生草栽培对三种岭南水果种植系统的生态经济影响评价

综合运用能值、经济与土壤生态学分析方法,以传统清耕模式为对照,定量研究了生草栽培对荔枝(Litchi chinensis Sonn)、龙眼(Dimocarpus longan Lour)和番荔枝(Annona squamosa Linn)三种岭南水果种植系统的生态经济影响。整合系统物质流、能量流和货币流,综合分析其自然资源基础、经济发展状况及可持续发展程度,并将土壤有机质的消耗纳入不可更新自然资源能值投入分析,为岭南水果业生草栽培与否提供科学依据。结果表明,生草栽培可以将荔枝和龙眼种植系统的能值可持续性从传统清耕模式的0.16和0.46分别提升到0.17和0.47;而使番荔枝种植系统的能值可持续性从传统清耕模式的0.59降至0.45。同时,生草栽培可提高荔枝和番荔枝种植系统的经济效益,而降低龙眼种植系统的经济效益。所有案例结果均表明,生草栽培可降低果园土壤有机质的消耗。     

生草栽培对三种岭南水果种植系统的生态经济影响评价

综合运用能值、经济与土壤生态学分析方法,以传统清耕模式为对照,定量研究了生草栽培对荔枝（LitchichinensisSonn）、龙眼（DimocarpuslonganLour）和番荔枝（AnnonasquamosaLinn）三种岭南水果种植系统的生态经济影响。整合系统物质流、能量流和货币流,综合分析其自然资源基础、经济发展状况及可持续发展程度,并将土壤有机质的消耗纳入不可更新自然资源能值投入分析,为岭南水果业生草栽培与否提供科学依据。结果表明,生草栽培可以将荔枝和龙眼种植系统的能值可持续性从传统清耕模式的0．16和0．46分别提升到0．17和0．47;而使番荔枝种植系统的能值可持续性从传统清耕模式的0．59降至0．45。同时,生草栽培可提高荔枝和番荔枝种植系统的经济效益,而降低龙眼种植系统的经济效益。所有案例结果均表明,生草栽培可降低果园土壤有机质的消耗。     

磺胺嘧啶和磺胺噻唑在土壤中的吸附行为

采用批平衡实验方法研究磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺噻唑(STZ)在五种典型土壤及一种泥炭中的吸附行为.结果表明:(1)SDZ和STZ在土壤及泥炭中的吸附量随溶液pH值的升高而减小,与溶液中SDZ和STZ阳离子的含量呈正相关.(2)SDZ和STZ的吸附均可采用Freundlich和Langmuir模型进行拟合,最大吸附量(Qm)的大小依次为:泥炭土>黑土>棕壤≥灰褐土>红壤≥灰漠土.除红壤和灰漠土外,Freundlich吸附系数(K)的大小次序和(Qm)基本相同.SDZ和STZ的(Qm)与土壤有机质的含量和土壤粉粒的含量呈显著正相关.因此,SDZ和STZ更容易吸附在有机质的含量比较高的泥炭土和黑土中.     

乌梁素海周边土壤溶解性有机质荧光特性及其与Cu(Ⅱ)的配位研究

应用三维荧光光谱研究了乌梁素海周边4种土壤的溶解性有机质荧光特性以及与Cu(Ⅱ)的相互作用.研究结果表明,土壤溶解性有机质具有两个明显的荧光峰(峰A和峰C),且峰A和峰C具有明显的相关性(R2=0.980,P0.001),表明它们具有类似的结构或相同的来源;土壤阳离子交换量(CEC)影响DOM的荧光强度,随着CEC的增加,荧光强度有逐渐增强的趋势.同时,CEC还与有机质的成熟度和结构有关,随着CEC的增加,土壤有机质的腐殖化程度增强;有机质的荧光指数f450/500值分布在1.55—1.79之间,总体而言,f450/500的值接近于1.6,说明土壤中的腐殖质既有生物源也有陆源,但主要来源为陆源;土壤溶解性有机质的两个类富里酸(峰A和峰C)与Cu(Ⅱ)的络合常数依次为lgKA=5.3107—5.8303,lgKC=5.0721—5.7924,配位荧光基团比例fA为44.20%—69.82%,fC为52.25%—81.88%,显示土壤溶解性有机质中荧光基因与Cu(Ⅱ)络合能力较大,能与Cu(Ⅱ)配位的配位基较多。     

