多光谱数据定量反演土壤营养元素含量可行性分析

运用室内光谱模拟多光谱数据,采用回归分析方法建立土壤营养元素含量预测模型,并进行验证.首先,根据光谱响应函数将实验室光谱数据重采样至多光谱传感器（TM和 ASTER）波段;然后,分别利用多元逐步回归（SMLR）和偏最小二乘回归（PLSR）方法,建立建模土壤样本实测光谱以及模拟光谱（TM和ASTER）与土壤营养元素含量间的经验模型;最后,利用检验土壤样本进行模型精度验证.与实测光谱模型相比,模拟光谱模型对土壤营养元素含量的预测精度受光谱分辨率的影响并不大.模拟光谱模型对N、P、K元素含量预测精度最高分别为0.89、0.79和 0.67.土壤N、P、K元素含量SMLR模型的入选波段分别位于2 000～2 300　nm、1 650～1 800　nm和600～800　nm波长附近范围内; 土壤N、P、K元素含量PLSR模型的系数表明,近红外（NIR）波段对总氮和总磷元素含量比可见光（VIS）波段敏感,而VIS对K元素含量预测的贡献更大.利用多光谱数据进行土壤营养元素含量的估测具有理论上的可行性;由于不同元素对不同光谱波段的响应不同,在选择多光谱遥感数据时要充分考虑传感器的波段特征.     

城市地区重建湿地的生态过程研究

研究了湿地重建过程中植物、土壤和水质的动态变化特征.湿地重建2 a后植物种类增加了11种,芦苇、菖蒲和香蒲3种植物的高度、生物量在第2个生长季明显高于第1个生长季节,植物生物量分别增加到原来的13、1.5和1.4倍.湿地种植区土壤有机质总体上是降低的,土壤全氮含量从1?500　mg/kg降低到850　mg/kg（p＜0.01）,土壤全磷在试验期间略有增加.对重建湿地12种水质指标分析表明,夏季湿地出口源水溶解氧高于进口源水,出口源水总氮、叶绿素a、藻类计数3种水质指标均低于进口源水,说明重建湿地水质在夏季出口源水优于进口源水,水质得到改善.研究表明,湿地植物群落重建成功,生物多样性增加,重建湿地在改善和保持源水水质方面发挥了一定的作用.     

高效复合菌在木薯酒精废液处理中的应用研究

对酒精废液生物处理反应器内颗粒污泥中的微生物进行分离纯化.分离出的8株高效优势菌,初步鉴定结果:1号为皮杆菌属;2号为棒杆菌属;3号、4号为微小杆菌属;5号为乳杆菌属;6号为纤维单胞菌属;7号为丙酸杆菌属;8号为红长命菌属.对8种纯化后的菌株进行混合培养,确定了复合菌群生长最佳培养温度为37℃,最适pH值为6.8.在处理过程中投加适量葡萄糖、硝酸铵和微量元素能够提高复合菌群的处理效果.最佳添加量为:葡萄糖0.5g/L,硝酸铵1g/L,Fe2 5mg/L和Ca2 25mg/L.在日处理量100 m3的UASB生物反应器中投加该复合菌群后,木薯酒精废液的COD去除率明显提高,达到90%以上.处理系统运行稳定.     

水稻对土壤营养元素吸收系数及吸收限的研究

通过研究广东省江门市三个不同优质稻产地土壤中相同元素对水稻品质造成不同影响的特点,如都斛土壤中的N与水稻胶稠度呈正相关关系,而在牛江则呈较强负相关关系;都斛土壤中的Mo与水稻的不完善粒呈较强负相关关系,而在牛江则呈正相关关系。根据吸收系数与土壤营养元素关系,得出作物对营养元素的吸收限。当土壤能给作物提供足够的营养元素时,作物对土壤营养元素的吸收存在一个极限,土壤元素含量接近这个极限时,作物对元素的吸收达到饱和,对元素的吸收系数则低;当土壤营养元素供给能力不足时,作物对营养元素吸收能力较强,对元素吸收系数较高。通过对比各元素及指标与稻谷感官品质相关关系并评分,得出土壤营养元素含量越偏离水稻对营养元素的吸收限,则对水稻品质的影响越大的结论,由此解释了不同省份农业地质调查中农作物元素与土壤元素相关关系混乱甚至矛盾的问题,为水稻的施肥提供了科学合理的依据     

