无定河流域地表水硝酸盐浓度的时空分布特征及来源解析

无定河流域作为黄河的一级支流,其水生态环境质量深刻影响着黄河流域生态保护与高质量发展.为识别无定河流域硝酸盐污染来源,对2019～2021年期间无定河的地表水样品进行了采集,探究了流域地表水体硝酸盐浓度的时空分布特征及影响因素,借助水化学方法、氮氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定性和定量地确定了地表水硝酸盐各来源及其贡献率.结果表明,无定河流域硝酸盐浓度存在显著时空差异.时间上,丰水期地表水NO^-₃-N浓度均值高于平水期;空间上,下游地表水NO^-₃-N浓度均值高于上游.地表水硝酸盐浓度的时空差异主要受降雨径流、土壤类型以及土地利用类型的影响.无定河流域地表水丰水期硝酸盐的主要来源是生活污水及粪肥、化学肥料和土壤有机氮,其贡献率分别为43.3%、 27.6%和22.1%,降水的贡献率仅占7.0%.不同河段地表水硝酸盐污染源贡献率存在差异,上游土壤氮贡献率明显高于下游,为26.5%;而下游生活污水及粪肥的贡献率明显高于上游,为48.9%.可为无定河乃至干旱及半干旱地区的河流硝酸盐来源解析和污染治理...     

黄土区洛川塬地下水化学特征及影响因素分析

地下水是黄土塬区的主要水源,探讨其水化学特征及控制因素对于地下水资源合理利用和有效管理具有重要意义.以洛川塬为研究区域,通过该区2015～2017年采集的地下水的阴阳离子测定,运用Piper图、Gibbs图、相关性分析和正演模型等方法,对地下水的水化学特征及其控制因素进行了分析.结果表明:①地下水为弱碱性低矿化度水,水化学类型为CaMg-HCO_3型;②地下水的离子浓度特别是Na~+、Ca~(2+)和HCO_3离子有时空变异,可能受降水淋溶土壤、阳离子交换和地下水的水平流动等因素影响.③影响地下水离子浓度的主要因素为碳酸岩和硅酸岩风化作用,其中碳酸盐岩风化平均贡献率介于47%～85%,硅酸盐岩风化的贡献率介于6%～38%.蒸发岩溶解、人类活动及大气输入的贡献非常小,平均贡献率均小于5%.可见,深厚的黄土为优质地下水的储存提供了良好的条件,目前水质仍然受自然因素主导.     

2003~2018年干旱对中国森林绿度异常的影响

基于卫星观测和气象再分析数据提取2003~2018年间中国森林绿度异常现象(月尺度LAI长期趋势的累积偏差), 并分析干旱对森林绿度异常影响的时空动态变化, 探究不同森林类型的干旱敏感性.结果表明: ①干旱导致的绿度异常现象频率分布呈现出南高北低的空间格局, 而高强度异常现象主要分布于中国的东北与西南地区.②2003~2018年间绿度异常严重程度呈现显著增加趋势(即绿度异常强度指数下降), 变化率为: -0.06/a(P<0.05), 而绿度异常面积比率下降, 变化率为-0.0049/a.③中国森林对干旱胁迫较为敏感的区域主要分布于云南北部与大兴安岭北部, 这是由区域的地质和气候特点以及植被类型共同作用导致的.④干旱主导区不同森林类型的干旱敏感性依次为: 阔叶林>针叶林>混交林, 绿度异常与SPEI回归斜率依次为1.8>1.3>1.2.⑤针叶林遭受的干旱强度最高, 2003~2018年间统计的SPEI中位数为-1.65, 绿度异常现象也最为严重, 多年绿度异常指数中位数为-1.81, 说明干旱强度而非敏感性主导了森林绿度异常的现象.     

长期定位施用牛粪对夏玉米-冬小麦体系农田N2O和NO排放的影响

利用静态暗箱法对关中平原27 a长期定位施肥农田氧化亚氮(N_2O)和一氧化氮(NO)排放通量进行周年(2017年6月到2018年6月)观测,目的是阐明N_2O和NO的排放特征及其影响因子,定量评估施用牛粪对气体排放的影响.田间试验采用随机区组试验设计,设置3种处理.对照(CK)处理全年不施肥.全化肥(NPK)和化肥加牛粪(NPKM)处理全年施氮(N)量为353 kg·hm~(-2),其中夏玉米季为188 kg·hm~(-2),均为尿素N;冬小麦季为165 kg·hm~(-2),NPK处理全部为尿素N,而NPKM处理尿素N与牛粪N的比例为3∶7.结果表明,CK处理气体排放通量较低且无明显季节变化,NPK和NPKM处理气体排放高峰主要与施肥和灌溉有关,N_2O和NO排放最高峰值分别为103. 0 g·( hm~2·d)~(-1)和71. 0 g·( hm~2·d)~(-1),均出现在NPKM处理玉米季.当土壤温度高于20℃时,NPK和NPKM中NO/N_2O比均与土壤充水孔隙度呈显著负相关关系(P 0. 01),说明土壤温度和水分含量共同影响气体排放.各处理N_2O年排放量分别为0. 21、2. 32和2. 15 kg·hm~(-2),NPK与NPKM处理间差异不显著(P=0. 74); NO年排放量分别为0. 23、0. 80和1. 46 kg·hm~(-2),NPK和NPKM处理间差异显著(P 0. 05).说明长期施用牛粪对N_2O排放无影响,但可显著增加NO排放.     

