不同土壤中镍的离子活度研究

自由离子浓度(或活度)是决定重金属的生物有效性和化学行为的关键因素,然而土壤系统中自由金属离子的活度测定与模型预测还存在很多不确定因素。该研究以重金属元素镍为研究对象,从它的固液分配系数、自由离子活度影响因素出发,通过经验的多元回归模型以及腐殖质平衡模型(WHAM VI)分析了影响其指标变化的关键因子。结果发现,土壤孔隙水的pH是影响镍在土壤固/液相分配的最关键因子,可以解释91%固液分配系数(K_d)的变化;同时,它也是影响自由镍离子活度占总镍百分比的最关键因子(r~2=0.74),土壤孔隙水中溶解性有机碳含量(DOC)可以提高回归模型的预测,但贡献率仅占10%。使用WHAM VI预测土壤孔隙水中自由镍离子活度的结果显示,采用惯用的65%活性富里酸(AFA)代替孔隙水中的活性DOM会导致预测值低于道南膜技术(DMT)测定值20%左右(碱性土壤除外),两者均方根误差(RMSE)达到15.7。分别降低碱性、中性、酸性土壤中的%AFA至50%、10%、5%,模型预测能力显著提高,预测值与实测值百分比的RMSE达到8.65。其研究结果说明土壤中的活性DOM比例较低(5%～50%),尤其对于中性与酸性土壤来说,活性DOM≤10%。该研究结果对于土壤系统的模型构建与重金属镍的环境风险评估具有重要意义。     

无人机数字摄影测量与激光雷达在地形地貌与地表覆盖研究中的应用及比较

无人机数字摄影测量（UAV-DAP）与激光雷达（LiDAR）凭借其机动灵活、高效便捷和高分辨率的特点,在地形地貌、生态监测、工程勘察、环境规划、林业资源清查等领域得到广泛应用。本文针对数字摄影测量与激光雷达的技术特征和应用趋势,着重比较两者在数据采集、数据处理、应用领域以及成本耗费等方面的区别,分析了两种技术在林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域的最新应用动态,并且基于两者的技术特点和发展动态提出了进一步的可能应用前景。基于运动结构重建算法的数字摄影测量技术获得的数字地表模型在一定条件下可以达到激光雷达技术的超高空间分辨率程度（如0.2 m×0.2 m）,但是数字摄影无法穿透植被冠层,而激光雷达可以较好地穿透植被层从而获取植被及地表信息。然而数字摄影测量技术设备简单、操作方便,成本低廉,并具有较高的空间分辨率,因而能够和高精度、高耗费、大数据量的激光雷达技术形成优势互补。无人机数字摄影测量与激光雷达技术是林业资源清查、地形地貌研究、灾害防控等领域在快速响应、高精度调查、多时期扫描等方面进一步发展的重要突破口。     

1981-2015年神农架林区森林生态系统净初级生产力估算

湖北省神农架林区是全国唯一以林区命名的行政单位,拥有全球中纬度地区唯一一块保存完好的原始森林,量化其森林生态系统NPP（net primary productivity,净初级生产力）对县域生态系统评估工作十分重要.基于CEVSA2（carbon exchange between vegetation,soil and atmosphere 2）模型模拟1981-2015年神农架林区森林生态系统NPP,并利用中国生态系统研究网络神农架站观测数据和野外调查数据进行验证,进而分析其NPP时空变化特征及其主要环境影响因子.结果表明:①1981-2015年神农架林区森林生态系统年均NPP为628.27 g/m2（以C计）,空间分布表现为中部较低、东部以及周边较高,具有明显的空间异质性.②1981-2015年神农架林区年均NPP的增长速率为2.58 g/（m2·a）（R2=0.65,P < 0.001）;运用Mann-Kendall突变检验法发现,1998年前后是NPP增长速率变化的突变点,虽然1998年前后两个时段NPP均呈上升趋势,但1999-2015年NPP增长率较1981-1998年下降了7.01%;从空间上来看,林区中部和北部NPP增长率[4~6 g/（m2·a）]相对较高,南部和东部部分地区NPP呈下降趋势,其变化速率在-3~0 g/（m2·a）之间.③神农架林区NPP年际变化与年均温、总辐射年际变化均呈正相关,与年降水量年际变化呈负相关,其中年均温年际变化对NPP年际变化的解释率最高,为43%（P < 0.01）;在空间尺度上,林区森林生态系统约67.83%区域的NPP年际变化由年均温年际变化控制,主要分布在林区中部和东南部,可见年均温是该地区森林生态系统NPP的主要影响因素.      

