不同水分管理条件下添加生物炭对琼北地区水稻土N2O排放的影响

干湿交替会影响土壤硝化和反硝化等N₂O主要的产生过程,频繁的干湿交替在以海南为代表的热带水稻种植地区十分常见.生物炭作为一种土壤改良剂在改良土壤理化性质,减少土壤温室气体排放方面应用广泛,然而当前关于生物炭在琼北地区水稻土频繁干湿交替过程中减排效果研究并未深入.本试验以海南琼北地区典型水稻土为供试土壤,以400℃厌氧条件下炭化的玉米秸秆生物炭为供试生物炭,探究不同水分管理条件下添加生物炭对土壤温室气体排放及微生物相关功能基因的影响.试验设置干湿交替条件下不添加生物炭（AWD1）,干湿交替并添加2%生物炭（AWD2）,干湿交替并添加4%生物炭（AWD3）,持续淹水不添加生物炭（CF1）,持续淹水并添加2%生物炭（CF2）,持续淹水并添加4%生物炭（CF3）共6个处理,进行为期30 d的25℃恒温避光培养.结果表明：①不同水分条件下添加玉米秸秆生物炭均可减少酸性水稻土中N₂O的排放（P<0.05,下同）,AWD3处理N₂O排放总量为0.43 mg·kg^-1,相比AWD1处理减少了68%;②玉米秸秆生物炭在不同水分管理条件下均可以显著提高土壤pH,添加生物炭处理相对于不添加生物炭处理在培养结束后土壤pH平均提高了0.5个单位,同时提高土壤NH₄⁺-N含量,但会导致Eh的降低;③玉米秸秆生物炭的添加显著降低了氨氧化细菌（AOB）丰度,显著提高了nosZ基因丰度,降低了（nirK+nirS）/nosZ的比值,抑制了硝化过程,同时促进了反硝化过程N₂O的还原,从而降低了N₂O排放.结果表明,干湿交替过程添加生物炭有利于减少水稻田土N₂O排放,在琼北地区农业温室气体减排方面有较大的应用前景.     

蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态的影响

采用盆栽试验,研究蚯蚓粪施用量为0 t/hm²(CK)、15 t/hm²(A1)、30 t/hm²(A2)、45 t/hm²(A3)、60 t/hm²(A4)五种处理对土壤氮含量及形态的影响。结果表明,与CK相比,施用蚯蚓粪后土壤有机质、电导率增加,土壤全氮(TN)含量也显著增加,TN含量在2.06~2.56 g/kg之间,平均含量为2.23 g/kg。A2的TN含量(2.56 g/kg)比CK(1.75 g/kg)提高了46.28%。非可转化态氮(NTF-N)含量较高,占TN的89.43%~91.46%,可转化态氮(TF-N)占TN的10.57%~13.54%。不同形态氮含量依次为:有机态及硫化物结合态氮(OSF-N)>铁锰氧化态氮(IMOF-N)>碳酸盐结合态氮(CF-N)>离子交换态氮(IEF-N)。随着蚯蚓粪用量的增加,OSF-N含量呈逐渐增加的趋势,IEF-N、CF-N含量呈先降低后增加的趋势,IMOF-N含量呈先增加后降低的趋势。OSF-N在TF-N中含量最高,是主要的赋存形态,说明可转化态氮的活性比较稳定,不易流失造成土壤-水体体系污染。TN和NTF-N含量之间呈显著正相关,说明NTF-N是TN的主要组成部分,NTF-N对TN贡献较大。本研究表明蚯蚓粪施用对土壤氮含量及形态影响较大。     

