水稻产量、稻田CH4和N2O排放对长期大气CO2浓度升高的响应

大气CO₂浓度升高（[CO₂]_e）是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响稻田生态系统碳氮循环.深入探究长期（大于10 a）[CO₂]_e对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,对保障粮食安全和评估未来气候变化意义重大.本研究以高、低应答水稻品种为供试材料,利用连续运行14 a的[CO₂]升高（free-air CO₂ enrichment,FACE）平台,共设置2个[CO₂]处理：对照（正常[CO₂],[CO₂]_a）和在[CO₂]_a基础上升高200 μmol·mol^-1（[CO₂]_e）.采用静态透明箱-气相色谱法测定稻田CH₄和N₂O排放量,并测定水稻产量.结果表明,对比[CO₂]_a,长期[CO₂]_e分别增加高、低应答水稻品种产量29%~31%（P<0.05）和12%~14%（P>0.05）;分别减少高、低应答水稻品种稻田CH₄排放21%~59%和11%~54%;同时,分别显著减少高、低应答水稻品种稻田N₂O排放70%（P<0.05）和40%（P<0.05）.水稻产量、稻田CH₄排放对长、短期[CO₂]_e的响应具有明显差异,随着[CO₂]_e年限的增加,水稻产量和稻田CH₄排放的增幅显著下降,而稻田N₂O排放无明显变化.综合考虑,长期[CO₂]_e条件下,高应答水稻品种为优先考虑种植的"增产减排"水稻品种.     

水分管理对水稻生长与根际激发效应的影响特征

作物根际沉积碳输入而引起的根际激发效应,对农田土壤碳排放通量和碳平衡起到关键的调控作用.在稻田生态系统中,由于频繁的干湿交替,土壤CO₂和CH₄排放以及根际激发效应明显有别于其他自然生态系统.因此,明确稻田生态系统干湿交替过程中水稻根际激发效应的方向与强度,对于减缓稻田温室气体排放具有重要意义.本研究采用¹³C-CO₂连续标记法,结合盆栽试验,研究干湿交替和持续淹水条件下,水稻生长以及根际激发效应的响应特征.结果表明,相对于持续淹水处理,干湿交替处理使水稻地上部和根系生物量以及根冠比显著提高,并增加了土壤微生物生物量.持续淹水条件下,¹³CO₂和¹³CH₄排放通量随水稻生长由10.2 μg·（kg·h）^-1和2.8 μg·（kg·h）^-1（63 d）增加到16.0 μg·（kg·h）^-1和3.2 μg·（kg·h）^-1（75 d）.而在干湿交替条件下,经过12 d的落干处理¹³CO₂和¹³CH₄排放通量分别降低了57.5%和88.1%.持续淹水条件下,CO₂和CH₄的根际激发效应表现为正激发效应,而且随水稻的生长而增加.而干湿交替处理下,经过12 d的落干处理,CO₂和CH₄的根际激发效应分别由0.29 mg·（kg·h）^-1和12.3 μg·（kg·h）^-1（63 d）降低到-0.39 mg·（kg·h）^-1和0.07 μg·（kg·h）^-1（75 d）.因此,干湿交替处理,能有效促进水稻生长和降低CH₄的累计排放量.合理地田间水分管理对于提高水稻产量和降低温室气体排放具有重要意义.     

节水灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH₄排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH₄排放高峰主要出现在下午13:00,淹水处理CH₄排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH₄排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH₄排放总量为24.46 g·m^-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg·(m²·h)^-1,但返青期和分蘖前期的CH₄平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.     

大气CO2摩尔分数升高对高、低应答水稻稻田N2O排放的影响

依托稻田大气CO₂摩尔分数（x［CO₂］）升高平台FACE （free-air CO₂ enrichment）,采用静态透明箱-气相色谱法研究x［CO₂］升高（正常x［CO₂］+200 μmol·mol^-1）对高、低应答水稻（产量对x［CO₂］升高的响应分别为>30%和10%~15%）稻田N₂O排放的影响.本试验设置4个处理：A-W （正常x［CO₂］+低应答水稻）、F-W （x［CO₂］升高+低应答水稻）、A-S （正常x［CO₂］+高应答水稻）和F-S （x［CO₂］升高+高应答水稻）.结果表明,对比正常x［CO₂］处理（A-S和A-W）,x［CO₂］升高条件下高、低应答水稻（F-S和F-W）稻田N₂O排放分别降低52.54%（P<0.05）和38.40%（P<0.05）,水稻产量分别增加22.96%（P<0.05）和12.11%（P>0.05）,稻田N₂O排放强度分别降低61.68%（P<0.05）和45.13%（P<0.05）.另外,高、低应答水稻稻田N₂O排放与稻田土壤NH₄⁺-N含量呈显著相关关系,而与NO₂^--N含量无显著相关.x［CO₂］升高条件下,土壤温度是影响高应答水稻稻田N₂O排放的重要因素.综合考虑,未来x［CO₂］升高条件下,高应答水稻品种的"增产减排"效果最佳.     

