秸秆炭化还田对滴灌棉田土壤微生物代谢功能及细菌群落组成的影响

通过5 a田间定位试验,研究持续秸秆直接还田和炭化还田对滴灌棉田土壤微生物功能多样性以及细菌群落组成的影响.试验设置3个处理:单施化肥(对照,CK)、秸秆直接还田+化肥(ST)和秸秆炭化还田+化肥(BC).秸秆直接还田和炭化还田均显著提高土壤有机质、全氮及速效养分含量,其中秸秆炭化还田的作用更显著.秸秆直接还田处理土壤微生物碳源代谢活性最高,其次是秸秆炭化还田,均显著高于对照.秸秆直接还田主要促进了碳水化合物类和胺类碳源的代谢;秸秆炭化还田显著提高多聚物类碳源的代谢.秸秆直接还田和炭化还田显著提高土壤细菌群落多样性.与对照相比,秸秆直接还田显著增加变形菌门、放线菌门、拟杆菌门以及黄单胞菌科、酸微菌科、微杆菌科和噬纤维菌科的相对丰度;秸秆炭化还田处理酸杆菌门、芽单胞菌门、硝化螺旋菌门以及Blastocatellaceae (Subgroup_4)菌科、芽单胞菌科、亚硝化单胞菌科的相对丰度显著增加.相关性分析表明黄单胞菌科、酸微菌科与碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、胺类碳源代谢显著正相关,噬纤维菌科、微杆菌科与碳水化合物类、胺类碳源代谢显著正相关,Blastocatellaceae (Subgroup_4)菌科、芽单胞菌科、亚硝化单胞菌科与多聚物类碳源代谢显著正相关.持续秸秆炭化还田显著增加滴灌棉田土壤养分,改变细菌群落组成,提高多聚物类碳源的代谢活性.     

生物质炭和石灰对酸化紫色土的改良效果

为改良酸化紫色土,作者采用连续30 d的室内培养实验,研究了生物质炭和石灰单独和配合施用对紫色土酸度和肥力特征的改良效果。结果表明:单独或混合施用生物质炭和石灰均能提高紫色土的pH值,降低土壤的交换酸、交换性H~+和交换性Al~(3+)的含量,且随着改良剂用量的增加,对土壤酸度的改良效果越明显。由于生物质炭的物质组成丰富,富含碱性物质、盐基离子、磷素和有机质。施用生物质炭后能显著提高土壤中水溶性和交换性盐基离子、有机质和有效磷的含量。而单独施用石灰处理仅对土壤的交换性和水溶性Ca~(2+)含量有显著的提高效果,而对土壤其余盐基离子、有机质和有效磷含量影响不显著。由于生物质炭对土壤酸度有突出的改良效果,不同处理间的改良效果大小关系为:生物质炭和石灰配合施用生物质炭单独施用石灰单独施用,说明生物质炭与石灰配施或单独施用生物质炭是快速改良酸化紫色土的有效办法。     

不同生物炭对酸性农田土壤性质和作物产量的动态影响

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白（CK）、水稻秸秆生物炭（RSB）、玉米秸秆生物炭（MSB）、小麦秸秆生物炭（WSB）、稻壳生物炭（RHB）和竹炭（BCB）这6种处理,生物炭按质量分数0.1%施入农田进行长期定点试验,测定水稻、油菜和玉米这3季作物产量和作物收割后的土壤理化性质.结果表明,添加不同原料生物炭可有效提高土壤pH和交换性能,降低交换性酸含量,作用效果随时间下降.生物炭对盐基离子组成的影响为提高交换性K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量,降低Na⁺含量.生物炭能不同程度地增加土壤有机质（SOM）、速效磷、总磷和无机磷（Al-P和Fe-P）含量,作物产量较当季对照显著提高（P<0.05）,稻壳生物炭在改良酸性土壤理化性质和提高作物产量方面效果较好.     