微生物有机肥对樱桃园土壤细菌群落的影响

采用田间试验,探究微生物有机肥对樱桃园土壤细菌群落的影响.利用高通量测序和实时定量PCR技术,研究不施肥（CK）、常规施肥（CN）和施微生物有机肥（CB）处理土壤细菌数量、多样性和群落结构的变化.结果表明,施微生物有机肥显著提高了土壤有机质、全氮、碱解氮和速效磷含量.结合16S rRNA基因拷贝数和α^-多样性指数结果,发现施微生物有机肥能提高细菌数量,且提高细菌多样性和丰富度.不同施肥处理显著改变了细菌群落结构.门水平上,变形菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、放线菌门为优势类群,共占细菌总量的74.3%~85.1%.目水平上,CB处理中Acidobacteria_Gp4和Gp6相对丰度显著低于CK处理,而Acidobacteria_Gp7较CK处理增加了75.4%.冗余分析结果表明,环境因子解释了细菌群落变化的92.3%,土壤有机质、全氮含量和pH值是造成樱桃园土壤细菌群落结构差异的主要原因.因此,施用微生物有机肥能显著提高土壤养分含量、土壤细菌数量及群落多样性,对于培肥地力极为重要.     

两性修饰磁化炭对紫色土吸附菲的增强作用

为了验证两性修饰磁化炭材料对紫色土吸附菲的增强作用,采用共沉淀负载Fe_3O_4法和湿法有机负载分别制备了磁化炭(MC)和不同十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰比例的两性修饰磁化炭(BS+MC),将其以1%的质量比加入到紫色土(PS)中,分别形成PS_(MC)和PS_(BS+MC)混合样品,批处理法研究各混合样品对菲的等温吸附和热力学特征,并对比了不同温度、离子强度和pH值对菲吸附的影响。结果表明:(1) MC和BS-MC材料的添加均增强了PS对菲的吸附能力,菲吸附量呈现PS_(200BS+MC)> PS_(150BS+MC)> PS_(100BS+MC)> PS_C> PS_(MC)> PS_(50BS+MC)> PS_(25BS+MC)> PS的趋势,PS_(BS+MC)对菲的吸附量随着添加材料上BS-12修饰比例的增加而增加。(2)菲在各供试土样上的吸附均表现为增温负效应(物理吸附),溶液pH值变化仅对PS_(150BS+MC)和PS_(200BS+MC)吸附菲有显著影响。离子强度增大不利于各供试土样对菲的吸附。(3) Henry模型适用于描述菲在供试土样上的等温吸附,且该过程呈现自发的、焓减和熵增的特征。从PS_C到PS_(MC)再到PS_(BS+MC),吸附过程呈现自发性、放热量和混乱度均增大的特征。     

不同作物对外源硒动态吸收、转运的差异及其机制

查明作物硒吸收、转运随生育期的动态变化,有助于更好地了解硒在土壤-植物系统中的迁移进而对其有效性进行调控.本文采用盆栽试验,研究了6种不同作物在8周生长期内对外源硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收和转运差异及可能机制.结果表明,作物对硒酸盐和亚硒酸盐的动态吸收规律显著不同.硒酸盐处理作物地上部和根部硒含量从种植3周后持续下降;而亚硒酸盐处理作物根部硒含量随生长逐步上升,地上部硒含量随生长呈先上升后平稳或下降的趋势.两种硒处理在整个作物生长期内都有硒的累积,但植物体内80%的硒源于前6周的吸收.6种作物相比,硒酸盐处理芥菜地上部和根部硒含量最高,小麦地上部次之,亚硒酸盐处理,胡萝卜地上部硒含量最高,地下硒含量最小,而相同硒处理菜薹、紫甘蓝和绿菜花地上部和根部硒含量相近.绿菜花、紫甘蓝、菜薹、芥菜和小麦对硒酸盐的转运明显高于亚硒酸盐,胡萝卜对两种硒的转运能力相当.生物稀释作用影响作物硒含量的动态变化,尤以硒酸盐处理最为明显,供试植物硒含量与其干重呈显著负相关,但生物量改变引起的稀释作用并不能解释其对两种价态硒截然相反的吸收规律.进一步分析发现,硒酸盐处理6种作物硒累积量与作物生长期土壤有效硒改变量呈显著正相关（P<0.05）,但亚硒酸盐处理却未发现此结果;6种作物硒累积量仅占亚硒酸盐处理土壤有效硒的0.5%~18.1%,而硒酸盐处理除胡萝卜外5种作物硒累积总量为土壤有效硒量的1.1~4.5倍,由此可见,作物对外源硒酸盐和亚硒酸盐动态吸收的差异是作物硒吸收和转运能力、土壤供硒能力及生物稀释综合作用的结果,在作物硒的强化中应该综合考虑.     

