基于DNDC模型多因子对马铃薯田N_2O排放和产量的影响研究

如何在确保粮食保产增产的同时,减少农田温室气体排放,是中国应对全球气候变化的当务之急。为了探究氮肥对马铃薯(Solanum tuberosum)田土壤N_2O排放和产量的影响,以及更全面验证DNDC模型对于马铃薯田N_2O排放和产量预测的适用性,选择沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮(0 kg·hm~(-2))、低氮(75 kg·hm~(-2))、中氮(150 kg·hm~(-2))和高氮(225 kg·hm~(-2))4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用DNDC模型探究多因子对马铃薯田N_2O排放和产量的影响。结果表明,(1)DNDC模型对于马铃薯田N_2O排放和产量均具有较好的模拟效果。2017年和2018年N_2O排放模拟结果,模型效率指数EF分别在0.45-0.76和0.41-0.73之间。产量模拟结果,2017年:EF=0.91,R2=0.97,P=0.017;2018年:EF=0.85,R~2=0.95,P=0.027。(2)年降雨量、土壤有机碳含量(SOC)、土壤容重、土壤pH值对马铃薯生育期N_2O累计排放的影响较明显,且均呈现正相关关系。年降雨量、年均温度、CO2质量浓度、施氮水平对马铃薯产量的影响较明显,其中年降雨量、CO_2质量浓度、施氮水平与马铃薯产量呈正相关关系,年均温度与马铃薯产量呈负相关关系。(3)保持水分正常供给的前提下,该地区五日滑动平均温度稳定通过10℃后的5 d内播种马铃薯,即可保证马铃薯正常生长的温度条件,达到保产增产的目的。     

向日葵光合特性及其对不同生态条件的响应

对向日葵光合特性及其对不同生态条件响应的研究结果表明 :向日葵光饱和点为 1 70 0 μE·m-2 ·s-1 ,光补偿点为 95～ 1 2 0 μE·m-2 ·s-1 ;向日葵在光饱和点范围内 ,净光合速率随着光强的增加而增加 ,但随着相对湿度的增加而减小 ;向日葵光合适温为 2 3～ 33℃ ;气孔导度不是导致向日葵光合“午休”的主要影响因素 ,而光合有机物质可溶性糖的积累所产生的抑制作用才是光合“午休”的主要原因。     

长白山区沟谷乌拉苔草Carex meyeriana沼泽湿地气候效应

通过对长白山区沟谷沼泽典型乌拉苔草湿地土壤温度、乌拉苔草群落相对湿度、叶片温度、风速、光量子通量密度以及蒸腾速率的日变化和蒸腾速率的季节变化的研究,初步揭示沟谷乌拉苔草沼泽湿地的气候效应。结果表明长白山沟谷沼泽湿地具有三江平原沼泽同样的冷湿效应。土壤化通时间比三江平原化通时间提前1个多月,蒸腾速率日变化不同季节趋势基本一致,不同层次叶片的蒸腾速率日变化趋势基本一致,最大值在7至8月份蒸腾速率(H2O)达到100~140 mol.m-2.s-1。光量子通量密度与温度成正比,与湿度成反比,大气温度日变化和叶片温度日变化趋势基本相同,相对湿度的日变化趋势和大气温度的变化趋势正好相反,和光量子通量密度的变化趋势相反。沟谷湿地的同样具有小气候效应。     

1999—2013年中国东北植被物候信息遥感监测

随着3S技术的迅猛发展,用于地表遥感监测的卫星影像数据浩如烟海,而影像上地表植被长势等隐含信息的提取通常工作量大、耗费时间。论文提出了一种计算机自动提取地表植被物候信息的方法,主要用于对地表植被生长季及其年内长势进行快速提取。方法的基本原理是基于NDVI序列数据集,构建时间点对的时长跨度与该点对半方差的函数关系。选择东北松嫩平原地区作为重点试验区,计算了该区域1999—2013年地表植被生长季长度和长势特点,并选择东北地区物候观测数据进行验证分析。结果表明：1）东北地区农耕作物的生长季持续期在107~126 d左右。计算得到的结果与实测数据的最大误差在5 d值域范围内,沼泽植被在160 d以上（误差10 d左右）,草地为120~139 d;2）研究区地表植被的生长盛期峰值出现在第150天前后。结果较为真实、合理地反映了研究区域地表植被的物候信息。     

沟渠化对三江平原湿地铁元素沉积过程的影响

沟渠化是湿地垦殖的标志性过程和景观.在三江平原洪河国家级自然保护区附近选择了一个典型四级排水沟渠系统,沿等级在沟渠底部布设沉积板,并以附近的河漫滩天然湿地为对照,连续两年定量采集了不同级别沟渠和天然湿地中的当年沉积物,分别计算了沉积通量和沉积物中的铁元素及其氧化物和生源要素含量.结果表明,各等级沟渠的枯落物、泥沙和总沉积通量都没有显著性差异,其均值分别为(57.00±16.90)、(3 997.57±798.98)和(4 054.57±792.91)g·(m2·a)-1,其中枯落物所占比例随沟渠等级增加而逐渐降低;天然湿地的枯落物沉积通量[(120.26±19.42)g·(m2·a)-1]显著高于沟渠,而泥沙[(35.41±11.15)g·(m2·a)-1]和总沉积通量[(155.67±20.75)g·(m2·a)-1]则显著低于沟渠;各级沟渠和天然湿地沉积物中的总铁含量没有显著性差异,但游离态铁含量显著低于天然湿地;农渠、斗渠和支渠沉积物的无定形铁和络合态铁含量都与天然湿地接近,且都高于干渠沉积物;各级沟渠沉积物中铁氧化物的游离度为天然湿地的60.2%,而络合度和活化度都没有显著性差异;各级沟渠沉积物中的总有机碳、总氮和总磷含量都没有显著差异,但都低于天然湿地,分别为天然湿地的14.6%、31.6%和41.0%.三江平原湿地垦殖形成的沟渠化对天然湿地的铁和生源要素沉积产生了显著影响,合理的农田用水管理才能避免由此带来的环境生态风险.     