土壤碳收支对秸秆与秸秆生物炭还田的响应及其机制

秸秆直接还田与秸秆炭化还田是目前最主要的秸秆还田措施.由于秸秆与秸秆生物炭结构和性质的差异以及还田过程的差异,其还田后的土壤呼吸和土壤碳收支必然有显著差异.采用室外盆栽的方式,以地肤草为目标植物,系统研究了土壤呼吸与土壤碳收支对多种秸秆与秸秆生物炭还田的响应及其可能的机制.结果表明,秸秆生物炭还田的土壤呼吸[均值为21.69μmol·(m2·s)-1]显著低于秸秆直接还田[均值为65.32μmol·(m2·s)-1],土壤有机碳含量(均值为20.40 g·kg-1)和植物的固碳量(平均植物生物量138.56 g)均高于秸秆直接还田(均值为17.76 g·kg-1和76.76 g);考虑了生物炭制备过程的碳丢失后,秸秆生物炭还田的土壤碳收支仍显著高于秸秆直接还田,是一种较低碳的秸秆还田模式;秸秆直接还田显著促进土壤脱氢酶活性﹑土壤β-糖苷酶活性和土壤活性微生物量,因此导致较高的土壤呼吸,而生物炭还田土壤的微生物活性普遍较低;秸秆生物炭的易氧化态碳含量和可生物降解性均显著低于秸秆对照,表明秸秆生物炭稳定性较高,难以被土壤微生物降解利用,因此其还田后土壤微生物活性普遍较低,秸秆碳可在土壤中长期保存.     

生活污水污泥制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果及其环境风险

采用厌氧热解方法由采自南京市生活污水处理厂的2种污泥分别在300、500和700℃下制备生物质炭,测定了污泥和污泥生物质炭的性质和重金属含量,研究了污泥和污泥生物质炭对酸性红壤的改良效果,并探讨了污泥炭中重金属的环境风险,以考察污泥生物质炭在红壤地区农用的可行性.结果表明,污泥和污泥炭中含有一定量的碱,添加污泥和污泥炭均可提高红壤的pH值,但污泥中有机氮的矿化和铵态氮的硝化会引起红壤pH波动.90 d培养实验结束时,500和700℃下制备的污泥炭的改良效果远高于污泥.污泥和污泥炭中含有丰富盐基阳离子,添加污泥和污泥炭提高了土壤交换性钙、镁、钾和钠含量,降低了土壤交换性铝和交换性H+含量.污泥制备成生物质炭后重金属含量有所增加,但除Zn和Cd外,Cu、Pb、Ni和As含量没有超过国家标准.与污泥相比,城东污泥炭中有效态重金属含量显著降低,说明热解过程可以降低有毒重金属的活性.90 d培养实验结束后,添加江心洲污泥和污泥炭处理之间土壤有效态重金属含量差异不显著;添加城东污泥炭处理,土壤大部分重金属的有效态含量低于添加污泥处理.因此,污泥生物质炭可以用作酸性土壤改良剂,与直接添加污泥相比,污泥生物质炭没有增加土壤重金属的活性和生物有效性.     

