水稻产量、稻田CH4和N2O排放对长期大气CO2浓度升高的响应

大气CO₂浓度升高（[CO₂]_e）是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响稻田生态系统碳氮循环.深入探究长期（大于10 a）[CO₂]_e对水稻产量和稻田温室气体排放的影响,对保障粮食安全和评估未来气候变化意义重大.本研究以高、低应答水稻品种为供试材料,利用连续运行14 a的[CO₂]升高（free-air CO₂ enrichment,FACE）平台,共设置2个[CO₂]处理：对照（正常[CO₂],[CO₂]_a）和在[CO₂]_a基础上升高200 μmol·mol^-1（[CO₂]_e）.采用静态透明箱-气相色谱法测定稻田CH₄和N₂O排放量,并测定水稻产量.结果表明,对比[CO₂]_a,长期[CO₂]_e分别增加高、低应答水稻品种产量29%~31%（P<0.05）和12%~14%（P>0.05）;分别减少高、低应答水稻品种稻田CH₄排放21%~59%和11%~54%;同时,分别显著减少高、低应答水稻品种稻田N₂O排放70%（P<0.05）和40%（P<0.05）.水稻产量、稻田CH₄排放对长、短期[CO₂]_e的响应具有明显差异,随着[CO₂]_e年限的增加,水稻产量和稻田CH₄排放的增幅显著下降,而稻田N₂O排放无明显变化.综合考虑,长期[CO₂]_e条件下,高应答水稻品种为优先考虑种植的"增产减排"水稻品种.     

节水灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响

基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH₄排放规律的影响.结果表明,控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH₄排放高峰主要出现在下午13:00,淹水处理CH₄排放峰值在1 d中各个时刻的出现具有一定的随机性.控制灌溉稻田CH₄排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10 d.所以,控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH₄排放的影响至关重要.控制灌溉水稻全生育期的稻田CH₄排放总量为24.46 g·m^-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7.96 mg·(m²·h)^-1,但返青期和分蘖前期的CH₄平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田.     

大气CO2摩尔分数升高对高、低应答水稻稻田N2O排放的影响

依托稻田大气CO₂摩尔分数（x［CO₂］）升高平台FACE （free-air CO₂ enrichment）,采用静态透明箱-气相色谱法研究x［CO₂］升高（正常x［CO₂］+200 μmol·mol^-1）对高、低应答水稻（产量对x［CO₂］升高的响应分别为>30%和10%~15%）稻田N₂O排放的影响.本试验设置4个处理：A-W （正常x［CO₂］+低应答水稻）、F-W （x［CO₂］升高+低应答水稻）、A-S （正常x［CO₂］+高应答水稻）和F-S （x［CO₂］升高+高应答水稻）.结果表明,对比正常x［CO₂］处理（A-S和A-W）,x［CO₂］升高条件下高、低应答水稻（F-S和F-W）稻田N₂O排放分别降低52.54%（P<0.05）和38.40%（P<0.05）,水稻产量分别增加22.96%（P<0.05）和12.11%（P>0.05）,稻田N₂O排放强度分别降低61.68%（P<0.05）和45.13%（P<0.05）.另外,高、低应答水稻稻田N₂O排放与稻田土壤NH₄⁺-N含量呈显著相关关系,而与NO₂^--N含量无显著相关.x［CO₂］升高条件下,土壤温度是影响高应答水稻稻田N₂O排放的重要因素.综合考虑,未来x［CO₂］升高条件下,高应答水稻品种的"增产减排"效果最佳.     

