农田生态系统大气氮、硫湿沉降通量的观测研究

2007年10月至2008年9月,借助自动降雨收集器(APS-2A)及自动气象观测站(VSALA-M52),在中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)农田区内定位采集雨水样本,探讨了大气氮、硫湿沉降特征,估算了大气氮、硫的湿沉降向农田生态系统的输入通量.结果表明,雨水中氮、硫素的月质量浓度变异较大,全氮(T-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和硫(SO_4~(2-)-S)的月质量浓度,即ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~-N)和ρ(SO_4~(2-)S)分别为1.09～7.84、0.64~6.25、0.34～1.83和0.95～7.64mg·L~(-1),均与降水呈负相关,其中ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性达到比较显著水平(n=11,p<0.10).湿沉降月通量F(T-N)、F(NI_4~+N)、F(NO_3~--N)和F(SO_4~(2-)-S)分别为1.0～7.84、0.64～6.25、0.17～1.54和1.22～9.15 kg·hm~(-2),均与降水呈正相关,其中F(T-N)、F(NH_4~+-N)和F(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性均达到显著水平(n=11,p<0.05).季节上,雨水氮、硫浓度及湿沉降氮、硫通量均呈冬春>夏秋的特性.湿沉降向农田生态系统输入N 35.94 kg·hm~(-2)·a~(-1)和S45.93 kg·hm~(-2)·a~(-1),其中NH4~+-N的年沉降通量为22.92 kg·hm~(-2),占湿沉降氮总量的63.75%.     

苏州河网区河道上覆水与底泥中氮素形态分布特征

以苏州河网区河道为研究对象,分布式采集10个采样点,分析水质状况和底泥中氮素形态与含量及其剖面分布,以探讨上覆水和底泥中各形态氮的相关性. 结果表明:上覆水中ρ(总氮),ρ(总磷)及ρ(COD_Cr)均超标,水质呈弱碱性,ρ(硝态氮)(1.10～2.39 mg/L)均高于ρ(铵态氮)(0.30～1.70 mg/L),80%的采样点水质为劣Ⅴ类,水质污染严重,且以氮污染为主;底泥中w(总氮)为2.78～6.30 g/kg,其随沉积深度的增加而减少,说明河道污染负荷有逐年加重的趋势;底泥中w(铵态氮)为37.2～228.0 mg/kg,其随沉积深度的增加而增加,说明铵态氮的沉积量在逐年减少;底泥中w(硝态氮)为13.1～69.4 mg/kg,其在各点的剖面变化趋势不尽相同,这可能与河道水体流动性较大有关. 相关性分析和空间关系分析显示,虽然上覆水中各形态氮含量和底泥表层中各形态氮含量点位对应的关系不显著,但在空间上存在一定的关联性,即由于水体的流动性,使得底泥到上覆水的氮含量高值区有从东向西迁移的趋势.      

规范农田土壤修复项目管理提升农田土壤修复内涵

实现土壤修复项目的规范管理,对于提升农田土壤修复内涵、提高土地资源利用效率具有重大影响。本文在阐述农田土壤修复内涵及必要性的同时,对土壤修复项目管理中的问题进行分析,并提出当前农田土壤修复质量提升策略。期望有利于土壤修复项目的规范管理,进而提升土地资源利用效率。     

增雨和氮添加对内蒙古草原土壤氮矿化潜力的影响

论文以内蒙古克氏针茅草原为研究对象,通过设置不同降雨强度的等量增雨和氮添加实验,研究温带草原土壤氮矿化潜力对不同增雨模式的响应以及氮添加对这种响应的影响。两个增雨处理分别是在6月和7月共增加60 mm降水和自然降雨。增雨方式是单次降雨强度分别为每次2、5、10、20、30 mm,对应的频率分别为每隔2、5、10、20和30 d一次。两个氮添加处理分别是10 g N·m^-1·a^-1和无氮添加。处理2 a后于8月采集各处理原状土样,在20 ℃和60%田间持水量下进行4周的室内培养实验,测定土壤无机氮含量,计算氮矿化潜力。结果表明：1）总体上,增雨对土壤无机氮含量和氮矿化潜力没有显著影响,但不同的增雨方式对土壤氮矿化潜力影响不同,高强度低频率的增雨有利于提高土壤氮矿化潜力;2）氮添加增加了土壤无机氮含量和氮矿化潜力,与对照相比分别提高了256%和29%;3）氮添加后,每次5 mm的低强度高频率的增雨方式显著提高了土壤氮矿化潜力。这说明,未来增雨模式的短期改变不会影响土壤供氮能力,而氮沉降则能够改变土壤供氮能力对降雨模式的响应。     

临汾市售蔬菜中多环芳烃污染特征及致癌风险分析

为了研究临汾市食物中多环芳烃(PAHs)的污染特征及对人群的健康影响,本研究于2015年1月采集当地居民普遍食用的9种蔬菜,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测蔬菜中8种多环芳烃(Nap、Ace、Acy、Fle、Phe、Ant、Flu、Pyr)。研究表明,PAHs在9种蔬菜中均有检出,PAHs的总浓度范围是24.86~82.85 ng·g~(-1),平均为44.13 ng·g~(-1)。其中PAHs含量最高的是圆白菜(82.85 ng·g-1),最低的是山药(24.86 ng·g~(-1))。通过来源分析发现来源地蔬菜中PAHs主要来源于液体化石燃料燃烧。临汾市不同人群食用蔬菜引起的终身增量致癌风险(ILCR)在1.27×10~(-6)~7.07×10~(-6)范围内,在目前蔬菜消费量下存在潜在致癌风险。     

