黄河流域农业水资源与水环境问题及技术对策

对黄河流域农业水资源与水环境现状和存在问题进行了分析,并针对这些问题,提出了改善黄河流域农业水资源利用与水环境安全的技术对策。研究指出,黄河流域水资源贫乏、水质污染严重、灌溉水水质劣化、农业水资源供需矛盾突出,水环境日趋恶化,产生了严重的生态环境问题;而目前我国缺乏有效的农业水资源和水环境监测预警系统,节水农业和水污染防治技术水平低,基础设施落后,信息平台建设不够,农业种植结构和水资源不匹配。今后应加快建立农业水资源与水环境监测预警系统与信息平台,积极推进农业水资源高效利用技术升级,全面提高农业污染防控技术水平,加强农业水环境保护,调整种植结构,建立节水高效种植制度。     

水资源约束地区种植结构优化研究——以华北地区为例

在水资源短缺地区,除了节水灌溉技术、节水栽培技术之外,调整种植结构也是农业节水的一项重要技术措施。论文综合考虑区域社会、经济、环境协调发展,构建了区域节水高效种植结构调整的多目标模糊优化模型,克服了以往模型研究中存在的只注重经济效益而忽视社会和生态效益的局限性。并应用该模型对水资源严重短缺的华北地区进行实证研究,通过对该区种植结构调整的定量分析运算,提出了该区2010年和2030年的节水高效种植结构优化调整方案,该方案重点压缩了高耗水作物种植比例,扩大了低耗水作物种植比例,种植业用水效率逐步提高。     

骨炭粉对Cd污染农田的修复效果与稳定性评价

为了探明骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及稳定性,以潮土与红壤Cd污染农田土壤为对象,基于土壤Cd有效态、作物降Cd率（DR,%）及降Cd失活率（IR,%）等指标,研究田间条件下施用3种浓度（0.25%、0.50%及1.0%）骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及120,360d后修复效果的稳定性.结果表明：骨炭粉处理均能有效促进潮土与红壤中作物生长,增加作物产量.施用骨炭粉能不同程度提高土壤中pH值、阳离子交换量（CEC）、全磷及有效磷含量;其中,0.5%和1.0%骨炭粉处理均显著（P<0.05）提高土壤pH值、土壤全磷及有效磷含量.与对照相比,不同骨炭粉处理120d后潮土和红壤中有效态Cd含量分别降低32.1%~48.4%、32.8%~56.2%,360d后土壤中有效态Cd仍然显著低于对照,降幅为26.9%~37.8%、25.8%~39.5%.对修复后三季作物Cd吸收测定结果表明,与对照相比,不同浓度（0.25%~1.0%）骨炭粉处理的第一季作物降Cd率（DR_-Cd）分别达36.0%~60.4%、33.9%~58.2%,作物降Cd率随骨炭粉施用量增加而增加.基于降Cd失活率（IR_-Cd）对骨炭粉修复效果的稳定性测定结果表明,潮土与红壤施用骨炭粉360d后,第三季作物降Cd失活率IR_-Cd为21.2%~34.7%和6.2%~21.6%,表明在酸性红壤中修复效果的稳定性大于潮土.综上骨炭粉对Cd污染土壤的修复效果及其稳定性结果表明,骨炭粉在Cd污染农田土壤修复中具有较大应用价值.     

香溪河流域人类活动净磷输入量及其影响因素

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入（NAPI）模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明：在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAPI整体呈下降趋势;在空间尺度上,NAPI呈现东北部高于西南部的趋势,影响香溪河流域NAPI的主要乡镇为黄粮镇、峡口镇和昭君镇,占香溪河流域NAPI的63.8%;河流磷输出占NAPI的百分比为10.7%~79.5%;从NAPI结构上看,影响香溪河流域NAPI主要的影响因素为磷肥施入量,占香溪河流域NAPI的46%~68%,次要影响因素为食物磷和磷化工及磷矿开采导致磷素释放量,分别占香溪河流域NAPI的14%~32%和16%~24%;从NAPI影响因素上看,NAPI与人口密度和耕地面积占比均呈极显著正相关（P<0.001）,而在小流域研究尺度上,NAPI与河流磷输出的相关性不显著（P>0.05）,不具有直接的响应关系.因此,香溪河流域磷素管理应优先考虑重点区域（黄粮镇、峡口镇和昭君镇）,控制化肥施用量,并提高工厂污染物排放标准.     

