亚热带丘陵小流域土壤有效磷空间变异与淋失风险研究

肥料过施导致的土壤磷素累积和淋失是农业面源污染的重要方面.以湖南省长沙县金井镇脱甲河小流域(52 km2)为研究区,采用高密度布点采样、Arc GIS软件和属性相似反距离加权插值法研究了亚热带丘陵小流域表层(0~20 cm)土壤有效磷(Olsen-P)含量(以P计,下同)的空间分布特征与磷素的淋失风险.结果表明,菜地、果园、稻田和茶园土壤Olsen-P平均含量为62.0、16.1、14.4和13.7 mg·kg-1,是林地(平均含量为2.36 mg·kg-1)的5.8~26.3倍.5个土地利用类型土壤Olsen-P含量均具有高等变异水平和中等程度的空间自相关性(块基比C0/(C0+C)=50%),这与区内地形地貌、土壤母质、人工施肥等具有密切关系.根据土壤0.01 mol·L-1Ca Cl2浸提态P和Olsen-P的非线性关系可确定区内红壤和水稻土P的淋失风险临界值分别为69.97和98.40 mg·kg-1,并据此对脱甲河小流域土壤磷素淋失的风险进行了定量评价,结果表明旱地土壤具有明显较高的淋失风险,其中中等以上的比例占36.4%,而稻田土壤仅有0.2%,为中等以上淋失风险.因此,控制旱地(尤其是菜地)磷肥的投入是降低亚热带丘陵小流域土壤P淋失风险和减轻农业面源污染的关键.     

暴雨径流对非常规水源补给城市河流水质冲击研究

选择北运河流域典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述暴雨径流对非常规水源补给城市河流水体物理化学特征的影响.结果表明,非暴雨期间,凉水河水体p H和DO平均值分别为7.67和3.88 mg·L-1;耗氧物质COD和氨氮(NH+4-N)平均质量浓度分别为47.41 mg·L-1和8.39 mg·L-1;富营养化元素总氮(TN)和总磷(TP)平均质量浓度分别为16.34 mg·L-1和1.45 mg·L-1.暴雨期间,雨水径流汇入收纳水体后,COD、NH+4-N、TP平均质量浓度明显上升,最高值分别达到108、14.24、3.02 mg·L-1.在空间分布上,COD、NH+4-N、TN和TP质量浓度变化趋势随土地利用类型变化特征趋于一致,从城镇区至农村区,均呈逐渐上升趋势.     

甲烷氧化菌在填埋场覆盖层中的工程应用(Ⅱ):基质选择性及长效性

针对已筛选获得的甲烷氧化混合菌,选取填埋场覆盖土(LCS)、矿化垃圾(AR)和塘渣(TZ)3种填埋场周边易得的材料为供试生存基质,从基质选择性及长效性角度进行了甲烷减排应用条件的探究及使用效能评估.结果表明,在TZ、LCS、AR、TZ-AR和LCS-AR这5种生存基质中,TZ-AR最适合甲烷氧化混合菌的生长,且TZ与AR的复配比例以5∶5为最佳.甲烷氧化混合菌在TZ-AR的粒径≤4 mm和含水率为20%时具有最高甲烷氧化能力.一次性接种甲烷氧化混合菌在静态体系中的最佳使用有效期为31 d.其在接种量为0.08、0.16、0.20 m L·g-1和0.25m L·g-1时甲烷氧化速率无明显差异,从工程应用角度而言,8%的接种量为最佳.     

