红壤稻田系统水分和养分转换效益研究

田间模拟施肥和水分管理模式的定位试验结果表明：施肥和水分管理模式显著地影响水分和养分的转化和生产效益。单施N的产量效应为4.5 kg/kg,而NP或NPK配施养分的产量效应分别为8.8 kg/kg和8.0 kg/kg;有机物料循环的增产率为56.5%;在有机物循环的基础上配施NPK化肥最大的增产率可达79.8%。常规灌溉年需水量为5 838 m3/hm2,田间水分分配为：蒸散占1/2,翻耕整地占1/6,植物构成占1/21,田间渗漏占1/14,其它环境耗水(维持)占1/5。晚稻灌溉占全年的71%,7～9月是灌溉需水高峰期,占全年灌溉量的68%。生产灌溉效率：生物量3.67 kg/m3,精谷量1.48 kg/m3。双季稻生产的灌溉,以早稻保持水层灌溉,晚稻按需配额灌溉的模式比较适宜。     

赤泥使用量对Cd污染稻田水稻生长的影响和修复机理

研究赤泥对中轻度Cd污染的酸性潮泥田稻谷产量和Cd污染修复机理的影响.结果表明,稻谷产量随赤泥施用量的增加呈先增加后下降的变化趋势.早稻以施4 500 kg/hm2赤泥的产量最高,晚稻以施3 000 kg/hm2赤泥的产量最高,分别比不施赤泥增加了11.36％和8.30％;稻草产量与稻谷产量不同,随赤泥施用量的增加而下降.水稻生长各时期土壤pH值和土壤阳离子交换量随赤泥施用量的增加均有不同程度的提高,施用赤泥不仅能在短时间内提高土壤pH值,还具有持续性.赤泥因其呈碱性可提高土壤pH值,而土壤pH值升高将使大量易溶性Cd向难溶态转化,pH值升高是导致土壤Cd活性降低最直接的原因.施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少是土壤pH值升高与土壤吸附能力增强共同作用的结果.水稻糙米中Cd的质量分数随赤泥施用量的增加而降低.与不施赤泥对照处理相比,早稻施赤泥RM-1、RM-2、RM-3、RM-4和RM-5处理糙米中Cd的质量分数分别降低了10.34％、31.03％、34.48％、41.38％和64.5％,晚稻糙米Cd质量分数分别降低了14.29％、32.14％、35.71％、39.29％和46.43％.其主要原因是施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少.     

洞庭湖区农业环境与湖垸农业可持续发展模式

围湖垦殖形成了洞庭湖区湖垸农业形式,湖垸农业的形成加速了湖区人口的增长,人口的压力也促进了围垦。不断的围湖垦殖使耕地面积迅速增加。由于湖泊面积减少,湖垸农业处于外洪内涝的环境中。归纳了洞庭湖区的农业环境问题：洪涝灾害发生频率加大;水面减少,生物多样性降低;环境污染严重,湿地生态功能衰退;土壤退化和潜育化严重;血吸虫病死灰复燃等。结合已有经验,提出了湖垸农业可持续发展模式：认真实施生态保护工程,减少泥沙淤积;调整湖垸农业结构,建立可持续发展生态农业模式：避灾、减灾模式、水生经济植物模式、工业原料作物模式、林农复合经营模式、湖洲草地草食畜禽模式、麻基（油菜）渔塘农业模式等。     

透明箱法监测稻田生态系统CO2通量的研究

采用透明箱法对稻田生态系统CO₂通量进行了田间定位观测,并对透明箱内CO₂浓度的变化规律及拟合方法进行了探讨.结果表明,在水稻生长旺盛期的晴天(白天),箱内CO₂浓度随测定时间呈非线性变化,因此用常规的线性拟合法(LR)计算的CO₂净吸收通量明显低于指数一级动力学拟合法(ER).在水稻生长旺盛期的阴天、成熟期以及夜间,箱内CO₂浓度随测定时间表现为线性变化,LR法与ER法的CO₂净吸收通量计算结果无显著差异.在水稻生长期间,基于LR法的稻田生态系统碳累积吸收量结果明显低于ER法,而后者与常用方法(植物净固定碳量减去土壤异氧呼吸排放碳量)的计算结果比较接近.证实了当植被同化速率较强时,采用ER法对透明箱内CO₂浓度随时间的变化进行拟合并计算CO₂净吸收通量较为适宜.同时表明采用透明箱法观测农田生态系统CO₂通量是可行的.     

