稻田种养结合循环农业模式生态环境效应实证分析——以南方稻区稻-鱼模式为例

稻田种养结合循环农业模式生态环境效应明显,其主要体现在节肥、节药、抑草、改善土壤和水体等方面上。本文根据对南方稻区的入户调查数据和2001-2009年中国统计年鉴、中国农村统计年鉴、中国农业统计年鉴相关统计数据及化肥农药使用量的技术标准,实证分析了稻田种养结合循环农业模式的节肥、节药的生态环境效应。调查分析显示,稻-鱼模式下农户化肥使用量比常规水稻种植模式的使用量要减少15.21%,农药使用量要减少40.17%;相关性分析表明南方稻区稻-鱼种养结合模式的稻田面积占水稻生产总面积的百分比与化肥、农药使用量之间呈负相关关系,相关系数分别为-0.407 2和-0.979 9。可以看出,在稻-鱼的稻田生态系统中,土壤和水体的改善以及有害生物的减少,形成了鱼类对化肥和农药的替代关系,在稻谷产量不变甚至增产以及增加鱼类产出的情况下,农户大幅度减少了化肥和农药的使用量,因此实施扶持稻田种养结合循环农业模式策略,是改善稻区农业生态环境的重要途径。     

长江中游典型鱼塘植莲的环境与经济效益分析

长江中游湿地区域的池塘经过连续多年的化肥养鱼导致了大量的氮、磷沉积在鱼塘底泥中。分析了鱼塘植莲对养殖后沉积的氮、磷的重新利用及植莲的经济效益。实验于2004年在位于长江中游的武汉市涨渡湖渔场进行。根据收支平衡计算了实验池氮、磷的转移量,根据投入产出计算了实验池的经济收入。逐月分析了池塘中水质理化指标和底泥中总凯氏氮（TKN）和总磷（TP）的含量。方差分析表明：总凯氏氮、总磷在池塘底泥表层（0～5 cm）、中层（5～10 cm）和底层（10～50 cm）当中的含量都出现显著性降低(〖WTBX〗P〖WTBZ〗<005)。养鱼池塘通过植莲后,每公顷有1 50938±2211 kg氮和188995±282 kg磷被重新利用;鱼塘植莲产生的经济效益平均为每公顷52 031±1 579元。实验表明鱼塘植莲既能够有效地改善池塘养殖的生态条件,又能带来较高的经济收入,是长江流域湿地保护和综合利用的一种高效的农业生态模式。     

梁子湖水体和底泥中微量元素及重金属的空间分布格局及污染评价

利用多元统计方法研究了湖北梁子湖水体及底泥中12种微量元素和重金属(As,Ba,Co,Cr,Cu,Hg,Mn,Ni,Pb,Sb,Sr和Zn)的含量及空间格局,并通过饮用水及地表水质量标准及地质累积指数评价梁子湖水质及底泥状况。结果表明:梁子湖的水体质量较好,仅Cu是潜在污染物质;对湖泊底质而言,As是主要污染物质,Cu、Pb和Zn处在轻微的污染状态。空间格局显示:受人类活动的影响,湖泊水体中的重金属分布有较强的区域性,最大值出现在人类活动相对集中的梁子岛附近;在湖泊底泥中由于地质背景一致性而差别不大。相关分析表明,较之湖泊水体,湖泊底泥中的重金属元素的关系更密切,强相关性说明它们可能有共同的来源。未来研究应结合湖泊中大型水生植物及鱼类的重金属含量更全面考虑生态学效应,为恢复湖泊生态环境的管理提供重要参考。     

底泥悬浮对营养盐释放和水华生长影响的模拟

通过室内模拟实验研究了扰动引起的太湖底泥悬浮对水体氮磷营养盐和蓝藻水华的影响，其中底泥和上覆水均来自太湖，扰动强度以悬浮物浓度表示。实验监测了底泥扰动过程中以及扰动停止后48 h之内水体氮磷营养盐和叶绿素a的变化，采样间隔为6 h。实验结果表明，扰动明显增加了水体中总氮、总磷、活性磷等含量，但是可溶性无机氮的增加不明显，叶绿素a含量没有出现明显的增长。水华没有出现明显增长很可能是氮限制的原因。由此推测太湖一次风浪扰动过程引起的底泥营养盐释放不一定就能够加剧蓝藻水华的暴发。底泥中释放的营养盐对蓝藻水华的影响需要进一步研究     