添加复合吸附剂对土吸附菲和Cr (Ⅵ)的影响

为了探究添加复合吸附剂对土吸附菲和Cr（Ⅵ）的影响,采用玉米秸秆生物炭和200% CEC十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）修饰膨润土（B_200B）以质量比1：2、1：1和2：1组配为3种复合吸附剂（CS_1：2、CS_1：1和CS_2：1）,将其以不同添加量（2%、5%和10%）加入土,批处理法研究各土样对菲和Cr（Ⅵ）的等温吸附,并对比不同pH值和温度对吸附的影响.结果表明：①添加复合吸附剂的土（CS土）对Cr（Ⅵ）的吸附量是CK（土）的3.02~13.61倍,且等添加量下Cr（Ⅵ）吸附量表现为CS_2：1 > CS_1：1 > CS_1：2 > CK.吸附为自发过程,表现为焓增（CS_1：2除外）、熵增的特征.不同CS土对菲的吸附量为CK的3.87~13.00倍.2%和5%添加量下,菲的吸附量表现为CS_1：2 > CS_2：1 > CS_1：1 > CK,而菲吸附量在10%添加量下为CS_1：2 > CS_1：1 > CS_2：1 > CK.吸附表现为自发、焓减和熵增的特征.②10~30℃范围内,CK、CS_1：1和CS_2：1土对Cr（Ⅵ）的吸附量增加了5.84%、4.63%和8.22%,而CS_1：2土对Cr（Ⅵ）的吸附量降低2.70%.CK对菲的吸附量从10~30℃增加1.69%,CS_2：1、CS_1：1和CS_1：2土对菲的吸附量分别降低了10.55%、4.36%和12.81%.③pH值4~10,CK对Cr（Ⅵ）的吸附无显著变化,而各CS土对Cr（Ⅵ）的吸附量随pH值增大而降低.CK、CS_1：2和CS_1：1土对菲的吸附量在pH=4最大,而CS_2：1土对菲的吸附量在pH=7最大.④复合吸附剂中B_200B比例越高,CS土对菲的吸附越佳,而生物炭比例越高,CS土对Cr（Ⅵ）的吸附越好.     

Cu2+和Pb2+在BS-12两性修饰膨润土上的吸附及其交互作用

两性表面修饰可以同时提高黏土矿物对有机物、重金属的吸附性能,研究两性修饰土对多种重金属共存条件下的吸附及交互作用对于其应用具有实际意义.采用红外光谱(FTIR)对膨润土(CK)和150BS-12修饰土(150BS-12)吸附金属离子前后进行表征,通过批处理法研究不同比例BS-12修饰膨润土对Cu~(2+)和Pb~(2+)在单一及Cu-Pb复合体系中的平衡吸附特征和差异,并探讨金属离子在修饰土样上的交互作用机制.结果表明,供试土样在单一及复合体系中对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附量均呈150BS-12 100BS-12 50BS-12 CK的顺序,吸附均符合Freundlich和Langmuir模型; BS-12修饰更有利于Cu~(2+)的吸附,但Pb~(2+)在BS-12修饰土样上的吸附量及选择性系数均大于Cu~(2+); Cu-Pb复合体系中,两种金属离子存在相互拮抗的作用,BS-12修饰在减弱Pb~(2+)对Cu~(2+)的拮抗作用的同时增强了Cu~(2+)对Pb~(2+)的拮抗作用,但Pb~(2+)对Cu~(2+)的拮抗作用仍大于Cu~(2+)对Pb~(2+)的拮抗作用;温度升高、p H升高和离子强度降低均能增加对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附,但其对两种金属离子的影响程度不同,也导致对金属离子间的交互作用产生影响.     

黄土高原地区两种土地利用方式CO2和N2O排放特征

为探究黄土高原地区两种不同土地利用方式下二氧化碳(CO_2)和氧化亚氮(N_2O)的排放特征,在长武黄土高原农业生态试验站,分别以15 a树龄的果园和麦田为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法对土壤CO_2和N_2O的排放进行了周年(2017年7月～2018年7月)田间原位观测.试验共设置果园施肥(AF)、果园对照(ACK)、小麦施肥(WF)和小麦对照(WCK)这4个处理.结果表明,土壤CO_2和N_2O排放随季节变化明显,降雨和施肥后均出现明显排放峰.AF处理的CO_2和N_2O累积排放量比WF处理高7. 14%和461. 4%.但ACK的CO_2累积排放量比WCK低10. 41%,而N_2O的累计排放量比WCK高109. 5%.果园N_2O的排放通量与表层土壤温度、水分显著正相关(P 0. 01),果园和麦田的CO_2排放通量均与表层土壤温度显著正相关(P 0. 05),而与表层土壤水分相关性不显著.因此,田间管理和环境因素综合影响土壤CO_2和N_2O排放,施肥量和土壤水热是造成两种土地利用方式CO_2和N_2O的排放特征和温室效应差异的主要因素.