接种蚯蚓对红壤氮素矿化特征的影响

在室内恒温培养、间歇破坏性采样的条件下,研究了蚯蚓活动对红壤氮素矿化以及土壤氮素肥力的影响。试验共设置以下四个处理:(1)不接种蚯蚓不施用秸秆的对照处理(S);(2)单接种蚯蚓处理(E);(3)单施秸秆处理(O);(4)蚯蚓 秸秆处理(OE)。分别于培养后的第6,12,18,24,30d进行5次破坏性采样。试验结果显示:在整个培养时期中,无论是否施用秸秆,接种蚯蚓处理(E,OE)的土壤铵态氮含量均较同期相应对照处理(S,O)有显著性提高(p<0.05),到培养结束时,铵态氮含量分别是相应对照处理(S,O)的9.27倍和6.76倍。通过计算不同培养期土壤氮素的矿化速率和累积矿化速率发现,无论有无施用秸秆,接种蚯蚓后(E,OE),土壤氮素矿化速率和累积矿化速率均显著高于(p<0.01)同期相应的无蚯蚓对照处理(S,O),并且在单接种蚯蚓(E)的条件下最高。在整个培养时期中,单接种蚯蚓处理(E)的土壤全氮含量较同期对照处理(S)显著提高了6.7%~32.7%,蚯蚓 秸秆处理(OE)的全氮含量除了在培养第6d外,其它培养时期均较同期单施秸秆处理(O)显著提高(p<0.05)了7.4%~25.4%。     

红壤丘陵区LAI与土壤侵蚀分布特征的关系

叶面积指数(LAI)是常用的一个用于描述植被覆盖的方面指数,土壤侵蚀的分布又与植被的覆盖状况息息相关,这就意味着LAI与土壤侵蚀有一定的相关性,目前有关这二者的相关性研究还鲜有文献报道。基于这此,本研究首先利用2000年的遥感影像(TM)解释出该年度的土壤侵蚀强度图,再利用该遥感影像通过图像的代数运算得出该地区的NDVI栅格图,通过实测该县不同典型植被条件的LAI值,得出实测的LAI与图像NDVI值之间的函数关系式,由图像的代数运算把NDVI图转换成LAI图,即实现了遥感图像的实测LAI纠正。在GIS软件的帮助下,通过将LAI栅格图与土壤侵蚀强度图的空间叠加分析,得到不同LAI条件下的土壤侵蚀分布。结果表明,LAI与土壤侵蚀的分布表现为:大致以LAI=2为分界线,当LAI<2时,土壤侵蚀并未随LAI的增加而迅速减少,LAI>2时,土壤侵蚀的分布随植被指数的增加而减少,当LAI=2左右时,土壤侵蚀的面积最大。这种情况对于轻度、中度及强度土壤侵蚀的影响是类似的,都呈类正态分布的曲线形式,但在曲线的两侧土壤侵蚀类型是有本质区别的,在曲线的左侧土壤侵蚀类型的分布是中度和强度为主,而在曲线右侧则以轻度为主。表明LAI这个指标与土壤侵蚀有很好的相关性,可以用于土壤侵蚀方面的相关研究工作。     

多级蚯蚓生态滤池处理生活污水研究

采用多级蚯蚓生态滤池对生活污水进行处理研究,考察多级蚯蚓生态滤池对污水中各类污染物的去除效果.试验结果表明,多级蚯蚓生态滤池连续运行80d,滤池对CODCr、NH4+-N和TP的去除效果良好,去除率分别为80.4%—98.6%、95.5%—99.5%和93.7%—99.7%,出水水质符合要求.但是滤池对TN去除效果不稳定,不加碳源TN去除率降低,最低为26.0%左右,添加碳源后TN去除率维持在60%左右.其中进水中C/N比为3.07,出水中一级滤池、二级滤池和三级滤池的C/N比分别为1.56、0.88和0.72,沿程水样C/N比呈逐级下降的趋势.运行22d后,在二级滤池出水中添加葡萄糖调节C/N比为3—6,总氮去除率上升.对TN去除研究分析,推断出碳源不足是TN去除率降低的重要原因.相比单级的蚯蚓生态滤池,多级蚯蚓生态滤池生活污水处理的更加彻底,应用前景更加广泛。     

