宁东基地不同燃煤电厂周边土壤5种重金属元素污染特征及生态风险

为了解宁东基地不同燃煤电厂周边土壤重金属污染特征,采集并测定了表层土壤样品的Cr、Cd、Pb、As和Hg等5种重金属含量,分析了土壤重金属元素的含量特征、不同风向上重金属含量的分布规律,采用单因子污染指数和综合污染指数对研究区域土壤重金属污染程度进行分析,并利用潜在生态风险指数法对其生态风险进行评价。结果表明:研究区域表层土壤中上述5种重金属元素质量分数的平均值分别为52.19~63.35、0.52~0.57、22.18~26.16、5.57~10.68和0.12~0.18 mg?kg~(-1),均没有超过《国家土壤环境质量标准》(GB15618—1995)二级标准(p H7.5)和《展览会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350—2007)A级标准限值,但Cd、Pb和Hg的平均值超过了宁夏土壤背景值,其中Pb含量略高于背景值,Cd和Hg含量明显超出背景值,分别是背景值的4.6~5.1和6.0~9.0倍;Cr、Cd、Pb和As含量在不同燃煤电厂不同风向上的变化无明显规律,而Hg含量呈现西北风向最小,东南风向最大的分布规律,明显受主导风向影响;经单因子污染指数和综合污染指数评价,不同燃煤电厂周边表层土壤重金属的单项和综合污染指数均小于0.7,污染水平属于"清洁"。潜在生态风险指数评价结果进一步表明,电厂周边表层土壤呈轻微生态风险。尽管不同燃煤电厂周边表层土壤受重金属污染影响较小,但Cd和Hg含量在当地积累明显,这2种重金属元素的防治应受到重点关注。该研究可为宁东基地不同燃煤电厂周边土壤重金属污染防治和管理提供理论依据     

黄土高原陆地表层最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明:1961—2008年间,黄土高原最大可能蒸散量多年平均在400~800 mm之间,大部分区域650~750 mm之间。一致性异常分布是黄土高原最大可能蒸散量的最主要空间模态。黄土高原最大可能蒸散量的异常空间分布可分为以下3个关键区:高原西北部区、高原东北部区和高原东南部区。高原西北部区域最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生了突变现象;高原东北部区域最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生了突变;而高原东南部区域下降趋势不显著,未发生突变。黄土高原最大可能蒸散量的3个空间分区中,3 a的周期振荡表现得比较显著。     

脱硫石膏改良碱化土壤种植枸杞的效果研究

利用燃煤电厂脱硫石膏改良盐碱地对于废弃物资源化利用和发展循环经济具有重要意义。选择具有典型代表性的宁夏西大滩碱化土壤,采用两因素随机区组田间实验设计,进行脱硫石膏改良碱化土壤种植枸杞的效果实验研究。研究表明脱硫石膏施用量和施用深度不同,对于降低土壤碱化度、总碱度和pH值,改良土壤碱性的效果不同;脱硫石膏施用量不同,对于促进枸杞枝条和径杆的生长不同。施用量24 000 kg/hm2较48 000 kg/hm2提高枸杞枝条生长量10.5%～18.7%、径杆生长量10.5%～18.7%;脱硫石膏施用量24 000 kg/hm2,施用深度60 cm更有利于提高枸杞红果体积、红果鲜重和产量。脱硫石膏施用量24 000 kg/hm2,施用深度60 cm较未施脱硫石膏提高枸杞红果体积、红果鲜重和产量分别为28.3%、15.0%和37.9%。     

燃煤电厂脱硫石膏改良碱化土壤的施用量

利用燃煤电厂脱硫石膏改良盐碱地对于确保国家粮食安全和生态安全、发展循环经济具有重要意义. 选择具有典型代表性的宁夏西大滩碱化土壤,以降低土壤碱化度和总碱度为目标,采用盆栽试验和土柱模拟试验,确定了改良不同程度碱化土壤脱硫石膏的理论施用量:轻度碱化土壤为12 529.5 kg/hm2,中度碱化土壤为17 256.0 kg/hm2,重度碱化土壤为23 563.5 kg/hm2. 在脱硫石膏改良的碱化土壤上种植油葵的田间试验表明,由盆栽试验和土柱模拟试验得出的脱硫石膏施用量可以作为大田示范推广的参考值.      

