三峡大坝附近地区反季节蔬菜生产及其产业化战略

三峡大坝附近地区有发展反季节蔬菜生产的小气候环境,有比较丰富的可开垦利用的土地资源,具有广阔的市场。秭归县因地制宜地建设“河谷平坝保护地蔬菜基地”：和“高山反季节蔬菜基地”两大类型反季节蔬菜生产基地,极大地丰富了三峡工程建设区的副食品供应,增加了库区移民的经济收入,取得了很好的经济效益,很大的社会影响和良好的生态效应。     

重金属污染耕地不同修复主体的实施效果研究

本文利用长株潭重金属污染耕地修复治理试点区1320个样本的微观数据,以落地率、实施时效、质量评分作为修复主体实施效果评价指标,实证分析了试点区内修复主体基本情况和实施效果差异。结果表明:①2014—2017年,试点区内修复主体主要类型不变,为农户、大户、村组专业队、合作社、企业;修复主体数量变化较大:农户数量和占比均较大幅度下降,其他主体数量和占比均快速增长。②2017年五类修复主体单个修复面积均有所增加,且单个企业、合作社、村组专业队、大户的修复规模显著大于单个农户,单个修复主体的修复面积差距大。③与2014年相比,2017年五类修复主体的落地率、实施时效、实施质量均有所提升,整体来看,企业实施效果最好,其余依次是合作社、村组专业队、大户、农户;五类修复主体单项修复治理技术措施的实施效果存在明显差异。④影响修复主体实施效果的主要因素有经济、政策、社会、自然、实施个体、技术难度等。大规模重金属污染耕地修复治理应该注意:修复主体多元化;积极培育社会化服务组织;加强宣传培训。     

湖南省农业资源利用综合评价研究

农业资源评价是农业资源区划的一项基础性工作,近年来湖南农业资源状况发生了很大变化,并且以往的农业资源评价思路、评价方法与手段、评价指标体系等也与新时期农业发展的要求不相适宜,农村与农业经济政策的调整更为新时期的农业资源评价工作提出了新的更高目标与要求,很有必要以新的视角和理念、先进的方法与现代化的技术手段,在查清农业资源家底的情况下,重新对湖南农业资源利用进行客观公正的评价。本文从评价指导思想、评价原则等方面构建了湖南农业资源评价的基本思路,利用农业资源可持续利用评价模型和资源丰度指数模型等评价模型从资源可持续利用、资源丰度等两个角度对湖南农业资源进行了综合评价,得出了与湖南农业资源实际相吻合的评价结论,并根据农业资源实现可持续发展的限制因子,从正确处理耕地利用与保护的关系、建立集约化农业生产体系、实行农业资源开发和保护并举、强化农业资源利用的科技支撑、大力发展生态农业、大力培养新型农民等方面提出了实现湖南农业资源可持续利用的对策建议。     

洞庭湖最小生态需水量研究

从湿地水文的角度对典型通江湖泊--洞庭湖3个时期的最小生态需水量进行了研究。结果表明：（1）1974和1988年的最小生态水位均为24 m,而1998年为246 m;（2）1974、1988和1998年的最小生态蓄水量分别为2106×108、1804×108和1880×108 m3;（3）1974～1987、1988～1997和1998～2007年的最小出湖生态需水量的平均值分别为3 396、3 379和4 717 m3/s,最小入湖生态需水量的平均值分别为2 657、2 704和3 745 m3/s。可见,随着洞庭湖的演变,1974年最小生态水位比1998年大幅减少,最小生态蓄水量明显增加,出、入湖最小生态需水量不均衡增加。最后,对洞庭湖最小生态需水量的变化原因进行了分析,并提出了生态恢复对策     

