人工湿地植物量及其对净化效果影响的研究

人工湿地污水处理系统中,植物对污水净化效果起着非常重要的作用,而植物量是植物生长的关键参数之一。为了明确植物量对污水处理效果的影响,在2002—2008年期间,详细测定了芦苇(Ph.australis Trin)、再力花(Thalia dealbata)、荻(M.sacchariflorus)和美人蕉(Canna indica)4种典型湿地植物不同年度的生物量、不同生长阶段的生物量、生物量年产率,以及同期湿地COD、BOD5、TN和TP等的去除率。结果表明:湿地植物在栽植成活、稳定生长以后,至少要再经过1个以上的生长周期才能完全适应湿地环境,达到生物量的最大值,其中芦苇根系和茎叶生物量显著高于其他植物;同种植物的植物量与COD、BOD5、TN去除率呈显著正相关,与TP相关性不强;植物量随生长周期的变化对湿地净化能力的影响显著,确定合理收割期有利于湿地的稳定运行;不同种类植物生物量年产率与各种污染物的去除率均显著相关,芦苇、再力花和美人蕉均具有较高的生物量年产率,污染物去除能力较好。在试验范围内,芦苇湿地的运行稳定性最好,再力花湿地具有最强的脱氮能力,美人蕉湿地能快速形成规模、实现稳定运行,这些为构建不同特点和不同需要的湿地提供了重要参考。     

不同植物与水力负荷对人工湿地脱氮除磷的影响

通过6种湿地植物的表流 (SF) 和潜流(SSF)人工湿地对比实验,分析了不同植物的SF和SSF人工湿地去除率随水力负荷(HL)变化的规律,得到了6种不同植物的SF和SSF人工湿地的最优HL、最优去除率.实验结果表明:6种植物的SF和SSF人工湿地对TP、TN去除率随HL的增加而降低,且植物不同,去除率降低趋势不同,且SSF人工湿地去除率降低值比SF小.SF人工湿地TP、TN去除率比SSF低,且TP去除率比TN大.SF人工湿地中水葱对TP、TN去除率降低最大,水芹菜对TP去除率降低最小,美人蕉对TN去除率降低最小;SSF人工湿地中美人蕉对TP去除率降低最大,水芹菜最小对TP去除率降低最小.芦苇对TN 去除率降低最大,水葫芦对TN去除率降低最小.6种植物SF人工湿地去除TP和TN的平均最优HL分别为0.53,0.47t/(m2×d);SSF人工湿地去除TP、TN平均最优HL分别为0.68,0.44t/(m2×d).     

北京潜在蒸散发量年内-年际的气候变化特征及成因辨识

论文基于北京站1951—2009 年的气象资料,采用Penman-Monteith 公式估算潜在蒸散发,并对其年际年内的变化特征进行辨析。结果表明:北京1951—2009 年年均潜在蒸散发量呈显著上升趋势;气象要素的敏感性从强到弱依次为:空气相对湿度、温度、太阳辐射和风速;论文提出实测变幅均值法,基于此方法考虑气象要素年内变化特征,估算温度、饱和差、风速和太阳辐射的贡献率分别为13%、58%、17%和11%;对气象因子的年际变化趋势进行分析,平均气温在0.05 显著水平下增加趋势显著,太阳辐射和空气相对湿度在0.05 显著水平下减少趋势显著,风速变化趋势没有通过显著性检验;综合考虑年际变化和敏感性的去趋势分析显示:温度增加和空气相对湿度减少是造成潜在蒸散发增加的主要原因,太阳辐射的减少使得其增加趋势有所减弱,但未改变其增加趋势。     

西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同粒径微团聚体磷的解吸特征.结果表明,不同粒径团聚体磷的解吸比例为黏粒(0.20)<粉粒(0.28)<细砂(0.45)<粗砂(0.93);其原因为:细粒级微团聚体中腐殖质含量远远高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在其所形成的复合体团聚结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒级微团聚体所携载的可解吸态磷(NAP)入海后可分别为上覆水提供磷(212.93±38.60)mg/kg,(159.45±31.44)mg/kg.沉积物黏粒级和粉粒级微团聚体所携载的NAP是磷素循环的重要组成部分.     

北京4种阔叶绿篱球的减噪效应及其影响因子

运用AWA6288型多功能声级及TmeRTA音频分析软件等仪器对北京4种常见阔叶绿篱球的减噪功能进行了测定,并对其结构特征进行了定量化统计,以探寻与植物减噪密切相关的影响因子。结果表明：小叶黄杨球（Buxus microphylla）平均相对A声级减噪能力最强,为1．76dB／m;紫叶小檗球（Berberis thunbergii cv．atropurpurea）相对最差,为1．05dB／m。紫叶小檗球与大叶黄杨球（Euonymus japonicus）、小叶黄杨球、金叶女贞球（Ligustrum vicaryi）在平均相对A声级减噪能力、减噪率方面均存在冠著差异。影响单株植物减噪排名前5的相关结构因子分别是树冠体积（0．804）、冠高（0．781）、绿篱高度（0．733）、叶质地（0．690）、平均冠宽（0．679）;叶大小、冠层、叶质地和倾斜状态、叶密度、枝密度5个主因子的累积方差贡献率已达85．233％,在绿化减噪应用中要重点考虑这5个因子。大叶黄杨球平均相对A声级减噪能力随植株大小变化没有显著变化,与树体各结构因子不相关,这可能与研究的样本量较少或者树体结构特征差异不明显有关;影响不同种类植物减噪的相关因子不尽相同。     