雷州半岛土壤-水果作物系统重金属元素潜在生态风险评价及富集特征研究

通过测定雷州半岛土壤及水果作物As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属元素的含量,分析雷州半岛水果作物表层土壤重金属元素潜在生态风险,并探讨土壤-水果作物系统中重金属元素的富集特征。结果表明,(1)雷州半岛水果作物表层土壤重金属元素含量的平均值除Pb元素之外,其他均超过广东省土壤环境背景值,As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn元素分别为广东省土壤环境背景值的1.72、3.26、1.97、5.30、2.77、7.83、0.94和3.61倍,表明雷州半岛表层土壤重金属元素呈现一定程度的富集现象;从变异系数看,Ni元素的变异系数为115%,属于强变异性;其余7种元素的变异系数在10%—100%之间,具中等变异性,表明雷州半岛水果作物表层土壤重金属元素含量受人为活动影响较大。(2)雷州半岛水果作物表层土壤潜在生态风险平均值为267.16,总体上属于中等—强污染风险;其中,徐闻县、雷州市、麻章区为强污染风险,廉江市、霞山区、坡头区和吴川市为中等污染风险。(3)研究区水果重金属元素含量除了草莓外,其他水果的重金属含量均未超过国家食品污染物限量标准,总体上处于安全状态;但不同水果对同一种重金属元素的吸附能力存在差异,以草莓和番石榴对重金属元素的吸附能力最强,与农药化肥的施用有一定的关系。(4)研究区水果作物与土壤的重金属含量总体上为较弱正相关,富集系数平均值均1,表明重金属元素在土壤-水果作物系统中迁移、转化和富集能力较低。     

崇明县土壤主要理化指标的空间分布与变异特征

于上海市崇明县(崇明岛、长兴岛、横沙岛3岛)采集0～20 cm表层土壤样品128个,采用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析土壤有机质、全氮、有效磷、有效钾含量和土壤电导率、容重、pH值等数据,研究土壤特性的空间分布规律.结果表明:崇明3岛有效磷和电导率的分布具有强变异性,pH值的变异强度最弱,其他土壤特性均具有中等变异强度.土壤容重和pH值具有很强的空间相关性.而土壤有机质、全氮、有效磷和有效钾的空间相关性最弱,其分布受随机因素影响较大.Kriging空间插值分析表明,受农事活动和城镇效应的影响,崇明岛土壤有机质和全氮含量高值区主要集中于人为活动比较密集的地区,土壤容重和pH值分布趋势基本一致,呈现由东西两端向岛中央递减的趋势.崇明岛土壤有机质、全氮、有效磷和有效钾含量两两间呈显著相关关系(α=0.01).     

威海市区黑松沿海防护林土壤养分和微生物的研究

对威海市区9个样地两种林型的黑松沿海防护林的土壤养分和土壤微生物进行测定和分析,结果表明:9个样地的有机质、铵态N、速效K、速效P质量分数具有较为明显的层次性,表层养分质量分数最高,向下逐渐降低,但含水量层次性不明显.海边的海滨沙土比较贫瘠,9个样地的有机质、铵态N、速效K、速效P及含水最平均值都偏低,分别为0.76 g/kg、5.20 mg/kg、11.74 mg/kg、7.53 mg/kg和3.19%,平均pH值为5.76,为偏酸性土壤.5种微生物在土壤中密度从多到少的顺序依次为细菌>真菌>放线菌>固氮菌>纤维素分解菌,细菌在土壤微生物中占绝对优势,占微生物总数的99.9%.黑松麻栎混交林土壤养分质量分数和土壤微生物数量都高于黑松纯林,表明混交林下土壤更有利于微生物的繁殖和生长.土壤有机质和水分质屠分数与细菌、真菌和放线菌数量呈显著正相关.     