截污工程完成后武汉东湖自然净化速率探讨

根据几十年来武汉东湖水质监测资料和数据，在东湖截污工程完成后，没有新的污染物进入水体的前提下，对东湖水体通过自然净化恢复到健康状态所需要的时间进行了详细的数学和科学论证。结果表明，在不考虑地泥营养物质的情况下，东湖水体通过工业、农业、生活用水以及收获鱼类和高等植物造成的营养物的输出，只需要3a左右的时间就能恢复。然而如果考虑地泥的影响，几十年沉积在地泥的营养物质持续向水体中释放，然后再通过用水及生物输出，东湖水质需要35a以上才能得到恢复。可见，截污后东湖要相当长的时间内还将处于富营养状态，地泥是造成东湖长期富营养化的关键。解决东湖污染问题的关键是清除地泥，因此得出结论：挖底泥后引入长江水源来加速东湖水体改善的最佳途径。     

鄱阳湖水土环境及其水生维管束植物重金属污染

位于鄱阳湖流域乐安河中下游的德兴铜矿,是我国著名的大型铜业基地,是鄱阳湖流域重金属污染的主要来源之一。2003年7月至8月对鄱阳湖部分流域的水质、沉积物、底泥及水生维管束植物等样品的重金属污染进行了研究调查,采用原子吸收分光光度法分别对样品中的Cu、Zn、Pb、Cd等重金属含量进行了测定,并对测定结果进行了评价。研究结果表明,鄱阳湖流域水体中的重金属含量均达到地表水评价标准中的Ⅰ类标准,底泥、土壤等已受到了一定程度的重金属污染。而水生植物对重金属元素都具有不同程度的富集能力,植物对重金属的富集作用与土壤背景值有一定的相关性,土壤中重金属的背景值越高,植物对重金属的富集量也相应增加。     

长江中游潜沼化土壤的限制因子及其对策研究

研究表明，地下水和单一的种植结构与利用方式，是长江中游地区潜沼化土壤生产力的主要限制因子，在调查和田间试验的基础上，在国家目前难以实现配套水利工程设施的条件下，提出了以生物措施为主，结合小型工程措施进行综合改良利用，治渍改土的切实可行的方案，在优化农业结构的前提下，比较了诸多优化模式，通过田间试验，筛选出诸如退田还湖，种植水生经济植物，垄稻沟鱼及各种轮作方式，同时适当引进耐潜作物品种，实行配方施肥     

截污工程完成后武汉东湖自然净化速率探讨

根据几十年来武汉东湖水质监测资料和数据 ,在东湖截污工程完成后 ,没有新的污染物进入水体的前提下 ,对东湖水体通过自然净化恢复到健康状态所需要的时间进行了详细的数学推导和科学论证。结果表明 ,在不考虑地泥营养物质的情况下 ,东湖水体通过工业、农业、生活用水以及收获鱼类和高等植物造成的营养物的输出 ,只需要 3a左右的时间就能恢复。然而如果考虑地泥的影响 ,几十年沉积在地泥的营养物质持续向水体中释放 ,然后再通过用水及生物输出 ,东湖水质需要35a以上才能得到恢复。可见 ,截污后东湖在相当长的时间内还将处于富营养化状态 ,地泥是造成东湖长期富营养化的关键。解决东湖污染问题的关键是清除地泥 ,因此得出结论 :挖底泥后引入长江水源来加速东湖水体改善的最佳途径     

