Efficacy of Si fertilization to modulate the heavy metals absorption by barley (Hordeum vulgare L.) and pea (Pisum sativum L.)

Silicon-based fertilizers and soil amendments can have direct and indirect positive influences on cultivated plants. The solid forms of Si-based substances, the most widespread in use, are efficient only at high application rates due to their low level of solubility. Several types of Si-based substances such as fumed silica, slags from the iron and steel industry, modified slags, and a Si-rich product were tested using barley and pea as silicon accumulative and non-accumulative plants, respectively, at two application rates. The plants were grown under toxic concentrations of heavy metals in a greenhouse. Si-rich materials high in water-soluble Si had a positive effect at both the low and high application rates, and for both plant species. This type of substance can be regarded as Si fertilizer, demonstrating greater efficiency at a low application rate and lessened efficiency at a high application rate for protection of the cultivated plants against accumulation of the heavy metals.

     

Deodorization of pig manure using lignin peroxidase with different electron acceptors

Odor pollution is a big environmental problem caused by large-scale livestock production in China, and developing a practical way to reduce these odors is pressing. In this study, a combination of 0.2–1.0 U/mL lignin peroxidase (LiP) and one of three peroxides (H₂O₂, CaO₂, 2Na₃CO₃·3H₂O₂) was examined for its efficiency in reducing the release of eight chemicals (propionic acid, isobutyric acid, isocaproic acid, isovaleric acid, phenol, p-cresol, indole, and skatole), NH₃, H₂S, and odor intensity from pig manure. The results showed an approximately 90% reduction in p-cresol, 40–60% reduction in odor intensity, 16.5–40% reduction in indolic compounds, and 25–40% reduction in volatile fatty acids. Being the electron acceptors of LiP, 2Na₃CO₃·3H₂O₂ and CaO₂ performed better than H₂O₂ in reducing the concentration of eight chemicals, NH_3, H₂S, and odor intensity from pig manure. The effect of deodorization can last for up to 72 hr.

Implications: In China, one of the major environmental problems caused by confined feeding is odor pollution, which brings a major threat to the sustainability, profitability, and growth of the livestock industry. To couple the LiP with the electron acceptors, a low–cost, simple, and feasible method for odor removal was established in this study. Based on the study results, a practical treatment method was provided for odor pollution and supply the farm operators a more flexible time to dispose treated manure.     

中国虚拟水贸易的测算及影响因素研究

本文测算2005年、2007年与2010年3个年度中国虚拟水进出口贸易量,采用投入产出及IO-SDA等方法分解分析其变化的影响因素。研究结果显示部门间用水系数差距都非常大,直接用水系数最大的农业部门857.9 t/万元(3年平均值,下同),与直接用水系数最小的部门差距达600倍之多。完全用水系数最大的也为农业部门1 078.7 t/万元,与完全用水系数最小的部门亦达113倍。各部门的完全用水系数和直接用水系数也存在较大不同,有些部门完全用水系数和直接用水系数差距很大,如服装皮革羽绒及其制品业部门差距达115倍,食品制造及烟草加工业部门差距达618.5 t/万元;而有些部门差距非常小,如农业部门差距仅仅0.24倍,煤炭开采和洗选业部门差距仅为8.2 t/万元。虚拟水出口量和进口量分别从2005年的1 774.3亿t和1 378.7亿t增加到2010年的2 254.1亿t和1 836.5亿t,且出口量一直大于进口量。影响因素分解显示,在此期间,进出口规模的增加是虚拟水贸易量增加的主要影响因素,其中出口规模合计为103 698.8×10~6t,进口规模合计为80 401.2×10~6t。进出口贸易结构的影响在不同部门间存在较大的差异。真实用水系数和真实中间投入技术是虚拟水贸易变化的主要负向因素,其中真实用水系数对虚拟水出口与进口的影响分别为-36 793.2×10~6t和-34 668.3×10~6t,真实中间投入技术对虚拟水出口与进口的影响分别为-1 719.7×10~6t和-1 660.8×10~6t,表明在此期间用水效率和中间投入效率都得到了改善。另外,直接用水系数和中间投入技术分解出的结构效应都不明显,中间投入进口比率效应也不明显。     