某焦化场地非均质包气带中多环芳烃(PAHs)来源及垂向分布特征

利用某废弃焦化场地内6眼深层采样孔,样品最大采集深度9. 5～42 m不等,分析包气带剖面上16种PAHs分布特征、污染来源以及影响迁移的因素.结果表明,各钻孔ΣPAHs最大含量介于134. 79～11 266. 81 mg·kg~(-1)之间,主要分布层位为地表以下1～5 m,含量以低环(2+3环)为主,单体以萘含量最高.场地污染主要来自于煤的燃烧源.焦油、沥青及其深加工产物的污染对场地ΣPAHs含量起控制作用.包气带砂卵砾石层作为污染物良好的下渗通道,砂层透镜体通过吸附及截留作用成为PAHs的主要富集层.化产区排放或泄漏的各类油液通过混溶、竞争性吸附等作用增强了PAHs垂向迁移能力,并致使深部包气带受到污染.地表0～1 m土壤受人为扰动、降雨淋滤、降解作用,30 m以下岩层受到地下水溶滤作用,导致低环/高环比例随深度增加呈现先升高后降低的趋势.污染来源、包气带理化指标及水文地质条件等共同作用控制PAHs垂向分布及迁移.     

我国地级及以上城市臭氧污染来源及控制区划分

为划分我国臭氧污染控制区,制定更加科学合理的臭氧污染控制措施,根据2018年地面臭氧浓度监测数据,分析了全国338个地级及以上城市的臭氧超标情况,利用TCEQ方法计算出各城市的本地生成O₃量与区域传输O₃量,对本地生成O₃量与O₃日最大8 h平均值进行相关性分析,根据决定系数（R²）确定了各城市臭氧污染的主要来源.结果表明,2018年全国共有121个城市O₃浓度超标,超标率达35.8%;104个城市本地生成O₃对当地O₃污染影响较大,是O₃污染的主要来源;另外234个城市O₃污染的主要来源则以区域传输O₃为主.利用城市O₃超标情况与O₃污染来源将城市分为4类：超标-以本地生成O₃为主的城市（N-L）、超标-以区域传输O₃为主的城市（N-T）、达标-以本地生成O₃为主的城市（S-L）和达标-以区域传输O₃为主的城市（S-T）.最终根据各个省份中4类城市的占比,将全国划分为3类控制区：重度控制区、中度控制区及一般控制区.重度控制区中的N-L城市在3类控制区中占比最多（20.3%）,污染最为严重;中度控制区中4类城市的占比均属于中等水平;一般控制区中S-T城市占比最多（65.4%）,污染程度较轻.     

氮肥分施次数及硝化抑制剂对盆栽玉米N2O排放的影响

合理施氮是获得较高目标产量和降低因氮环境污染的重要策略.通过盆栽试验研究等氮量下不同分施次数对玉米产量及土壤N₂O排放的影响,并探讨氮转化功能基因丰度与N₂O排放的关系.本试验设空白（CK,不施尿素）、一次性施氮（S1,将0.5g·kg^-1尿素一次性施入土壤+硝化抑制剂）、二次分施（S2,将0.5g·kg^-1尿素分40%和60%两次施入土壤）和三次分施（S3,将0.5g·kg^-1尿素分20%、40%和40% 3次施入土壤）.结果表明：①施氮促进土壤酸化,氮分施次数造成土壤酸化程度的显著差异,氮分施次数越多,土壤酸化越强.施氮显著提高鲜食玉米果穗产量及茎秆生物量,但氮肥分施次数对土壤pH影响的差异可能会导致植物对氮的吸收利用程度也存在着差异.S3处理显著降低土壤pH的同时,也降低了植物氮吸收累积量和氮素利用效率,也造成了高的N₂O累积排放量.与S3处理相比,S1和S2处理分别增产了40.21%和42.55%,其N₂O累积排放量也分别显著降低了79.4%和20.9%.② N₂O排放与AOB和nirK基因丰度呈显著正相关关系,AOB和nirK是N₂O排放的主要贡献者.S1处理显著降低了AOB和nirK基因丰度,降低N₂O排放,S2和S3处理施肥后显著增加了nirK和nirS基因丰度,降低了nosZ基因丰度,促进了N₂O的排放.氮分施次数影响氮转化过程的功能基因,从而影响N₂O排放.由此可见,尿素配合DCD一次性施入不仅能保证玉米产量,提高氮素利用效率,还能降低温室气体排放,可作为海南地区鲜食玉米种植过程推荐的施肥模式.     