红壤丘陵区冬闲稻田CH4和N2O排放通量的研究

CH4和N2O是与全球气候变化密切相关的2种主要温室气体,其排放规律以及减排措施已成为当前研究的热点。休闲期抛荒稻田普遍存在于我国西南和南方地区,而对于其CH4和N2O排放规律的研究还比较少。本实验选取江西红壤丘陵区进行观测,于稻田休闲期采用静态箱-气相色谱法进行原位观测,旨在探讨休闲期CH4和N2O的排放规律,可为制定减排措施提供一定的依据。研究结果表明：红壤丘陵区冬闲稻田CH4和N2O平均排放通量（以CH4和N2O-N计）分别为0.03mg.m-2.h-1和3.27μg.m-2.h-1。冬闲期CH4和N2O平均排放通量与土温、降雨量无明显线性关系（P〉0.05）。冬闲稻田排放CH4和N2O的综合温室效应（以CO2-eq计）为7.58 g.m-2,其中,CH4和N2O产生的温室效应（以CO2-eq计）分别为2.33和5.25 g.m-2。N2O排放量是冬闲稻田温室气体观测中不可忽视的部分。     

红壤丘陵区晚稻生长期间CO2的排放与固定规律

采用静态箱法对红壤丘陵区稻田生态系统CO2排放与固定进行定位观测.结果表明,晚稻生长期间稻田生态系统CO2通量的日变化随天气条件(晴天、雨天、阴天)的变化而变化,CO2日净固定量在晚稻生长期间波动性很大,最高达10.35 g·m-2·d-1,在晚稻成熟期表现为CO2负固定,为-0.92 g·m-2·d-1;整个晚稻生育期,稻田生态系统CO2累积排放量和土壤呼吸CO2排放量分别为20.4和6.3 t·hm-2,稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量之间存在极显著幂函数关系.在整个晚稻生育期,稻田生态系统从大气中吸收碳量为3.85 ～4.00 t·hm-2.     

中亚热带红壤丘陵区农业流域景观格局对水文过程的影响

景观格局是影响流域水文过程和水分循环要素分配的重要因素,研究景观格局对流域水文过程的影响可以为流域水资源管理和合理利用提供科学依据。以湖南省长沙县金井流域为例,利用2010—2014年实测水文、气象资料和土地利用遥感图,基于Pearson相关分析和多元线性逐步回归模型,分析流域景观格局对水文过程(河川径流与基流)的影响。结果表明:(1)流域河川径流流量季节性波动剧烈,而基流流量的季节性变化相对较小;(2)流域景观格局显著影响水文过程,平枯水期河川基流量与香农多样性指数(SHDI)、斑块密度(PD)和边界密度(ED)呈显著正相关,与蔓延度指数(CONTAG)、最大拼块面积所占景观面积比例(LPI)、聚集指数(AI)和斑块凝聚度(COHESION)呈显著负相关(P0.05);(3)全年和平枯水期流域河川径流系数和基流量可以用流域内土地利用方式面积比例和景观格局指数预测,对流域景观的合理规划有利于中亚带红壤丘陵区农业流域水资源的科学管理和合理利用。     

