铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

基于人地耦合系统的国土空间重塑

地理系统主要研究地球表层人与环境相互作用的机理,强调人地关系、自然和人文要素的综合,即人地耦合系统。地理系统在国土空间中的应用主要由地理决策、地理模拟、地理工程所组成,并且相互作用构成了地理治理。国土空间是自然与人类所共同实践的物质载体,人类被自然所塑造的程度并不亚于自身塑造自然的程度,以人地耦合系统为核心的地理系统理论成为国土空间规划与整治修复的理论基础。基于人地耦合系统的国土空间重塑最终以地理治理的形式反映在人类作用于自然环境的各种活动中。经过改革开放40年的发展,中国国土空间已基本形成了较为稳定的格局,形成了经济区、贫困区、小城镇为主的三种形态空间。中国的城镇化发展与发达国家有所不同,是城市化、城镇化、乡村化“三化耦合”并存的状态。必须重视泛第三极、环中国南海、东北亚—北极等以“一带一路”全球空间为基础的战略区域研究。基于人地耦合系统理论与国土空间价值均衡理论,国土空间重塑的基础科学问题是人地耦合系统演化机理与驱动机制。国土空间规划可以划分为三种类型：发展型规划、控制型规划和修复型规划。国土空间的保护与治理包括以土地利用为核心的国土空间全域整治,以生态文明为核心的国土空间系统修复,以社会和谐为核心的国土空间综合治理。人地耦合系统最终的发展目标是形成人类与自然相互作用的命运共同体。     

新时代中国乡村振兴：探索与思考——乡村地理青年学者笔谈

乡村振兴是新时期国家重大战略,是一项系统工程。中国地域广阔,资源禀赋和经济发展区域差异显著,乡村振兴路径需要体现乡村发展的综合性、复杂性和区域性。来自乡村地理学领域的16位青年学者,以笔谈方式,对中国乡村振兴的科学路径开展了深入讨论。核心观点如下：（1）乡村振兴需要遵循时空分异规律,重点关注乡村发展的时空传承与现实需求之间的衔接,建立彰显地域特色和具有可操行性的理论和技术体系,分类、有序地推进乡村的人居环境、产业体系、生态环境和治理模式等转型。（2）力求城乡融合和联动,构建城乡复合多中心网络体系,创新采用“乡村群”空间组织模式,以乡村内生力、城镇辐射力与规划约束力共同驱动乡村振兴。（3）在中国“大国小农”的基本国情下,农业承载着食品安全、社会稳定和生态产品等多重功能,需要构建农业“全价值链”的发展路径,促进一二三产业深度融合,助力乡村产业兴旺。（4）在能源富集区,在保障国家能源安全需求前提下,需从根本上解决农村发展不平衡不充分问题;在西南地区,依托山区特色生态、人文资源打造山区现代农业产业体系、重塑乡村旅游新品牌、构筑山水田园乡村家园;在东北地区,乡村振兴应与“东北振兴”战略协同推进,有序分类推进;在长三角地区,应在全面认知乡村工业化到乡村城镇化,再到乡村特色化,到乡村的社会、文化和生态建设的阶段演化特征基础上,寻求差异化的乡村振兴路径;在西北地区,应在生态保护的前提下有效提升乡村“自主脱贫”的能力,实现从“输血”扶贫向“造血”扶贫转变;在京津冀地区,需以城乡基本公共服务均等化为目标,推动城乡融合与乡村振兴;在资源型地区,乡村振兴核心将以一二三产业融合的高效农业体系替代以资源开采为核心的产业体系;在传统农区,优化耕地利用转型同农村劳动力结构变化的耦合格局是实现乡村振兴的关键;在经济发达地区,具有“混杂性”特征的乡村,需激活农村土地资源的资产和资本属性,推进空间有序整合与活化,寻求多主体共同参与和缔造的现代乡村治理模式。     

