Research and application of method of oxygen isotope of inorganic phosphate in Beijing agricultural soils

Phosphorus (P) in agricultural ecosystems is an essential and limited element for plants and microorganisms. However, environmental problems caused by P accumulation as well as by P loss have become more and more serious. Oxygen isotopes of phosphate can trace the sources, migration, and transformation of P in agricultural soils. In order to use the isotopes of phosphate oxygen, appropriate extraction and purification methods for inorganic phosphate from soils are necessary. Here, we combined two different methods to analyze the oxygen isotopic composition of inorganic phosphate (δ¹⁸O_P) from chemical fertilizers and different fractions (Milli-Q water, 0.5 mol L^?1 NaHCO₃ (pH = 8.5), 0.1 mol L^?1 NaOH and 1 mol L^?1 HCl) of agricultural soils from the Beijing area. The δ¹⁸O_P results of the water extracts and NaHCO₃ extracts in most samples were close to the calculated equilibrium value. These phenomena can be explained by rapid P cycling in soils and the influence of chemical fertilizers. The δ¹⁸O_P value of the water extracts and NaHCO₃ extracts in some soil samples below the equilibrium value may be caused by the hydrolysis of organic P fractions mediated by extracellular enzymes. The δ¹⁸O_P values of the NaOH extracts were above the calculated equilibrium value reflecting the balance state between microbial uptake of phosphate and the release of intracellular phosphate back to the soil. The HCl extracts with the lowest δ¹⁸O_P values and highest phosphate concentrations indicated that the HCl fraction was affected by microbial activity. Hence, these δ¹⁸O_p values likely reflected the oxygen isotopic values of the parent materials. The results suggested that phosphate oxygen isotope analyses could be an effective tool in order to trace phosphate sources, transformation processes, and its utilization by microorganisms in agricultural soils.     

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.

     

环境管理战略转型研究综述

由于经济社会的发展伴随的环境问题越来越复杂,资源相对不足、环境容量有限越来越突出,环境管理转型问题引起越来越多的国内外学者关注。所谓环境管理转型,是指环境管理思维、策略和方式的转变,是以环境质量为目标导向,从被动应对向主动防控的转变。本文通过文献梳理的方法,综述了国内外学术界对于环境管理战略进行的多角度探讨。通过综述发现,国外学者主要注重环境管理理论研究,如环境管理的模型研究和不同环境管理战略的研究,且国外学者在研究不同环境管理战略时,研究对象多为微观层面的企业组织;而我国学者的研究则主要集中在宏观层面,即从国家的角度来探讨环境管理战略如何完成转型,从而促进我国经济社会的良性发展。现有的国内外研究是环境管理战略相关理论发展和实践推行的重要基础,在环境管理战略研究领域,本文认为还有一些问题需要进一步研究:一是环境管理的转型不仅需要宏观层面的统筹、微观方面的变革,也需要从中观层面来推进,所以中观层面的环境管理研究同样具有重要的现实意义。二是环境管理的转型不仅需要法律手段的支撑、经济手段的配置,也需要公民环保意识的觉醒,所以关于公民环保意识层面的研究也需要加强。     

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。     

“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。     

洞庭湖区血吸虫病疫水人水相互作用关系及防控方案研究

研究洞庭湖区血吸虫病人水相互作用关系及传染防控,是推进湖区社会经济稳定健康发展的重要保障。从水文情势、产业发展、居民行为、城乡建设四方面探讨了洞庭湖区血吸虫病疫水人水相互作用关系,并运用系统动力学模型,设置教育优先方案、生态保护优先方案和城镇化推进方案对其防控方案进行系统仿真模拟和对比分析,研究结果表明:(1)水文等生态因素对于人水接触的影响逐步减少,而社会经济因素则显得越来越重要。(2)系统动力学模型能有效展示血吸虫病各影响因素之间的关系,是研究血吸虫病防控的有效方法之一。(3)依据仿真模拟结果,城镇化推进方案是经济增长、城乡协调、环境友好的最优血防方案。     

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。