在以往20余年系统开展环境绿色修复基础研究与应用实践基础上，进行了成果总结与理论阐述。在补充、完善超积累/修复植物筛选评判标准的基础上，通过大量实践提出了"未污染区也存在超积累/修复植物"的新认识，构建了未污染区与污染区相互印证的超积累/修复植物筛选的新方法并得到验证；在阐明超积累/修复植物与环境介质的交互作用关系基础上，进一步探讨了超积累/修复植物形成的环境介质与植物交互作用机制以及环境修复的生态格局优化与综合强化的理论。这一进展将为今后该领域研究的深入开展和广泛实践打下理论基础，指明发展方向。

外来入侵物种是造成全球生物多样性丧失的主要威胁因素，我国是世界上受外来入侵物种危害最严重的国家之一。外来入侵物种的界定是一个富有争议的话题，准确界定外来入侵物种，明确防控对象，是开展外来入侵物种防控的首要条件。综合分析了各类国际公约以及不同国家和地区对外来入侵物种的定义方法，并从表述方式、空间范围、时间范围、影响和层次性5个角度分析界定了外来入侵物种的相关主要问题。通过辨析外来入侵物种的概念与内涵，探讨外来入侵物种的相关重要问题，为我国未来制定外来入侵物种的专门性法规提供新的参考思路。

梳理了国内外农用地土壤环境质量评价研究进展，并分析了评价标准、评价方法和类别划分技术要点。基于监测点位和评价单元，从超标程度、累积性和农产品安全性等多维多角度，详细阐述农用地土壤环境质量评价程序和评价方法，探讨并提出适用目前我国土壤管理需要的基于多源数据多维评价的农用地土壤环境质量类别划分方法。

传统矿业城市生境碎片化严重，重构生态网络对提升区域生态系统服务和维护生物多样性及景观多样性具有重要意义。以徐州市中心城区为对象，采用形态学空间格局分析（MSPA）和景观指数方法，提取对维持城市生态系统健康具有重要价值的生境作为源地，利用最小累积阻力模型（MCR）构建阻力面并提取潜在生态廊道，并结合电路理论、图论和网络结构分析等方法定量评价和优化生态网络，重构徐州市中心城区生态安全网络。结果表明，徐州市中心城区生态源地共237个，面积为6 421.49 hm²，主要分布于西南部；尚需添加70块小生境和192条新的生态廊道，才能弥补现有生态网络的不足；重构后的生态网络使徐州市中心城区景观破碎化程度和分离度大幅度降低，斑块连通性和斑块结合度提高，区域景观格局和生态安全显著改善。该研究可为传统矿业城市转型、低效用地再开发以及国土空间规划提供科学依据。

生态脆弱性研究是区域生态环境恢复与治理的重要依据。基于人为-自然因素综合作用体系，选取表征人类活动、社会经济、植被、气象、土壤和地形地貌等14个因子构建静乐县生态脆弱性评价指标体系。运用空间主成分分析法，结合遥感数据和地理信息系统技术，对山西省静乐县2007和2017年生态脆弱性进行定量评价和分区，揭示区域生态脆弱性时空演变特征。结果表明：（1）通过主成分特征分析发现，地形起伏度、土壤侵蚀程度、人均耕地面积、年均降水量和人均GDP是影响研究区生态脆弱性的主要因素。（2）静乐县生态脆弱性类型主要由微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱和重度脆弱4类组成。2007年以轻度脆弱和中度脆弱为主，2017年以中度脆弱和重度脆弱为主。空间上均呈现"中部高-两边低"的格局。（3）研究期内，各类生态脆弱性等级相互转移的总面积为662.84 km²，以轻度和中度脆弱转移为主。轻度脆弱主要转向中度脆弱，转移面积为472.90 km²；中度脆弱主要转向重度脆弱，转移面积为187.65 km²。研究区空间上基本呈现"轻度向中度演变、中度向重度演变"的趋势，生态形势严峻。（4）根据时空演变特征将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区。研究成果可为静乐县及同类型地区开展生态修复治理工作提供科学支撑和研究思路。

