通风对餐厨垃圾快速高温堆肥腐熟与氮素转化的影响

针对传统堆肥周期长、脱水效率低、保温效果差等问题,以餐厨垃圾和锯末作为原料,基于外加热源的堆肥反应器,研究不同通风方式(自然通风和外加热源的高温通风)和通风速率对餐厨垃圾高温堆肥过程中温度、含水率、氧气含量、腐熟指标(pH、电导率、发芽指数)以及氮素形态转化的影响。结果表明:1)高温通风有助于堆体维持较高温度,显著延长高温期,提升水分去除率和堆体腐熟度。与自然通风相比,高温通风处理下的高温期(≥50 ℃)延长了6 d,累计温度增加51.77%,水分去除率相对提高了62.37%,种子发芽率相对提高了14.75%;2)高温通风方式会延长高温期进而促进氨排放并抑制硝化作用,造成更多的氮素损失,与自然通风相比,高温通风处理下的氨挥发量相对提高了131.46%,氮素损失相对提高了74.87%;3)通气速率增加可提高堆体的水分去除率,在通气速率达到0.75 L/(kg DM·min)时,水分去除率达到80.31%,除水效果最好;4)高温通风方式下,氨挥发量和氮素损失随着通风速率的增加而增加,其中氨挥发占氮损失的比例为55.48%~70.73%,是氮素损失的主要途径。     

高产粮区不同施肥模式下玉米季农田氮素损失途径分析

研究不同施肥模式下土壤氮素损失的途径,有助于制定合理的施肥措施.2009年在山东桓台典型高产粮区设置了4种施肥模式：对照(CK)、 农民习惯(FP)、 优化施肥(OPT)和控释肥(CRF）,监测了土壤水氮动态和作物生长状况,采用水氮管理模型（WNMM）模拟了不同施肥模式下玉米季土壤的水分动态和氮素去向.2009年夏玉米季3个施肥处理的氮素淋失量占施肥量的比例范围为6%～18%,平均为12.7%,其中优化施肥处理的氮素淋失量最低,仅为14.5 kg·hm^-2.氨挥发量所占的比例范围为5%～34%,平均为20.7%,其中控释肥处理的氨挥发量最低,仅为7.6 kg·hm^-2.4个处理的氮素总损失量顺序为：FP处理> OPT处理>CRF处理≈CK处理.本研究表明在保证作物产量的前提下,优化施肥和施用缓控释肥均可以有效减少氮素损失,提高氮肥利用效率和保护生态环境.     

草原生态补偿:减畜和补偿的对等关系

中国草原生态补偿是通过补助和奖励的政策手段达到减畜和草畜平衡的政策目标,最终使牧民收入不减少的条件下草原退化得到减缓。论文首先从理论上提出一个分析草原生态补偿减畜和补偿对等关系的框架,然后以内蒙古四子王旗查干补力格苏木为例,对草原生态补偿减畜和补偿的对等关系进行了实证分析。实证分析结果表明:因为超载情况存在空间异质性和牧户差异性,实际的超载率较统计的超载率被低估了。补偿在区域总量上是不足够的,维持区域总量补偿足够的草畜平衡奖励标准应为28.5元/hm2。减畜和补偿存在严重的不对等关系,47.9%的资金给了那些不需要减畜的牧户,减畜比例0%;5.5%的资金给了那些需要减畜也愿意减畜的牧户,减畜比例1.2%;46.6%的资金给了那些需要减畜但只愿意部分减畜的牧户,减畜比例98.8%。预期能够实现的减畜比例仅为8.3%,由于牧户超载程度存在显著的差异,预期能够实现的减畜比例对草畜平衡奖励标准和每羊单位损失均不敏感。为了达到草原生态保护的目的,保障减畜的有效达成,应该将超载程度纳入草畜平衡奖励的政策设计中。中小牧户是草原超载的主体,"将超载程度纳入草畜平衡奖励的政策设计"的真正含义是"将草畜平衡奖励向中小牧户做出适当倾斜"。"超越"草畜平衡奖励,减少中小牧户的数量,扩大牧户的草场经营规模,促进牧区牧户的适度规模经营才是实现草原可持续发展的出路所在。     