河岸带地下水营养元素和有机质变化及与洪水的响应关系研究

河岸带地下水和河水存在复杂的交互作用,地下水和地表水存在明显的补排关系,洪水事件是影响河岸带地下水水质波动的重要水文过程. 以黄河湿地国家级自然保护区孟津湿地为研究对象,通过河岸带地下水营养元素指标(特别是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了河岸带地下水水质变化及其与洪水的响应关系. 结果表明,河岸滩区的农业开发存在明显的氮、磷下渗流失风险. 临近河岸的农耕旱作区,是河流与人工湿地之间一个特殊的氮污染物控制单元,对地下水和河流之间的氮迁移隔离起着极为重要的作用. 在人工湿地,农家粪作为底肥加入可能是磷下渗流失的重要源头,进入地下水中的磷顺着水力坡度还发生着显著的横向迁移,尤其在调水期横向迁移更加明显. 河岸滩区的开发类型及其耕作制度对地下水的硝氮含量产生重要的影响. 在鱼塘区,常年的土壤厌氧环境加重了氮的下渗迁移和积累;在荷塘区,春夏季节,土壤淹没呈厌氧环境,氮迁移和硝化作用显著,在秋冬季节,土壤呈好氧环境,氮硝化作用显著发生,全年氮达到相对平衡的状态;距离河岸50～200 m之间氮的硝化-反硝化作用强烈,是一个高效的微生物氮净化单元. 人工湿地施用的农家粪是有机物流失的重要源头,河岸滩区土壤质地呈沙性,渗透能力强,土壤保水保肥能力差,在此区进行农业活动,尤其是人工湿地开发中大量施用肥料,容易造成土壤表层有机质和氮磷养分因灌溉而导致的下渗流失,进而污染地下水与河水,较由降雨引起的地表径流流失显得更为突出. 距离河道50～200 m的范围是重要的污染净化单元,为典型的滩区地下水-河流的水陆交错带. 该区域的合理保护,对于保护河流水质和地下水水质十分重要.     

4种营养元素对水华鱼腥藻和四尾栅藻增殖的影响

以水华鱼腥藻和四尾栅藻分别作为蓝藻,绿藻代表藻种,采用均匀设计实验方法(uniform design experimentation,UDE)设计藻类AGP实验。采用通径分析法(Path Analysis,PA)对氮、磷、铁和锰在不同藻种增殖过程中的影响程度进行分析。结果表明,4种营养元素对水华鱼腥藻增殖影响的决策排序为FeTNTPMn,微量金属元素铁是影响水华鱼腥藻(蓝藻)增殖的主要因素;对四尾栅藻增殖影响的决策排序为TNTPFeMn,常量元素是影响四尾栅藻(绿藻)增殖的主要因素。联合通径分析法和逐步二次方回归分析法(QRA)建立的数学模型,可用于预判藻增殖。     

信息动态

中国是世界上最早发现和使用铜的文明古国之一.从三千年前的青铜器时代,一直到十五世纪前,我国炼铜和加工技术在世界上遥遥领先.直到今天,铜与铜合金产品在生产和生活中起着不可替代的作用.随着工业化和城市化发展,铜应用范围和市场的增加,铜的需求量也随之增加.尤其在我国,精铜消费量约从1990年的73万吨增至2013年的810万吨.据保守估计,过去50年排放到全球环境中的铜总量高达9139万吨左右.尽管铜是维持生命所必需的微量营养元素,但过量的铜会对生态环境和人类健康带来一定的风险,所以由含铜三废排放所导致的生态环境和人类健康问题越来越引起人们的广泛关注.中国环境保护部和国土资源部于2014年4月17日发布的全国土壤污染状况调查公报数据显示,我国土壤调查点位铜超标率为2.1％,且铜污染事件时常发生.因此,评价及控制铜的生态健康风险对环境保护和产业的可持续发展显得至关重要.     