茶园开发与扩张是土地利用/覆被变化（LUCC）的典型过程之一，与区域农业发展和土地可持续利用密切相关。以我国优质绿茶主产区——信阳市浉河区为例，结合遥感影像、土地利用等多源数据，探索1990-2015年浉河区茶园分布时空演变格局。以像元和乡镇尺度的自然和社会经济等26个因子为自变量，以茶园变动情况为因变量，采用随机森林回归方法，探讨1990-2000和2000-2015年茶园扩张的驱动机制。结果表明：（1）浉河区茶园主要分布于丘陵区和浅山区，1990-2000年茶园面积快速扩张，面积增加65.2%，2000-2015年茶园扩张速度放缓。茶园主要向西北和东南的水源和公路方向扩张。（2）1990-2000和2000-2015年2阶段，像元尺度的茶园距城区中心距离、距农村居民点距离和土壤特性以及乡镇尺度的坡度和平均高程等驱动因子重要性均较高。随着经济发展和技术进步，邻域土地利用情况、土壤条件等自然驱动因子对茶园扩张的限制性降低，空间社会经济条件对茶园开发与扩张越发重要。（3）茶园扩张对各主要驱动因子的边际依赖性强，在驱动因子不同梯度间差异明显，茶园扩张倾向于发生在距农村居民点距离2 km内，乡镇尺度平均坡度为16~18°的区域。（4）随机森林回归方法结合多源信息，能够较好地挖掘研究区茶园扩张驱动机制，为改善区域土地利用提供一定决策支持。

探讨当前多重要素驱动影响下岩溶槽谷区坡耕地利用的时空演变规律，对地区粮食安全和土地管理具有重要意义。以高精度影像和地理高程模型为数据源并结合野外实地调查，通过坡耕地利用动态指标和缓冲区方法探讨槽谷区坡耕地时空演变特征。结果表明：（1）2005-2017年，西、中和东部槽谷的坡耕地利用都发生了动态变化，且缓坡耕地和斜坡耕地变化最显著。（2）随距居民点和道路距离增加，坡耕地面积总体减少，但变化趋势不同。（3）西、东部槽谷坡耕地转移的空间格局主要集中于槽坝平坦部位，中部槽谷主要集中于山坡两侧。（4）槽谷区坡耕地演变的时空分异格局受多种因素共同影响，自身地形地貌对坡耕地的形成具有决定作用，地区经济产值提高对坡耕地利用具有改造作用，农业结构调整对坡耕地利用功能具有多样性促进作用，分析多重因素对槽谷区坡耕地利用演变趋势的驱动机制可为地区因地施策提供科学参考。

随着人口增长、经济发展和居民生活水平的逐渐提高，食物消费结构发生转变，食物源氮消费产生的环境问题不容忽视。以长江三角洲典型县级市常熟市为例，运用实地调研和N-calculator模型相结合的方法计算2000-2016年食物氮足迹及其影响因素。结果表明，2010-2016年常熟市县城居民人均氮足迹为14.68~20.00 kg·人^-1·a^-1，均值为（17.51±1.53）kg·人^-1·a^-1；常熟市农村居民人均食物氮足迹为17.58~24.87 kg·人^-1·a^-1，均值为（20.49±2.55）kg·人^-1·a^-1。县城居民食物氮足迹以动物源食物氮足迹为主（≥66.42%）；农村居民食物氮足迹由2000年以植物源为主（51.90%）转变为2016年以动物源为主（62.40%）。2016年常熟市食物消费氮代价为7.64 kg·kg^-1，比2000年下降24.65%，低于国家食物消费氮代价（9.90 kg·kg^-1），高于北京市水平（2.50 kg·kg^-1）。食物消费结构、人均GDP、人均可支配收入和城镇化率是影响食物氮足迹的主要因素。该研究可为城市的可持续发展和生态环境改善提供依据。

基于中国北方1982-2015年GIMMS NDVI数据及408个气象站点逐日气象资料，采用极点对称模态分解（ESMD）方法、M-K趋势检验、相关分析、趋势分析和极端气候指数，分析了1982-2015年中国北方15个省（自治区、直辖市）植被覆盖时空演变特征及其对气候变化和极端气候的响应。结果表明：1982-2015年中国北方植被NDVI以0.002（10 a）^-1速度呈增加趋势（P<0.05），ESMD方法显示生长季NDVI呈波动上升；NDVI显著增加区域包括新疆北部天山及塔里木盆地北缘、甘肃祁连山区及陇南山地、黄土高原和河套平原、辽西低山丘陵一带、吕梁山及太行山区，NDVI显著减少区域主要集中在东北地区大、小兴安岭及长白山一带；从植被类型上来看，植被覆盖增加最多的是栽培植被、草地和荒漠植被；生长季NDVI与温度和降水整体呈正相关且对气温的响应更强烈，NDVI空间分布格局存在异质性；1982-2015年极端气温指数均呈极显著增加或减少趋势，极端降水指数中仅1日最大降水量、异常降水总量呈显著增加趋势；气温极值对NDVI的影响强于降水极值，最低气温和暖夜日数与NDVI关系最密切。