林业废弃物生物炭对红壤丘陵区瘠薄土壤碳矿化的影响

生物炭施入土壤的固碳潜力已引起了世界范围的关注,研究生物炭对土壤碳矿化的影响机制对深入理解土壤-生物炭的固碳机理有重要科学意义。选取我国红壤丘陵区广泛分布的典型树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为原料制备生物炭,在控制培养条件下,生物炭按照1%、2%和5%的质量比加入土壤,研究生物炭对该区典型瘠薄土壤碳矿化的影响。培养过程中定期测定CO_2碳释放量(CO_2-C),培养结束后测定土壤微生物生物量、p H等性质。结果表明,生物炭促进了CO_2-C累积释放量,其中5%的生物炭效果最明显。采用First-order模型拟合相对碳总量(生物炭碳+土壤碳)的CO_2-C累积释放量,结果表明,该值随着生物炭施用量增加而降低,最高值出现在无生物炭的土壤对照处理。当施用量为5%时,生物炭可显著促进土壤碳总量释放;但施用量为2%时,生物炭对土壤碳释放的影响不明显。此外,土壤硝态氮和铵态氮含量均随生物炭施用量增加而降低。两种生物炭均提高了土壤微生物生物量碳含量且最高值均出现在施用5%的处理(分别为53.93±9.87和43.45±3.44 mg·kg~(-1));两种生物炭按5%比例施用时,可显著提高土壤微生物生物量氮,但施用其他比例时土壤微生物生物量氮变化不明显。因此,对采用林业废弃物生物炭改良红壤丘陵区的土壤而言,应采取较低量的施用策略,在达到土壤-生物炭固碳目标的同时亦可避免短期内的土壤碳损失。     

皖西大别山北坡—淠史杭灌区农田生态功能的调查研究

皖西大别山北坡——淠史杭灌区位于安徽省西部,地貌类型以丘陵岗地为主。这个地区农业资源丰富,自然条件优越,社会经济条件较好,是我省粮、油、棉、麻和木材、茶、蚕的重要产区之一,在全省农业生产中占有重要的地位。为了了解该区农田生态平衡状况,为制定正确的农业发展战略提供科学依据,我们在省城乡建设环境保护厅的组织领导下,于1984年对该区农田生态功能进行了调查研究。     

磷酸三正丁酯对蚯蚓的生态毒性效应

有机磷酸酯(OPEs)作为一种新型的阻燃剂和增塑剂,在环境中普遍存在,尤其在土壤中常被检出,因此其环境和健康风险亟待评估.为探究OPEs对土壤生物的毒性效应,选取磷酸三正丁酯(TnBP)作为受试物,以赤子爱胜蚓( Eisenia fetida)为指示生物,采用人工土壤法研究不同浓度TnBP对蚯蚓生长、抗氧化酶系统、乙酰胆碱酯酶(AChE)活性、体腔细胞DNA损伤及8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)含量的影响.结果表明,TnBP暴露对蚯蚓生长无明显抑制作用,但TnBP胁迫可引起蚯蚓体内抗氧化酶活性增强,脂质过氧化产物丙二醛含量显著上升,表明蚯蚓受到氧化损伤;彗星试验结果显示,彗尾DNA含量和Olive尾矩均显著上升,表明TnBP暴露能够引起蚯蚓体腔细胞DNA损伤;8-OHdG含量也显著增加,其水平与暴露浓度存在明显的剂量-效应关系,提示TnBP暴露可引起蚯蚓体腔细胞氧化性DNA损伤;AChE活性受到的影响则较为微弱.综上,本研究阐明了TnBP暴露对蚯蚓的毒性效应并为进一步研究OPEs对土壤的生态风险评估提供科学依据.     

湘南第四纪红壤吸附SO^2—4的机理研究

本文研究了湘南第四纪红粘土及其发育地旱地和水田表层土壤对ＳＯ＾２－４的吸附，结果表明这三种土壤吸附ＳＯ＾２－４的顺序为：红粘土＞旱地红壤＞红壤性水稻土，而且随介质ＰＨ的升高，ＳＯ＾２－４吸附量减少，吸附机理也发生改变，当介质ＰＨ＜ＺＰＣ时，以置换水合基（－ＯＨ２）的方式进行，ＰＨ在３．５－６．５之间时，以置换羟基（－ＯＨ）的方式为主，ＰＨ＞６．５以后，解吸占优势。     

蚯蚓再生能力的研究

将赤子爱胜蚓从特定部位切断，得到有头无尾、无头无尾、无头有尾3种类型18个处理体段，在20℃人工气候箱中培养，观察其再生情况。结果发现，剪切处理后的蚯蚓体段在10d左右开始再生，且从头至尾都有再生能力。但不同体段的蚯蚓再生能力不同，有头无尾、无头无尾的体段再生速度比无头有尾体的要快，其中，无头无尾蚯蚓体段的头部、尾部都可以再生，但尾部再生的速度显著高于头部，剪切后所剩蚯蚓体段的多少对蚯蚓存活率有很大影响所剩的体节数越多，蚯蚓体段的死亡率降低，两者呈正相关关系。     