岷江上游高山森林冬季河流中凋落叶碳、氮和磷元素动态特征

高山森林河流中凋落叶元素释放动态不仅是生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,而且是森林养分流失的主要过程,并可能与冬季雪被和冻融导致的水环境变化密切相关.以岷江上游高山森林4种代表性植物康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为对象,采用凋落叶分解袋法,研究冬季不同冻融时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流中凋落叶碳(C)、氮(N)和磷(P)元素动态特征.康定柳、方枝柏和四川红杉凋落叶C(14.6%-47.7%)、N(22.3%-58.5%)和P(4.8%-20.5%)元素在整个冬季均表现为明显的释放现象,而高山杜鹃凋落叶C(-7.3%)和N(-62.7%)表现为明显的负释放(富集)现象,P(0.7%)表现为微量的释放现象.整体而言,凋落叶分解过程中C、N和P元素在冬季的冻结初期、冻结期和融化期整体表现为释放—富集—释放的模式,但康定柳和方枝柏凋落叶N表现为富集—富集—释放模式,方枝柏凋落叶P表现为释放—富集—富集模式.同时,凋落叶C、N和P元素的释放率受河流水温、p H、电导率和C、N、P营养元素等水体环境因子的显著影响.这些结果表明高山森林河流水环境特征显著影响了凋落叶分解过程中元素动态及其相关的物质循环过程,但影响程度受到凋落叶种类和基质质量的控制.     

四氯丙烯对稀有鮈鲫的急性毒性及安全浓度评价

采用半静态试验方式测试了四氯丙烯对稀有鮈鲫(Gobiocypris rarus)的急性毒性,试验浓度分别设定为0.25 mg·L~(-1)、0.30mg·L~(-1)、0.36 mg·L~(-1)、0.42 mg·L~(-1)、0.50 mg·L~(-1)和0.60 mg·L~(-1),同时进行空白对照(试验用水)和分散剂对照(体积分数为0.006%的吐温-80水溶液)试验。采用气相色谱法对试验溶液进行浓度分析,实测浓度分别为0.19 mg·L~(-1)、0.25 mg·L~(-1)、0.34 mg·L~(-1)、0.40 mg·L~(-1)、0.51 mg·L~(-1)和0.64 mg·L~(-1),试验结果以实测浓度表示和统计。结果表明:四氯丙烯致稀有鮈鲫无死亡发生(EC0)的最高浓度为0.25 mg·L~(-1),导致稀有鮈鲫100%死亡(EC100)的最低浓度为0.51 mg·L~(-1)。根据实测浓度,用SPSS(17.0)概率单位法求得四氯丙烯对稀有鮈鲫的半数致死浓度96 h-LC50为0.347 mg·L~(-1),95%置信区间为0.328 mg·L~(-1)~0.361 mg·L~(-1)。     

赤潮灾害经济损失评估技术方法

为有效应对赤潮灾害防灾减灾、灾后救援及管理的需求,在综合分析前人提出的赤潮灾害损失评估技术方法的基础上,参考赤潮灾害对受灾体的危害特点,结合实际工作的需求及在实际中可获取的业务数据,提出了赤潮灾害经济损失评估指标体系;根据灾害经济学理论,借鉴其他自然灾害经济损失评估的先进思想,采用市场价格法,分别建立了包括海水养殖业经济损失、滨海旅游业经济损失、赤潮灾害业务与应急监测费用和赤潮灾害处置费用的赤潮灾害经济损失评估模型;最后,提出了赤潮灾害损失评估的技术流程。     

孑遗植物四合木(Tetraenamongolica)迁地保护中的光合作用日变化特征与生理生态适应性

为了进一步廓清迁地保护条件下孑遗植物四合木（Tetraena mongolica）的光合生理生态适应性,在分析了瞬时光合效率的基础上,应用LI-6400光合作用测定系统测定了迁地保护试验区的四合木以及原生境伴生种白刺（Nitraria tangutorum）的光合作用日变化,并测定了其生长量。结果表明：四合木实生苗的生长南北冠幅大小依次为乌海四合木核心区实生苗（26.48 cm×27.26 cm）>鄂尔多斯实生苗（21.27 cm×21.75 cm）>阿拉善实生苗（19.25 cm×18.27 cm）。在原生境地乌海四合木核心区种植的实生苗与阿拉善实生苗之间的生长量存在显著差异（P≤0.01）,与鄂尔多斯实生苗之间的生长量存在显著差异（P≤0.05）。迁地保护条件下四合木生实生苗植株叶片光合速率Pn日变化均呈“双峰”曲线。不同试验区四合木光合作用日变化（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间 CO2浓度（Ci）均表现出明显的分异。迁地保护四合木条件下原生境地栽培的四合木实生苗的光合速率>鄂尔多斯栽培的四合木实生苗的光合速率>阿拉善栽培的四合木实生苗。鉴此可以作进一步推论,孑遗濒危植物四合木从原生境地西鄂尔多斯核心区（乌海）东移进行迁地保护具有更高的生理生态适应性和生境适宜性。但完成“从种子到种子”进而实现“保存性和代表性”,最终实现四合木迁地保护的“保持性和防止性”,保持其遗传多样性和遗传稳定性,最终成功实现四合木的迁地保护仍有待作进一步探索和深入研究。     

