工业废水排放变化的因素分解与减排效果

在描述中国工业废水排放量、经济增长、经济空间结构和工业废水排放强度的基础上,运用无残差的完全分解模型进行量化分析,分解出1981～2006年间经济增长、空间结构和排放强度对工业废水排放量变化的影响效果,并进一步利用H-P滤波方法对这一时期工业废水减排效果进行了估计.结果表明：① 工业废水排放量年均增长0.25×10⁸　t,其中由经济增长、排放强度、空间结构引起的变化分别为25.9×10⁸　t、 －25.5×10⁸　t、 －0.16×10⁸　t; ② 1981～2006年中国工业废水累计减少排放641.8×10⁸　t,同时受国家宏观经济政策的影响,减排缺口处于波动之中,但总减排缺口大于0,说明实际减排量高于潜在减排量;③ H-P滤波分析所得到的潜在减排率在研究期内呈先上升后下降的趋势;④ 综合来看,我国在1982～1990年及1997～2006年工业发展表现为高污染型,1991～1996年表现为低污染型.     

太湖地区高产水稻土经济极点施肥:一种农田N、P养分负荷的田间控制技术

我国农业中化肥施用过多而利用率极低,过量N、P养分由农田向水系的迁移损失是农业非点源污染的重要问题.本研究选择太湖地区高产水稻土(乌栅土),进行了不同施肥量及其养分配比的肥料试验.结果表明,供试土壤的基础肥力相当于6.75t/hm²产量,总施肥量(N+P)为300kg/hm²时达到土壤的极点产量(9.79t/hm²);但发现施肥量(N+P)240kg/hm²时产量仍可达9.69t/hm²,此时养分的产量效应最大.为此,笔者提出一种经济极点施肥模式(化肥N+P 240kg/hm²,N:P:K比为3:2:0或1:1:0),可以减少30%的N、P施用量.这可以进一步发展为环境安全的减肥-轮肥新技术,从而有利于控制N、P的农业非点源污染.     

太湖地区水稻土表层土壤10年尺度重金属元素积累速率的估计

以江苏省几个水稻土历年监测的重金属元素变化资料为基础,估计太湖地区水稻土表层土壤的重金属元素积累速率并推算本地区相应的几种环境影响的污染通量.结果表明,Cu/Zn、Pb和Cd的积累速率分别达到0.3～lmg·(kg·a)^-1、0.2～1mg·(kg·a)^-1和0.3～3μg·(kg·a)^-1,它们的年污染通量分别为0.5～1kg·(hm²·a)^-1,0.5～1.0kg·(hm²·a)^-1,0.5～3.0kg·(hm²·a)^-1和0.8～10×10^-3kg·(hm²·a)^-1.观察到有效态含量的积累速率高于全量.就整个区域来说,Pb、Cd的面源复合污染强度明显较其他环境影响因子大,尤其是Cd的污染通量较国际上的报道偏高,说明本地区环境污染较为严重,仍然是区域环境质量的制约因素本地区土壤重金属元素的变化及其对食物链的影响以及人类健康的影响必须引起广泛的重视.     

玉米根际微生物氮磷转化的功能基因组学分析

化肥减量增效是保障农业生态环境安全的重要基础.微生物是调控土壤氮磷循环的关键驱动力,研究根际微生物氮磷转化功能可以为进一步提高土壤氮磷利用率提供微生物学调控途径.基于3种典型农田土壤（黑土、潮土和红壤）的田间微区试验,利用宏基因组测序技术研究玉米根际微生物在土壤氮磷转化过程中功能基因的差异及调控因子.结果表明,根际微生物功能多样性受土壤类型影响,黑土和潮土的根际微生物功能多样性主要受含水量和养分含量的影响,红壤受全磷（TP）和速效磷（AP）影响.在土壤氮转化方面,编码氮转化过程通路中相关酶的基因丰度以脲酶基因（ureC）和葡萄糖脱氢酶基因（gdh）丰度最高,分别为7.25×10^-5~12.88×10^-5和4.47×10^-5~7.49×10^-5.同化性硝酸盐还原的功能基因在红壤中总丰度要高于黑土和潮土,其它过程相关酶的功能基因总丰度以潮土最高.编码氮代谢过程相关酶的功能基因丰度主要受土壤细菌丰富度、全钾（TK）和TP含量的驱动.在土壤磷转化方面,催化有机磷矿化的碱性磷酸酶基因（phoD）数目为1093个,酸性磷酸酶基因（PHO）数目为42个.phoD丰度高出PHO丰度2个数量级,此外,同种土壤类型下施肥对phoD和PHO丰度没有显著影响.随机森林分析表明phoD和PHO丰度均受土壤水分、有机质（OM）和全氮（TN）显著影响,但AP含量对PHO丰度影响最大.从功能基因组水平研究了玉米根际微生物的氮磷转化特征,为利用微生物功能提高农田生态系统氮磷利用率提供了科学依据.     