青霉素钠在土壤中的吸附和淋溶特性

分别采用振荡平衡法和土柱淋溶法分析了青霉素钠在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素。结果表明,25℃以下,3种供试土壤对青霉素钠的吸附特性能用Freundlic模型进行较好的拟合,江西红壤、太湖水稻土和东北黑土的吸附常数KF分别为30.73、39.26和64.58 m L·g-1。偏最小二乘法(PLS)分析表明土壤黏粒含量和有机质含量是影响土壤吸附青霉素钠的主要因素。供试土壤对青霉素钠的吸附自由能变化值均40 k J·mol-1,该吸附过程主要属于物理吸附,吸附能力由大到小依次为东北黑土、太湖水稻土和江西红壤。土柱淋溶试验结果显示,土壤有机质含量和黏粒含量亦是影响淋溶过程的主要因素,青霉素钠在土壤剖面中的迁移能力较弱,3种土壤淋溶性能由大到小依次为江西红壤、太湖水稻土和东北黑土。     

柳枝稷种植年限对盐碱土壤理化性质的影响

盐碱地的合理开发与利用是中国农业可持续发展的重要保障。能源作物柳枝稷(Panicum virgatum)具有一定的耐盐碱性,可在盐碱地种植。为探明柳枝稷对盐碱土壤的改良效应,在宁夏银北典型盐碱地区,通过田间试验研究了柳枝稷种植年限对盐碱土壤容重、孔隙度、全盐含量、pH值、有机质、碱解氮、速效磷及速效钾等理化性质的影响,并采用灰色关联度分析法评价了柳枝稷种植1年(T1)、3年(T3)、5年(T5)对盐碱土壤的综合改良效应。结果表明,盐碱地种植柳枝稷后,有效改善了土壤的水盐及养分情况,提高了土壤肥力水平,使土壤环境向着有利于植物生长的方向发展。与盐碱荒地(CK)相比,5年生柳枝稷田0—20 cm和20—40 cm土层土壤容重分别降低了8.97%和17.75%,土壤全盐含量分别降低了80.53%和80.68%,土壤pH值分别降低了13.26%和15.21%。盐碱地土壤养分含量随着柳枝稷种植年限的延长呈增加趋势。柳枝稷种植5年后0—20 cm和20—40 cm土层土壤有机质较盐碱荒地分别提高了131.42%和147.91%,碱解氮含量分别提高了149.27%和167.73%,土壤速效磷含量分别增加了103.28%和37.52%,速效钾含量分别增加了41.40%和29.71%。柳枝稷种植年限对土壤物理性质和土壤养分的影响主要集中在表层土壤,在0—20 cm和20—40 cm两个土层表现较为明显,改良效应总体优于40—60 cm土层。灰色关联度分析结果表明,柳枝稷种植年限对盐碱土的综合改良效应从大到小依次为T5T3T1CK。可见,种植柳枝稷有利于改善盐碱土壤微环境,降低土壤pH和盐分含量,增加土壤有机质和养分,能有效改良盐碱土壤。     

不同种植年限菠萝园土壤肥力衰退的研究

以海南菠萝园为研究对象,通过调查取样分析表明,(1)随种植年限的延长及坡度的提高,土壤侵蚀量增加,菠萝园表层土壤石砾含量增加。(2)同一坡度,菠萝园土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量也随种植年限的延长及坡度的提高,侵蚀量增加而下降,尤其是有机质和全氮含量。(3)菠萝园土壤磷素及全钾含量,同一坡度不同年限间没有表现出衰退的趋势。     