秸秆及生物炭还田对油菜/玉米轮作系统碳平衡和生态效益的影响

在油菜/玉米轮作下,研究不同秸秆与生物炭还田方式对农田生态系统碳平衡和收益的影响,阐明秸秆和生物炭还田的固碳作用.在重庆国家紫色土肥力与肥料效益长期监测基地,通过油菜和玉米两季作物田间定位试验,设置了常规施肥(CK)、秸秆还田(CS)、生物炭还田(BC)、秸秆+速腐剂还田(CSD)、秸秆+生物炭1∶1还田(CSBC)5个处理,测定了秸秆与生物炭还田下土壤碳累积排放量,并结合实地调研数据,从土壤呼吸碳排放、土壤碳库及作物碳库角度兼顾考虑农业成本投入,分析了秸秆与生物炭还田下农田生态系统碳排放、碳固定、碳汇效应和经济环境效益.结果表明:(1)两季作物的土壤碳累积排放量均高于对照(CK),其中秸秆直接还田(CS)处理和秸秆+速腐剂还田(CSD)处理显著(P0.05);(2)与CK对比,秸秆及生物炭还田均能提高两季作物产量与生态系统净初级生产力(NPP),增产1.49%~3.92%,NPP提高了4.44%~17.90%,且秸秆+速腐剂处理(CSD)的两季作物产量与NPP均为最大;(3)各处理(除CK外)均为系统净固碳量正值,表现为"碳汇";在油菜季和玉米季两季中,系统净固碳量最高的分别为秸秆+速腐剂还田(CSD,9.05 t·hm~(-2))和生物炭还田(BC,10.75 t·hm-2)处理,而碳排放量最低的均是生物炭(BC)处理,比CK减少62.69%~81.86%.(4)油菜季的秸秆直接还田(CS)处理的两季作物产投比最高,而两季作物的BC处理均会降低产投比,但其碳排放交易量最高(466.95~561.22元·hm-2).(5)两季作物的BC处理均会提高碳生产力(CP),而BC处理的经济效益(CJ)与生态效益(CE)均显著低于其他处理.秸秆直接还田增加了系统的经济效益和生态效益,而生物炭还田降低了系统的经济效益和生态效益.     

秸秆还田配施化肥对稻-油轮作土壤酶活性及微生物群落结构的影响

秸秆还田是农业生态系统提高土壤肥力和维持作物生产力的有效管理措施.为了研究秸秆还田配施化肥对巢湖地区稻-油轮作农田土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响,开展连续4 a （2016~2020年）的田间定位试验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减20%（SDF）这4个处理,探究不同处理下影响土壤酶活性与细菌、真菌群落发生变化的关键环境因子.结果表明,秸秆还田配施化肥较常规施肥处理能够提高土壤养分含量,SF处理的土壤养分含量最高.与F相比,SF处理的水稻季土壤有机质（OM）和全磷（TP）含量显著提高了7.94%和24.07%（P<0.05）,油菜季碱解氮（AN）含量显著提高了13.62%（P<0.05）.SF较F处理的土壤磷酸酶和脲酶在水稻季显著提高了28.54%和24.13%,在油菜季显著提高了38.97%和30.70%,而SDF处理的4种土壤酶中仅脲酶活性较F处理显著提高,水稻季和油菜季分别提高了20.31%和24.33%（P<0.05）.秸秆还田对水稻季土壤细菌的Chao1和Shannon指数有所增加,油菜季则有所减少,而对真菌群落的Chao1和Shannon指数均增加.对于微生物群落结构而言,SF和SDF较F处理的变形菌门相对丰度在水稻季分别增加了8.22%和7.88%,油菜季分别增加了18.53%和5.68%.与F相比,SF和SDF处理的绿弯菌门相对丰度在水稻季分别增加了12.00%和11.25%,油菜季分别增加了15.02%和8.43%.水稻季SF和SDF处理的担子菌门较F相比相对丰度显著提高了70%和43.42%（P<0.05）,油菜季SF和SDF处理的子囊菌门与F相比显著提高了69.79%和43.72%（P<0.05）.综上,秸秆还田配施化肥可提高土壤养分含量,土壤脲酶和磷酸酶对秸秆还田的响应更为敏感,稻-油轮作农田土壤的细菌群落构成发生改变主要受土壤TP和速效磷（AP）影响,而土壤OM、AN和pH则是引起真菌群落构成变化的主要环境因子,因而秸秆还田有利于提高农田土壤肥力和维护生态系统健康.     

