快速城镇化地区生态系统服务的时空动态及权衡与协同分析——以苏锡常地区为例

苏锡常是我国经济飞速发展地区之一,也是重要的粮食生产基地.在快速城镇化背景下,该地区生态环境受到人类活动的强烈冲击,国土空间配置亟待优化.本研究基于多源数据,对苏锡常地区2000～2018年碳储存、食物供给、维持生物多样性3种生态系统服务的时空格局及演变特征进行刻画,并运用双变量空间自相关方法识别了生态系统服务之间的相互关系.结果 表明:(1)整体来看,2000～2018年,苏锡常地区的碳储存服务略有上升,食物供给服务和维持生物多样性服务波动下降;(2)苏锡常地区生态系统服务空间分布严重失衡,表现为中部建成区低,四周自然用地高的分布特点,城镇扩张区各类型生态系统服务退化较为严重;(3)在权衡与协同分析中,碳储存-食物供给服务、碳储存-维持生物多样性服务呈现协同关系,食物供给-维持生物多样性服务呈现权衡关系;(4)各项生态系统服务的权衡与协同关系存在空间差异,低值协同区集中分布在城市中心,高值协同区主要分布在西侧与南侧林地范围,低-高值与高-低值权衡区在空间上呈环绕相间分布.苏锡常地区在未来的发展中需要注意低值协同区和权衡区,有针对性地制定生态保护修复措施,合理调控社会经济发展,实现生态系统服务的协同增效.     

鄂西长江小流域土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响

探究土地利用方式对长江中游小流域土壤团聚体稳定性的影响,为鄂西地区土地合理利用与管理以及土壤结构改良提供借鉴.以下牢溪小流域5种不同土地利用方式(柏树林、蔬菜地、石坎农田、撂荒地、天然林)土壤为研究对象,对比分析各土地利用方式间土壤团聚体粒径组成及稳定性差异.结果 表明:(1)柏树林、石坎农田、撂荒地和天然林土壤团聚体以＞2 mm为优势粒级,平均为57.66％,蔬菜地以＜0.25 mm微粒径团聚体为主,均值为60.86％;(2)林地(柏树林和天然林)土壤稳定性和抗蚀性要优于农用地(石坎农田和蔬菜地),耕地撂荒提升团聚体稳定性;(3)分形维数D与破坏率PAD、可蚀性K呈正相关,与团聚体直径(MWD和GMD)和水稳性大团聚体WR0.25呈负相关,分形维数较好反映小流域土壤团聚体的稳定性和抗侵蚀性.对流域内林区的封育是提升土壤结构稳定性的最优管理方式.     

汉江与嘉陵江源区黄土的风化成土强度及其在土壤系统分类中的归属

以汉江源区(李家河村)和嘉陵江源区(杨家山村)黄土剖面为研究对象,对其粒度、元素组成、团聚体等进行分析与对比,探究两地土壤成土强度与系统分类归属.结果表明两江源区的土壤风化成土特征级类明显不同:(1)两地土壤团聚体主要分布在0.25～1 mm范围内,但汉江源区(LJH)土壤上部的大团聚体含量R0.25值(83.73％)、平均重量直径MWD值(2.17)和几何平均直径GMD值(1.11)均大于嘉陵江源区(YJS)的土壤(其R0.25值为69.81％,MWD和GMD值分别为1.06、0.47),团聚体稳定性更强,而剖面中下部则相反,土体稳定性弱于后者;(2)嘉陵江源区土壤的风化程度仅达到低等向中等强度过渡阶段,与其相比,汉江源区土壤的钾钠比值和残积指数较高、硅铝铁率和淋溶系数较低,钙、钠等易溶元素风化淋失更强,产生的富铝黏土矿物更多,达到中等风化强度,故后者风化成土强度远大于前者;(3)在土壤系统分类中,汉江源区黄土母质发育的土壤可归为斑纹简育湿润淋溶土,嘉陵江源区土壤可归为普通钙积干润淋溶土.     