表观遗传学机制与空气污染的健康效应

空气污染是一个全球性的问题,并且具有深远的环境影响。暴露于空气污染会对人体健康产生许多不同的影响,理解空气污染的健康效应又是一个复杂命题,既要考虑不同类型的污染物同时也要考虑相关疾病的复杂性。然而越来越多的研究表明,表观遗传学在空气污染相关疾病的发生、发展中发挥着重要的作用。空气污染物可引起DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA表达等表观遗传学改变,这种改变往往发生在疾病产生的早期,因此相关研究不仅可以了解疾病的发病机制,而且还为疾病早期诊断和预防筛选可能的标志物。本文综述了表观遗传学的几种修饰方式和空气污染物造成不良健康损伤机制的一些研究进展。     

Applying a new method for direct collection, volume quantification and determination of N2 emission from water

The emission of N₂ is important to remove excess N from lakes, ponds, and wetlands. To investigate the gas emission from water, Gao et al. (2013) developed a new method using a bubble trap device to collect gas samples from waters. However, the determination accuracy of sampling volume and gas component concentration was still debatable. In this study, the method was optimized for in situ sampling, accurate volume measurement and direct injection to a gas chromatograph for the analysis of N₂ and other gases. By the optimized new method, the recovery rate for N₂ was 100.28% on average; the mean coefficient of determination (R²) was 0.9997; the limit of detection was 0.02%. We further assessed the effects of the new method, bottle full of water, vs. vacuum bag and vacuum vial methods, on variations of N₂ concentration as influenced by sample storage times of 1, 2, 3, 5, and 7 days at constant temperature of 15°C, using indices of averaged relative peak area (%) in comparison with the averaged relative peak area of each method at 0 day. The indices of the bottle full of water method were the lowest (99.5%-108.5%) compared to the indices of vacuum bag and vacuum vial methods (119%-217%). Meanwhile, the gas chromatograph determination of other gas components (O₂, CH₄, and N₂O) was also accurate. The new method was an alternative way to investigate N₂ released from various kinds of aquatic ecosystems.     

Effects of water regime,crop residues,and application rates on control of Fusarium oxysporum f. sp. cubense

Biological soil disinfestation is an effective method to control soil-borne disease by flooding and incorporating with organic amendments, but field conditions and resources sometimes limited its practical application. A laboratory experiment was conducted to develop practice guidelines on controlling Fusarium wilt, a widespread banana disease caused by Fusarium oxysporum f. sp. cubense (FOC). FOC infested soil incorporated with rice or maize straw at rates of 1.5 tons/ha and 3.0 tons/ha was incubated under flooded or water-saturated (100% water holding capacity) conditions at 30°C for 30 days. Results showed that FOC populations in the soils incorporated with either rice or maize straw rapidly reduced more than 90% in the first 15 days and then fluctuated till the end of incubation, while flooding alone without organic amendment reduced FOC populations slightly. The rapid and dramatic decrease of redox potential (down to − 350 mV) in straw-amended treatments implied that both anaerobic condition and strongly reductive soil condition would contribute to pathogen inactivation. Water-saturation combined with straw amendments had the comparable effects on reduction of FOC, indicating that flooding was not indispensable for inactivating FOC. There was no significant difference in the reduction of FOC observed in the straw amendments at between 1.5 and 3 tons/ha. Therefore, incorporating soil with straw (rice or maize straw) at a rate of 3.0 tons/ha under 100% water holding capacity or 1.5 tons/ha under flooding, would effectively alleviate banana Fusarium wilt caused by FOC after 15-day treating under 30°C.