黄河流域农业水资源与水环境问题及技术对策

对黄河流域农业水资源与水环境现状和存在问题进行了分析,并针对这些问题,提出了改善黄河流域农业水资源利用与水环境安全的技术对策。研究指出,黄河流域水资源贫乏、水质污染严重、灌溉水水质劣化、农业水资源供需矛盾突出,水环境日趋恶化,产生了严重的生态环境问题;而目前我国缺乏有效的农业水资源和水环境监测预警系统,节水农业和水污染防治技术水平低,基础设施落后,信息平台建设不够,农业种植结构和水资源不匹配。今后应加快建立农业水资源与水环境监测预警系统与信息平台,积极推进农业水资源高效利用技术升级,全面提高农业污染防控技术水平,加强农业水环境保护,调整种植结构,建立节水高效种植制度。     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

1954-2010年西南高山地区土壤碳储量时空动态及对气候变化的响应

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂, 是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange betweenVegetation, Soil, and the Atmosphere)估算了1954-2010 年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:①西南高山地区1954-2010 年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m^-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;②西南高山地区1954-2010 年SOC 总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m^-2;③常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527, P<0.01; 常绿针叶林:r=0.501, P<0.01),且3 种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;④由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。     

北京市水体污染的经济损失评估

对北京市水体污染所导致的人体健康损失、地下水污染功能损失、农作物损失、畜牧渔业损失和工业损失等进行了量化评估。研究结果表明:北京市2002年水污染的总经济损失值为4．049亿元,其中工业损失价值为2．941亿元,占总经济损失值的73%,而人体健康损失、地下水污染功能损失、农作物损失和畜牧渔业损失共为1．108亿元,占总体经济损失值的27%,其中,人体健康损失和农作物的损失分别为4529．7和4570．1万元,由水污染导致的畜牧渔业经济损失值达1511．7万元,因此,北京市水体污染导致的经济损失是惊人的,必须采取有效措施加以控制。     

北京市温榆河沉积物的重金属污染风险评价

河流沉积物是水环境的基本组成部分,其重金属含量常被作为水环境质量的重要指标之一.本研究探讨了北京市温榆河流域沉积物中重金属的累积特征,并采用沉积物富集系数、H(a)kanson潜在生态风险指数等方法评估了几种重金属的环境风险,简要分析了其主要来源.研究结果表明,温榆河流域沉积物中Ni和Cd的含量分别为19.9～41.4 mg·kg-1和1.19～1.67 mg·kg-1,其值介于LE-L值(最低效应水平)与SE-L值(严重效应水平)之间.根据SQG标准,温榆河表层沉积物中的重金属含量处于中度污染水平,可能会对水域生物产生一定的负面影响;而高毒元素As的含量已非常接近LE-L值,应成为下一步重点防控的对象.采用沉积物富集系数法分析,发现80%以上的样点出现了重金属的富集,且毒性强的重金属As、Cd的富集累积较为严重,根据Fe与重金属含量间的相关性,可知沉积物中Zn、Cu、Cr主要为天然地球化学来源,而Cd、As、Ni则主要来源于人为污染.以北京市土壤背景值作为参比进行分析,发现各取样点的表层沉积物均呈现出强至极强的生态风险,参与评价的5种重金属生态风险由强到弱的顺序依次为Cd、As、Cu、Cr、Zn.     

晋东旱区农作物秸秆资源综合利用模式研究

系统分析了晋东丘陵旱农地区（寿阳）农作物秸秆资源及其利用现状,通过秸秆过腹还田生态系统物质循环；粪肥与秸秆配合还田、培肥土壤的定位试验；及其旱地水分利用效率等研究,获得秸秆过腹还田、农田休闲期秸秆覆盖、作物生育期秸秆覆盖和直接还田等４种利用途径的有关参数。以秸秆所产生的经济效益最大为目标函数,运用线性规划模型,优化秸秆综合利用结构,对北方旱地农作物秸秆资源综合利用具有一定的指导意义。