高氯酸铁可见分光光度法测定水中叠氮化物研究

基于Fe~(3+)显色技术,建立了测定地表水、地下水、生活污水和工业废水中叠氮化物的高氯酸铁分光光度法。研究结果表明:N_3~-与Fe~(3+)反应生成的棕红色络合物的特征吸收峰为454 nm;氨基磺酸铵可有效掩蔽NO_2~-的干扰,蒸馏能消除色度、CN~-、SCN~-硫化物等对测定的影响;当取样体积为150 mL、蒸馏定容体积为100 mL、使用10 mm比色皿时,方法检出限为0.08 mg/L(以N_3~-计),测定下限为0.32 mg/L;平均回收率为88.0%~104%,相对标准偏差(n=6)为0.3%～5.6%。对实际工业废水样品进行了测定,结果为1.37 mg/L。该方法准确度高、精密度好、操作简单,能够满足水污染物排放标准中叠氮化物的测定要求。     

添加不同植物来源叶片可溶性有机质和氮对亚热带人工林土壤酶活性的影响

我国亚热带地区降雨丰富，树种众多.在亚热带森林中，大量叶片来源可溶性有机质（DOM）输入土壤中.此外，森林长期受到氮（N）沉降的影响.探究叶源DOM和N输入如何影响土壤酶活性和养分循环，有助于进一步揭示不同性质的DOM在亚热带森林土壤碳氮循环中的驱动机制.选取地域代表性强且树种之间差异较大的杉木（Cunninghamia lanceolat）和楠木（Phoebezherman），提取其鲜叶DOM输入杉木亚热带森林土壤中.此外，依据研究地大气氮沉降背景值添加硝酸铵进行105 d的室内培养试验.在培养第25和105天时进行破坏性取样，测定土壤理化性质和酶活性.结果表明，在培养第25天时，与对照（N0）相比，杉木叶片DOM处理（CLN0）和楠木叶片DOM处理（PLN0）均显著提高了β-葡糖苷酶（βG）、纤维素水解酶（CBH）、过氧化物酶（PEO）和β-N-乙酰氨基葡糖苷酶（NAG）4种与碳氮循环相关的酶的活性.DOM输入增加了底物有效性，刺激微生物产生更多的酶.与仅氮输入（N1）相比，杉木叶片DOM和氮共同添加（CLN1）降低了4种土壤酶活性，而楠木叶片DOM和氮共同添加（PLN1）对土壤酶...     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义。利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价。结果表明:研究区内土壤Cu、Zn、Cr和Pb的平均含量是重庆市土壤背景值的1.3—1.4倍,Ni含量低于背景值;其中Cu、Pb达到重度污染水平,其余3种重金属为中度或轻度污染水平。5种重金属元素中Cu和Pb为高度变异(变异系数为0.57、0.4),Zn、Cr和Ni为中等变异(变异系数为0.22—0.29),且各重金属元素之间呈显著正相关性,表明研究区重金属富集受人为干扰影响较大,且污染具有复合性或同源性。地理探测器的因子探测发现高程、坡度和土壤类型对5种土壤重金属含量的解释力最显著,说明地势和土壤类型是土壤重金属含量分布差异的最主要影响因素。交互作用探测发现,高程与其他因子交互作用是重金属空间分异的主导因素,气候条件和土壤类型也是重要影响因子。土壤重金属空间分布是多种因素共同作用的结果,而高程、坡度和土壤类型具有较强的解释力,这些因子可作为土壤重金属含量空间预测模型的辅助变量,也可促进重金属污染治理措施的靶向实施。     