秸秆生物炭对河套灌区膜下滴灌玉米农田生态系统碳足迹的影响

为探究生物炭对干旱地区膜下滴灌玉米农田生态系统温室气体排放和碳足迹的影响.设置不同施用量的生物炭处理［0（CK）、15（C15）、30（C30）和45 t ·hm^-2（C45）］,连续2 a监测覆膜滴灌条件下一次性施用秸秆生物炭后玉米农田生态系统土壤温室气体（CO₂、N₂O和CH₄）排放的季节变化及其综合增温潜势,利用生命周期评估法估算农业生产活动引起的碳排放量,并进行碳足迹的分析.施用生物炭当年的作物生长季土壤CO₂累积排放量比CK下降17.6%~24.7%,N₂O累积排放量下降71.1%~110.4%,综合增温潜势降低19.5%~25.9%.生物炭施用后第2 a作物生长季的CO₂累积排放量比CK减少19.2%~40.6%,N₂O累积排放量减少38.7%~46.7%,综合增温潜势减少19.7%~40.5%.连续2 a处理C15和C30均不同程度增加了CH₄累积吸收量,而处理C45显著降低了CH₄累积吸收量.C15和C45分别为生物炭施用当年和翌年单位产量碳足迹最少的处理,其单位产量碳足迹较CK分别降低10.1%和26.2%.土壤温室气体排放量对玉米农田生态系统碳足迹贡献率最大（38.1%~59.2%）,其次为氮肥生产（19.8%~33.4%）,而后为电能生产（6.7%~8.8%）和地膜覆盖（4.4%~7.4%）.生物炭对生态系统碳足迹贡献率为5.7%~13.8%.施用30 t ·hm^-2生物炭对农田生态系统减排固碳增产效果更好.改善生物炭制作工艺及运输途径、提高氮肥利用效率和发展节水节能灌溉技术,是减少旱区农田生态系统碳足迹的重要途径.     

稻油不同轮作模式对农田甲烷和氧化亚氮排放的影响

以南方稻区不同轮作模式为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究水稻-油菜轮作处理的甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放特征,并估算稻田增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明,双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地CH₄平均排放量分别为135.25,55.64、5.05和1.89 kg ·hm^-2,稻季CH₄排放占不同轮作周年CH₄排放的91.8%~98.5%,稻田土壤水溶性有机碳与CH₄排放呈显著正相关,常规晚稻稻田CH₄排放比杂交晚稻高18.7%（P<0.05）;双季稻田、一季中（晚）稻田、油菜地和休闲地N₂O平均排放量分别为0.94、0.64、1.38和0.24 kg ·hm^-2,油菜地的N₂O排放占周年排放的57.2%~70.2%,双季稻和一季稻处理的冬闲农田N₂O排放占周年排放的17.8%和30.6%,杂交稻和常规稻稻田N₂O排放无显著性差异;双季稻-冬闲和双季稻-油菜的GWP处理高于稻-油和稻-冬闲处理,稻季排放CH₄的GWP占轮作周年GWP排放的71.2%~90.9%;GHGI以稻-稻-油菜最高,稻-油和稻-冬闲处理较低,综合环境效益和经济效益,建议南方稻区选择杂交晚稻-油菜的种植模式,有利于南方多熟制稻田的温室气体减排.     

亚热带土壤反硝化过程中NO-3-N对CH4排放的影响

研究了发育于不同成土母质和不同土地利用方式下的45个亚热带土壤样本,在反硝化严格厌氧培养条件下（密闭、淹水、充N₂）,加入KNO₃的处理（加入N量为200 mg·kg^-1）和不加KNO₃的空白对照对CH₄产生和排放的影响.结果表明,厌氧培养条件下无论加入KNO₃与否,CH₄的产生和排放首先取决于土壤有机碳总量水平及其有效性.对照土壤中花岗岩母质发育的土壤和KNO₃处理土壤中稻田利用方式下的土壤CH₄排放量最高.加入KNO₃显著抑制了CH₄的产生和排放,NO^-₃-N对CH₄产生的抑制效应可能较N₂O对CH₄产生的抑制效应更大.加入KNO₃处理中厌氧培养第1周内的NO^-₃-反硝化量和降低速率是决定CH₄排放量的关键因素.不加KNO₃的对照土壤中,73％的土样表现为 Fe²⁺的产生和CH₄的排放之间呈指数关系增长,表明Fe³⁺和CO₂的还原可同步进行.NO^-₃-N不仅显著抑制了CH₄的产生和排放,也抑制了Fe³⁺的还原.     

双视角下中国畜牧业甲烷排放的温室效应

准确评价甲烷（CH₄）的温室效应是制定有效减排路径的基础.首次采用新提出的、针对短寿命气候污染物（SLCP）设计的气候指标GWP-star （GWP^*）对中国畜牧业CH₄排放的温室效应进行定量评价,并与常用的GWP指标评价结果相比较.结果表明,GWP的视角下我国畜牧业CH₄排放的温室效应持续增加.因此,畜牧业实现碳中和需要完全消除排放,或以增加碳汇、增加资源化利用的形式抵消每年稳定的CH₄排放.在GWP^*的视角下,2015~2019年间畜牧业CH₄排放的温室效应较20年前有所减少,降低的热量相当于从20年前的大气中减少2.1×10⁴万t CO₂的热量,畜牧业只需每年有效降低0.3%的CH₄排放则可在短期内实现自身碳中和.在中国畜牧业持续采取有效减排措施的情况下,采用GWP^*的标准制定减排目标比用GWP制定的减排目标更早达到,但选择GWP还是GWP^*需要综合考虑评价的目的、评价的时间尺度和实际可操作性.     