犁翻与旋耕施用脱硫石膏对改良碱化土壤的效果研究

利用燃煤电厂脱硫石膏改良盐碱地对于确保国家粮食安全和生态安全,发展循环经济具有重要意义,已经引起国内外的广泛关注。选择具有典型代表性的宁夏西大滩碱化土壤,采用田间试验进行犁翻与旋耕施用脱硫石膏改良碱化土壤的效果研究。研究表明犁翻与旋耕施用脱硫石膏,对降低土壤碱化度、总碱度和pH值,提高油葵（Helianthus annuus）出苗率和产量的效果有所不同。采用旋耕较犁翻对降低土壤碱化度、总碱度和pH值,提高油葵出苗率和产量的效果较好。旋耕施用脱硫石膏较犁翻油葵出苗率提高9.4%,产量提高8.2%;犁翻后再旋耕施用脱硫石膏较犁翻与旋耕,效果更好。犁翻后再旋耕较旋耕和犁翻油葵出苗率分别提高13.6%和3.8%,产量分别提高16.2%和7.4%。旋耕施用脱硫石膏较犁翻施用有利于提高产投比,其产投比提高0.13;犁翻后再旋耕较旋耕和犁翻更有利于提高产投比,其产投比分别提高0.14和0.01。     

黄土高原陆地表层最大可能蒸散量的变化特征

基于黄土高原1961—2008年月平均气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith（P-M）模型计算了最大可能蒸散量,分析其时空分布、异常分布特征和次区域时间演变特征。结果表明：1961—2008年间,黄土高原最大可能蒸散量多年平均在400~800 mm之间,大部分区域650~750 mm之间。一致性异常分布是黄土高原最大可能蒸散量的最主要空间模态。黄土高原最大可能蒸散量的异常空间分布可分为以下3个关键区：高原西北部区、高原东北部区和高原东南部区。高原西北部区域最大可能蒸散量呈显著增加趋势,且发生了突变现象;高原东北部区域最大可能蒸散量呈显著下降的趋势,也发生了突变;而高原东南部区域下降趋势不显著,未发生突变。黄土高原最大可能蒸散量的3个空间分区中,3 a的周期振荡表现得比较显著。     

脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻施用量研究

选择具有典型代表性的宁夏西大滩碱化土壤,采用拉丁方田间试验设计进行脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻(Oryza sativa)的施用量研究.试验研究表明施用脱硫石膏能够降低土壤碱化度、总碱度和pH值,提高水稻的出苗率和产量.但是,脱硫石膏施用量不同,土壤碱化度、总碱度和pH值降低的值不同.根据脱硫石膏施用量与土壤碱化度、总碱度、pH值降低的模拟曲线关系,当脱硫石膏施用量为2.8～3.1kg·m~(-2)时,土壤碱化度、总碱度、pH值降低的值达到最大.同时,根据脱硫石膏施用量与水稻出苗率和产量的模拟曲线关系,当脱硫石膏施用量为2.86kg·m~(-2),水稻出苗率达到最大,为84.7%;当脱硫石膏施用量为2.79kg·m~(-2)时,水稻产量达到最大,为0.75kg·m~(-2).因此,建议脱硫石膏改良碱化土壤种植水稻的施用量为2.8～3.1kg·m~(-2).     

脱硫石膏改良中度苏打盐渍土施用量的研究

采用盆栽试验和田间试验相结合的方法,通过种植油葵(Helianthus annus),进行了脱硫石膏施用量的试验.结果表明,施用脱硫石膏能够有效降低土壤碱化度、总碱度和pH值,但却增加了土壤全盐量;施用脱硫石膏可显著提高油葵出苗率和产量,但施用量过高会抑制油葵的生长发育.施用11 250 kg·hm-2脱硫石膏对中度苏打盐渍土改良效果最佳,最有利于油葵的生长发育,耕作层土壤碱化度、总碱度和pH值分别降至6%、0.2 cmol·kg-1和8.5以下,油葵出苗率达到70%以上,田间试验中油葵产量高达2 031 kg·hm-2,与不施脱硫石膏处理相比,增产率达到16.2%.     