中国地表水酸沉降临界负荷的区划

为了解中国地表水体对酸沉降的响应情况,应用基于酸度平衡的稳态法研究中国地表水酸沉降临界负荷区划.结果表明,中国地表水硫沉降临界负荷呈较明显的地带分布.其中,大兴安岭北端水体的硫沉降临界负荷最低,大部分小于2 keq·(hm²·a)^-1,东北北部部分水体和秦岭-淮河以南大部分地区水体的硫沉降临界负荷介于2～10 keq·(hm²·a)^-1之间,其余地区水体硫沉降临界负荷普遍大于10 keq·(hm²·a)^-1.地表水酸度临界负荷的地区分布和数值大小类似于硫沉降临界负荷由于中国地表水酸度临界负荷普遍大于2 keq·(hm²·a)^-1,因此大部分地表水对酸化并不敏感,近期内不易酸化.     

北京地区暖温带森林土壤温室气体排放规律

本研究利用静态箱法在北京市东灵山暖温带森林生长期选择3种不同类型的森林(阔叶混交林、辽东栎林和油松林)的土壤进行了温室气体(CH₄、CO₂和N₂O)排放规律的野外原位观测.研究结果表明:暖温带主要代表森林类型的土壤作为CH₄的汇吸收大气中的CH₄,同时作为CO₂和N₂O的源向大气排放.观测结果显示:不同的森林土壤类型其温室气体排放通量、范围各不相同,阔叶混交林土壤CH₄、CO₂和N₂O通量范围分别是:42～103μg/(m²·h),15～344mg/(m²·h)和-61～101μg/(m²·h);辽东栎林土壤3种气体通量范围分别是:13～182 μg/(m²·h),23～380mg/(m²·h)和-15～183 μg/(m²·h);油松林土壤3种气体通量范围分别是:12～128 μg/(m²·h),15～292mg/(m²·h) 和 -94～153 μg/(m²·h).观测期内阔叶混交林土壤CH₄、CO₂和N₂O平均通量分别是:-66 μg/(m²·h),145mg/(m²·h)和22 μg/(m²·h);辽东栎林土壤3种气体平均通量分别是:-67 μg/(m²·h),146mg/(m²·h)和45μg/(m²·h);油松林土壤3种气体平均通量分别是:-79 μg/(m²·h),150mg/(m²·h)和31μg/(m²·h).本研究估算了不同类型的森林土壤不同的温室气体生长期内的排放总量,阔叶混交林土壤CH₄、CO₂和N₂O排放总量分别是:-5.34kg/(hm²·a),13.9Mg/(hm²·a) 和2.58kg/(hm²·a); 辽东栎林土壤3种气体排放总量分别是:-6.20kg/(hm²·a), 14.07Mg/(hm²·a)和4.19kg/(hm²·a); 油松林土壤3种气体排放总量分别是-6.85kg/(hm²·a), 15.71Mg/(hm²·a)和4.30kg/(hm²·a).     

六盘山林区几种土地利用方式土壤呼吸时间格局

测定分析了六盘山林区典型的天然次生林[灌木林、山杨(Populus davidanda dode)林和辽东栎(Quercesliaotungensis koiz)]林、农田、草地和人工林[13a、18a和25a华北落叶松(Larix principis-rupprechtil mayr)]土壤呼吸时间格局.结果显示:随着温度升高,土壤呼吸速率逐渐升高,温度最高值在13:00～15:00点钟、最低值在凌晨4:00～8:00点钟,土壤呼吸速度最高和最低值也在这个时间范围.5～10月,土壤呼吸速率呈现增加而又降低的趋势,在8～9月达最大值,10月下降,这种变化主要与土壤温度变化基本一致.农田和草地土壤呼吸速率的昼夜或月变化幅度比天然次生林和人工林中大,且农田和草地土壤呼吸速率在昼夜或月变化中的最高值比天然次生林和人工林高、最低值比天然次生林和人工林低.天然次生林土壤年呼吸量平均在3.96～4.51 t/(hm²·a)、农田在1.91 t/(hm²·a)、草地在5.08 t/(hm²·a)、人工林在4.11～5.55t/(hm²·a).结果说明天然次生林变成农田或草地后,将使土壤呼吸速率的昼夜或月变化幅度增大,而农田或草地上造林后又将使这些变化幅度减小.另外,土地利用变化也将使土壤的年呼吸量改变.     