贵州省三岔河流域水化学特征及其控制因素

对乌江源区三岔河流域枯水期和丰水期河水样品离子浓度及组成特征分析表明,河水主要的阴阳离子分别是HCO_3~–和Ca~(2+),分别占到总阴离子量的55%和总阳离子量的70%,与喀斯特地区流域相似。主要离子的时空分布的对比分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、HCO_3~–、Cl~–枯水期浓度略高于丰水期,而K+、SO_4~(2–)、NO_3~–两期浓度变化相对较小;空间分布的多样化,反映了不同小流域在地质背景、生态环境、人为活动等方面的差异对河水离子的影响。通过Gibbs图分析表明,研究区河水水化学主要受到岩石风化的影响,通过阴阳离子三角图分析表明,研究区河水水化学主要受到碳酸岩盐的影响,并且硫酸广泛参与到岩石风化中,人为活动对流域水化学组成也有一定影响。     

川南山地林分变化对土壤物理性质和抗蚀性的影响

以川南天然林(TRL)及其转变成的毛竹林(MZL)、檫木林(CML)、柳杉林(LSL)、杉木林(SML)和水杉林(SSL)为对象,研究不同林分土壤物理性质和抗蚀性差异,以主成分分析法(ZCFM)和隶属函数法(LSHM)分别计算的土壤抗蚀性综合值Ⅰ(KSX-Ⅰ)和Ⅱ(KSX-Ⅱ)评价林分变化对土壤抗蚀性的影响,探索简便易行的土壤抗蚀性综合评价方法。结果表明,天然林转变为人工林后土壤物理性质和抗蚀性变差,呈现出有机质和0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均重量直径、团聚度、孔隙度及物理稳定性指数降低,而结构体破坏率、不稳定团粒指数、容重、分散率及侵蚀系数增加。各林分土壤KSX-Ⅰ和KSX-Ⅱ均呈现出TRLCMLSSLLSLMZLSML的规律变化。土壤抗蚀性指标间相关性均达到显著(p0.05)水平;土壤KSX-Ⅰ和KSX-Ⅱ之间呈显著相关关系(p0.05),且两者均与各抗蚀性指标间呈显著相关(p0.05)。说明天然林植被变化后会使土壤抗蚀性降低,影响原有植被水土保持功能,应该加强天然林及其生态功能保护;ZCFM和LSHM均可作为计算土壤抗蚀性综合值的有效方法,但考虑到计算过程的难易度,后者更简便易行。结果为土壤抗蚀性综合评价新方法的建立提供了参考。     

2000~2014年武汉市城市扩展时空特征分析

基于不同时相的高分辨率遥感影像,采用面向对象的解译方法提取了武汉市2000、2005、2010和2014年的土地覆被信息,从城市扩展强度指数,城市中心坐标迁移和分形维数等方面分析了武汉市2000～2014年城市扩展时空特征。结果表明：2000～2014年间,武汉市城市扩展强度指数为1.41,各主城区城市扩展强度不一,洪山区建设用地的增加对主城区城市扩展的贡献最大;在扩展过程中,武汉市城市分形维数增加,城市空间形态变复杂;其扩展呈现核心-放射扩展模式,并逐渐转向圈层式;自然条件、经济、人口、交通、政策和城市规划是武汉市城市扩展的主要驱动力,但随着交通的发展,自然条件和经济对武汉市城市扩展的驱动作用正逐渐减弱。     

农地整理项目农户耕地损失补偿额度的实证研究——基于耕地资源价值与农户受偿意愿

从耕地资源价值出发,测算农地整理项目农户耕地损失补偿额度,并基于湖北省孝感市和潜江市的农户调查数据分析农户的受偿意愿及其影响因素。研究表明:基于耕地资源价值体系,测算得到孝感市和潜江市农地整理项目农户耕地损失补偿额度分别为1 449 695.76、1 784 296.17元/hm~2;农户所期望得到的耕地损失补偿标准远低于耕地资源价值体系测算出来的理论值,两市农户对耕地损失的平均受偿意愿额度为336 197.95元/hm~2,可以农户受偿意愿为主、耕地农业生产价值和社会保障价值为辅,制定农地整理项目农户耕地损失补偿标准;受教育程度对补偿标准有显著负向影响,农户文化程度的提高有助于提高其对农地整理事业的认知程度,进而促进我国农地整理事业的发展;土地权属调整是解决农户耕地损失的一项重要措施,做好农地整理项目土地权属调整工作需充分尊重农户的意愿,并以农业现代化作为土地权属调整的目标。     