内蒙古东部是干旱灾害的高发区，对遥感干旱监测技术的需求十分迫切。为研究不同遥感干旱指数在内蒙古东部地区的适用性，利用2016和2017年4月下旬至9月下旬内蒙古东部地区MODIS数据，计算出温度状态指数（temperature condition index，TCI）、植被状态指数（vegetation condition index，VCI）、温度植被干旱指数（temperature vegetation dryness index，TVDI）和植被供水指数（vegetation supply water index，VSWI）4种常用遥感干旱指数，并将其与气象干旱综合指数（meteorological drought composite index，MCI）和土壤相对湿度数据进行比较。结果表明：受牧草返青期波动影响，生长季初期TCI和VCI对遥感干旱监测结果偏差较大，生长季中、后期各遥感干旱指数对干旱的描述基本一致。VCI与MCI和土壤相对湿度的相关性最高。MCI与VCI和VSWI在中、低覆盖度草原的一致性较高，而MCI与TCI在中、高覆盖度草原的一致性较高。结合各遥感干旱指数特点，建议内蒙古东部在生长季初期首选VSWI进行遥感干旱监测，而在生长季中、后期选择VCI或TCI进行遥感干旱监测。

物种多样性的空间分布格局一直是宏观生态学和生物地理学研究的热点问题之一。滇西北地区是我国生物多样性最丰富的地区之一，研究该地区的物种多样性分布格局及其与主要环境因子的相关性对生物多样性保护决策具有重要意义。以滇西北18个县域为基本研究单元，基于县域生物多样性本底调查数据，运用ArcGIS 10.1软件分析高等植物多样性分布格局；并结合地理因子（经度、纬度、海拔高差、平均海拔）和气候因子（年均温度、年均降水量），采用SPSS Statistics 22.0软件，运用单因素线性回归模型分析物种多样性与各因子之间的相关性。结果表明：（1）滇西北地区高等植物多样性从南到北总体上呈递增趋势；（2）纬度和海拔高差与物种多样性分布格局呈显著相关（P<0.05）；而经度、平均海拔、年均温度和年均降水量与物种多样性分布格局的相关性未达显著水平（P>0.05）。因此，滇西北地区高等植物多样性分布格局可能主要与纬度和海拔高差这2个地理因子相关。

为探明生物炭对黄土高原石灰性农田土壤CO₂排放的影响及机理，于400、600和800℃条件下制备玉米秸秆生物炭（BC），并采用热水浸提法制备碳骨架（BS）。在分析材料基本性质的基础上，将其分别按质量比1%和2%与土壤充分混匀，开展为期50 d的室内静态土壤培养实验。结果表明，随着热解温度的升高（从400℃上升到800℃），玉米秸秆生物炭和碳骨架的pH值和总碱性含氧官能团含量显著增加，而溶解性有机碳（DOC）含量、易氧化有机碳（ROC）含量和总酸性含氧官能团含量则显著降低（P<0.05）。碳骨架DOC和ROC含量均显著低于同一热解温度条件下制得的生物炭（P<0.05）。随着添加材料（生物炭或碳骨架）热解温度的升高，各处理CO₂累积排放量呈降低趋势，且添加生物炭处理的CO₂累积排放量高于添加碳骨架处理，尤其是BC-2%处理CO₂累积排放量显著高于BS-1%处理（P<0.05）。在整个培养过程中，培养体系的DOC和ROC含量均呈降低趋势，但DOC含量降低幅度（87.90%~89.18%）大于ROC含量（19.29%~38.49%）；培养过程中400、600和800℃处理DOC和ROC含量均呈BC-2%>BC-1%/BS-2%>BS-1%>对照趋势。在添加生物炭或碳骨架处理中，与ROC含量相比，DOC含量对CO₂排放变化的解释程度更高，且达到显著水平（P<0.01）。DOC和ROC含量均是影响黄土高原石灰性农田土壤CO₂排放的重要因素，但相比较而言，DOC含量的影响更加显著。

以沙柳、水稻和玉米秸秆3种农林废弃物为原材料，于500℃条件下热解制备生物炭，并通过元素分析、比表面积分析仪、扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）等分析方法对所制备的生物炭进行表征。探究了溶液初始pH、干扰离子强度和初始吸附剂投加量等因素对3种生物炭吸附Pb²⁺和Cd²⁺作用的影响，讨论了吸附动力学特性及吸附等温特性。结果表明：不同生物质制备出的3种生物炭的碱性和灰分含量由高到低依次为沙柳秸秆生物炭（SWB）、玉米秸秆生物炭（CB）和水稻秸秆生物炭（SB），FTIR检测结果显示3种生物炭表面均含有大量含氧官能团；当溶液pH为3~6时，3种生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺吸附量随pH值的增加而升高，对Pb²⁺的吸附效果随着溶液中离子强度的增强而降低，而SWB对Cd²⁺的吸附效果随离子强度的增加而增加；3种生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型，R²均大于0.99，表明生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定；SWB、SB和CB对Cd²⁺的吸附过程既符合Langmuir模型，又符合Freundlich模型，而生物炭对Pb²⁺的吸附过程更适合Langmuir等温模型，表明生物炭对Pb²⁺的吸附近似单分子层吸附，而对Cd²⁺的吸附存在多分子层吸附。