秸秆生物炭对河套灌区膜下滴灌玉米农田生态系统碳足迹的影响

为探究生物炭对干旱地区膜下滴灌玉米农田生态系统温室气体排放和碳足迹的影响.设置不同施用量的生物炭处理［0（CK）、15（C15）、30（C30）和45 t ·hm^-2（C45）］,连续2 a监测覆膜滴灌条件下一次性施用秸秆生物炭后玉米农田生态系统土壤温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）排放的季节变化及其综合增温潜势,利用生命周期评估法估算农业生产活动引起的碳排放量,并进行碳足迹的分析.施用生物炭当年的作物生长季土壤CO₂累积排放量比CK下降17.6%~24.7%,N₂O累积排放量下降71.1%~110.4%,综合增温潜势降低19.5%~25.9%.生物炭施用后第2 a作物生长季的CO₂累积排放量比CK减少19.2%~40.6%,N₂O累积排放量减少38.7%~46.7%,综合增温潜势减少19.7%~40.5%.连续2 a处理C15和C30均不同程度增加了CH₄累积吸收量,而处理C45显著降低了CH₄累积吸收量.C15和C45分别为生物炭施用当年和翌年单位产量碳足迹最少的处理,其单位产量碳足迹较CK分别降低10.1%和26.2%.土壤温室气体排放量对玉米农田生态系统碳足迹贡献率最大（38.1%~59.2%）,其次为氮肥生产（19.8%~33.4%）,而后为电能生产（6.7%~8.8%）和地膜覆盖（4.4%~7.4%）.生物炭对生态系统碳足迹贡献率为5.7%~13.8%.施用30 t ·hm^-2生物炭对农田生态系统减排固碳增产效果更好.改善生物炭制作工艺及运输途径、提高氮肥利用效率和发展节水节能灌溉技术,是减少旱区农田生态系统碳足迹的重要途径.     

稻油不同轮作模式对农田甲烷和氧化亚氮排放的影响

以南方稻区不同轮作模式为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究水稻-油菜轮作处理的甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放特征,并估算稻田增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明,双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地CH₄平均排放量分别为135.25,55.64、5.05和1.89 kg ·hm^-2,稻季CH₄排放占不同轮作周年CH₄排放的91.8%~98.5%,稻田土壤水溶性有机碳与CH₄排放呈显著正相关,常规晚稻稻田CH₄排放比杂交晚稻高18.7%（P<0.05）;双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地N₂O平均排放量分别为0.94、0.64、1.38和0.24 kg ·hm^-2,油菜地的N₂O排放占周年排放的57.2%~70.2%,双季稻和一季稻处理的冬闲农田N₂O排放占周年排放的17.8%和30.6%,杂交稻和常规稻稻田N₂O排放无显著性差异;双季稻-冬闲和双季稻-油菜的GWP处理高于稻-油和稻-冬闲处理,稻季排放CH₄的GWP占轮作周年GWP排放的71.2%~90.9%;GHGI以稻-稻-油菜最高,稻-油和稻-冬闲处理较低,综合环境效益和经济效益,建议南方稻区选择杂交晚稻-油菜的种植模式,有利于南方多熟制稻田的温室气体减排.     

应用大气化学模型解析华北地区大气氮沉降时空分布特征及影响因素

本研究基于大气化学传输模型模拟结果,分析了2005—2015年华北地区大气氮沉降的时空分布特征,通过对2005年和2015年的结果进行模型敏感性实验,定量分析了全国和华北本地的人为源排放以及气象场对华北地区氮沉降年际变化的贡献。结果表明：（1）2005—2015年华北地区氮沉降年均量为28.7 kg·hm⁻²·a⁻¹（以N计,余同）,其中18.7 kg·hm⁻²·a⁻¹来自还原态氮（NH_x）,10.0 kg·hm⁻²·a⁻¹来自氧化态氮（NO_y）。湿沉降占比为56%（16.1 kg·hm⁻²·a⁻¹）,略高于干沉降（12.6 kg·hm⁻²·a⁻¹）。氮沉降的高值主要集中在华北的东南地区,低值集中在华北的西北地区,整体呈夏季高冬季低的季节特征。（2）2005—2015年,华北地区氮沉降整体呈先增加后减少的趋势,波动范围在27.4—30.4 kg·hm⁻²·a⁻¹。相较2005年,2015年氧化氮沉降增加了2.2 kg·hm⁻²·a⁻¹,而还原氮沉降减少了1.9 kg·hm⁻²·a⁻¹。其中氮氧化物（NO_x）和氨气NH₃）人为源排放的变化分别导致了1.0 kg·hm⁻²·a⁻¹氧化氮沉降的增加和2.5 kg·hm⁻²·a⁻¹还原氮沉降的减少,分别占全国人为源排放贡献的89%和53%,这说明区域传输对于2005—2015年还原氮沉降变化的影响较大。（3）华北地区干沉降的年际变化主要取决于前体物排放的变化,而湿沉降不仅受前体排放的影响,也受到降水等气象场的驱动。     