长期施肥对红壤稻田耕层土壤碳储量的影响

以红壤性稻田土壤为对象,研究了长期施肥（1990～2006年）对稻田表层土壤碳储量及固碳潜力的影响,讨论了耕层厚度变化对碳储量估算及处理间差异的影响.研究发现,与长期施用化肥相比,有机物的循环利用能显著提高红壤性稻田土壤碳储量,其碳储量为57.7～66.2 t/hm²,比试验前高出18.7～27.2 t/hm²,而长期施用化肥碳储量提高幅度平均为5.4 t/hm².红壤性稻田土壤饱和固碳量为84.0 t/hm²,与目前碳储量相比还有17.8～43.7 t/hm²的固碳潜力.研究证实,土壤碳储量与土壤容重和表层土壤厚度的变化密切相关,以20 cm或23 cm作为统计厚度估算表层土壤的碳储量将分别低估20.6％和11.3％,其中有机物施用处理碳储量低估幅度最大（分别为26.8％和18.9％）;另外,用相同统计厚度进行碳储量估算减小了不同施肥处理间的差异.从稻田土壤碳储量及固碳潜力来考虑,有机物配合化肥施用是红壤稻田较优的施肥方式.     

温带典型草地土壤净氮矿化作用研究

应用树脂芯方法,研究了内蒙古锡林河流域不同降水强度3种草地类型土壤净氮矿化作用.结果表明,7～10月份,羊草草原的平均净氮矿化率为0.333 kg·(hm²·d)^-1,贝加尔针茅草原为0.316 kg·(hm²·d)^-1,克氏针茅草原为0.211 kg·(hm²·d)^-1;在相同的培养周期内,分阶段培养和连续培养对土壤的净氮矿化量和净氮矿化速率有显著影响;降雨是影响该区域氮素矿化的主要因素之一,3种草地类型土壤水分变化量与土壤净氮矿化速率呈正相关关系,相关系数分别为0.80、0.61、0.56.     

AnnAGNPS模型在九龙江流域农业非点源污染模拟应用

运用连续-分布式参数模型(AnnualizedAgriculturalNonPointSourceModel,AnnAGNPS)进行中国南方山区中等尺度流域———九龙江流域农业非点源污染负荷估算和对流域过程和管理措施的模拟.利用4个典型汇水区校正模型参数,并进一步在九龙江的北溪和西溪两大支流流域验证模型的适宜性.以此为基础模拟西溪总氮负荷为24.76kg/(hm²·a),总磷负荷为0.67kg/(hm²·a);北溪总氮负荷10.28kg/(hm²·a),总磷负荷为0.40kg/(hm²·a).运用AnnAGNPS模型对典型汇水区特定集水单元、西溪和北溪流域的土地利用管理措施进行分别模拟.模拟结果显示坡地种植退耕返林后,天宝仙都集水单元92地表径流、泥沙、总氮和总磷负荷可分别削减了21.6%、25.9%、96%和79.2%;下庄集水单元93地表径流、泥沙总氮和总磷负荷削减率分别为94.1%、54.9%、99.2%,和79.7%;模拟西溪香蕉地改种双季稻,西溪总氮、可溶态氮、总磷和可溶性磷依次削减了23.83%、25.44%、9.08%和19.84%;模拟北溪流域内生猪场全部搬迁,流域出口总氮和可溶态氮的削减率分别为63.54%和76.92%.     

中国种养系统的氮流动及其环境影响

利用集成完全氮平衡模型和农业污染清单的中国种养系统氮流动模型(nitrogen flow model for farming-feeding system in China,NFM-FFS),研究了2003年中国种养系统中的氮流动及其环境影响.结果表明,2003年中国种养系统土壤虽然氮素表观盈余,但实际亏损623.9×104t,平均亏损13.7 kg/hm2,土壤整体面临含氮量减少和退化的风险.由于中国氮素投入(肥料和各类有机肥)主要集中于耕地系统,对牧草地的投入很少,耕地系统的氮素盈余了1 761.9×104t,平均盈余142.8 kg/hm2,中国牧草地系统氮素亏损2 385.7×104t,平均亏损90.7 kg/hm2.因此平衡耕地和牧草地的氮素投入既可减少农业生产对水环境的影响,又可有效控制牧草地退化.2003年,中国种养系统中总氮损失为2266×104t,其中随径流进入地表水的495.8×104t和淋洗进入地下水的102.4×104t最终沉积在河流、湖泊和海洋中,很少有机会再进入种养系统循环.耕地的肥料施用是中国种养系统向地表水和地下水最主要的氮输出源,应是农业污染控制和管理的重点.     