不同有机物料对水稻根表铁膜及砷镉吸收转运的影响

通过盆栽试验研究了油菜秸秆、蚕豆秸秆、泥炭、猪粪堆肥和生物炭这5种有机物料对贵州石灰岩黄壤区某砷（As）和镉（Cd）复合污染稻田土壤As/Cd有效性、水稻根表铁膜及As/Cd吸收转运的影响.结果表明,施用有机物料显著提高了有机质和水稻生物量;除油菜秸秆对土壤pH值影响不明显外,施用有机物料显著提高土壤pH值,使土壤有效Cd含量降低34.77%~82.69%;猪粪堆肥和生物炭使土壤有效As含量显著提高,油菜秸秆和泥炭处理使土壤有效As含量显著降低;施用有机物料有助于水稻根表铁膜的形成,并使其中Cd、As含量分别提高17.73%~151.03%和28.49%~94.86%,使水稻糙米Cd含量降低15.87%~79.45%,As含量降低27.04%~82.51%,降幅以生物炭处理最大;有机物料还显著降低Cd在根-茎-叶-籽粒的转运系数及As从茎向籽粒转运系数.相关分析表明,土壤pH、有效Cd和铁膜Cd含量是影响籽粒Cd累积的主要因素,土壤pH、有机质和铁膜As含量是影响籽粒As累积的主要因素.有机物料通过改变土壤pH、有机质含量及铁膜中As和Cd含量,影响水稻对As和Cd的吸收和转运.     

秸秆生物炭还田对围垦盐碱土壤的低碳化改良

利用芦苇秸秆和其生物炭还田改良围垦盐碱土壤。通过盆栽实验,从改良后土壤的脱盐率、植物的生长情况和生物量以及土壤呼吸和有土壤机碳含量等方面研究和比较了芦苇及其生物炭还田对围垦盐碱土壤的改良效应以及对土壤碳收支的影响。研究结果表明:秸秆和秸秆生物炭改良后土壤的含盐量显著低于空白对照,两者改良后的植物总收获量(干重)基本相同,均显著高于未改良的空白对照,但生物炭还田改良后的土壤呼吸强度显著低于秸秆直接还田,改良后其土壤有机碳含量也高于后者以及空白对照。高度稳定的生物炭还田能有效抵抗微生物的分解作用,因此其土壤微生物总量低于秸秆直接还田,从而导致土壤异养微生物活性较弱,使得生物炭中的碳得以在土壤中长期保存,增加了土壤有机碳含量,降低了土壤呼吸,是一种较低碳的秸秆还田措施。     

生物质炭对邻苯二甲酸二丁酯污染土壤微生物群落结构多样性的影响

在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染的不同类型土壤(有机质含量低的新垦红壤、有机质含量高的熟化红壤)中添加不同种类(稻草炭、毛竹炭)以及不同用量(0%、0.5%和2%)的生物质炭,温室种植上海青并在56 d后采集土样,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)考察了土壤类型、生物质炭种类以及用量对土壤微生物群落结构多样性的影响.结果表明:对细菌、真菌及微生物总PLFA这三者的含量而言,熟化红壤显著(p0.05)高于新垦红壤,熟化红壤中添加2%稻草炭使其显著(p0.05)增加,新垦红壤中添加毛竹炭使其显著(p0.05)降低.新垦红壤中添加2%稻草炭对革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌比值的增加效果最显著(p0.05),添加2%毛竹炭对土壤微生物群落Shannon指数的降低效果最显著(p0.05).添加2%稻草炭对DBP污染土壤中微生物压力指数降低效果最显著(p0.05).生物质炭对熟化红壤中真菌/细菌、革兰氏阴性菌/革兰氏阳性菌及微生物群落Shannon指数均无显著影响.PCA分析表明,土壤有机质含量以及生物质炭的种类和用量均会对土壤微生物群落结构产生一定影响,且生物质炭的影响与土壤有机质含量密切相关.     