基于空间决策的区域城镇发展与农业生产协调布局优化——以江西省临川区为例

科学地进行城镇发展空间与农业生产空间的划分,是解决城市无序发展问题和粮食安全问题的重要途径。本文以江西省临川区为例,借助ArcGIS、GeoDa等软件,对临川区耕地综合质量及其自相关关系进行评价,以此确定永久基本农田初步划定成果,采用多准则判断CA模型对城市扩张进行模拟,通过两方面结果的对比与调整,结合城市发展方向、发展模式和耕地国家利用等别,进行永久基本农田和城市开发边界的划定。结果表明：永久基本农田划定面积为593.46 km²,初步划定结果主要分布于上顿渡镇、崇岗镇、河埠乡和荣山镇等耕地综合质量较高,且多为高—高聚集的区域。经过城市扩张模拟结果可知,临川区城市建设用地面积较为显著增加,主要增加面积分布于展坪乡、上顿渡镇以及钟岭街道。城市发展方向和城市扩张模型分析结果显示,临川区城市建设用地主要向西北、东南、西南方向扩张,扩张类型主要为蔓延式扩展。根据耕地国家利用等别将初步划定永久基本农田区分为可调入区与可调出区,从而进行永久基本农田区与城市开发边界的优化与协调,形成永久基本农田区与城市开发边界的最终成果。研究结果可为保护耕地资源、避免城市的无序扩张提供参考,也可为今后的划定工作提供借鉴。     

西安冬季重污染过程PM2.5理化特征及来源解析

基于单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）观测数据、颗粒物质量浓度数据和气象要素数据,研究了2017年11月西安市一次重污染过程中细颗粒物的化学组分特征及其成因,并使用正矩阵因子分析法（PMF）对细颗粒进行了来源解析.结果表明,西安市冬季重污染过程中细颗粒物主要类型为有机碳（OC）、元素碳（EC）、混合碳（ECOC）、富钾（K）、钠-钾（Na-K）、有机胺（amine）、矿尘（dust）和重金属（HM）,其主要来源为燃煤（24.9%）,二次（29.3%）,工业（19.3%）,交通（13.3%）,生物质燃烧（5.2%）和扬尘（1.9%）.通过对比分析不同污染过程细颗粒物的理化特征,发现高湿度,低风速的不利气象条件和供暖及工业生产导致的燃煤污染、二次污染,是此次重污染过程的主因.     

广州冬季气溶胶中水溶性有机物和类腐殖质的吸光性和荧光光谱特性

利用紫外-可见光谱与三维荧光-平行因子分析法(EEM-PARAFAC),研究了广州市2014年12月～2015年1月大气气溶胶中水溶性有机物(WSOC)和类腐殖质(HULIS)的吸光性和荧光光谱特征.结果表明,广州冬季气溶胶中HULIS的芳香性(SUVA254)、腐殖化程度(HIX)和光吸收效率(MAE365)均高于WSOC.利用EEM-PARAFAC从WSOC和HULIS解析出了类富里酸(C1)、类腐殖酸(C2)和类蛋白(C3)这3种荧光组分.其中类腐殖质组分(C1+C2)分别占WSOC和HULIS中总荧光组分的78%和85%,说明类腐殖荧光组分是WSOC和HULIS的最主要组成,且HULIS富集了更多的WSOC中主要的类腐殖组分.另外,灰霾期的WSOC和HULIS表现出更高的芳香性、腐殖化程度和C2组分,说明灰霾期有助于大分子量吸光性有机质的形成.相关性分析结果显示,WSOC和HULIS的C1组分相对含量与HIX、MAE365、OCsec、K+、SO_4~(2-)和NH_4~+呈现极显著的负相关关系,而C2与它们之间存在极显著的正相关关系.由此说明,WSOC和HULIS中C1的降低和C2的增加会引起它们的腐殖化程度和光吸收能力的增强;同时生物质燃烧排放和二次气溶胶过程可能有助于C2组分的增加.     

高锰酸钾改性椰壳生物炭对水中Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制

以高锰酸钾改性商业椰壳生物炭(MCBC)为吸附剂,探讨了它对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除性能及机制.当初始pH和MCBC投加量分别为5和3.0 g·L^-1时,Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除率均高于99%.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除更符合准二级动力学模型,表明它们的去除以化学吸附为主;Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)去除的控速步骤为快速去除阶段,而该阶段的速率取决于液膜扩散和颗粒内扩散(表面扩散).Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)主要通过表面吸附和孔隙填充附着在MCBC上,表面吸附的贡献更大;MCBC对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的饱和吸附量分别为57.18 mg·g^-1和23.29 mg·g^-1,约为前驱体(椰壳生物炭)的5.74倍和6.97倍.Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的去除是自发的、吸热的,具有较为明显的化学吸附热力学特征.Cd(Ⅱ)通过离子交换、共沉淀、络合反应和阳离子-π相互作用附着在MCBC上;而Ni(Ⅱ)则是通过离子交换、共沉淀、络合反应和氧化还原反应被MCBC去除;其中,共沉淀和络合作用是Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表面吸附的主要方式,且络合...     