草莓有机与无机种植系统能流和经济流的比较研究

通过３年田间试验，比较分析了草莓有机与无机种植系统的能流、经济流及对土壤环境的影响。结果表明，有机系统草莓产量、经济效益均高于无机系统；有机系统能量产投比仅为无机系统的２５％，但投入的绝大部分为可再生能源；有机系统土壤有机质、微生物量高于无机系统，具有更好的土壤条件     

Evaluating the environmental impacts of an urban wetland park based on emergy accounting and life cycle assessment: A case study in Beijing

In this paper, emergy accounting (EA) and life cycle assessment (LCA) methods are employed to investigate a typical urban wetland park, the Green Lake Urban Wetland Park (GLUWP) of Beijing, in terms of its environmental and capital inputs, ecosystem services and organic matter yields, environmental support, and sustainability. The LCA method is also used to obtain a quantitative estimation of the environmental impact of discharges during the entire life cycle of the GLUWP. Various emergy-based indices, such as emergy yield ratio (EYR), environmental load ratio (ELR), emergy sustainability index (ESI), net economic benefit (Np), and environmental impacts of process-based LCA, including global warming potential (GWP), eutrophication (EU), nonrenewable resource depletion (RU), energy consumption (EN), acidification potential (AP), photochemical oxidant creation potential (POCP), particulate matter (PM) and wastes (W), are calculated. The results show that the GLUWP has higher proportions of renewable resource input, less pressure on the environment, more environmental support and better ecological and economic benefits, which can be considered as an environment-friendly and long-term sustainable ecological practice, compared with another constructed wetland in Beijing. Meanwhile, the dominant environmental impact is induced by POCP with the construction phase contributing the most on the entire life cycle. It is expected that increasing green area, extensively using environment-friendly materials, optimizing construction techniques and reducing power consumption can promote the sustainability of the GLUWP.     

A modified method of ecological footprint calculation and its application

As economic and ecological support systems become more interdependent, new disciplines are needed to “bridge the gap” between human and nature. “Emergy” created by H.T. Odum is a new method for evaluating natural capital and ecosystem services. The “ecological footprint” created by Wackernagel and Rees has been promoted as a policy and planning tool for sustainability. The aim of this paper is to show a modified form of ecological footprint calculation by combining emergy analysis with conventional ecological footprint form of calculations. Our new method starts from the energy flows of a system in calculating ecological footprint and carrying capacity. Through a study of the energy flows, and using the method of emergy analysis, the energy flows of a system are translated into corresponding biological productive units. To demonstrate the mechanics of this new method, we compared our calculations with that of an original calculation of ecological footprint of a regional case. We select Gansu province in western China, as an example for application of our study. In this case the same conclusions were drawn using both methods: that Gansu province runs an ecological deficit.     

Sustainability indicators for environmental performance and sustainability assessment of the productions of four fine Italian wines

Increased awareness of the importance of environmental protection and the introduction of international standards like ISO 14001 stimulated development of environmental sustainability indicators as a means to measure systems environmental performance. Here, a thermodynamic approach, emergy analysis (Odum, 1988) was used to obtain sustainability indicators able to analyse and quantify the productive and ecological performance of four famous Italian wine productions: Chianti, Brunello di Montalcino, Nobile di Montepulciano, and Barbera d'hti. The application to agricultural production was motivated by the growing need for productive and environmentally sound development in modern agriculture, in which the resource base, the environment, is preserved. The choice of wines, more precisely, grape production, is due to their importance for Italian agriculture and the economy. All the wines demonstrated a good long-term environmental sustainability, especially in view of their high quality and in comparison with the average Italian wine production. Emergy analysis proved a powerful tool for assessing environmental performance of these systems, and its use could easily be extended to other wine productions to obtain a form of environmental performance classification of this product. Systematic use of emergy analysis to assess environmental performance of different processes and products, not necessarily in agriculture, could be useful for environmental certification.     