中国资源的进出口与产出率：演化、挑战及对策

资源可持续利用是实现中国可持续发展和生态文明的重要保障,然而过去30多年经济的快速发展带来了严重的资源短缺和环境污染。为了揭示1949年以来尤其是改革开放以来中国资源利用与经济发展之间的关系,论文系统梳理中国资源供给状况,总结中国资源进出口及资源产出率演化特点、面临的挑战及相应的对策。研究发现：中国近年来进口以金属矿产、石油、部分固体废弃产品构成的自然矿产和城市矿产资源为主,主要出口以工业产品、水海产品等为代表的资源类型,进出口的结构类型随年份变化不大,但进口量呈现快速增长的态势;中国资源产出率逐步增长,达到1.6元/kg,但仍与发达国家有较大差距。为了应对面临的挑战,未来中国应着力提升在全球价值链的地位,同时国内应大力发展循环经济,提高资源产出率。     

The monitoring,Evaluation, reporting,verification, and certification of energy-efficiency projects

In this paper, we present an overview of guidelinesdeveloped for the monitoring, evaluation, reporting,verification, and certification (MERVC) ofenergy-efficiency projects for climate changemitigation. The monitoring and evaluation ofenergy-efficiency projects is needed to determine moreaccurately their impact on greenhouse gas (GHG)emissions and other attributes, and to ensure that theglobal climate is protected and that countryobligations are met. Reporting, verification andcertification will be needed for addressing therequirements of the Kyoto Protocol. While the cost ofmonitoring and evaluation of energy-efficiencyprojects is expected to be about 5–10% of a project'sbudget, the actual cost of monitoring and evaluationwill vary depending on many factors, including thelevel of precision required for measuring energy andGHG reductions, type of project, and amount of fundingavailable.     

珊瑚钨锡矿硅质尾矿中Cd、As、Zn、F富集迁移及环境污染

硅质尾矿在释放中性矿山废水(NMD)时所伴生的多元素复合污染问题值得重视。本文以桂东北珊瑚矿尾矿作为研究对象,通过分析该尾矿的组构、元素富集及迁移特性,筛选出主要污染元素,并探讨尾矿胶结层对元素富集迁移的影响。结果表明:(1)该尾矿中Cd、As、Zn及F富集程度较高、可交换态含量(易迁移释放量)较大,是主要的污染元素,而Cu、Pb、Tl产生污染的可能性较小;(2)胶结层对重金属具有再富集作用,但其对可交换态Cd、As(Tl)再富集明显,而对可交换态Cu、Pb、Zn再富集则不明显。胶结层中次生伊利石、石膏等胶结物趋向于吸附富集活性可交换态Cd、As。这表明该尾矿可能迁移释放出含Cd、As浓度较高的NMD。研究表明,硅质尾矿风化释出NMD的同时,可能伴生Cd、As、Zn等重金属以及F的复合污染。     

山水林田湖草生命共同体的科学认知、路径及制度体系保障

山水林田湖草生命共同体是对人与自然和谐统一关系的新认知,是生态文明理论的重要组成部分。以建立一个山水林田湖草生命共同体的研究范式为目的,系统剖析了山水林田湖草生命共同体理论与应用在基础探索、快速发展和多元繁荣三个阶段的研究重点与特征;再次审视了山水林田湖草生命共同体的内涵、阐明了概念新认知、基本特征、人与生命共同体关系;最后提出面向山水林田湖草生命共同体的“问题—目标—时空策略—目的”的实施路径,及构建以自然资源监测监管体系、自然资源资产产权体系、国土空间规划体系、国土空间用途管制体系、国土空间生态修复体系、法律法规体系等为主的制度体系,进而提升其科学性和实用性,为构建国土空间治理体系及治理能力现代化提供决策支撑。     

水体富营养化的形成、危害和防治

对水体富营养化的形成过程、富营养化给水质造成的影响和危害及富营养化问题的防治对策进行了简要的概括和总结。认为富营养化问题应该引起我们足够的重视     

Natural and anthropogenic sources of lead, zinc, and nickel in sediments of Lake Izabal, Guatemala

