基于环境减灾卫星遥感数据的呼伦贝尔草地地上生物量反演研究

推动国产遥感卫星在资源环境领域中的应用对于促进我国航天事业发展、减少科研成本具有重要意义。我国近期发射的环境减灾卫星具有时间分辨率高、可获得高光谱影像的特点,在陆地资源遥感监测领域将有广阔发展空间。研究于2009年夏季获得三景呼伦贝尔草原区遥感影像和对应地面实测草地生物量信息,基于这些数据探讨了利用环境减灾卫星多光谱影像和植被指数反演草地生物量的可行性。结果表明基于影像提取的NDVI、OSAVI、MSAVI、SAVI、EVI、MTVI2、WDRVI和GNDVI等光谱指数均与草地生物量有较好的定量关系。其中,MTVI2结果最好,预测决定系数达0.61,交叉检验决定系数为0.58,均方根误差仅为58.6 g.m-2,基于MTVI2和环境减灾卫星多光谱影像可准确生成草地生物量空间分布图。     

不同养分对磷酸盐固定的污染土壤中铜锌生物有效性的影响

采用盆栽试验,在磷酸盐固定铜、锌单一及复合的三级污染(Cu 200 mg·kg^-1、Zn 400 mg·kg^-1)红壤和水稻土中,种植黑麦草40　d,测定不加养分、加入KCl和NH₄Cl、K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄后土壤中有效态铜锌含量、黑麦草生物量及其铜锌吸收量,以讨论养分对污染土壤中磷酸盐固定态铜锌的活化作用.结果表明,磷酸盐固定的铜单一、锌单一和铜锌复合污染红壤中,增加养分,有效态铜锌的含量都较未加入养分的增高,并且养分KCl和NH₄Cl的增高幅度大于K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄,其中在磷酸盐固定的锌单一污染红壤中,有效态锌含量较未加入养分时增幅高达133.4%.虽然加入K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄,促进了红壤中黑麦草植株的生长,最大增幅达22.2%,但同时也增加了植株21.5%～112.6%的铜锌吸收量.调节养分对水稻土中铜锌的生物有效性没有显著影响.施入氮钾等养分能够改变磷酸盐固定的污染红壤中铜锌的生物有效性,对固定的铜锌都有活化作用.因此,在重金属污染土壤的修复中要充分考虑施肥等养分条件对固定钝化的重金属活性的影响.     

广西西江流域农业土壤镉的空间分布与环境风险

对广西西江流域农业土壤中Cd的空间分布规律进行了调查研究并分析了水稻中Cd超标情况.结果表明,农业土壤Cd含量变异较大,为0.01~33.6mg/kg,且含量自上游到下游呈明显递减趋势.插值图显示,高Cd含量斑块主要分布在上游矿业活动密集的0~80km区域内,土壤Cd含量显著高于其他区域(P<0.05),整个调查流域内有32%的土壤样品属于重度污染.流域内水稻籽粒Cd含量为0~6.37mg/kg,成人水稻籽粒Cd摄入量为0~4159μg/(人×d).距上游矿区0~80km范围内的风险指数均值达6.49,属于高Cd风险区域.     

环境中金属生物有效性的预测模型——生物配体模型研究进展

生物配体模型(BLM)是一种用于预测环境中金属生物毒性的机理性模型.模型理论起源于自由离子活度模型(FIAM)和鱼鳃络合模型(GSIM),考虑了自由金属离子的活度以及自然环境存在的其他离子(如Ca2+、Na+、Mg2+、H+)、非生物配体(如可溶性有机质、氯化物、碳酸盐、硫酸盐)和生物配体的竞争.目前,在水生生态系统中,基于鱼鳃络合模型的框架基础,通过生物化学实验手段并结合数学方法,建立了预测铜、锌、银、镍对Rainbowtrout(虹鳟鱼)、Fatheadminnow(黑头呆鱼)和Daphniamagna(水蚤)的急、慢性毒性的BLM版本,并积极探索其在陆地生态系统中的应用.虽然生物配体模型在实验室模拟条件下取得了较为满意的结果,但其中包含着一些假设,在实际应用中还具有一定的局限性,尤其是陆地生态系统生物配体模型的发展还需要做许多研究工作.本文主要论述了生物配体模型的理论基础、实现手段和应用情况,讨论了生物配体模型的优势和局限性并对其未来研究方向进行了展望.     

施肥和秸秆覆盖对成都平原区农田氮和磷流失的影响

近年来由于氮、磷肥料过量施用造成了严重的污染问题和富营养化现象,而且这种污染问题在稻田区域更加明显.因此,采用田间小区试验方法,通过对2018年和2019年田间实地监测,在自然降雨条件下,对成都平原区不同施肥量以及秸秆覆盖对湿沉降和地表径流氮和磷的影响进行研究.结果表明,湿沉降氮养分主要以铵态氮存在,磷养分主要以可溶性总磷存在,氮和磷沉降主要发生在6～8月这3个月.地表径流量与降雨量呈正比,而地表径流氮养分浓度与降雨量呈反比.在2018年和2019年,增氮处理TR3总氮流失量分别为4.75 kg·hm^-2和2.68 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量增加26.73%和43.32%,是流失量最高的处理;减氮处理TR4总氮流失量分别为2.91 kg·hm^-2和1.37 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量降低了36.33%和26.74%,是流失量最小的处理.优化施肥处理TR2和减氮处理TR4能够有效降低地表径流磷素的流失,集中高强度降雨会降低地表径流总磷中颗粒态磷的含量.氮养分的流失主要集中于7～...     