红壤立体栽培模式中玉米氮、磷、钾配方施肥数学模型的研究

采用氟、磷、钾化肥三因素通用旋转组合设计，通过计算机模拟寻优，建立了湘南砂岩红壤玉米－大豆立体栽培模式中玉米施肥量－产量、玉米施肥量－利润数学模型；优选出玉米产量和利润最高的各10套施肥方案；计算出玉米最高产量的施肥量为：尿素750kg／hm2，过磷酸钙1125kg／hm2，氯化钾332kg／hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶0.39∶0.58；计算出玉米最佳经济效益施肥量为：尿素712.8kg／hm2，过磷酸钙1125kg／hm2，氯化钾285.2kg／hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶0.41∶0.52．玉米与大豆的产量间以及两者的利润间均呈极显著正相关．     

GIS支持下的红壤丘陵区脆弱生态环境综合评价--以长沙市为例

遥感和地理信息系统技术的发展为研究区域生态环境变化提供了有效的手段。针对红壤丘陵区这一特定区域，在地理信息系统的支持下，建立了红壤丘陵区环境信息系统数据库；同时结合特尔斐法、层次分析法及环境质量综合指数法，对红壤丘陵区的典型区域——长沙市的生态环境质量进行综合评价。研究结果表明，由于人类活动的强烈影响，长沙市环境质量状况良好以上级别的区域面积仅有827．64km^2，占总面积的7．0％；而生态环境较差的区域其面积达到6187．14km^2，占总面积的52．4％，这说明长沙市总体生态环境质量有待进一步提高。     

红壤丘陵区冬闲稻田CH4和N2O排放通量的研究

CH4和N2O是与全球气候变化密切相关的2种主要温室气体,其排放规律以及减排措施已成为当前研究的热点。休闲期抛荒稻田普遍存在于我国西南和南方地区,而对于其CH4和N2O排放规律的研究还比较少。本实验选取江西红壤丘陵区进行观测,于稻田休闲期采用静态箱-气相色谱法进行原位观测,旨在探讨休闲期CH4和N2O的排放规律,可为制定减排措施提供一定的依据。研究结果表明:红壤丘陵区冬闲稻田CH4和N2O平均排放通量(以CH4和N2O-N计)分别为0.03mg.m-2.h-1和3.27μg.m-2.h-1。冬闲期CH4和N2O平均排放通量与土温、降雨量无明显线性关系(P>0.05)。冬闲稻田排放CH4和N2O的综合温室效应(以CO2-eq计)为7.58 g.m-2,其中,CH4和N2O产生的温室效应(以CO2-eq计)分别为2.33和5.25 g.m-2。N2O排放量是冬闲稻田温室气体观测中不可忽视的部分。     

基于主导生态功能与生态退化程度的生态修复分区研究

生态修复分区是科学高效地开展生态修复的前提,以科尔沁沙地源头巴林右旗为例,采用"自下而上"与"自上而下"相结合的分区思路,运用地理信息系统空间分析技术手段,在主导生态功能空间分异规律的基础上,综合考虑区域生态退化程度,并根据区域气候特征、地势地貌和植被类型,划定不同等级的生态修复分区空间分布。一级分区按照立地条件即考虑地形地貌和植被覆被类型划定,是区域环境主导生态类型的组合;二级分区按照主导生态功能即水源涵养功能、防风固沙功能、土壤保持功能和生物多样性维护功能划定,是中尺度下区域环境主导生态功能类型的组合;三级分区按照未退化、轻度退化、中度退化和重度退化划定,以此划分修复难易型小区,即生态修复预防小区、生态修复调控小区和生态修复重点小区。将巴林右旗共划分为3个一级区、7个二级区和29个三级区,既体现了生态功能的空间分异规律,又使得恢复具有针对性,为制定植被配置、产业结构调整等不同调控措施和生态修复方案提供技术支撑。     