中国农业源甲烷和氧化亚氮排放的影响因素

基于清单方法对中国的甲烷（CH₄）及氧化亚氮（N₂O）等农业源非二氧化碳（CO₂）温室气体（GHG）排放情况进行核算研究,通过引入Tapio弹性脱钩理论和对数平均迪氏指数（LMDI）方法研究了中国农业源CH₄和N₂O排放的影响因素.结果表明：①1980—2018年中国农业源CH₄和N₂O排放量由0.56×10⁹ t CO₂-eq上升至0.73×10⁹ t CO₂-eq;②1980—2018年中国农业源CH₄和N₂O排放随着农业总产值增长而缓慢增加,整体呈弱脱钩状态,但其脱钩状态稳定性较差;③从LMDI因素分解角度看,经济因素和人口规模因素对中国农业源CH₄和N₂O排放呈正效应,经济因素影响最大;效率因素和结构因素均对中国农业源CH₄和N₂O排放有减缓作用,其中,效率因素为主要抑制因素;④结构因素、效率因素和人口规模因素对脱钩努力的影响程度为效率因素>结构因素>人口规模因素.     

双视角下中国畜牧业甲烷排放的温室效应

准确评价甲烷（CH₄）的温室效应是制定有效减排路径的基础.首次采用新提出的、针对短寿命气候污染物（SLCP）设计的气候指标GWP-star （GWP^*）对中国畜牧业CH₄排放的温室效应进行定量评价,并与常用的GWP指标评价结果相比较.结果表明,GWP的视角下我国畜牧业CH₄排放的温室效应持续增加.因此,畜牧业实现碳中和需要完全消除排放,或以增加碳汇、增加资源化利用的形式抵消每年稳定的CH₄排放.在GWP^*的视角下,2015~2019年间畜牧业CH₄排放的温室效应较20年前有所减少,降低的热量相当于从20年前的大气中减少2.1×10⁴万t CO₂的热量,畜牧业只需每年有效降低0.3%的CH₄排放则可在短期内实现自身碳中和.在中国畜牧业持续采取有效减排措施的情况下,采用GWP^*的标准制定减排目标比用GWP制定的减排目标更早达到,但选择GWP还是GWP^*需要综合考虑评价的目的、评价的时间尺度和实际可操作性.     

亚热带土壤反硝化过程中NO-3-N对CH4排放的影响

研究了发育于不同成土母质和不同土地利用方式下的45个亚热带土壤样本,在反硝化严格厌氧培养条件下（密闭、淹水、充N₂）,加入KNO₃的处理（加入N量为200 mg·kg^-1）和不加KNO₃的空白对照对CH₄产生和排放的影响.结果表明,厌氧培养条件下无论加入KNO₃与否,CH₄的产生和排放首先取决于土壤有机碳总量水平及其有效性.对照土壤中花岗岩母质发育的土壤和KNO₃处理土壤中稻田利用方式下的土壤CH₄排放量最高.加入KNO₃显著抑制了CH₄的产生和排放,NO^-₃-N对CH₄产生的抑制效应可能较N₂O对CH₄产生的抑制效应更大.加入KNO₃处理中厌氧培养第1周内的NO^-₃-反硝化量和降低速率是决定CH₄排放量的关键因素.不加KNO₃的对照土壤中,73％的土样表现为 Fe²⁺的产生和CH₄的排放之间呈指数关系增长,表明Fe³⁺和CO₂的还原可同步进行.NO^-₃-N不仅显著抑制了CH₄的产生和排放,也抑制了Fe³⁺的还原.     