Sediments in Lake Izabal, Guatemala, contain substantial lead (Pb), zinc (Zn), and nickel (Ni). The lack of historical data for heavy metal concentrations in the sediments makes it difficult to determine the sources or evaluate whether inputs of metals to the lake have changed through time. We measured the relative abundances and concentrations of Pb, Zn, and Ni by X-Ray Fluorescence core scanning and by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry in three sediment cores to explore stratigraphic distributions of metals in the lake deposits. High amounts of Pb and Zn in the core taken near the Polochic Delta suggest that galena and sphalerite mining increased Pb and Zn delivery to Lake Izabal between ~1945 and 1965 CE. An up-core Ni increase in the core taken near a different mine on the north shore of Lake Izabal suggests that recent nickel mining operations led to an increase in Ni concentrations in the local sediments, but amounts in the other cores indicate that Ni is not widely distributed throughout the lake. Sediment cores from Lake Izabal are reliable recorders of heavy metal input to the lake, and were measured to establish background metal levels, which would otherwise be unavailable. Concentrations of Pb, Zn, and Ni in older, pre-20th-century Lake Izabal sediments reflect input from natural erosion of bedrock. Our results provide previously unavailable estimates of background metal concentrations in Lake Izabal before the onset of mining. These results are necessary for future monitoring related to mining contamination of the lake ecosystem.     

Carbon mitigation potential and costs of forestry options in Brazil,China, India,Indonesia, Mexico,the Philippines and Tanzania

This paper summarizes studies of carbon (C) mitigation potential and costs of about 40 forestry options in seven developing countries. Each study uses the same methodological approach – Comprehensive Mitigation Assessment Process (COMAP) – to estimate the above parameters between 2000 and 2030. The approach requires the projection of baseline and mitigation land-use scenarios. Coupled with data on a per ha basis on C sequestration or avoidance, and costs and benefits, it allows the estimation of monetary benefit per Mg C, and the total costs and carbon potential. The results show that about half (3.0 Pg C) the cumulative mitigation potential of 6.2 Petagram (Pg) C between 2000 and 2030 in the seven countries (about 200× 10⁶ Mg C yr^-1) could be achieved at a negative cost and the remainder at costs ranging up to $100 Mg C^-1. About 5 Pg C could be achieved, at a cost less than $20 per Mg C. Negative cost potential indicates that non-carbon revenue is sufficient to offset direct costs of these options. The achievable potential is likely to be smaller, however, due to market, institutional, and sociocultural barriers that can delay or prevent the implementation of the analyzed options.     

Accumulation, transportation, and distribution of tetracycline and cadmium in rice

Co-exposure to heavy metal and antibiotic pollution might result in complexation and synergistic interactions, affecting rice growth and further exacerbating pollutant enrichment. Therefore, our study sought to clarify the influence of different Tetracycline (TC) and Cadmium(Cd) concentration ratios (both alone and combined) on rice growth, pollutant accumulation, and transportation during the tillering stage in hydroponic system. Surprisingly, our findings indicated that the interaction between TC and Cd could alleviate the toxic effects of TC/Cd on aerial rice structures and decrease pollutant burdens during root elongation. In contrast, TC and Cd synergistically promoted the accumulation of TC/Cd in rice roots. However, their interaction increased the accumulation of TC in roots while decreasing the accumulation of Cd when the toxicant doses increased. The strong affinity of rice to Cd promoted its upward transport from the roots, whereas the toxic effects of TC reduced TC transport. Therefore, the combined toxicity of the two pollutants inhibited their upward transport. Additionally, a low concentration of TC promoted the accumulation of Cd in rice mainly in the root tip. Furthermore, a certain dose of TC promoted the upward migration of Cd from the root tip. Laser ablation-inductively coupled plasma mass spectrometry demonstrated that Cd mainly accumulated in the epidermis and stele of the root, whereas Fe mainly accumulated in the epidermis, which inhibited the absorption and accumulation of Cd by the rice roots through the generation of a Fe plaque. Our findings thus provide insights into the effects of TC and Cd co-exposure on rice growth.