城郊农田土壤Pb、Cd的空间变异与评价研究

为了研究城郊区域农田土壤重金属的空间分布特征与质量状况,采用ArcGIS缓冲分析和地统计分析模型分析了长沙城郊农田土壤Pb、Cd的空间变异规律;运用单因子评价法对土壤Pb、Cd的质量状况进行了现状评价;采用Hakanson法对农田土壤Pb、Cd进行了潜在生态风险评价。结果表明,土壤Pb、Cd含量大部分处于Ⅰ级水平（背景状况）,但两种元素均存在不同程度的累积,尤其是Cd的累积程度更为突出。土壤Pb、Cd的平均含量在20km以内、20～40、40～60 km的缓冲区由近至远均呈下降趋势,表明城市人类活动在一定空间尺度内对城郊区农田土壤Pb、Cd含量有较大影响;通过半变异函数分析,土壤Pb、Cd在较大范围内存在空间相关性,Pb和Cd的空间变异均是由结构性因素和随机性因素共同作用引起的。Pb、Cd的单项累积指数和潜在生态危害系数均呈现出近郊>远郊>中郊的趋势,各区域土壤Cd的潜在生态危害趋势较土壤Pb更明显,城市近郊南北方向区域及远郊局部工矿聚集区是农田土壤Pb、Cd的累积程度和污染风险较高的区域     

亚热带丘陵区集约化养猪场氨气近源沉降的土壤和植物氮素响应

选取中国亚热带丘陵区一集约化育肥猪场为研究对象,采用环形扩散管大气采样系统(DELTA),开展为期1 a养殖场500 m近源区大气氨浓度监测,采用双向交换模型,估算氨沉降量。采集养猪场近源区土壤、植株样品,探究大型集约化养殖场近源区土壤、植物氮素对氨沉降梯度的响应特征。结果表明：养猪场近源区土壤无机氮含量为2.3—32.4 mg·kg^-1(以铵态氮为主),随氨沉降量增加而增加。草本(白茅)盖度随氨沉降量增加而增加,500 m范围内增幅平均可达45.7%;灌木(黄荆)盖度随氨沉降量增加而减小,降幅平均为27.5%。植株叶片氮含量与氨沉降间关系不明显,灌木、苔藓叶片δ¹⁵N值为-13‰—-2‰,且随氨沉降增加而减小。δ¹⁵N可用于识别植物叶片氮素来源,与植株叶片总氮含量相比,植株叶片δ¹⁵N对氨沉降具有更好的生物指示作用。     

利用秸秆材料处理养殖废水过程中氮的转化与氨排放特征

养殖废水浓度过高,直接排入生态湿地容易造成植物死亡。因此,在养殖废水进入生态湿地之前,须进行前处理,降低其养分浓度,以确保生态湿地对养殖废水的处理效果。通过野外控制实验,研究了添加不同作物秸秆对养殖废水的处理效果,并考察了作物秸秆材料对氮的转化特征。结果表明:通过设置麦秸、玉米秆、稻草和对照4个实验组,在经过6个月的连续处理后,总氮出水浓度为359.8～614.0 mg·L~(-1),去除率为30%～40%,氨氮出水浓度降至210.6～449.1 mg·L~(-1),作物秸秆对高负荷养殖废水中氮的脱除效果显著;出水氨氮浓度在绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)人工湿地要求的植物耐受限度内;不同形态氮浓度在基质系统处理前后的占比变化不大,主要以氨氮为主(平均为68.3%),其次为颗粒态氮(平均为22.0%),硝态氮占比极低(1%);添加作物秸秆能降低养殖废水的氨挥发,生物基质消纳系统中以氨挥发形式损失的氮约占TN去除量的10%,明显低于自然条件下的损失率(60%)。以上研究结果对优化生态湿地处理高负荷畜禽养殖废水工艺具有参考价值和指导意义。     