椰糠生物炭对热区双季稻田N2O和CH4排放的影响

基于稻菜轮作模式,选择海南双季稻田为对象进行氧化亚氮（N₂O）和甲烷（CH₄）排放的原位监测,探究椰糠生物炭对该系统稻田温室气体排放的影响.试验设当地常规施肥对照（CON）、氮肥配施20 t·hm^-2生物炭（B1）、氮肥配施40 t·hm^-2生物炭（B2）及不施氮对照（CK）4个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个水稻种植季稻田N₂O和CH₄排放,并估算增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）.结果表明,早稻季N₂O排放动态与土壤矿质氮含量密切相关,排放集中在水稻苗期与分蘖期施肥后,各处理早稻季N₂O累积排放量为0.18~0.76 kg·hm^-2,相较于CON处理,生物炭处理减排18%~43%,其中B2处理达显著水平;生物炭可能通过促进N₂O的还原减少早稻苗期N₂O排放;提高土壤硝态氮含量而增加了早稻分蘖期N₂O排放.晚稻季N₂O排放集中在抽穗期和成熟期,累积排放量为0.17~0.34 kg·hm^-2,B1处理减排37%,B2增加3%,差异均不显著.稻田CH₄排放高峰出现在早稻季后期与晚稻季前期.各处理早稻季CH₄累积排放量为3.11~14.87 kg·hm^-2,CK较CON处理增排39%,生物炭处理可能提高土壤通气性限制早稻季产CH₄能力,B1和B2处理分别较CON减排28%和71%;晚稻季CH₄累积排放量为53.1~146.3 kg·hm^-2,排放动态与NH₄⁺-N含量极显著正相关,CK和B1分别较CON处理增加52%和99%,B2处理显著增加176% CH₄排放.早稻季B1和B2处理较CON分别增产12.0%和14.3%,晚稻季分别增产7.6%和0.4%.由于晚稻季甲烷排放的增加,施用生物炭增加了双季稻田总增温潜势（GWP）,其中高量生物炭达显著水平;不同施用量生物炭对双季稻田温室气体排放强度（GHGI）无显著影响.椰糠生物炭在热区稻田温室气体减排方面的应用仍需进一步研究.     

太湖流域上游南苕溪水系夏秋季水体溶存二氧化碳和甲烷浓度特征及影响因素

内陆水体是重要的活性碳（C）汇和温室气体潜在排放源.为查明太湖流域上游南苕溪水系夏秋季水体溶存二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）浓度特征及影响因素,于2019年7~11月进行水样采集,采用水-气顶空平衡-气相色谱法测定水体溶存CO₂浓度［c_obs（CO₂）］和CH₄浓度［c_obs（CH₄）］,同步测定水体物理化学指标,分析水体c_obs（CO₂）和c_obs（CH₄）变化的主要影响因素.结果表明,观测期内南苕溪水体c_obs（CO₂）及其饱和度［R（CO₂）］和c_obs（CH₄）及其饱和度［R（CH₄）］的均值分别为（505.47±16.99）μg·L^-1、（256.31±8.32）%和（1.88±0.09）μg·L^-1、（5218.74±264.30）%;所有观测点位R（CO₂）和R（CH₄）均大于100%,表明南苕溪水体为CO₂和CH₄的潜在释放源.农业区水体c_obs（CO₂）最高、居民点区次之、森林区最低,3种土地利用类型区水体间差异显著;居民点区水体c_obs（CH₄）显著高于农业区与森林区.水体c_obs（CO₂）、R（CO₂）、c_obs（CH₄）和R（CH₄）均与氧化还原电位（ORP）负相关（P<0.01）,与电导率（EC）正相关（P<0.01）.叶绿素a（Chl-a）、硝态氮（NO₃^--N）、总氮（TN）浓度和EC的差异是造成不同土地利用类型区水体c_obs（CO₂）显著差异的主要原因;农业区和居民点区水体中较高的氮污染物浓度还可促进浮游植物生长并产生更活跃的呼吸作用,最终使两类型区水体c_obs（CO₂）显著较高.居民点区水体中较高的可溶性有机碳（DOC）和铵态氮（NH₄⁺-N）浓度及水温（WT）是导致该类型区水体c_obs（CH₄）较高的主要原因.降雨对流域内不同土地利用类型区水体c_obs（CO₂）和c_obs（CH₄）都产生一定的影响,雨后农业区水体氮污染物浓度增大和居民点区水体DOC浓度增加分别是造成农业区水体c_obs（CO₂）和居民点区水体c_obs（CH₄）较高的主要原因.     