基于PMF-PCA/APCS与PERI的菏泽油用牡丹种植区表层土壤重金属潜在来源识别及生态风险评估

研究特色农产品产区土壤重金属来源及其潜在风险,对科学管理、安全利用土壤和作物资源具有重要意义.以菏泽油用牡丹种植区为研究对象,采集并测定了254件表层土壤样品As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属的含量.采用多元统计法分析了重金属的含量特征及相关性,利用地累积指数（I_geo）、正定矩阵因子分解法（PMF）和主成分分析/绝对主成分分数法（PCA/APCS）相结合的手段解析了表层土壤中重金属的来源,借助潜在生态风险指数（PERI）对该8种重金属的生态风险进行了评估.结果表明,土壤中除Cd元素的平均值高于菏泽市背景值1.44倍之外,其余7种重金属的平均含量均与菏泽市土壤元素背景值基本一致;经相关分析和聚类分析,土壤中Pb、Hg和Cd元素受后期人为活动的干扰影响较大;研究区8种重金属的来源为自然源、农业化肥源、工业燃煤源和生活交通源,贡献率分别为81.31%、15.45%、2.74%和0.50%;研究区84.25%的点位处于轻微生态风险,而中度风险和强风险点位占比分别为14.96%和0.79%,其中Cd和Hg是研究区生态风险主导元素.     

基于不同排放清单的长三角人为CO2排放模拟

目前基于排放清单估算的区域和城市尺度上的人为CO₂排放不确定性较大.为了我国实现碳达峰和碳中和的目标,亟需对我国的区域尺度,特别是大城市群的人为CO₂排放进行准确估算.分别利用两种先验人为CO₂排放数据(EDGAR v6.0清单和EDGAR v6.0联合GCG v1.0的改进清单)作为输入数据,采用WRF-STILT大气传输模型模拟长三角地区2017年12月至2018年2月大气CO₂摩尔分数,再以安徽全椒高塔观测的大气CO₂摩尔分数作为参考值,通过贝叶斯反演方法得到的比例因子改进了模拟结果,并实现了长三角人为CO₂排放通量的估算.结果表明：(1)在冬季,相对于基于EDGAR v6.0模拟的大气CO₂摩尔分数值而言,基于改进清单模拟的大气CO₂摩尔分数与观测值更为一致;(2)模拟的大气CO₂摩尔分数在夜间高于观测值,白天则相反,主要因为排放清单的CO₂排放数据不能表征人为...     

湖南武陵山片区乡村转型时空演化特征及其影响因素分析

乡村转型是激发乡村发展活力，实现乡村可持续发展的重要路径。深入开展连片特困地区乡村转型发展研究对推动精准扶贫与乡村振兴有机衔接具有重要意义。通过构建乡村转型评价指标体系，采用均方差决策法、地理探测器等方法，对2006～2016年湖南武陵山片区乡村转型时空演化特征及其影响因素进行研究。研究表明：（1）湖南武陵山片区乡村转型度整体呈现出明显上升态势，乡村转型度较高的县域数量不断增加，乡村转型度较低的县域数量不断减少。（2）乡村转型度高值区主要分布在武陵源区、鹤城区、吉首市、冷水江市等县（市、区），低值区主要分布在片区的东南部和西北部，总体呈现出“中部高、西北-东南低”的空间格局特征。（3）湖南武陵山片区乡村转型空间分异是多种因素综合作用的结果，人均GDP、人均固定资产投资是主导因素，其次是人均地方财政收入、人均社会消费品零售额、人均储蓄存款；各影响因子之间的交互作用对乡村转型空间分异作用力更强。不同区域应合理有序推动乡村转型发展，从而实现精准扶贫与乡村振兴的有机衔接。