北京地区农田生态系统磷养分平衡研究——以密云县和房山区为例

采用农田生态系统磷平衡计算方法,对北京地区密云县和房山区农田土壤磷养分平衡状况进行了研究。结果表明,2006年密云和房山的磷盈余总量分别为4084.11t和10851.19t,磷盈余强度分别为110.81kg/hm2和386.48kg/hm2。磷肥是密云和房山磷素投入的最主要来源,化肥磷的施用量是造成农田土壤磷平衡空间差异的直接因素,两者呈极显著相关关系。不同乡镇化肥投入差异较大,导致磷平衡总量和强度分布严重不平衡,房山县的磷平衡量由西北向东南递增。密云县磷盈余强度表现为西部少,东部多,房山区磷盈余强度较大的地区多在南部地区。通过对比研究,分析磷素养分损失态和盈余态负荷基本趋势,找到污染潜势产生原因,提出了促进农田磷素平衡与降低磷养分负荷相应调控对策和措施。     

三峡库区1980～2005年农业用地氮平衡时空变化研究

利用三峡库区分区县农业统计资料,对OECD土壤表观氮平衡模型进行适当改进,计算分析三峡库区1980~2005年农业用地氮平衡时空变化格局及驱动机制.结果表明,1980~2005年库区氮总输入和总盈余量呈显著增长趋势,分别从23.4万t和14.4万t增长到45.6万t和30万t;氮总输出量1980~1995年呈增加趋势,从9.0万t到16.7万t,1995年后基本保持稳定趋势;单位面积氮盈余量1980~1998年总体呈持续增加趋势,从133.4 kg/hm2增长到310.3 kg/hm2,1998年后逐步趋向稳定,但空间分布区域差异性增强,主要集中在库中和库首区县,与库区移民数量空间分布具有一定的相似性;氮输入贡献主要来源于化肥、牲畜粪便、人粪尿和生物固氮,累计占总输入90%以上;1995年前库区氮平衡变化主要受国内大量使用化肥宏观环境影响,1995年后受水库淹没和移民影响较大,但其具体影响程度有待进一步分析;建议考虑适当发展副业、改变农业种植结构或进行生态移民等措施减少氮排放量.     

太湖重污染区麦季养分输入与流失规律研究

为了识别太湖流域重污染区典型麦季污染物流失规律,以田间单元为研究对象,研究了麦季不同施肥处理条件下营养元素的输入和流失与降雨的关系。结果表明,大气湿沉降和施肥输入氮素190.23 kg/hm2,磷素19.12 kg/hm2;优化施肥-秸秆还田处理条件下COD、总氮和总磷平均流失量均小于常规施肥处理,而小麦产量有一定增加,说明采用深施化肥可以降低营养元素的流失,而秸秆还田措施对小麦产量的增加有一定帮助;径流流失中氮的形态以硝态氮为主,硝氮、氨氮平均浓度分别占总氮浓度的85.8%和4.84%,所以重污染区农田径流污染应着重考虑硝态氮的处理。文章研究结果可为太湖流域重污染区农田径流流失的治理提供基础性支撑。     

快速城市化背景下县域尺度农田氮素平衡状况的演变 ——以江苏省宜兴市为例

以苏南宜兴市为例,通过收支计算,揭示快速城市化背景下县域尺度农田土壤氮素平衡的演变及其主要影响因素.结果表明,自1985年以来,由于化肥施用量的大幅度下降和有机肥使用的减少,宜兴市农田氮素输入总量减少,氮素盈余由1985年的131.7kg/hm2减少至2008年的5.0kg/hm2,收支逐渐趋于平衡.这一变化有利于减少农田生态系统氮素的积累,从而降低非点源污染的危害.然而,人畜排泄物利用的减少虽然能够在一定程度上降低农田氮素的盈余,但增加了向水体的直接排放,从全局考虑不利于区域水环境质量的改善.     