风化煤腐植酸增效尿素红外光谱分析

采用碱性混合活化剂处理风化煤,研制腐植酸添加剂,按不同比例添加到尿素熔融液中,采用模拟喷浆造粒的方法,制备3类增效尿素。通过风化煤与添加剂、尿素与增效尿素红外光谱特征对比发现：风化煤经过活化后,碳单键数量降低,碳链缩短,活性腐植酸HA类提取物出现活性官能团,FR类除单键数量减少和碳链缩短外,生成部分胺、酰胺结构;增效剂与尿素在反应过程中,出现了三键和累积双键破坏、稳定性复合物形成、碳链缩短、双键结构增加等变化,但不同类型增效剂对产品红外光谱特征影响存在差异。     

区域农田畜禽承载量预测模型构建与应用:以赤峰市为例

为对区域现有生猪养殖数量的合理性进行评价及对生猪养殖承载量进行预测,从畜禽养殖-耕地-作物系统出发,基于农田养分平衡理论及有机和无机肥合理配施方法,构建区域农田畜禽承载量预测模型。以赤峰市为例,设定有机和无机肥配施比例为5∶5,并保持现有农田N或P2O5养分盈余量不变,分别基于N和P2O5养分盈余量不变实地应用该模型。结果表明,基于N时可新增生猪养殖数量43.6万头,承载量为630.8万头;基于P2O5时可新增生猪养殖数量369.3万头,承载量为1 041.3万头。位于西拉木伦河南岸的松山区、翁牛特旗、喀喇沁旗、宁城县和敖汉旗是可新增生猪养殖的主要区域。从环境压力角度考虑,推荐基于N的预测值作为计算赤峰市可新增生猪养殖量和承载量的依据。     

土壤水溶态铜对小白菜的毒害效应及其预测模型

土壤中铜(Cu)重金属的生物毒性/有效性主要取决于它们在土壤液相中含量和土壤溶液的性质。探寻土壤有效态Cu的生物毒害效应,表征量化其与土壤溶液性质关系,可为土壤Cu的环境风险评价提供参考。选取17种典型农田土壤,探讨了有效态Cu(土壤孔隙水以及CaCl_2浸提态)对小白菜生长的毒性效应及其预测模型。结果表明:土壤孔隙水中Cu对小白菜生长10%抑制的毒性阈值值(EC_(10))和50%抑制的毒性阈值(EC_(50)),最大值与最小值相差为14.7和14.6倍;同样,对于CaCl_2提取态Cu的EC_(10)和EC_(50),最大值与最小值相差12.7和7.7倍,表明土壤溶液性质对水溶性Cu对小白菜的毒性阈值影响很大。建立了土壤溶液的重要因子(溶解性有机碳、土壤溶液pH值、电导率、全硫含量、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+)和水溶性Cu阈值之间的多元回归关系,结果显示,土壤溶液性质可以较好地预测水溶性Cu对小白菜的毒性阈值。同时,土壤溶液中Mg~(2+)、K~+和S的含量是控制孔隙水中Cu对小白菜生长毒性的最重要因子,单一的S能分别解释34%的EC_(10)变异,K~+解释26%的EC_(50)变化。本研究结果可为陆地环境中水溶性Cu的风险评价提供基础。     

铜和镍对大麦根伸长的联合毒性研究

重金属的复合污染在环境污染中普遍存在,所以复合污染的联合毒性研究对于准确评价重金属污染有着重要的意义.本论文以大麦根伸长为研究对象,探索了铜(Cu)和镍(Ni)对大麦根伸长的联合毒性.基于Cu-Ni混合物的剂量-效应曲线,运用扩展的浓度加和(CA)与独立作用(RA)两个模型对不同浓度组合的Cu-Ni混合物的交互作用及联合毒性进行预测.结果表明,扩展的CA和RA模型均能较好地预测Cu-Ni混合物对大麦根伸长的联合毒性,低剂量的Ni能缓解Cu对大麦根伸长的毒性作用,但是低剂量的Cu对Ni的生物毒性没有显著影响.研究阐明了Cu、Ni复合作用对大麦根伸长联合毒性的效应机理.     

土壤铜植物毒害的不同评价终点和室内外测定差别研究

本论文对山东陵县、湖南祁阳和浙江嘉兴3种性质差异较大的土壤上进行的室内外的土壤外源铜(Cu)的植物毒性试验结果进行了比较。结果发现3种室内评价终点(大麦根长、西红柿和小白菜苗期生物量)和田间植物(玉米、小麦、水稻和油菜产量)对土壤中Cu毒性的敏感性存在较大的差异。大麦根伸长和小白菜生物量法高估了土壤中Cu对田间小麦、玉米和水稻产量的毒害,而室内西红柿生物量法则低估了土壤中Cu对田间小麦、玉米和水稻产量的毒害。小白菜和田间油菜的敏感性接近,可以用室内小白菜苗期生物量作为土壤中Cu对田间油菜产量毒性评价的植物。当采用相同植物比较时,陵县小麦、祁阳玉米和嘉兴油菜的室内苗期值可以作为土壤Cu对相同田间植物产量的毒害作用(EC_(10))的评价指标。但是,室内苗期毒害指标会低估Cu对田间祁阳小麦和高估嘉兴水稻的毒害作用,说明土壤Cu植物毒害室内外测定的差别受土壤和植物的影响。