生物质炭对双季稻田土壤反硝化功能微生物的影响

目前,基于田间条件下生物质炭添加对稻田反硝化微生物的调控效应还不甚明确.为此,本研究采用小区试验,通过在双季稻田添加不同量的小麦秸秆生物质炭(0、24和48 t·hm-2,分别用CK、LC和HC代表),结合实时荧光定量PCR(q PCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析技术,研究了生物质炭添加对双季稻田休闲季和水稻季土壤反硝化微生物相关功能基因(调控硝酸还原酶的nar G基因,亚硝酸还原酶的nir K基因和氧化亚氮还原酶的nos Z基因)的影响.由于生物质炭呈碱性,添加到土壤后,可提高稻田休闲季土壤p H 0. 2～0. 8个单位.生物质炭本身含有部分可溶性N,因此,添加生物质炭可增加休闲季土壤铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量,增幅分别达21. 1%～32. 5%和63. 0%～176. 0%,但由于其吸附作用,降低了水稻季NH_4~+-N含量48. 8%～60. 1%.生物质炭添加增加了休闲季微生物生物量氮(MBN)含量,这可能是由于生物质炭较大的比表面积为微生物生存提供了适宜的环境,可利用养分的增加促进了微生物的生长.与对照相比,休闲季生物质炭引起的NH_4~+-N和NO_3~--N含量增加,促进NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,进而增加nar G和nos Z的基因丰度(P0. 05),同时,生物质炭处理p H的提高促进了nos Z的基因丰度的增加,显著改变了反硝化功能基因nar G和nos Z的群落结构,并以此对反硝化作用产生影响,但未对休闲季氧化亚氮(N_2O)排放产生影响.而在水稻季,生物质炭增加了土壤nos Z的基因丰度(P 0. 05),HC处理增加了nir K基因丰度(P 0. 05),这也是导致水稻季HC处理N_2O排放增加的重要原因.生物质炭通过降低水稻季土壤NH_4~+-N含量,改变了nir K和nos Z基因的群落结构,而nar G基因群落结构的变化影响了土壤N_2O排放.综上所述,生物质炭可通过改变双季稻田土壤性质,来影响参与土壤反硝化作用的相关微生物,进而影响土壤N_2O排放及NO_3~--N的淋失.     

稻田土壤N2O消纳能力及nosZ-I型功能种群应答机制

稻田土壤长期的淹水厌氧环境有利于反硝化作用的进行,是导致N₂O大量排放的重要原因之一.目前,关于稻田土壤N₂O排放特征的相关研究已有不少,然而关于稻田土壤N₂O的消纳能力及相关功能微生物的应答机制尚不明确.本研究以淹水水稻土原状土柱（0~5 cm）为研究对象,在土柱底部输入外源N₂O气体,系统监测所添加外源N₂O通过土柱的浓度及关键土壤因子的动态变化特征,以及分析nosZ-I型功能种群组成的演替规律,以期揭示淹水水稻土N₂O的消纳能力及nosZ-I型功能种群的应答机制.结果表明,外源N₂O输入后约97.39%扩散进入土柱,逸散出土表的N₂O占0.72%~7.75%,达到排放高峰后被土壤继续消耗,培养192 h后外源N₂O处理比对照多消耗67.10% N₂O,N₂O消耗速率提高144.2%.同时,NH₄⁺-N、NO₃^--N和DOC分别多消耗了19.65%、16.29%和8.41%.N₂O输入192 h后nosZ-I的群落多样性没有显著差异,但是其种群组成发生显著改变：优势菌株OTU5004、OTU5065、OTU960和OTU1282（Proteobacteria）相对丰度显著提高,其中OTU5004菌株相对丰度比初始样和CK升高7.30%和4.63%,非优势菌株OTU5265（Azoarcus sp.）比初始样和CK升高0.33%和0.15%.上述结果表明,0~5 cm深度渍水水稻土壤具有很强的N₂O消耗能力,外源N₂O添加使N₂O消耗速率明显加快,提高了淹水水稻土壤对N₂O的消纳潜力,促进碳氮转化和nosZ-I群落组成变化,这将为降低大气N₂O排放提供新的参考.     

基于Landsat的近20余年东洞庭湖湿地草洲变化研究

利用多时相Landsat TM/ETM+影像,采用决策树分类法解译水域、泥沙滩地、草洲3种湿地类型,结合数字高程模型和相关水文信息,通过矩阵转移和贝塞尔曲线插值的方法,对低水位条件下东洞庭湖湿地草洲的时空变化特征进行分析。结果如下：（1）1989～2011年,草洲面积增加30506 km2,泥滩地面积减少27428 km2,水域面积呈波动状态;（2）草洲的主要扩张区域为长洲、新生洲、飘尾洲沿湖盆边缘部分、牛头洲大面积区域、武光洲 柴下洲、中洲 团洲部分;（3）草洲面积按高程分布呈先增后减特征,草洲覆盖的优势区域与非优势区域的高程分界点逐渐降低,水域和泥滩地分布的优势区域高程范围缓慢下移。草洲植被的生长分布和淹水条件关系密切,泥沙淤积和水文条件的改变都能导致淹水条件的变化,进而推进东洞庭湖草洲范围的扩张。此研究对于进一步明确洞庭湖湿地演变趋势及其形成机制具有重要意义