贵州喀斯特山区不同种植年限花椒根际土壤细菌群落结构特征研究

以贵州花江峡谷花椒(Zanthoxylum bungeamun)林为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术,分析种植5、10、20、30 a花椒根际土壤细菌群落结构和多样性特征,探讨不同种植年限花椒土壤理化因子对根际细菌群落分布的影响,为喀斯特石漠化地区花椒农业可持续发展提供有效的理论依据。结果表明,随着花椒种植年限的增加,土壤含水率、pH和有效磷逐渐升高,有机质、铵态氮和硝态氮含量先降低后升高(P<0.05)。根际土壤细菌Shannon、Simpson指数总体呈现上升趋势,OTUs、Chao1指数在10a较低。PCo A分析显示,不同种植年限花椒根际细菌群落组成差异显著,并且随着年限的增加,群落结构趋于相似;差异指示种分析表明,5—30a差异指示种分别为Firmicutes(厚壁菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)、Entotheonellaeota(肠杆菌门)。RDA分析表明,有机质和含水率与细菌群落分布显著相关(P<0.05)。系统发育多样性分析表明,丰富类群多样性与环境因子存在较多的正相关,稀有类群比丰富类群有更强的发育信号。Bug Base预测分析发现:随着年限增加根际土壤好氧细菌增加,厌氧细菌下降,5、10 a氧化胁迫耐受菌低于20、30 a,致病菌在5、10 a高于20、30 a。综上,种植年限影响了花椒根际土壤细菌群落多样性,不同年限根际土壤肥力不同使得土壤细菌选择性生长,随着一定时间发育花椒抗病能力提高。     

典型地区农用地污染调查及风险管控标准探讨

针对《土壤污染风险管控标准——农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618—2018),提出以土壤中全量浓度筛选值和管控值作为衡量农用地土壤污染风险管控的标准,对湖南省部分稻田农用地土壤及点对点稻米样品中镉、铅、砷、汞的总量和有效态浓度及稻米中含量进行监测,根据重金属总量浓度分为低风险、中风险、高风险3组。结果显示:(1)土壤及稻米中镉含量基本为随着风险级别的升高而增加,铅、砷在土壤和稻米中含量无规律性结果,汞监测结果均为未检出。(2)低风险组稻米镉超标率为12. 0%,高风险组稻米镉达标率为33. 3%,表明利用总量浓度对农用地土壤潜在风险进行分组存在一定的局限性。(3)依据4种重金属在土壤中总量及稻米(早稻)中含量情况,对风险级别进行调整并综合判断:有58个样品为低风险组,占样品总数的68. 2%,超标率为零;有15个样品为中风险组,占样品总数的17. 7%,超标率为80. 0%;有12个样品为高风险组,占样品总数的14. 1%,超标率为100. 0%。调整后评价结果与上述标准的划分目标更接近,能够提高上述标准的准确性和实用性。     

典型四环素类抗生素的预测无效应浓度和风险评估

四环素类抗生素是一类广谱抗生素,对生态环境存在潜在风险.本研究以四环素和土霉素为研究对象,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中四环素和土霉素的预测无效应浓度(PNEC),并采用风险商值(RQ)法对我国部分地区水质、淡水沉积物和土壤的暴露风险进行评估.结果 表明,我国水质、淡水沉积物及土壤中四环素的PNEC值分别为0.115 μg·L-1、423 μg·kg-1(湿质量)和57 μg· kg-1(湿质量);土霉素的PNEC值分别为4.93μg·L-1、1.78x104 μg·kg1(湿质量)和3.16×103μg·kg-1(湿质量).淡水沉积物风险区域主要集中在海河,土壤风险区域主要集中在山东省、四川省彭州市、辽宁省沈阳市等,部分区域点位存在潜在的生态风险.研究结论可为四环素类抗生素的生态环境风险评价提供科学依据.     

含氮生物降解促进剂对土壤吸附正十六烷的影响

选用正十六烷模拟润滑油,通过振荡平衡实验,考察了两种含氮脂肪酸型生物降解促进剂（甲基二乙醇胺油酸酯（MDEAO）和油酸二乙醇酰胺（ODEA））对水土体系中正十六烷吸附行为的影响。实验结果表明：正十六烷在水土体系中的有机质标化分配系数与土壤种类无关,与生物降解促进剂种类有关;土壤对正十六烷的吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型;MDEAO的临界胶束浓度为2.0 mg/L,对土壤吸附正十六烷有一定的促进作用,ODEA的临界胶束浓度为0.7 mg/L,形成的胶束对正十六烷的增溶效果明显,促进了正十六烷在土壤中的解吸。