洱海流域乡镇尺度上人类活动对净氮输入量的影响

人类活动引起的氮素过量输入已经成为引起水体富营养化及其他生态危害的主要原因.为了研究人类活动对流域氮素的影响,本文基于洱海流域16个乡镇行政单元的统计数据,考虑流动人口的影响,利用NANI模型估算洱海流域乡镇尺度的人类活动净氮输入量(net anthropogenic nitrogen inputs,NANI).结果表明,2014年洱海流域NANI总量为29.81×10~3t,单位面积输入强度(以氮计)为10 986 kg·(km~2·a)-1,显著高于我国平均水平.当地旅游人口带入的食品氮输入为0.26×10~3t,占到了流域居民食品氮输入的8%.从氮素的输入量的构成来看,肥料输入是最大的贡献源,占到了流域净氮输入的47%,其次为食品饲料的净氮输入.在空间分布上,乡镇单元的NANI分布呈现明显区域化特征,从流域整体上看呈现北高南低的特点.耕地或人口集中的乡镇NANI强度偏高,洱海流域具有较大的氮素污染风险.     

土壤Mehlich-3可浸提态镍对大麦根伸长的毒性

本研究选择我国具有代表性的11种外源添加镍（水溶性镍盐）污染土壤样品,在模拟田间人工降水（淋洗和非淋洗）处理后,研究了Mehlich-3单次或连续3次浸提态镍对大麦根伸长的毒性.结果发现：结合重要影响因素土壤pH值,Mehlich-3可浸提态镍和外源添加镍具有显著相关关系;基于Mehlich-3可浸提态镍的植物毒性阈值也显著受土壤性质影响（半抑制浓度可相差38倍以上）.通过回归分析发现土壤性质对Mehlich-3浸提镍的生物毒性的影响与Mehlich-3浸提次数有关,主要影响因子分别是铁铝锰氧化物和粘粒含量（单次浸提）或土壤pH值和有机质（3次浸提）.研究建立了基于可浸提态镍对大麦根伸长的毒性阈值预测模型.研究结果证明了重金属的化学浸提态代替全量作为风险评价标准的可行性,为提高土壤中镍的生态风险评估的准确性和科学性提供支撑.     

不同草本植物间作对Cd污染土壤的修复效果

为了研究不同草本植物间作对空心菜Cd吸收效果及污染土壤中Cd移除率的影响,采用盆栽试验,以空心菜茎叶Cd消减率与土壤中Cd移除率为主要指标,研究了空心菜在Cd污染土壤中单作及与10种草本植物（高丹草,苏丹草,狼尾草,黑麦草,苦卖菜,菊苣,籽粒苋,三叶草,紫花苜蓿,紫云英）间作的Cd积累效应与对Cd污染土壤的修复效果.结果表明：不同间作处理对空心菜茎叶与根中Cd含量有显著影响,其中,空心菜与高丹草、苏丹草、狼尾草间作后,空心菜茎叶Cd含量显著降低,空心菜茎叶Cd的消减率分别达到34.0%、35.8%、34.3%;菊苣、籽粒苋、三叶草、紫花苜蓿及紫云英与空心菜间作对空心菜茎叶Cd吸收有不同程度促进作用.间作的不同草本植物对土壤中Cd的吸收间有显著差异,地上部Cd含量范围1.81~12.87mg/kg,最大相差7.1倍;不同间作植物茎叶中Cd含量大小为：苦荬菜 > 菊苣 > 苏丹草≈黑麦草 > 高丹草≈狼尾草 > 紫花苜蓿≈籽粒苋 > 三叶草≈紫云英.不同草本植物与空心菜间作对土壤Cd移除率为0.35%~1.49%,其中,高丹草、苏丹草、狼尾草对土壤Cd的移除率分别达到1.46%、1.49%和1.48%;高丹草、苏丹草、狼尾草间作不仅可以有效降低空心菜Cd含量,同时对污染土壤中Cd具有较高的移除率,在Cd污染农田土壤的间作修复中具有较好的应用价值.     