基于ASD和FISS的植被叶片氮素含量反演研究

地面成像光谱系统能够在更为微观的尺度上满足多元化应用需求,实现对植物群体、单个植株的快速精细探测,获取精细的植被生理参量的空间信息,从而弥补大尺度远距离遥感难以发挥作用的领域。本文采用ASD地物光谱仪和新型地面成像光谱系统FISS,以大豆叶片为研究对象,获取大豆叶片ASD光谱及FISS成像光谱数据,探讨大豆植株叶片的图像特征、反射率光谱、导数光谱、光谱指数等光谱特征变量与叶片氮素含量的相关性,建立植株叶片氮素含量的估算模型。研究结果表明：FISS地面成像光谱仪和ASD地面非成像光谱仪对氮素具有敏感指示的波段区间一致,480~520 nm和680~720 nm区间的波段范围与氮素含量具有较高的相关性;导数光谱特征所得精度要比原始光谱特征所得精度高,说明导数光谱对氮素含量的指示更为敏感,可以更加有效地提取氮素含量信息;反演模型对氮素含量反演精度的影响低于光谱特征对精度的影响。研究表明FISS数据由于其独特的测量方式和图谱合一的特点,可以更加准确地用于植被氮素含量的反演,实现植被叶片氮素含量的快速实时无损监测及图像可视化表达。     

洞庭湖区不同土地利用方式对土壤酶活性的影响

对洞庭湖区不同土地利用方式下与主要营养元素循环相关的关键土壤酶(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶)进行分析研究,结果表明,在0-30 cm土层,土地利用方式对4种酶活性的影响极其显著,且随土层深度的增加,土壤酶活性受土地利用方式的影响逐渐减小.碱性磷酸酶、蔗糖酶与脲酶在整个土壤刮面中受到土地利用方式的影响都较大,而过氧化氢酶对土地利用方式的响应只限于0-30 cm土层.不同土地利用方式下土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均随土层深度的增加呈下降趋势,表明土壤有机质的分解、土壤营养元素的循环与土壤剖面结构息息相关.     

红壤坡地不同覆被类型地表径流对降水特征的响应

采用合理的土地利用方式是红壤丘陵区防治洪涝灾害和季节性干旱的重要措施。利用方差分析、回归分析和偏相关分析等统计方法,对红壤坡地7种覆被类型1998-2005年降水特征值和地表径流的关系进行了研究,结果表明：不同覆被类型地表径流系数差异显著,大小排序为农作区>茶园区>湿地松与甜柿园>柑橘园>退化区与恢复区;除茶园外,其他覆被类型径流系数不同水文年有明显差异,且丰水年>平水年、枯水年;平均雨强、最大60min雨强与径流量都无显著相关性,但农作区径流值与小雨呈显著相关,其他覆被类型径流值与中雨呈显著相关;10~30cm土壤前期含水量与径流量有较明显正相关关系,40cm以下土壤水对径流量影响很小,恢复区、甜柿园、柑橘园受前期降水的影响相对较大。     

稻田土壤光合细菌群落对镉污染的响应

稻田重金属污染每年造成水稻产量的巨大损失,重金属污染问题日益受到人们的关注.因此,了解不同镉污染水平下水稻土微生态及理化性质的变化具有重要意义.本研究通过16S测序技术探讨稻田土壤光合细菌群落对不同镉污染水平的响应.结果表明,随着镉污染程度升高,pH值、总镉和有效镉含量逐渐降低.高镉组、中镉组和低镉组的土壤α多样性差异较小,富集的光合细菌种群具有显著差异,光合细菌群落之间也均具有显著差异.高镉组光合细菌物种之间有效连接明显多于中镉和低镉组,连接更紧密且密度更高.碱性氮、pH、有效磷、有效钾、总氮、总磷、有机质、总镉和有效镉是影响光合细菌群落的重要因素,与光合细菌群落显著相关,解释了59.90%的光合细菌群落变异,其中有效镉含量与Methylorubrum populi、Methylorubrum extorquens、Methylobacterium sp.Leaf125和Rhodopseudomonas sp.AAP120显著正相关（R>0.05,P<0.05）.本研究对了解镉污染对稻田土壤特定功能微生物种群的影响具有重要意义.     

狐尾藻生物炭活化过硫酸盐降解四环素的研究

该文使用K_2FeO_4活化法构建了环境友好的基于狐尾藻的新型多孔石墨化生物炭(PGMC)。以PGMC作为催化剂来活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的四环素(TC)。不同热解温度条件(700、800和900℃)对制备出的PGMC(PGMC700、PGMC800、PGMC900)的物理化学性质影响很大。PGMC800展现出最好活化PMS降解TC的性能得易于其更大的比表面积。在反应温度为25℃、PGMC800的用量为0.05 g/L、PMS的加入量为0.5 g/L的条件下,可以实现对30 mg/L TC的高效去除(30 min去除82.2%)。化学淬灭剂、电子顺磁共振(EPR)和线性扫描伏安(LSV)测试揭示了TC的降解得益于非自由基路径(~1O_2和电子传导)而不是自由基路径(SO_4·~-和·OH)。     

三江平原湿地沉积物有机碳与水分的关系

研究了三江平原开垦湿地和3类典型天然湿地(泥炭沼泽、腐殖质沼泽和沼泽化草甸)沉积物剖面有机碳和水分含量特征,分析了湿地沉积物有机碳和水分含量的关系.结果表明:4类湿地沉积物储碳层厚度,剖面有机碳和水分含量存在明显的差异.其同一类型湿地沉积物剖面有机碳与水分含量之间为极显著(p<0.01)相关关系.通过探讨湿地沉积物有机碳和水分的关系,阐明了湿地生态环境功能的演变趋势.研究结果进一步说明了加强湿地的保护和湿地恢复,可以缓解由大气CO₂浓度升高所引起的全球气候变化.