种稻年限对盐碱土微量元素及水稻产量和品质的影响

为加快推进种稻改良盐碱地示范推广,以宁夏银北前进农场盐碱地稻田为研究区域,试验设计种植1、2、5、10、15a水稻处理,研究不同种稻年限对盐碱土壤pH值、全盐和有机质、5种微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、B)含量及水稻产量和品质的影响。结果表明:与种稻1 a相比,连续种稻5-10 a对水稻成熟期土壤pH值和全盐量的下降幅度、有机质含量的增加幅度影响较大。种稻1 a条件下土壤pH值和全盐量较种植前仅下降了0.09、0.03%,有机质含量较种植前仅增加了2.0 g·kg~(-1),而种稻5-10 a条件下,对应的pH值和全盐量下降了0.22-0.24、0.07%-0.1%,有机质含量增加了3.9-5.0 g·kg~(-1);不同种稻年限对盐碱土壤中5种微量元素含量的影响程度不同,连续种稻2 a条件下水稻成熟期土壤Fe和Cu含量较种植前分别提高51.7%、68.7%,连续种稻15 a下两种元素含量的增幅为46.9%、59.3%,连续种稻15 a较连续种稻2 a土壤Fe和Cu的增幅下降了4.8%、9.4%。连续种稻5 a下水稻成熟期土壤B、Mn和Zn含量较种植前分别增加240%、24.6%和82.2%,但连续种稻15 a下的增幅分别为150%、20.6%和69.5%,连续种稻15a较连续种稻5a土壤B、Mn和Zn含量的增幅分别下降了90%、4%和13.7%;不同种稻年限影响水稻产量及其构成因素,连续种稻5 a显著增加水稻产量(P0.05),产量高达11 475 kg·hm-2,种稻年限过长(15 a)显著降低产量(P0.05),相比连续种稻5 a,减产率达24.8%;此外,不同种稻年限对稻米品质的影响主要体现在整精米率、垩白度、垩白粒率上,连续种稻5 a稻米整精米率较种植1 a增加5.2%,垩白粒率和垩白度分别较种植1 a下降20%、2.4%,稻米品质达到2级,连续种稻15a对垩白粒率和垩白度的影响不明显(P0.05),但明显降低稻米精米率和整精米率(P0.05),精米率和整精米率较种稻5 a分别下降4.7%和37.8%,稻米品质降为等外级别。综上,连续种稻5 a土壤微量元素含量及水稻产量和品质表现最优。研究结果可以为盐碱地改良种稻年限的确立和合理配施微肥提供科学依据。     

CO_2浓度升高与增温对半干旱区马铃薯光合特性的协同影响

基于黄土高原典型半干旱区CO_2浓度升高与大气增温对马铃薯生长发育的影响试验,观测马铃薯形态结构、块茎形成、水分生理生态和碳交换的变化过程,研究CO_2浓度升高与大气增温对黄土高原半干旱区马铃薯光合生理生态与叶片光响应过程特征及产量形成的协同影响。结果表明,试验区1958—2016年降水量呈减少趋势,降水量倾向率为-12.17mm·(10 a)~(-1);近59年,气温呈极显著上升趋势,气温线性回归气候倾向率为0.42℃·(10 a)~(-1);20世纪70年代后,气温持续上升,进入21世纪后升温尤为显著。对马铃薯生育期进行增温加CO_2浓度升高复合处理,马铃薯叶片净光合速率提高且高于对照及其他处理;在生育后期,叶片净光合速率下降更为迅速。随着环境CO_2浓度升高,叶片气孔导度逐渐降低,气孔导度小于对照。叶片蒸腾速率随增温处理而升高,生育前期高于对照和其他处理,后期低于对照。经复合处理,叶片的水分利用效率明显提高,高于对照和单独增温处理。增温和CO_2浓度升高背景下,马铃薯叶片光合作用过程中光合同化作用与呼吸消耗相当时的光合有效辐射通量密度阈值提高,马铃薯叶片在弱光条件下的光合能力增加,最大光合能力也增加,最大同化作用时光合有效辐射通量密度阈值增高。增温和CO_2浓度升高协调影响,可在一定程度上缓解增温所造成的暗呼吸速率升高的影响。经复合处理,马铃薯实际产量明显高于对照和单独增温处理;单独增温处理产量偏低。在黄土高原半干旱区,气温增高不利于马铃薯块茎的膨大,高温会导致块茎膨大期薯块生长停滞,形成畸形薯块,因而,在增温的同时提高CO_2浓度,可以使马铃薯叶片净光合速率和水分利用效率提高,干物重积累增多,产量增加。