基于共轭角力机制的区域资源环境综合承载力评价模型

厘清区域资源环境与生产生活要素的相互作用机制,探索区域资源环境承载力的内生机制与评价模型,对支撑国土空间规划编制乃至战略实施具有重要理论和实践意义。基于“压力—状态—响应”模型思路,提出区域资源环境与生产生活要素的“共轭角力”理论机制,将资源环境承载力解构为“支撑力—敏感点”“恢复力—脆弱点”“损害力—临界点”“发展力—平衡点”四对相互作用力,并据此提出集开发建设、环境灾害、资源生态及社会福祉四个维度的DENS评价模型,为科学地揭示资源环境承载力的理论特征提供借鉴。     

能源流视角下村落尺度能源消费结构比较及环境效应研究：基于河南省邑西里村、杨家村及山东省东桥头村的调查分析

加强村落尺度能源消费活动及其环境效应研究是实现农村能源可持续转型及绿色发展精细化治理的前提。但目前该领域存在明显知识空白，其原因在于缺乏基础数据和系统化数据采集体系及集成分析方法。基于对河南省邑西里村、杨家村以及山东省东桥头村的实地调研和半结构式访谈，采用定性和定量结合的方法开展能源消费活动及环境效应比较研究。结果表明：（1）村落尺度能源消费具有显著空间分异特征。邑西里村、杨家村和东桥头村人均能源消费量分别为505 kgce、889 kgce和1139 kgce；由能源消费产生的温室气体与污染物的种类分别为CO₂、CH₄、SO₂、N₂O、NO_x和TSP，单个家庭CO₂的产生量在2000—4000 kg；CH₄、SO₂、TSP和NO_x的排放量基本在1—5 kg；N₂O的排放量均在100 g以下。（2）居民生活环境和炊事供暖是影响村域能源消费的主要因素。其在邑西里村、杨家村和东桥头村的总用能占比分别为50.10%、79.08%和77.61%。（3）能源来源及消费结构具有明显的区位属性特征。杨家村距离市区较近，天然气成为当地居民的主要来源；邑西里村和东桥头村离市区较远，则以电力和煤炭为主。未来乡村地区的发展应该与当地的地域特征相结合，构建具有地方化特征的发展策略，实现农村能源的低碳健康发展。     

环境专家系统研究进展

对环境专家系统(EES)在环境科学领域的应用进展及其研究的必要性进行了分析。结合近几年来国内外大量的实践案例和相关研究文献。对环境专家系统的发展历史、开发语言，空间分析能力，应用功能等方面的研究状况进行了全面回顾，并针对当前环境专家系统研究及应用的主要领域一环境影响评价专家系统(EIA—ES)进行了系统总结。     

论国内的环境责任保险制度

介绍目前我国环境责任保险制度的现状的基础上，通过对目前我国在环境污染损害赔偿中存在的问题进行分析，提出在我国建立环境责任保险制度的必要性及如何完善该项制度的措施。同时通过介绍国外的先进经验，结合我国的实际情况就如何完善我国的环境保险制度方面提出了具体的建议。     

人水系统演变模拟的嵌入式系统动力学模型

论文首先提出人水系统的概念,并针对人水系统演变模拟的难点和特点,基于系统动力学原理,提出了更具实用意义的嵌入式系统动力学模型(ESD模型)。ESD模型是在系统动力学理论方法的基础上,考虑到社会经济系统、水循环系统(包括社会水循环系统、自然水循环系统)自身的特点和规律,充分利用现有的相关理论方法,在系统动力学模型的基础上,加入其他学科的定量化模型,形成耦合的模型。该模型既全面吸收系统动力学的优点,同时又接纳了相关学科的研究成果,大大提升了系统动力学的应用研究能力,同时也解决了复杂而又有专业特点的系统模拟问题,适用于人水系统演变模拟。     

中国石化安全信息管理平台的设计与开发

阐述了中国石化安全信息管理平台的设计思想和主要功能,通过实施中国石化内部网运行的安全信息管理系统,为中国石化安全管理信息化提供了应用平台.     

漆酶在有机溶剂体系中的应用

漆酶由于其非特异性的氧化能力受到广泛关注,被认为在制浆造纸、纺织、食品、化妆品、环保、纳米生物技术等领域有着广泛的用途;非水酶学的研究可以赋予漆酶更广泛的应用.文章综述了 2000年以来漆酶在有机体系中的应用研究结果,所涉及的漆酶包括真菌漆酶和植物漆酶,涉及的有机体系包括低水溶剂体系、有机共溶剂体系(水-有机溶剂单相体...     

人工湿地系统的维护

介绍垂直流人工湿地改造前后小试和中试系统结构,针对处理效果和系统运行中堵塞问题进行分析,得出系统堵塞问题与植物的选种和填料的组成等有关,并对人工湿地系统的运行维护提出独特的见解.     

石化企业HSE管理平台设计与实现

阐述了石化企业HSE管理平台的设计思想和主要功能,介绍了HSE平台的特点.该平台的建立和运行,将提高企业安全管理的效率,使之更加科学化、系统化、规范化、制度化.     

港口生态工程管理系统及评价方法研究

提出了建立港口生态工程管理的模式及指标体系，探讨了港口生态工程评价方法。