低湖田生态系统特点及开发利用研究

阐述了低湖田生态系统中的生物系统、土壤系统同水土体系的相互作用,分析了低湖田生态系统中的土壤特性及资源优势潜力。主要表现为：水温、泥温低,土壤通透性能差,结构不良;土壤处于强还原状态,有毒还原性物质含量高,不利于作物的正常生长;土壤微生物活动弱,微生物生物量显著低于正常土壤;土壤有机质矿化慢,土壤供氮能力弱,缺磷、缺锌严重。而水生经济植物莲藕的生物学特性决定其地下茎具有发达的通气组织,保证了植株在水中的正常呼吸和新陈代谢的需要,同时还能改善土壤通气性能和土壤氧化还原状态,增强土壤微生物活力,加快土壤有机质矿化状况。着重从低湖田生态系统所具备的优势入手,对低湖田的作物系统、土壤系统和水土体系进行了比较和分析,其作物生物量排序为：莲藕＞茭白＞菱＞水稻, 其作物产量排序为：莲藕＞茭白＞菱＞水稻;对作物系统的主体作物进行了优化,对土壤系统的关键营养元素进行了调控（N:P:K:16:16:16）,合理利用水土体系的特点构建生物共生的模式,提出了合理利用低湖田资源优势的措施和开发模式（鱼藕共生模式）,提高低湖田生态系统综合开发效益的整体水平。     

肖四海不同渔业发展阶段的水环境特征分析

2006～2008年，对长江中游的一个浅水湖泊--肖四海进行了水质和水生植被研究，并结合历史资料分析了肖四海1987～2008年不同渔业发展阶段的水环境特征。研究结果表明：1987～2008年期间，该湖营养状况经历了中营养→富营养→中营养→富营养→中营养的变化过程，沉水植被经历了消亡→恢复→旺盛→衰退的演替过程，这种变化主要受不同阶段的渔业方式的影响。草食性鱼类和河蟹的过量放养、化肥的大量使用以及饵料的大量投放等不合理的渔业方式导致了水生植被的消亡和水体的富营养化，而合理的渔业方式不会对水体环境产生消极影响，并据此提出了长江中下游湖泊渔业可持续发展的建议     

三峡水库175 m蓄水运行后鱼类汞污染风险研究

三峡水库的生态安全受到高度关注，三峡水库成库后是否会出现汞等重金属生态风险增加的“水库效应”，不仅是需要论证的科学命题，也是关系到库区人民身体健康的重要问题。2011年在三峡库区忠县至秭归段选择“湖沼化”特征最为显著的8条支流采集了鲤、鲢、鳙、鲇、鳜等常见经济鱼类标本，系统分析了库区鱼类标本肌肉中的总汞含量。研究结果表明，三峡库区支流鱼类肌肉中总汞含量最高为109.6 μg/kg，最低为30.5 μg/kg，平均含量为56.4 μg/kg。与蓄水前的调查结果相比，蓄水运用10 a后库区鱼类肌肉总汞水平尚未明显增加。但是，不同营养等级鱼类之间，肌肉总汞浓度水平随营养等级增加有明显增高，三峡水库水生食物链表现出显著的汞的生物累积。值得注意的是，底层鱼类汞的生物累积强度明显高于上层鱼类，暗示水库底栖过程的“汞活化”依然是需要关注的潜在生态风险     

嘉陵江流域坡耕地“生态农业旅游”垂直景观模式

从治理水土流失角度出发，提出了坡耕地“生态农业旅游”技术与示范。其垂直生态景观模式按坡度和等高线布置：在坡度大于25°的山坡顶形成水保林木区，坡上15°～25°的陡坡种植桃树，坡中5°～15°的斜坡种植枇杷，坡下小于5°的缓坡地带种植特种水果、瓜类及蔬菜，坡底形成“稻—鱼”和“藕—鱼”特色水域区。道路系统设计为环山而下的水泥主路、观景石板干路、埂边地界小路三级，道路两侧实施还林还草。“农家乐”型旅游接待自然分布在试验区内，同时在坡上建立旅游“一条街”、坡底试验旅游产业化经营。果园内实施多熟作物覆盖、间种套种。垂直生态景观产生了独特而丰富的景观效果，并具有较好的生态功能、经济功能和社会功能。     