华北平原集约农区种植业生态经济系统的能值分析——以河北沧州为例

从能值的角度出发,以华北平原代表区域——河北省沧州地区2003年统计数据和调查数据为基础,对该地区种植业生态经济系统的能值投入和产出进行首次分析。结果显示:该地区不可更新的工业辅助能占总能值投入的78.5%,可更新的能值投入仅占21.4%(可更新环境资源8.79%、可更新有机12.68%),说明农业生产过渡依赖于外源不可更新辅助能的投入;此外,高系统太阳能值转换率、低净能值产出率和高环境负荷率的特点,表明该地区种植业的科技发展水平比较高,对环境的压力相当大。综合结果说明种植业系统对环境资源的过度利用必然会引起生态环境的破坏。基于此,提出华北平原集约农区种植业生态经济系统可持续发展对策:以优化施肥为基础,合理减少化肥投入为代表,适当降低工业辅助能投入;调整农业增产投入战略,努力解决该地区以水资源短缺为主的作物增产限制因子;改变农业生产中有机能值与无机能值的投入比例,降低系统环境负荷率。     

国际能值研究热点和前沿的可视化分析

能值用以表征一种流动或储存的能量所包含另一类别能量的数量,即产品或者劳务形成过程中消耗的总能量,常以太阳能为度量标准。能值作为生态经济学中的新概念,它的提出实现了物质流、能量流、经济流、人口流和信息流等的统一量化,架设了“环境与经济间的桥梁”,能值理论和应用目前已成为生态经济学研究的热点领域,能值分析方法正日益发展成为生态经济系统评价的基本工具。文章首先以Web of Science数据库中1998─2013年间收录主题为“emergy”的文献为基础数据,对能值研究的学科、时间、区域和机构等分布情况进行了统计分析,发现能值研究文献数量呈逐年上升趋势,主要分布在生态、环境及能源相关学科,中、美、意大利3国及锡耶纳大学、北京师范大学、北京大学、中国科学院和佛罗里达大学等研究机构表现出较强的研究实力。其次,利用CiteSpace软件绘制了能值研究文献的共被引知识图谱,对其知识基础及核心作者的影响力进行了探讨。图谱研究显示,Odum H T、Brown M T、Hau J L、Ulgiati S等学者及其代表作品对能值理论知识基础的构建及相关研究的推进奠定了坚实的基础。最后,通过对能值研究领域出现关键词及膨胀词的共词分析与词频分析,绘制出能值领域的研究热点演进脉络,并探测环境可持续性、可持续发展、生态系统服务、电力生产、能值核算、生命周期研究法等前沿命题,可见系统可持续发展及能值与其它理论方法的结合应用将成为能值研究的新热点。目前能值研究文献数量持续增长,但其理论研究速度落后于应用范围及领域的延伸速度,能值转换率及评价指标体系已无法满足小区域、微观小系统的研究需求,核心作者及代表作品较少,且欠缺与动态模型及仿真技术的结合应用。因此,未来能值研究     

阿维菌素在不同类型土壤中的吸附研究

采用Freundlich吸附等温方程研究了阿维菌素在不同类型土壤中的吸附。结果表明:阿维菌素的吸附等温线均为直线,说明吸附可能与其在土壤有机质中的分配作用有关;土壤有机质含量是影响阿维菌素土壤吸附的最重要因子,吸附系数与有机质含量呈正相关;阿维菌素有机质吸附常数平均值为2 369.185,吸附自由能为17.25~20.59 kJ.mol-1;降低水土比可以增加阿维菌素在腐殖酸和土壤中的吸附。     

柚园间种作物及施用不同有机肥对土壤与柚果的影响

柚树间种短期经济作物在提高柚园经济效益的同时,还可提高土壤的有机质和N、P、K养分质量分数,改善柚园小区气候,增加有机肥来源。间种物残余体作为绿肥,可显著地提高柚果产量和质量。