“结构—行为—绩效”框架下农地整理的管护绩效研究

在分析农地整理建后管护基本内涵的基础上开发了农民满意度绩效量表,引入新制度经济学领域"结构—行为—绩效"(SCP)范式,构建农地整理建后管护的"组织结构—管护行为—管护绩效"的分析框架。以湖北省赤壁市黄盖湖农场和嘉鱼县潘家湾镇为研究区域开展实证研究,通过比率标度法和熵权法生成绩效测度的组合权重并得到满意度绩效,运用调查数据检验建后管护的组织结构和管护行为对管护绩效的影响机理,分析组织结构的工作职能、成长机制以及管护行为中的集体行为和个体行为的影响程度。研究结果显示:受访农民对农地整理的管护绩效评价接近于"一般",企业管护模式下黄盖湖农场和集体管护模式下潘家湾镇的管护绩效存在显著的地区差异;表征管护组织持续发展状态、内部结构完善程度的组织结构类变量以及表征管护资金投入、受益农民群体参与程度的管护行为类变量是显著影响管护绩效的解释变量;黄盖湖农场企业化经营的组织结构、潘家湾镇的综合治理改革以及受到县级财政专项支持等外部要素是造成农地整理管护绩效差异的主要原因。研究结论验证了农地整理建后管护SCP分析框架的有效性,为提升农地整理管护绩效提供了理论依据。     

基于安徽省土地利用变化的地形梯度效应分析

为揭示地形因素与土地利用空间格局演变的关系,以安徽省2000年、2005年以及2010年Landsat TM影像和DEM数据为数据源,利用坡向、地形起伏度、坡度变率和地形位指数多种地形因子,并结合地学信息图谱分析理论从综合角度系统研究土地利用结构时空分异格局在地形梯度上的变化特点及其规律。结果表明:1)研究区主要的土地利用类型是耕地和林地,其次是建设用地和未利用土地,且建设用地面积逐期增加趋势显著。2)2000~2010年研究区不同土地利用类型在不同地形梯度区间的分异规律存在明显差异。低地形梯度范围是耕地、水域和建设用地的优势分布区;中地形梯度范围是草地的集中分布区;林地的优势分布区集中在高地形梯度范围。3)2000~2010年研究区土地利用图谱以稳定型和后期变化型为主,低地形梯度和高地形梯度是稳定型图谱的集中分布区,中低、中高和高地形梯度范围是后期变化型图谱的优势分布区。2000~2005年林地的优势分布区有向较低地形位梯度扩张的趋势,其中,耕地是主要的转入来源。2005~2010年耕地的优势分布区有向较高地形位梯度扩张的趋势,变化模式主要为:"林地–耕地"、"未利用地–耕地"和"草地–耕地"。     

三峡库区典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素研究

受酸沉降和化肥施用等外源性酸输入的影响,三峡库区土壤面临着严重的酸化威胁。通过选取三峡库区两种典型土壤(紫色土和黄壤)作为研究对象,采用酸碱滴定法对土壤酸碱缓冲性能及其影响因素进行了研究。结果表明:在一定的p H范围内,紫色土(p H 6.5~2.5、6.2~11.5)和黄壤(p H 5.6~2.8、5.5~10.7)的p H变化与外源性酸、碱加入量均呈线性相关关系。通过分段拟合获取的缓冲容量结果显示,紫色土酸、碱缓冲容量分别为101.3、34.6 mmol/kg;而黄壤酸、碱缓冲容量分别为105.3、38.0 mmol/kg。黄壤和紫色土主要受碳酸钙与阳离子交换的缓冲作用;缓冲体系及初始p H、机械组成等土壤理化性质的不同是导致库区典型土壤酸碱缓冲容量差异的主要原因,总体表现为黄壤酸、碱缓冲性能略优于紫色土。此外,由于近年来酸沉降和氮肥用量的增加,使得库区土壤面临的酸化威胁呈上升趋势。该结果对库区土壤环境容量和典型土壤酸化潜势等研究具有参考价值,还可为区域外源性酸临界值评估以及应对策略制定提供理论依据。