多重人类活动干扰下赣江流域水环境和鱼类资源的研究现状分析

赣江是长江中下游的重要支流,赣江流域的水生态安全直接关系到长江经济带建设的可持续与绿色发展。然而,近些年来,人类活动干扰对赣江流域水生态的影响还在持续增加。该文综述了截止2017年12月赣江流域的水环境、鱼类资源及人类活动干扰影响的相关文献。目前,赣江流域水环境处于中度污染级别,有机污染物增加,无机污染物无显著变化。鱼类共有124种,隶属10目32科。经统计近10年的鱼类资源,赣江流域鱼类有7目35科120种,其中上游鱼类4目14科22种,中游鱼类6目28科82种,下游鱼类7目28科91种。全流域10年中未发现的鱼类包括中华鲟、鲥鱼、刀鲚、弓斑东方鲀、斑条鱊、短须鱊、拟尖头红鲌、似鱎、条纹小鲃、泉水鱼等33种。该文分析了影响赣江流域水生态的三类主要人类活动干扰:水电站建设,工农业污染和航运、采砂等,这些干扰增加了水体中营养盐和有机污染物的含量,同时破坏了水生生物生境,进而影响了鱼类的生存。随着赣江流域多个大型水电站的规划和建设,建议今后应进一步加强水电开发对水环境和鱼类资源的影响研究,同时开展生态修复,加强生境保护,严控涉水行为,完善生态补偿机制,以保证赣江流域的绿色发展。     

基于能值计算的循环农业发展个例分析

能值分析能够更好地量化分析和评价循环农业。利用该方法对湖北省武汉银河生态有限公司的循环农业进行了实证分析。结果表明，实施循环农业后的集约养殖场结合农地流转发展起来的“猪-沼（能）肥-地-菜（藕、果、粮）-鱼-村”六位一体的循环农业典型模式，与实施循环农业前当地分离的水稻、小麦、油菜、棉花、蔬菜、柑橘、猪、鱼的农业生产系统相比，在能值转化率、可更新率、能值投资率、能值自给率、净能值产出率、环境负载率、能值交换比率方面均表现出明显优势，并从能值的角度提出了完善循环农业体系的对策建议     

稻鸭、稻鱼共作对稻田P素动态变化的影响

以稻鸭和稻鱼生态系统为研究对象，通过大田试验研究了稻田P的动态变化及转化规律，及其对环境的影响。结果表明，施P后土壤和田面水P含量立即达到最大值，一周后迅速降低。相对于空白（CK），养鸭处理（RD）和养鱼处理（RF）田面水总P浓度、溶解P浓度、土壤速效P含量和水稻吸P量显著增加，而土壤全P含量有所增加。研究还表明，水稻吸P量与田面水溶解P、土壤速效P显著相关。对田面水P素径流流失的潜在环境效应分析表明，施P后的一周左右是控制P素流失的关键时期；由于养鸭养鱼能提高稻田P含量，在稻鸭、稻鱼共作期间，要注意避免农田排水和防止因降雨引起的田面水外溢。同时，由于鸭子和鱼能提高土壤有效养分含量，降低化肥的施用量，进而降低了化肥损失所造成的环境危害。     

稻鸭、稻鱼共作对稻田P素动态变化的影响

以稻鸭和稻鱼生态系统为研究对象，通过大田试验研究了稻田P的动态变化及转化规律，及其对环境的影响。结果表明，施P后土壤和田面水P含量立即达到最大值，一周后迅速降低。相对于空白（CK），养鸭处理（RD）和养鱼处理（RF）田面水总P浓度、溶解P浓度、土壤速效P含量和水稻吸P量显著增加，而土壤全P含量有所增加。研究还表明，水稻吸P量与田面水溶解P、土壤速效P显著相关。对田面水P素径流流失的潜在环境效应分析表明，施P后的一周左右是控制P素流失的关键时期；由于养鸭养鱼能提高稻田P含量，在稻鸭、稻鱼共作期间，要注意避免农田排水和防止因降雨引起的田面水外溢。同时，由于鸭子和鱼能提高土壤有效养分含量，降低化肥的施用量，进而降低了化肥损失所造成的环境危害。     

淡水养殖水体溶解氧含量诊断分析及浮头泛塘气象预报

通过实时监测荆州农试站养殖塘各种水质要素，结合2011~2012年养殖塘发生的25个鱼泛塘实例，探讨了养殖水体溶解氧含量与气象要素之间的联系。分析表明:养殖水体溶解氧含量与6 h变温、总辐射量、气压值正相关，与水温、空气相对湿度值负相关。从平时的调查记录来看，鱼泛塘事件主要发生在5~10月间，湿度大、气温低、气压下降、日照强度弱等都会引起溶解氧含量低，严重的会诱发鱼泛塘。根据25个鱼泛塘实例，结合气象要素的特点，提出了急剧降温降压型、寡照型、高温高热型3种鱼泛塘发生条件的概念模型，分别以实例进行了验证，并初步总结出根据气象要素观测资料进行浮头泛塘预报的方法和流程     