木质纤维素废渣对赤泥的脱碱及改良研究

赤泥是铝土矿提炼氧化铝后排放的强碱性废渣,数量巨大且环境风险大,如何无害化及土壤化处置是赤泥生态修复与治理的关键。该研究通过掺拌不同比例的木质纤维素酸性废渣,并进行复合微生物菌剂添加和覆叶排碱处理,对赤泥的pH、有机质含量及有效水容量进行了比较研究。发现掺拌木质纤维素废渣、添加复合微生物菌剂均能显著降低赤泥pH、增加有机质含量与有效水容量。其中添加复合微生物菌剂且赤泥与木质纤维素废渣质量比为7∶3时,赤泥pH可由11.08降至8.35,有机质含量由6.13 g/kg增至24.92 g/kg,有效水容量由8.80%增至19.17%,已达到一些耐盐碱植物的生长要求。覆叶排碱措施尽管对赤泥pH、有机质含量及有效水容量均无显著影响,但减少了可溶盐碱在赤泥表层的析出。故此,掺拌一定量的木质纤维素废渣并辅之以复合微生物菌剂添加及松叶覆盖等,是一种有效的"以废治废"的赤泥脱碱及改良方法。     

浮床水芹不同生长阶段水体活性物质代谢组学分析

为解析浮床水芹在不同生长阶段种植水中活性代谢物特征与差异,揭示水芹化感作用与环境微生物互作机制,对水芹种植水中代谢物进行定性定量研究十分必要.该研究利用非靶向代谢组学技术,采用LC-ESI-MS分析方法对水芹繁殖期、幼苗期、成熟期3阶段种植水中代谢物进行检测,结合多元统计和单变量统计方法筛选出主要代谢物和显著差异代谢物,并对环境修复相关代谢物进行了相关性分析.结果表明:①在不同生长阶段水芹种植水中共检测到306种代谢物,13种代谢物在各时期种植水中的相对含量均超过1%,其中包括甜菜碱、硬脂酸和芥酸酰胺等参与植物抗冻、化感作用和反硝化细菌富集过程的重要代谢物.②共112种代谢物在不同时期种植水中存在显著差异,化感作用代谢物硬脂酸和植物-根际微生物互作代谢物D-（-）-奎宁酸在各时期间均为显著差异代谢物.③相关性分析发现,硬脂酸、壬二酸、肉豆蔻酸、儿茶酚、3,5-二羟基苯甲酸、阿魏酸、水杨酸、咖啡酸和苯甲酸9种化感物质含量之间具有高度相关性（r>0.6,P < 0.01）,且在水芹幼苗期相对含量最高.研究显示,水芹种植水中存在至少23种环境修复相关代谢物,其中9种化感物质可能存在协同作用,幼苗期水芹更适于水芹提取物抑藻剂开发.      

鄂尔多斯高原沙地草地荒漠化景观现状的定量分析

基于相互垂直的2条5km长的样线的野外调查,分析了鄂尔多斯高原东南部地区沙地草地的景观现状.对2条样线上的斑块出现的频度的统计分析表明,该地区景观以小尺度斑块为主,有95%以上的斑块直径小于50m,平均斑块直径只有15m,但仍有较大面积的流沙斑块存在.对沿样线的裸地百分比盖度的半方差分析揭示了该区域荒漠化景观依赖于空间尺度的环境异质性,所调查的沿样线裸地百分比盖度的分维,接近于2,说明其空间异质性主要集中在较小的尺度上.这说明该区景观较为稳定,但沙化面积有扩大的趋势.