甲烷13C同位素比值表征温度对甲烷生成途径的影响

采用测试气相碳同位素比值的方法比较了中温厌氧降解和高温厌氧降解过程中甲烷（CH₄）生成途径的差异,表征了生活垃圾厌氧消化过程CH₄生成途径的演变,并结合气液相化学组分和产甲烷菌荧光原位杂交（FISH）分析对同位素表征结果进行了验证.中温（35℃）条件下,垃圾降解初期甲烷¹³C同位素比值（δ¹³CH₄）下降至-69.5‰,表明此阶段CH₄主要产生自CO₂还原途径;随着垃圾降解进入快速产CH₄阶段,δ¹³CH₄值相应迅速上升至-23.8‰,说明乙酸发酵逐渐成为CH₄生成的主要途径,FISH实验结果也发现此阶段以乙酸发酵型产甲烷菌Methanosarcinaceae为主;当产CH₄速率逐渐减小进入稳定期时,δ¹³CH₄值迅速降低至-55‰后相对稳定,说明乙酸发酵途径的比例减小,并且维持在较稳定的水平.高温（55℃）条件下,δ¹³CH₄值始终维持在约-70‰,表明甲烷主要由CO₂还原作用生成,在快速产CH₄阶段,乙酸氧化和CO₂还原作用是CH₄生成的重要途径.     

基于共轭角力机制的区域资源环境综合承载力评价模型

厘清区域资源环境与生产生活要素的相互作用机制,探索区域资源环境承载力的内生机制与评价模型,对支撑国土空间规划编制乃至战略实施具有重要理论和实践意义。基于“压力—状态—响应”模型思路,提出区域资源环境与生产生活要素的“共轭角力”理论机制,将资源环境承载力解构为“支撑力—敏感点”“恢复力—脆弱点”“损害力—临界点”“发展力—平衡点”四对相互作用力,并据此提出集开发建设、环境灾害、资源生态及社会福祉四个维度的DENS评价模型,为科学地揭示资源环境承载力的理论特征提供借鉴。     

十七世纪中叶以来长三角地区耕地演变特征及影响因素分析

自十七世纪中叶清朝康熙年间推行土地政策以来,长三角地区耕地变化速度显著加快,对现代社会—经济—环境产生了巨大影响。在前人研究基础上,系统收集了长三角地区十七世纪以来的耕地数据,选择海拔、坡度、土壤与河流距离和人口密度等影响因子,利用SPSS软件进行二元Logistic回归,结合不同时期耕地分布影响因子权重,重建1661—2020年长三角地区耕地演变数据,基于此探索历史耕地的空间分异规律和时间演变过程,系统分析不同时期耕地变化驱动因素。研究发现：长三角地区耕地数量呈现“M”型波动上升趋势,在空间分布上表现为“北多南少”,其空间格局呈“西进北扩,纵深扩散”的演变态势。清朝时期,自然地理环境是影响耕地空间分布的重要因素;农业政策和技术随着社会发展逐渐成为耕地变化的主要原因。改革开放后,工业化城镇化进程加快与生态退耕项目的推进导致长三角地区耕地持续减少。历史时期长三角耕地格局持续受到地理环境因素的影响,呈现出动态变化的特征。在地理变迁与耕地格局演变的过程中,自然地理环境在宏观层面上影响耕地格局的形成与演变,始终是耕地格局演绎变迁的基底,也是区域人文景观的基础。人文地理环境则在微观层面深入且细致地改变耕地格局,反映了人类对自然的开发实践。长三角地区耕地的变化体现了人与地理环境之间的博弈,反映出“人地关系”理念的转变。区域发展规划应突显长三角的生态环境优势,打造区域一体化的生态景观廊道,在可持续发展观的指导下推进生态文明建设和美丽中国建设。     