唐山一次冬季重污染过程污染特征及成因分析

选取河北省唐山市2017年12月27~31日一次典型重污染过程,开展其污染特征及成因分析,对污染期间气象要素、大气颗粒物组分特征进行综合研究.结果表明,此次大气重污染过程中PM_2.5平均质量浓度为154μg/m³,重度污染及以上时PM_2.5/PM₁₀为0.7;PM_2.5中SNA质量浓度占比达58.0%,OC/EC的比值为4.1,说明颗粒物二次反应和有机物在此次污染过程有较大贡献;长期均压场以及近地面高湿、小风、逆温的出现导致唐山地区大气层结稳定,加之周边地区区域传输的贡献,是导致此次大气重污染过程的重要影响因素.     

不同施肥模式对热区晚稻水田CH4和N2O排放的影响

由于农田温室气体排放的原位观测主要集中于温带和亚热带地区,热带地区农田土壤温室气体的排放往往被忽视.研究不同施肥模式下海南稻田温室气体排放特征对于准确评估我国农田土壤CH_4和N_2O排放及制定相应的减排措施有重要意义.本研究设置5个处理:空白对照(CK)、常规施肥(CON)、优化施肥(YH)、优化施肥与缓控释肥配施(ZYH1)、优化施肥、缓控释肥和有机肥三者配施(ZYH2),采用静态箱-气相色谱法,通过田间小区试验研究晚稻生长季CH_4和N_2O排放动态特征,并估算全球增温潜势(GWP)以及温室气体排放强度(GHGI).结果表明,CK、CON、YH、ZYH1和ZYH2处理的CH_4晚稻生长季累计排放量分别为175. 70、60. 30、63. 00、62. 80和56. 60 kg·hm~(-2),相应处理的N2O晚稻生长季累积排放量分别为0. 78、3. 40、1. 03、1. 44和0. 44 kg·hm~(-2). ZYH2的产量较CK、CON、YH和ZYH1分别提高了29. 69%、11. 81%、6. 74%和10. 36%,GWP较CK、CON、YH和ZYH1分别降低了64. 80%、43. 23%、12. 93%和15. 15%,同时,GHGI分别降低了76. 49%、52. 52%、20. 54%和23. 87%.相关分析结果表明:土壤温度和Eh是驱动CH_4排放变化的主要因素.综合产量及温室气体减排效果而言,优化施肥+羊粪有机肥+缓控释肥处理(ZYH2)是当地值得推广的减肥模式.     

聊城市冬季PM2.5中多环芳烃来源解析及健康风险评估

为研究聊城市冬季PM_(2. 5)中多环芳烃(PAHs)的浓度水平、来源及健康效应,于2017年1～2月对聊城市PM_(2. 5)中的14种PAHs进行分析,利用特征比值法和PCA-MLR模型对其来源及贡献率进行解析,并利用Ba P当量浓度(Ba Peq)和呼吸途径暴露PAHs引发癌症的风险(ILCR)模型进行健康风险评估.结果表明,聊城市冬季PM_(2. 5)中PAHs的平均质量浓度为(64. 89±48. 23) ng·m~(-3),其中Fla、Pyr和Chry的浓度最高,占比分别为15. 5%、12. 8%和12. 7%,且4环PAHs总质量浓度占比最高,春节前与烟火Ⅱ期比其他时期污染较重. PCA-MLR模型分析结果表明,聊城市冬季PM_(2. 5)中PAHs来源主要包括煤炭燃烧、生物质燃烧和机动车尾气.聊城市冬季TEQ平均值为(6. 37±4. 92) ng·m~(-3),ILCR模型评估结果表明,成人的ILCR值高于儿童,二者的ILCR值均处于风险阈值内(10-6～10-4),表明聊城市冬季PM_(2. 5)具有潜在致癌风险.     