近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素

基于石羊河流域区1961—2010年气温、最高气温、最低气温、相对湿度、降水量、风速和日照百分率等气候要素资料,应用修订的Penman-Monteith(P-M)模型计算了最大潜在蒸散量和地表湿润指数,分析其空间分布、年际和年代际变化特征及其主要气象因子的影响。结果表明:1961—2010年间,研究区年降水量呈增加趋势,降水量变化曲线线性拟合倾向率为2.128-10.061 mm·(10a)-1,春夏季增幅较大;最大潜在蒸散量呈增加趋势,年最大潜在蒸散量变化曲线线性拟合倾向率在1.598-12.892 mm·(10a)-1,春夏季增幅最大;地表湿润指数变化也呈增加趋势,年地表湿润指数变化曲线线性拟合倾向率0.001-0.059(10a)-1,冬季增幅最大,在20 a周期附近,出现了2-4个干湿交替期,2002年之后为偏湿期,在高频区,2004—2005年有偏干振荡;影响石羊河流域区陆地表层湿润指数的主要因子是降水量、相对湿度。     

华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原冬小麦种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,本研究对前人的试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮和土壤氮三者之间的关系,探索冬小麦季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况.结果表明:华北平原冬小麦当季化肥氮的吸收量随施氮量的增加而升高,对土壤氮素的吸收随施氮量的增加而降低;在秸秆50%还田和100%还田两种情况下,土壤氮库盈亏量与施氮量之间均呈线性极显著正相关,且土壤氮库达到平衡时的施氮量分别是 N 192和166 kg·hm-2;冬小麦对氮肥的吸收利用率推荐施氮远高于传统施氮,过量施氮不仅不会提高作物产量,还会降低氮肥利用率,增加土壤残留和损失;3种秸秆处理方式下的冬小麦氮肥各去向绝对量与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间均呈显著线性相关关系,秸秆不还田条件下的地上部吸收率、秸秆吸收率和秸秆50%还田下的地上部吸收率及秸秆100%还田下的0~100 cm土壤残留率均与施氮量(N 75~375 kg·hm-2)之间呈显著相关关系.     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。     

沙土不同有机组分对磷的解吸特征影响

采用平衡解吸法研究了沙土不同有机组分对磷的解吸附特征影响。结果表明,通过过氧化氢去除有机质后的沙土使磷的解吸比例（Dr=0.94）大幅度增加,解吸迟滞性指数（TⅡ=0.05）显著降低;有机质是影响磷在沙土上解吸特征的重要因素;磷在橡胶态胶体（轻组有机组分）上的表面分配作用吸附是导致解吸比例（Dr=0.81）增大,解吸迟滞性指数（TⅡ=0.05）减小的原因;稳结态腐殖质中的胡敏酸在对磷的吸着和滞留过程中发挥重要作用,HⅡ＋HⅢ组（Dr=0.57、TⅡ=0.30）;磷在紧结态腐殖质所形成的团聚体结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例（HⅢ组Dr=0.24）降低,解吸迟滞性指数（HⅢ组TⅡ=0.49）增大的根本原因,考查土壤磷的解吸特征不但要考虑有机质的含量,更要考虑有机质的存在形态,它也是影响土壤磷解吸特征的重要因素,轻组有机组分、重组有机组分、以及重组有机组分中的稳结态腐殖质、紧结态腐殖质所携载的吸附态磷进入水体后对上覆水体的释放通量可分别按其饱和吸附量的81%、66%、57%和24%进行估算。     

基于日平均养殖量的畜禽养殖排污系数法的改进

传统的畜禽养殖排污系数污染负荷计算方法受养殖规模浮动影响,计算结果精度不高,只能计算整年污染负荷且无法计算某时段污染负荷。在分析传统畜禽产污系数法缺陷的基础上,探讨了日平均养殖量取代年养殖量的计算模式。依据不同类型畜禽养殖的周期特点,提出了各种类型畜禽养殖排污系数污染负荷计算公式和方法。最后,利用2008—2009年天津市宁河县生猪养殖污染负荷计算实例,对比分析了两种计算方法。结果表明,基于日平均养殖量的产污系数计算方法可以有效地减少由于养殖规模波动造成的计算误差,同时还适用于年内某时段污染负荷的计算,克服了传统方法只能以年为计算基本单元的弊端。