耕地集约化利用研究进展评述

耕地集约化利用是人类作用下的一种耕地发展模式,对于国家粮食安全、农产品供给保障、生态安全和经济社会可持续发展等具有重要作用,开展耕地集约化利用研究具有重要的科学意义。论文基于文献回溯和综合概括的方法,从科学内涵、描述指标、时空格局探测、归因分析、环境效益评估等方面对国内外耕地集约化利用的研究进展进行系统总结和评述,并提出了未来耕地集约利用研究的重点方向。从现有的研究进展来看,耕地集约化利用研究呈现如下特点：1）集约化利用的科学内涵既涉及到社会经济层面,也涉及到自然地理层面,不同学者从不同学科角度逐渐丰富其内涵,但尚未形成广泛认可的、综合自然属性和社会经济属性的耕地集约化利用内涵;2）集约化利用的评价指标具有多样性,不同指标描述了不同的特性,实际应用需要根据研究目标和区域特点,对各类指标进行筛选,选取具有典型代表性的单一或多指标;3）集约化利用时空格局及其变化的研究方法多样,统计方法和空间技术法是现有的主流方法,两种方法各有优势和不足,两者的结合是未来重要的发展方向;4）影响耕地集约化利用的因素具有复杂性和动态性,由于区域差异和尺度效应,尚不存在统一的主导因素;5）耕地集约化利用具有多功能和多效应,目前研究多关注于集约利用的粮食产出功能,对生态环境效应分析较为薄弱。未来研究需要注重社会经济科学和自然科学等多科学、多方法的交叉,重点加强耕地集约化利用的研究范式、时空格局探测技术、综合效应评估等方面的研究,实现耕地“可持续集约化利用”的最终目标。     

我国蚕豆根瘤菌的多样性和系统发育研究

采用数值分类、16S rDNA PCR-RFLP、IGS PCR-RFLP等方法对分离自我国11个省的50株蚕豆根瘤菌及11株参比菌株进行了表型测定和遗传型研究,同时对5株蚕豆根瘤菌的代表菌株进行了16S rDNA全序列测定.表型测定的结果表明,在80%的相似水平上供试菌株分为4个群,各群间存在地区交叉;16S rDNA PCR-RFLP的聚类结果与数值分类的聚类结果有很好的一致性;IGSRFLP反映的多样性更明显,形成的遗传群较多,可用于菌株间的鉴别.实验结果表明我国蚕豆根瘤菌具有极大的表型多样性和遗传多样性.系统发育研究结果表明,蚕豆根瘤菌的代表菌株均位于快生根瘤菌属(Rhizobium)系统发育分支,与R.leguminosarum USDA2370的全序列相似性达99.9%,说明蚕豆根瘤菌属于Rhizobium,系豌豆根瘤菌的一个生物型.图4表3参12     

长期不同施肥下灰漠土有机磷组分的变化

土壤有机磷是土壤磷素的重要供应源,也是植物吸收磷素的重要来源。对灰漠土16年长期不同施肥条件下,土壤有机磷的四种形态(活性有机磷、中活性有机磷、中稳性有机磷和高稳性有机磷)进行了测定。结果表明,不施磷肥处理(CK、N)土壤有机磷组分有下降趋势,施磷肥处理(NP、NPK和NPKM)可以提高有机磷各组分的含量,但是只有氮磷钾配合有机肥施用效果显著,有机磷总量和中活性有机磷提高了60%左右。不同施磷下灰漠土有机磷组分均以中活性有机磷为主,其占有机磷的比例为80%～90%;四种有机磷含量次序为中活性有机磷>中稳性有机磷>活性有机磷>高稳性有机磷。土壤有机磷组分中,活性和中活性有机磷含量与速效磷的相关性达极显著水平(相关系数分别为0.9403**,0.9894**;n=5),说明土壤活性有机磷和中活性有机磷有效性相对较高,是植物有效磷的主要形态。