基于铅同位素解析技术的土壤铅污染来源研究

通过分析耕层土壤铅污染的程度,分析耕层土壤铅污染的来源,解析各污染源对土壤铅污染的相对贡献率.以陕西某工业区为研究区域,采集大气降尘、耕层土壤(0 ～ 20 cm)和背景土壤样品,用ICP-MS测定铅元素质量比及同位素比率(206pb/207 pb和208pb/206pb),分析耕层土壤铅污染的来源,结合二元混合模型计算各污染源对耕层土壤铅的贡献率.结果表明,耕层土壤铅质量比范围为21.8 ～ 40.0mg/kg,平均值为27.1 mg/kg;背景土壤铅质量比范围为19.1 ～22.1mg/kg,平均值为21.4 mg/kg;大气降尘铅质量比范围为570.2 ～2 221.7 mg/kg,平均值为1 062.36 mg/kg.该区域铅锌冶炼活动对耕层土壤铅的贡献率约为18.43％,焦化厂燃煤对耕层土壤铅的贡献率约为9.36％,热电厂燃煤对耕层土壤铅的贡献率约为19.71％,背景土壤对耕层土壤的贡献率约为52.5％.背景土壤是耕层土壤铅污染的主要来源.     

固相萃取-高效液相色谱法检测土壤中新型烟碱类杀虫剂哌虫啶

应用Sampli Q SPE-C18固相萃取小柱净化处理,利用高效液相色谱-紫外检测器(HPLC-UV)检测,建立了土壤样品中新型烟碱类杀虫剂哌虫啶的残留测定方法.优化了哌虫啶的分析条件,以选用乙腈/水比例为40∶60(V/V)作为流动相,流速为1.0 m L·min-1,采用HPLC-UV在359 nm处检测,哌虫啶的两个峰保留时间分别为4.251 min和6.526 min.在0.5×10-9—2.5×10-7g范围内,哌虫啶的进样量与色谱峰面积呈良好线性关系,相关系数为0.9993,哌虫啶的最小检出量为2.5×10-10g.土壤样品用色谱纯乙腈提取,由SPE-C18固相萃取小柱净化后.哌虫啶在土壤中的平均添加回收率为81.73%—89.05%,变异系数为3.59%—5.25%,哌虫啶最低检测浓度为2.5×10-3mg·kg-1.该分析方法灵敏、准确、操作简便,节约溶剂,对环境污染小,适合土壤中低浓度哌虫啶的残留检测     

不同政策情景下农业土地利用效应模拟分析

农业土地利用政策的实施能够很大程度上影响区域农业生产方式和发展路径.构建了一个土地利用政策效应的多准则分析框架,并以上海市淀山湖地区作为案例区,从社会、经济和生态方面建立综合评价指标体系,应用情景分析方法,采用TechnoGIN模型作为评价工具,分别对基础情景、基准情景和3种不同政策干预情景下的农业土地利用效应进行了模拟和评价.结果显示,测土配方施肥政策使农民提高了施肥的钾氮比,同时对提高水稻产量起到了一定的作用,但对氮的总投入量及淋失量的降低作用较为微弱.而精细养分管理技术在使投入的钾氮比更为合理的同时,也降低了氮的总投入量及淋失量,但过多的劳动力投入需求限制了这一技术的推广和普及.适度规模经营政策的主要作用是减少劳动力使用量,为农民提供更多的外出就业机会.该研究的方法框架可为评估和预判不同农业政策的土地利用效应提供理论支撑.     

乌鲁木齐市安宁渠蔬菜基地土壤重金属污染现状及潜在生态风险评价

为了认识蔬菜产地土壤重金属富集现状，探索其解决途径，为污染防治措施提供科学依据，促进无公害蔬菜生产，确保蔬菜质量安全。在乌鲁木齐北郊蔬菜地采集26个土壤样品和7个水体样品，分别测定样品中Hg、As、Cr、Cd、Pb和Zn 6种重金属的含量。采用地积累指数（I_geo）、污染负荷指数（PLI）、潜在生态风险评价（RI）对蔬菜地土壤重金属污染及潜在生态风险进行分析。通过土壤与水样的结合，采用主成分分析法进行污染来源分析，结果表明：（1）乌鲁木齐安宁渠蔬菜基地土壤中Hg、Cr和Zn重金属含量的均值分别为新疆土壤背景值的5.74、1.74、1.52倍，其中Cd含量的均值是国家二级标准的2.69倍。地下水中Cr含量均值超过国家灌溉水限制标准，是其8.89倍。（2）6种重金属I_geo的平均值依次为Cd > Hg > Cr > Zn > As > Pb，其中Cd属于中-强度污染，Hg为中度污染，Cr为轻度污染，Zn、As和Pb均为清洁水平。研究区土壤区域污染负荷指数PLI_zone为1.91，属于中度污染，其中Cd的贡献率最大，为56%，其次是Hg，贡献率为22%。土壤RI均值为673.1，属于严重潜在生态风险态势。（3）研究区土壤Pb、Cr和Zn，主要来自交通和农业活动等人为污染，As、Cd主要受自然母质和大气沉降的影响。该蔬菜基地潜在生态风险主要来自Cd和Hg，建议在农业生产中防范Cd、Hg的污染。     