能源流视角下村落尺度能源消费结构比较及环境效应研究：基于河南省邑西里村、杨家村及山东省东桥头村的调查分析

加强村落尺度能源消费活动及其环境效应研究是实现农村能源可持续转型及绿色发展精细化治理的前提。但目前该领域存在明显知识空白，其原因在于缺乏基础数据和系统化数据采集体系及集成分析方法。基于对河南省邑西里村、杨家村以及山东省东桥头村的实地调研和半结构式访谈，采用定性和定量结合的方法开展能源消费活动及环境效应比较研究。结果表明：（1）村落尺度能源消费具有显著空间分异特征。邑西里村、杨家村和东桥头村人均能源消费量分别为505 kgce、889 kgce和1139 kgce；由能源消费产生的温室气体与污染物的种类分别为CO₂、CH₄、SO₂、N₂O、NO_x和TSP，单个家庭CO₂的产生量在2000—4000 kg；CH₄、SO₂、TSP和NO_x的排放量基本在1—5 kg；N₂O的排放量均在100 g以下。（2）居民生活环境和炊事供暖是影响村域能源消费的主要因素。其在邑西里村、杨家村和东桥头村的总用能占比分别为50.10%、79.08%和77.61%。（3）能源来源及消费结构具有明显的区位属性特征。杨家村距离市区较近，天然气成为当地居民的主要来源；邑西里村和东桥头村离市区较远，则以电力和煤炭为主。未来乡村地区的发展应该与当地的地域特征相结合，构建具有地方化特征的发展策略，实现农村能源的低碳健康发展。     

环境专家系统研究进展

对环境专家系统(EES)在环境科学领域的应用进展及其研究的必要性进行了分析。结合近几年来国内外大量的实践案例和相关研究文献。对环境专家系统的发展历史、开发语言，空间分析能力，应用功能等方面的研究状况进行了全面回顾，并针对当前环境专家系统研究及应用的主要领域一环境影响评价专家系统(EIA—ES)进行了系统总结。     

论国内的环境责任保险制度

介绍目前我国环境责任保险制度的现状的基础上，通过对目前我国在环境污染损害赔偿中存在的问题进行分析，提出在我国建立环境责任保险制度的必要性及如何完善该项制度的措施。同时通过介绍国外的先进经验，结合我国的实际情况就如何完善我国的环境保险制度方面提出了具体的建议。     

人水系统演变模拟的嵌入式系统动力学模型

论文首先提出人水系统的概念,并针对人水系统演变模拟的难点和特点,基于系统动力学原理,提出了更具实用意义的嵌入式系统动力学模型(ESD模型)。ESD模型是在系统动力学理论方法的基础上,考虑到社会经济系统、水循环系统(包括社会水循环系统、自然水循环系统)自身的特点和规律,充分利用现有的相关理论方法,在系统动力学模型的基础上,加入其他学科的定量化模型,形成耦合的模型。该模型既全面吸收系统动力学的优点,同时又接纳了相关学科的研究成果,大大提升了系统动力学的应用研究能力,同时也解决了复杂而又有专业特点的系统模拟问题,适用于人水系统演变模拟。     

石化企业HSE管理平台设计与实现

阐述了石化企业HSE管理平台的设计思想和主要功能,介绍了HSE平台的特点.该平台的建立和运行,将提高企业安全管理的效率,使之更加科学化、系统化、规范化、制度化.     

人工湿地系统的维护

介绍垂直流人工湿地改造前后小试和中试系统结构,针对处理效果和系统运行中堵塞问题进行分析,得出系统堵塞问题与植物的选种和填料的组成等有关,并对人工湿地系统的运行维护提出独特的见解.     

中国石化安全信息管理平台的设计与开发

阐述了中国石化安全信息管理平台的设计思想和主要功能,通过实施中国石化内部网运行的安全信息管理系统,为中国石化安全管理信息化提供了应用平台.     

漆酶在有机溶剂体系中的应用

漆酶由于其非特异性的氧化能力受到广泛关注,被认为在制浆造纸、纺织、食品、化妆品、环保、纳米生物技术等领域有着广泛的用途;非水酶学的研究可以赋予漆酶更广泛的应用.文章综述了 2000年以来漆酶在有机体系中的应用研究结果,所涉及的漆酶包括真菌漆酶和植物漆酶,涉及的有机体系包括低水溶剂体系、有机共溶剂体系(水-有机溶剂单相体...