黄河下游冲积平原轮作休耕农田土壤真菌群落结构与功能

通过明确不同轮作休耕方式对土壤真菌群落结构及功能的影响,探索农田土壤肥力对轮作休耕方式响应的微生态变化特性,为促进黄河下游冲积平原农田生态修复和耕地质量提升提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过FUNGuild真菌功能预测工具,分析田间定位条件下不同轮作休耕方式［长期休耕(LF)、冬小麦-夏休耕(WF)、冬休耕-夏玉米(FM)和冬小麦-夏玉米周年轮作(WM)］,土壤真菌群落组成和功能的差异及其影响因素.结果表明,LF使耕层(0~20 cm)土壤真菌群落丰富度和多样性增加,而WF则使冬小麦收获后深层(20~40 cm)土壤的真菌丰富度和多样性增加;所有土壤样本中共获得2262 OTU,划分为14门、34纲、75目、169科、309属和523种,两个土层中共有的OTU分别包含420类(0~20 cm)和253类(20~40 cm);4种轮作休耕土壤真菌群落门水平上的结构组成相似,但相对丰度各异,优势菌门均为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢菌门(Mortierellomycota),总丰度分别为91.69%~96.91%(0~20 cm)和91.67%~94.86%(20~40 cm);PCoA分析发现,PC1和PC2可以分别累计解释45.56%(0~20 cm)和46.20%(20~40 cm)的群落组成差异;LEfSe的LDA (阈值为4.0)结果可知,LF、FM、WF和WM中共有64个真菌进化枝在统计学上具有显著差异(P＜0.05);RDA分析表明,土壤有机碳(TOC)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和含水率(SWC)同是显著影响0~40 cm土层真菌群落变化的主要环境因子(P＜0.05).通过FUNGuild功能比对发现,不同土层不同处理间的主要营养类型同为腐生营养型、腐生-共生营养型、病理-腐生-共生营养型和病理营养型,但其相对丰度存在差异;LF耕层土壤以病理-腐生-共生营养型真菌为主,深层土壤中则以病理营养型真菌相对丰度最高,而种植过小麦或玉米的处理(FM、WF和WM)两个土层都以腐生营养型为主.由此可见,不同轮作休耕方式改变了土壤真菌群落结构、多样性及营养类型,季节性休耕可用于调控集约化种植的农田土壤微生态环境,促进农田土壤生态系统健康和谐.     

北京市石景山区PM2.5中典型水溶性离子分布特征及其致敏效应研究

为了考察大气细颗粒物水溶性成分与过敏性疾病的相关性,对北京市石景山区PM_2.5中水溶性离子分布特征进行分析,对文献中报道的有机酸浓度进行总结,选取其中9种典型水溶性无机盐（硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸钠、无水硫酸钠、硝酸钾、硫酸钾、硝酸钙、硫酸钙）及3种水溶性有机酸（丙二酸、丁二酸、乙二酸）进行肥大细胞激活实验,观察上述成分经IgE及非IgE途径对肥大细胞β-Hex释放率的影响.结果表明：铵离子、硝酸离子和硫酸离子是研究区PM_2.5中占比最大的3种离子,丙二酸、丁二酸、乙二酸是北京市PM_2.5中3种浓度较高的水溶性有机酸.非IgE途径下,100μg·mL^-1的9种水溶性无机盐和80μg·mL⁽-1(的3种水溶性有机酸均无法提高肥大细胞β-Hex释放率.IgE途径下,仅观察到80μg·mL^-1丙二酸能使肥大细胞β-Hex释放率提高约3%,其增敏作用还需进一步研究证实.本研究将为进一步研究PM_2.5水溶性成分诱发或加重过敏性疾病的潜在机制...