基于金属磁记忆的汽轮机叶片早期诊断

针对火力发电厂汽轮机低压转子末级叶片早期诊断困难的问题,提出了应用金属磁记忆技术对低压转子叶片进行检测的方法,并将其应用于宁夏某电厂低压转子末一、二级叶片的检测工作中。结果表明:金属磁记忆技术作为一种新型无损检测手段,对汽轮机叶片的早期诊断具有良好效果。     

游离氨(FA)对SBR短程硝化过程微生物菌群结构及多样性的影响

为探究游离氨（FA）对硝化过程影响的机理,试验以人工模拟废水为研究对象,基于16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术,采用4组平行的SBR反应器（进水FA浓度分别控制为0.5,5,10,15 mg/L,分别记为R_0.5、R₅、R₁₀和R₁₅）,探究了微生物在不同FA浓度条件下的群落组成和结构特征。结果表明:FA会显著影响系统内微生物菌群结构和功能。R_0.5的α多样性指数（包括Chao1、ACE、Shannon和Simpson指数）在4组反应器中均为最大,说明R_0.5的物种多样性最高,而R₁₅的物种多样性最低。此外,在微生物门水平上,变形菌门Proteobacteria（45.9%~70.5%）和拟杆菌门Bacteroidetes（11.8%~41.3%）最具优势,且变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度随着FA浓度升高而升高。在微生物属水平上,动胶菌属Zoogloea和陶厄氏菌属Thauera最具优势,且亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）和硝化螺旋菌属（Nitrospira）在R₁₀中丰度明显高于其他3个系统。基于LEfSe分析,共获得了25个具有显著差异的微生物标记物,从而得到了各FA浓度条件下在微生物学分类水平上的菌群关键生物标记物。     

不同植被下红壤性质对细菌碳源利用的影响

选取中国科学院红壤生态实验站的8种植被,用BIOLOG法检测了土壤细菌群落的碳源利用,并分析了16种土壤性质,利用主成分分析与回归分析方法研究了土壤性质对细菌群落碳源利用的影响.结果表明,7项土壤性质解释了细菌碳源利用总变异的54.9%,其中,土壤溶解性有机质碳氮比解释了14.3%,砂粘比、微生物碳氮比和溶解性有机碳解释了22.6%.水解氮和微生物氮解释了12.3%,速效钾解释了5.7%,表明红壤不同植被下细菌群落碳源利用受土壤性质的影响很大.     

能源利用对城市土地绿色利用效率的影响机制——基于长江经济带的空间计量分析

探究能源利用对城市土地利用绿色利用效率的影响,对推动区域资源可持续利用和实现土地绿色利用转型等具有重要现实意义。研究从产业转移、技术创新及投资扩张等角度分析两者的影响机制,借助熵值法和非期望产出超效率SBM模型测算2006～2020年长江经济带能源利用与城市土地绿色利用效率的基础上,利用空间杜宾模型分析了能源利用对城市土地绿色利用效率的影响。结果显示：(1)研究期内长江经济带土地绿色利用效率整体呈波动上升趋势,平均效率由0.535上升到0.784,不仅高值城市数量增幅趋势显著,且集中连片分布趋势明显;(2)能源利用对城市土地绿色利用效率存在空间交互作用,直接效应系数为0.136、空间溢出效应系数为-0.203,表明能源利用对中心城市的土地绿色利用效率有推动作用,但其显著抑制了周边城市土地绿色利用效率的提升;(3)政策供给强化了能源利用对土地绿色利用效率的直接影响,同时弱化了能源利用空间溢出效应的负向作用。因此,要积极调整本地区产业结构以降低生产能耗,通过技术创新推动区域能源利用转型,在优化区域能源结构与利用效率的基础上实现区域内城市土地绿色利用效率的同步跃迁。     

常熟市食物氮足迹的量化及其影响因素研究

随着人口增长、经济发展和居民生活水平的逐渐提高,食物消费结构发生转变,食物源氮消费产生的环境问题不容忽视。以长江三角洲典型县级市常熟市为例,运用实地调研和N-calculator模型相结合的方法计算2000—2016年食物氮足迹及其影响因素。结果表明,2010—2016年常熟市县城居民人均氮足迹为14.68～20.00 kg·人~(-1)·a~(-1),均值为(17.51±1.53) kg·人~(-1)·a~(-1);常熟市农村居民人均食物氮足迹为17.58～24.87 kg·人~(-1)·a~(-1),均值为(20.49±2.55) kg·人~(-1)·a~(-1)。县城居民食物氮足迹以动物源食物氮足迹为主(≥66.42%);农村居民食物氮足迹由2000年以植物源为主(51.90%)转变为2016年以动物源为主(62.40%)。2016年常熟市食物消费氮代价为7.64 kg·kg~(-1),比2000年下降24.65%,低于国家食物消费氮代价(9.90 kg·kg~(-1)),高于北京市水平(2.50 kg·kg~(-1))。食物消费结构、人均GDP、人均可支配收入和城镇化率是影响食物氮足迹的主要因素。该研究可为城市的可持续发展和生态环境改善提供依据。