乌江中上游新建水库水体甲基汞的时空分布

为了弄清新修建的水库是否造成水体甲基汞浓度升高，以贵州省乌江流域2座新建水库洪家渡水库和索风营水库为研究对象，采用蒸馏 乙基化结合（GC CVAFS）法测定了不同季节水库水体中甲基汞的浓度，最低检出限为 0.009 ng/L。探讨了水质参数对甲基汞分布的影响以及水库水体甲基汞的分布特征。结果显示:洪家渡水库总甲基汞浓度夏季平均值为 0.11 ng/L，秋季平均值为 0.08 ng/L，冬季平均值为 0.10 ng/L；索风营水库总甲基汞浓度夏季平均值为 0.11 ng/L，秋季平均值为 0.07 ng/L，冬季平均值为 0.09 ng/L。数据表明2座水库水体甲基汞含量均较低，低于目前我国环境质量标准规定的一类地表水汞含量标准限值，与世界上其他未受污染的水体基本相当。水库水体甲基汞浓度随水体深度的增加没有明显的变化规律，且夏季略高于冬季、秋季，这与夏季降雨量和温度有关，在入库处与大坝前没有明显的变化趋势。这与水库中被淹没土壤有机质含量偏低且流域内基岩为碳酸盐有关，还与其他环境因素有关(如pH值较高，DOC含量偏低等)。通过研究发现目前库区环境汞的甲基化率低，但随着水库生态系统的不断演化，内源和外源营养物的输入及水体在温度分层其间自身甲基汞的形成，导致水体甲基汞含量的逐渐增加，但仍需进一步的研究证实。     

不同种植方式对稻茬紫云英的生长及土壤养分的影响

研究绿肥作物种植方式对其生长状况及土壤特性的影响，可为长江下游农区“水稻(Oryza sativa L.)—绿肥作物”轮作模式下如何以草增粮提供科学依据。于2018~2019年在江苏省昆山市采用套播留茬、浅旋直播、板茬直播3种种植方式，研究不同绿肥种植方式对自身群体基础、越冬稳定性、生育进程、主要形态指标、产草量及还田后土壤养分动态的影响。结果表明，相同播种量水平下，浅旋直播的群体起点最高，为58.29万基本苗/hm ²；越冬稳定性以套播留茬方式最高，越冬率为94.3%。不同种植方式下生育进程递进规律总体一致，主要影响绿肥作物的营养生长期，套播留茬方式的营养生长期最长（122 d），比最短的浅旋直播方式高出20 d。套播留茬方式下的株高、茎粗及其他主要形态指标明显高出其他两种方式。套播留茬方式的鲜草产量最高，浅旋直播方式居中，板茬直播方式最低，且均超过30 000 kg·hm^-2。翻压还田后，3种方式下土壤有机质、全氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾等土壤养分含量均有一定的增加，其中套播留茬方式增加幅度最高。     

土地利用/覆盖变化对长江流域非点源污染的影响及其信息系统建设

随着社会经济的发展，不合理土地利用方式/土地覆盖变化造成的非点源污染已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一。长江流域，特别是长江中上游地区是我国水土流失的重点地区之一。水土流失将泥沙和土壤中的营养元素、残留的农药、化肥及动植物残体带入水体，使水体悬浮物、化学需氧量、总磷、总氮等含量增加，水质污染加重，这是造成长江干流汛期水质变差的主要原因。虽然针对长江流域的研究很多，但土地利用/覆盖变化对长江流域水质的非点源污染却一直没有引起人们的足够重视。在分析当前长江流域非点源污染现状和3S技术的基础上，提出建立基于土地利用/覆盖变化的长江流域非点源污染模拟信息系统，并结合3S技术勾画出该系统的框架。该系统的建设和应用，对维持流域生态平衡，采取合理的土地管理方式，保护长江水资源的可持续利用，特别是三峡库区的生态安全具有重要意义。