漫湾大坝上下游沉积物重金属与营养元素分布特征及环境风险评价

研究了漫湾水电站大坝上下游11个采样断面的沉积物中的有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)和金属元素Al、As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量及空间分布特征,利用地积累指数法、潜在生态风险指数法对沉积物重金属的环境风险进行了评价.结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的平均年含量分别为31.88、0.80、63.26、32.55、607.81、32.11、36.54、132.29 mg·kg-1,与云南省土壤背景值相比,重金属元素均出现一定程度的富集.其中,Cd和As比其他金属元素污染重,处于中-强度污染状态.在大坝上游干流中靠近大坝的断面环境风险最高,支流断面风险水平普遍低于附近的干流断面,大坝下游断面的风险值明显低于大坝上游断面.干流沉积物重金属蓄积明显受大坝建设影响,支流则受其上游区域人类活动和大坝建设的共同影响.营养元素在村庄聚集区和坝前地区含量较高,干流断面含量高于临近的支流断面,表明大坝建设和库区居民生产生活共同影响沉积物营养元素的分布.相关性分析与聚类分析表明,毒性较高的重金属元素Cd、As、Pb可以聚为一类,而且相互间呈显著正相关关系,并与OM呈正相关关系.虽然沉积物的有机污染在大部分地区呈现清洁或较清洁的水平,但是有机质可以吸附Cd和As,对沉积物的重金属污染具有增强效应.     

北京河流水污染现状分析研究

通过总结近年来北京河流中氮磷、有机质和重金属等方面的研究成果,结果表明北运河水系各河段水质均较差,劣Ⅴ类水质的河流长度超过80％,城市河流污染特征明显,主要污染指标为耗氧型有机污染物和氨氮,重金属污染较轻,悬浮物中的重金属占较大的比重;永定河水系枯水期氮污染较重,主要是硝态氮超标,以颗粒态磷为主要形式的磷污染较轻,重金属含量大都低于地表水Ⅲ类标准;潮白河水系水质较好,各水质指标除个别断面外大都满足中Ⅲ类水标准,重金属含量大都符合Ⅰ～Ⅲ类水标准。     

程海冬季水华暴发期间氮、磷营养元素的形态与分布

氮、磷营养元素是湖泊生态系统中极其重要的生态因子,它们以不同形态存在于湖泊水体中,表现出不同的地球化学行为和生态效应,从而支配着湖泊生态系统的生产力水平和湖泊富营养化进程。通过设置3个断面9个采样站14个采样点,研究了程海湖水体中氮、磷营养元素的形态与分布,结果表明：2009年11月23日—2010年2月20日,以铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa Kutz.）为主的程海冬季水华暴发期间,总氮质量浓度0.540~3.906 mg.L-1,平均0.836 mg.L-1;总磷质量浓度0.036~0.166 mg.L-1,平均0.061 mg.L-1。其中,溶解态氮、溶解态磷分别为61.7%和50.8%。溶解态氮以有机氮为主,溶解态磷则以无机磷为主。水华期间生物可直接利用氮质量浓度0.118 mg.L-1;生物可直接利用磷质量浓度0.021 mg.L-1,分别占总氮、总磷质量浓度的14.1%和34.4%,显示出此特定时期,氮的消耗速度较磷快。氮素、磷素及其赋存形态在程海的时间分布上有不同的节奏;水平分布差异不明显;垂直分布在水表层至亚底层的水柱中差异也不明显,而在湖底层最高。