;（4）矿产资源开发对植被破坏的影响大于风力发电场建设,建议当地政府加强矿山生态环境修复力度。研究结果可服务于嘉陵江源区生态保护与流域管理。     

污泥土地利用对草坪草及土壤的影响

以沈阳北部污水处理厂污泥为研究对象,开展了污泥土地利用对草坪草及土壤环境影响的研究.结果表明,污泥土地利用可提高土壤养分含量特别是土壤中有机质含量;使草坪草获得了良好的生长响应,草坪草生物量增加,绿期延长;使土壤重金属含量有所增加,Cd元素含量超过土壤环境质量二级标准,而土壤Pb、Cu、Zn元素含量均未超过土壤环境质量二级标准;早熟禾对Pb具有良好的吸收富集能力,污泥在25、30、60t·hm^-2低施入量时,结缕草对Cd、Cu、Zn具有良好的吸收富集能力.     

苯噻草胺在不同水质中的光化学降解研究

对苯噻草胺在纯水、天然水以及不同pH值缓冲溶液中的光化学降解进行了试验.结果表明,在氙灯和高压汞灯下,各种天然水中苯噻草胺的光解半衰期顺序均是稻田水＞江水＞湖水＞河水＞重蒸水,氙灯下的半衰期为607 80～1016.40min,高压汞灯下的半衰期为12.31～18.53min.室温下强碱性溶液中（pH=11.92）的苯噻草胺易水解.高压汞灯下强酸性（pH=1.98）、强碱性（pH=11.92）溶液中苯噻草胺的光解较纯水中快,光解半衰期分别是6.04min（pH=1.98）、6.51 min（pH=11.92）和6.75 min（纯水）.光解产物的HPLC-MS检测表明,苯噻草胺的光解以醚键和酰胺键的断裂为主.