基于层次全息模型的农业土地利用环境风险识别

提出了基于层次全息模型(HHM)框架识别农业土地利用环境风险的方法:通过构建农业土地利用环境风险识别的HHM框架,从多维度描述农业土地利用过程中存在的9大类别风险源,并应用双重标准风险矩阵方法对各类别风险源进行初步筛选、过滤和分级;在此基础上,依据多重准则标准和定量化风险矩阵进一步对各个环境风险因子进行定量评估.以湖南省桃江县为例,应用HHM风险识别方法对该县农地利用的环境风险进行系统识别,结果表明桃江县农地利用的主要环境风险源包括重金属污染、水体富营养化、污水灌溉和工厂排污.     

基于风沙防治的典型农牧交错区土地利用多情景模拟

作为典型的半干旱沙区,科尔沁左翼后旗（简称"科左后旗"）土地退化严重,土壤风蚀程度较强,有针对性地调整土地利用结构,有助于农牧交错区社会经济和生态环境的可持续发展.采用修正风蚀方程（RWEQ）模拟科左后旗的风蚀状况,并结合CA-Markov模型和当地风蚀状况及区域相关规划,设定了延续现有发展态势的历史发展情景、在全区域内开展风蚀治理的全域治理情景和依照区域风蚀特征实施治理的分区治理情景3种未来可能的发展情景,基于Dyna-CLUE模型模拟各情景下科左后旗2020年的土地利用格局.结果表明:①2010年科左后旗的平均风蚀量为33.86 t/（hm2·a）,风蚀程度较为严重,并且具有明显的西高东低的空间差异.②采用Dyna-CLUE模型模拟2010年土地利用空间分布结果的Kappa指数达0.921,模拟效果良好.③与2010年相比,历史发展情景下,2020年科左后旗荒漠化趋势更加严重,未利用地面积将增加33.76%,草地退化明显;全域治理情景下,风沙治理取得了一定成效,70.30%的未利用地得到治理,其中分别有32.32%和32.52%转化为林地和草地,水域也得到一定恢复,面积将增加5.01%;相比于全域治理情景,分区治理情景下高风蚀地区有更多的未利用地得到治理,低风蚀地区耕地面积将增加4.68%,进行风沙治理的同时也在一定程度上保护了耕地.研究显示,Dyna-CLUE模型在我国农牧交错区具有较好的土地利用格局的模拟能力,采取积极的风沙防治措施可以大幅提高当地的林地和草地面积,而采取有针对性的分区域治理政策在进行风沙治理的同时也可有效地保护耕地.      

中国未来的粮食安全与生态可持续性问题研究——基于粮食生产过程生态足迹的实证分析

自然资源与农业生态可持续开发是保障农业生产与粮食安全可持续发展的基础。随着我国人口的增长以及人们生活水平的提高,粮食需求量逐年增加。这不但加剧了我国人多地少的矛盾,还给我国农业资源与生态的可持续发展带来了挑战。利用计量模型测算出我国人口高峰时粮食安全背景下粮食生产活动的生态足迹,然后依据生态足迹指数法判断其生态可持续性状况。结果显示,按照目前的粮食生产模式依靠自给实现粮食安全,我国人均生态足迹指数将出现负值。这意味着我国农业生态将处于不可持续的状态。解决我国“粮食 耕地”矛盾与“粮食 生态”矛盾,实现粮食安全与农业生态的协调可持续发展,一方面需要把我国目前依靠要素投入的粗放式粮食生产模式转向生态友好型的种植模式;另一方面需要改变我国依靠自给的粮食安全保障模式,通过适当降低我国的粮食自给率、增加粮食进口缓解我国农业资源与生态环境的压力。这对我国未来的农业发展道路以及粮食安全政策都具有重要的参考价值