宁波南沙港网箱养殖水域营养状况评价及生物修复策略

根据2007年1月-2007年11月4个航次对宁波南沙港网箱养殖水域水体营养盐（NO2--N、NO3--N、NH 4＋-N和PO34--P）含量的监测结果,利用营养指数E法对水体的富营养化状态进行了评价。根据网箱养殖系统物质平衡方程和现场调查实验数据,估算了南沙港网箱养殖水域的氮磷污染负荷,以溶解态氮作为平衡指标,估算了鱼藻类合理的配比模式。结果表明,南沙港水体中NO2--N、NO3--N、NH4＋-N、PO4-P含量年变化范围分别为0.26μmol/L～4.86μmol/L,33.93μmol/L～82.86μmol/L,0.59μmol/L～7.86μmol/L,1.47μmol/L～2.97μmol/L,不同养殖区之间营养盐含量差异不显著（p〈0.05）;营养指数E值年变化范围介于2.41～15.99之间,表明该港水体处于重度富营养化状态;养殖区N/P值的年平均值为32.95,表明南沙港海区是一个氮过剩的养殖系统。南沙港网箱养殖水域氮、磷的负荷量分别为70.43 t/a和5.96 t/a,其中溶解态氮、磷负荷量分别为49.3 t/a和2.38 t/a;南沙港的藻类养殖面积需要在现有基础上再扩大0.44倍,达到107.52 ha,才可以与网箱养殖系统的氮磷污染负荷构成平衡;网箱养殖个数与藻类养殖面积（ha）的合理配比约为1∶0.027。     

不同经营方式毛竹林氮流失年动态规律

为研究自然降雨条件下不同经营方式毛竹林径流养分流失的年动态变化规律及其差异,以浙江省杭州市临安区青山毛竹园为试验区,在粗放经营和集约经营区域,设置独立观察站。每次连续降雨后采集沉砂池水样,测定总氮（TN）、总磷（TP）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）、磷酸根离子（PO₄^3-）含量,同时在动态观测期中采集坡面土壤样品,测定pH、有机质及有效N、P含量。结果表明：（1）集约经营和粗放经营毛竹林年单位产流量分别为8086.52 m³/hm²、4850.95 m³/hm²。（2）毛竹林径流水氮流失以硝态氮为主。（3）毛竹林集约经营增加了氮磷流失风险,集约经营和粗放经营毛竹林TN年单位流失量分别为45.26 kg/hm²、25.05 kg/hm²,TP年单位流失量分别为0.31 kg/hm²、0.21 kg/hm²,与粗放经营相比,集约经营氮磷流失分别增加了80.68%、47.62%。（4）毛竹林径流水中TN浓度与土壤碱解氮含量成极显著负相关,径流水中TP浓度与土壤有效磷成极显著正相关。     

黄浦江上游水源保护区农田氮磷养分平衡分析

通过对黄浦江上游水源保护区各类农田氮磷养分输入和输出的实地调查和资料分析,采用养分平衡盈亏评价方法,研究了黄浦江上游水源保护区不同类型农田养分平衡现状.结果表明:黄浦江上游水源保护区水田、旱地、园地氮素实际平衡盈亏率分别为31.17％、49.78％、44.33％,分别高出允许平衡盈亏率30.46％、90.18％ 、37...     

调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益,采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化,深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明:①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐,稳定出水水质,2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L,TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小,表现为枯水期>平水期>丰水期;COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关,表现为丰水期>平水期>枯水期;在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm2·a）,氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm2·a）.研究显示,调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷,在不同水文期均有良好的净化效果,不仅具备景观效益,且具有良好的经济价值.      

三峡库区紫色土坡耕地小流域磷收支估算及污染潜势

为了解三峡库区磷收支情况,进行污染潜势评价,对三峡库区典型紫色土坡耕区新政小流域进行调查分析. 结果表明,新政小流域单位面积磷输入量为139.82 kg/(hm2·a),输出量为 101.69 kg/(hm2·a).肥料磷输入是新政小流域磷输入的主要来源,占磷输入总量的72.26%;人畜排泄物磷是新政小流域磷的主要输出方式,占磷输出总量的56.01%;新政小流域磷损失负荷为18.26 kg/(hm2·a),人畜排泄物损失磷是磷损失的主要形式,占磷损失总量的46.75%;磷盈余负荷为38.13 kg/(hm2·a),高于全国平均值26.1 kg/(hm2·a).坡耕地磷污染潜势呈现,磷肥的过量施用是造成污染潜势的主要原因.