选择合适的钝化剂对镉（Cd）污染红壤修复极为重要。从化学形态角度研究了碳酸钙、硅酸钙、磷酸二氢钙和硫化钠4种常规钝化剂对Cd污染红壤中Cd的钝化效果，并利用盆栽试验从生物有效性角度对不同钝化剂如何影响小麦地上部生物量、籽粒产量和籽粒中Cd含量进行研究。结果表明，在土壤中添加碳酸钙、硅酸钙和硫化钠均使土壤pH值上升，而添加磷酸二氢钙则使土壤pH值下降。当钝化剂添加比例大于0.5%时，硅酸钙和硫化钠处理土壤pH值高于8.5，添加磷酸二氢钙的土壤pH值低于6.0，均超出小麦适宜生长pH范围，而添加碳酸钙的土壤pH值则稳定在7.6左右。按0.5%比例添加钝化剂后，从土壤Cd的化学形态变化来看，4种钝化剂对Cd的钝化效果由大到小依次为碳酸钙、磷酸二氢钙、硫化钠和硅酸钙，其中，碳酸钙对土壤中Cd钝化率最高，达到10.61%。磷酸二氢钙和碳酸钙可明显提高小麦地上部生物量和籽粒产量，添加硅酸钙对两者的影响较弱，添加硫化钠则强烈地抑制了小麦的正常生长。按0.5%比例分别添加磷酸二氢钙、碳酸钙和硅酸钙处理小麦籽粒Cd含量比对照分别降低32%、27%和19%，3个处理小麦籽粒Cd含量均符合GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》要求。在盆栽条件下，综合考虑钝化剂对土壤pH值和Cd钝化率的影响，以0.5%碳酸钙作为Cd污染红壤的钝化剂较好。

以广东省韶关市某农田铅（Pb）、镉（Cd）污染土壤为研究对象，通过盆栽试验研究在Pb、Cd污染土壤中单一及复合添加石灰（w=0.2%）和腐植酸（w=1%、2%和5%）对土壤理化性质、土壤有效态Pb和Cd含量、黑麦草（Lolium perenne）生长以及黑麦草吸收Pb和Cd的影响，以此探讨石灰和腐植酸对土壤Pb、Cd生物有效性的调控效率。结果表明，单施石灰和石灰配施腐植酸处理均能提高土壤pH，显著降低土壤中有效态Pb、Cd含量，特别是石灰配施5%腐植酸处理使有效态Pb、Cd含量较对照分别降低89.45%和89.63%。单施腐植酸和石灰配施腐植酸处理均能显著提高土壤有机质含量，促进黑麦草生长，降低黑麦草对Pb、Cd的吸收，其中石灰配施5%腐植酸处理黑麦草地上部Pb吸收量显著小于其他处理，较对照降低48.52%；单施5%腐植酸处理黑麦草地上部Cd吸收量显著小于其他处理，较对照降低59.62%。石灰和腐植酸共同施用对土壤Pb、Cd生物有效性的调控效率优于单施腐植酸或石灰，石灰与腐植酸之间存在明显交互作用。

为探明畜禽粪污还田利用存在的水污染风险，通过大田小区径流试验，研究了南方地区猪粪资源利用下稻田径流污染物排放特征，共设置纯化肥（CK）、沼液还田（C1）、有机肥还田（C2）和鲜粪还田（C3）4个处理。结果表明，不同处理田块径流排水ρ（TN）、ρ（NH₄⁺-N）和ρ（TP）均在施肥后7 d内达到峰值，随后迅速下降，并在21 d后稳定。与CK处理相比，C3处理总氮排放总量减少24.5%，但氨氮、总磷和COD排放总量分别增加33.3%、25.8%和24.2%；C2处理总氮排放总量减少35.1%，但COD排放总量增加8.8%，总磷和氨氮排放总量则无明显变化；C1处理可分别削减总氮和总磷排放总量达33.9%和35.9%，氨氮排放总量无明显变化，但COD排放总量增加22.2%。这表明C1和C2处理粪污模式较优，处理后的粪污不仅可替代部分化肥，更可降低由地表径流产生的氮、磷环境污染风险，鲜粪则不宜直接还田。