镉污染对红壤和潮土微生物的生态毒理效应

以土壤微生物生物量碳(Cmic)、土壤酶活性及微生物多样性为微生物学指标,以0.01mol·L-1CaCl2作为Cd有效态提取剂,以江西红壤和天津潮土为供试土壤,在室内25℃连续培养28d的条件下探讨了外源Cd对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:1)不同培养时间潮土CaCl2提取态Cd含量均显著低于红壤,潮土微生物受到Cd的抑制作用也明显小于红壤。2)各微生物指标的敏感性不同,并受土壤类型和培养时间的影响,其中,脱氢酶的敏感性强于脲酶,微生物功能多样性指标中BiologEco板上每孔的平均吸光值(AWCD)的敏感性强于Shannon指数;Cmic、脲酶、脱氢酶、AWCD和Shannon指数均在红壤中更为敏感。选取的5个微生物指标对Cd污染都有良好的响应,均可作为Cd污染土壤微生物生态毒理实验中的测试指标。在土壤酶指标中,可优先选取脱氢酶作为测试指标。3)Cd对Cmic、土壤酶、微生物功能多样性的抑制作用存在时间效应。14dCd对Cmic的抑制作用大于28d,而对脲酶和脱氢酶的抑制作用小于28d。建议Cd污染土壤微生物生态毒理实验中将培养时间设置为28d或适当延长。4)28d时,红壤中Cd对Cmic、脱氢酶、脲酶、AWCD、Shannon指数的EC10分别为1.31、0.26、0.93、0.08、22.71mg·kg-1,而在潮土中分别为1.97、0.69、13.12、0.09、>200mg·kg-1。     

蚯蚓处理垃圾的试验研究

本文以北京清华园垃圾为饲料,养殖山东海阳“露天红”蚯蚓(Eiseniafoetida)。对盛养容器,垃圾成份、垃圾的预处理条件、养殖的环境条件等进行了试验研究。在试验的条件下,蚯蚓增重倍数:室内盆养日平均为0.3,室外生产性养殖日均0.08,耗饵量为自身重的0.7倍,排粪比平均为0.4,孵化率平均为2条。垃圾中若煤渣成份不超过总量的75％或建筑垃圾不超过50％都可用来养殖蚯蚓。     

亚热带红壤丘陵区不同人工林型对土壤理化性质、微生物类群和酶活性的影响

为了探讨亚热带红壤丘陵区不同人工林对土壤理化性质、微生物类群和酶活性的影响。以亚热带红壤丘陵区的纯樟树林(CC)、纯杉木林(CL)、杉木樟树混交林(CLCC)、自然恢复地(受到人为干扰)(NR)作为研究对象,并以附近的疏草荒地(GD)作为对照(CK),通过调查取样和实验分析相结合的方法,分析不同人工林型中不同土层(0~10、10~20和20~40 cm)土壤的理化性质、微生物类群和酶活性的变化。结果表明,(1)与对照相比,不同林型下土壤细菌、真菌和放线菌总数均显著增加,依次为微生物总数(CLCC)微生物总数(CC)微生物总数(CL)微生物总数(NR)微生物总数(CK)(P0.05)。(2)土壤脲酶(URE)活性在不同林型下的大小顺序为脲酶(CC)脲酶(CLCC)脲酶(CL)脲酶(NR)脲酶(CK)(P0.05);蔗糖酶(INV)活性的大小顺序为蔗糖酶(CC)蔗糖酶(NR)蔗糖酶(CLCC)蔗糖酶(CK)蔗糖酶(CL)(P0.05);酸性磷酸酶(APE)活性的大小顺序为酸性磷酸酶(CC和CLCC)酸性磷酸酶(NR)酸性磷酸酶(CL)酸性磷酸酶(CK)(P0.05)。(3)在剖面层次上,土壤微生物类群和酶活性也有明显的层次性,即随着土层的增加而减小。(4)相关分析表明:土壤细菌、真菌与脲酶、酸性磷酸酶之间具有显著或极显著的相关性(P0.05或P0.01);土壤微生物类群和酶活性与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)和有效氮(AN)之间具有极显著的相关性(P0.01)。研究结果表明退耕还林(草)可增加土壤微生物类群的数量和土壤酶活性,促进土壤物理性状的改善和肥力的提高。