水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响

采用二次回归正交旋转组合设计，研究了水肥耦合效应对保护地土壤硝态氮运移的影响。结果表明，0—20cm土层硝态氮含量主要受灌水和施氮的影响，且灌水影响程度大于施氮，灌水与0—20cm土层硝态氮含量呈负相关，而与施氮呈正相关。20—40cm土层和40—60cm土层硝态氮也主要受灌水和施氮的影响，但施氮影响程度大于灌水。灌水和施氮对0—20cm土层硝态氮含量影响有相互拮抗作用。施磷对3个层次土壤硝态氮含量影响都很小。     

人工湿地-微生物燃料电池耦合系统构造条件优化

该文以菖蒲为湿地植物构建垂直流人工湿地-微生物燃料电池耦合系统(CW-MFC),并将其应用于农药阿特拉津的降解,且基于响应面法优化系统构造条件。结果表明,响应模型可靠,拟合度较好,对阿特拉津去除率影响电极板占比电极板间距外接电阻。CW-MFC最优构造条件为电极板占比0.33、电极板间距20.89 cm、外接电阻987.1Ω。最优构造条件下CW-MFC的COD、TN、TP及阿特拉津去除率为93.8%、62.9%、96.3%和94.7%;电压、电流密度、功率密度及库伦效率为248.77 mV、0.08 mA/m2、22.9 mW/m2和0.243%。     

不同菌株培养顺序对添加铁铝锰氧化物白浆土腐殖质组成的影响

文章旨在探索巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、黑曲霉(Aspergillus niger)和灰色链霉菌(Streptomyces griseus)3种菌株、6种培养顺序在添加铁、铝、锰氧化物情况下对混有木质素白浆土腐殖质组成的差异影响.采用室内培养法,在针铁矿、三羟铝石和δ-MnO_2参与条件下,通过6种菌株培养顺序的设置,探讨其对木质素白浆土混料腐殖质组成的影响.结果表明:基于针铁矿添加条件,在以巨大芽孢杆菌为Ⅰ期培养菌株时更有利于白浆土腐殖化系数(CHA/CFA)的促进.而在针铁矿和δ-MnO_2添加条件下,A.niger→S.griseus→B.megaterium的培养顺序更有利于白浆土胡敏酸(HA)向富里酸(FA)的转化.基于三羟铝石添加条件,灰色链霉菌为Ⅰ期培养菌株时更有利于白浆土CHA/CFA的促进,而以巨大芽孢杆菌为Ⅰ期培养菌株时可使CHA/CFA降低;除S.griseus→A.niger→B.megaterium外的5种菌株培养顺序,δ-MnO_2均能有效促进白浆土HA的降解、使其分子结构更加简单;无论哪一菌株培养顺序,针铁矿均有利于微生物对混料胡敏素(Hu)的矿化,δ-MnO_2可使混料总有机碳(TOC)发生较大程度矿化;与对照相比,δ-MnO_2亦可促进微生物对混料水溶性物质(WSS)的消耗,且对可提取腐殖酸(HE)的形成有促进作用.     

广东省土壤重金属溯源及污染源解析

近年来土壤重金属污染问题日益加剧,而土壤重金属溯源解析对土壤重金属污染防治具有重要的指导意义.本文采集并测试了广东省土壤表层(0~20 cm)1000个样本中的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,选取了可能影响这些重金属元素在土壤中含量的106个因子,将其分为自然和人为两大类,基于回归模型树方法,通过R语言及Cubist模型定量计算这些影响因子对8种重金属元素在土壤中含量的贡献率,筛选不同元素的主要影响因子,进行溯源及污染源解析.结果表明:广东省土壤中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn来源受自然因素作用大于人为因素,土壤中Hg则相反,其主要来源于工业生产,部分来源于农业生产.土壤中Cd和Hg元素的人为源具有同源性.广东省土壤重金属人为源贡献率由大到小分别为土壤As为工业农业交通人口其他;Cd为工业农业交通其他;Cr为农业工业交通、人口其他;Cu为工业农业交通其他;Hg为工业农业交通、矿区人口建筑;Ni为工业农业交通其他;Pb为工业农业其他;Zn为工业农业人口其他.本研究结果有利于指导相关产业减少污染排放,降低土壤环境质量受到的污染风险.     

长白山区沟谷乌拉苔草(Carex. meyeriana)沼泽湿地水文物理效应

通过对长白山区沟谷乌拉苔草(C.meyeriana)沼泽湿地和三江平原乌拉苔草沼泽湿地土壤物理性质和乌拉苔草根系生物量的测定,对水文物理效应进行了分析,结果表明:长白山区沟谷乌拉苔草沼泽湿地的土壤孔隙度小于三江平原乌拉苔草沼泽湿地,容重和体积质量则高于三江平原乌拉苔草沼泽湿地。土壤蓄水能力低于三江平原乌拉苔草沼泽湿地;乌拉苔草发达的根系具有强大的蓄水能力,尤以根鞘的蓄水能力最强,蓄水可以占鲜质量的91.1%~93.72%,比根系蓄水能力高出2.54%~33.94%。由此得知乌拉苔草沼泽湿地的具有巨大的蓄水能力,是天然的水调节器。通过分析可知其水文物理过程对沼泽湿地对其上游河流具有调节作用,同时还可以保存上游河流生物多样性,以及严重的影响着水面以下化学过程的发生。