施用生物炭对麦田土壤细菌群落多样性和冬小麦生长的影响

通过长期田间定位试验研究土壤细菌群落的多样性及作物生长对施用生物炭的响应,为生物炭在农田中的合理应用提供科学依据.以冬小麦为研究对象,设置生物炭施加量为0(B0对照)、 5(B1)、 10(B2)和20 t·hm^-2(B3)这4个处理,结合Illumina MiSeq高通量测序技术探究不同生物炭施用量对冬小麦扬花期和成熟期土壤理化性质、土壤细菌群落多样性和作物生长的影响.结果表明,土壤含水量、 pH值、土壤有机碳、全氮、硝态氮含量、冬小麦生物量、氮吸收和产量随着生物炭施用量的增加均表现出增加趋势.高通量测序结果得出B2处理显著降低了扬花期细菌群落α多样性;土壤细菌群落组成对不同施用量的生物炭和物候期的总体响应在分类上一致,本研究以变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和放线菌门(Actinobacteria)为优势菌门(相对丰度>5%),酸杆菌门的相对丰度下降,但随着生物炭的施用,变形菌门和浮霉菌门的相对丰度增加.冗余分析、共现...     

模拟降水量减少对大豆-冬小麦轮作农田土壤呼吸的影响

为研究降水量减少对旱作农田土壤呼吸的影响,设置大豆-冬小麦轮作田间试验.采用随机区组试验,在田间设置对照（CK）、降水量减少20%（P20%）、降水量减少40%（P40%）处理,观测了3个处理土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度的季节动态变化,并观测土壤CO₂产生速率、硝化速率、反硝化速率、收获时的作物生物量.结果表明,在大豆生长季,CK、P20%、P40%这3个处理的季节平均土壤呼吸速率分别为（4.91±0.67）、（4.19±0.39）、（4.35±0.32）μmol·（m²·s）^-1,处理间差异未达到显著水平（P>0.05）;在冬小麦生长季,这3个处理的季节平均土壤呼吸速率分别为（2.39±0.17）、（2.03±0.02）、（1.94±0.05）μmol·（m²·s）^-1,表现为CK > P20% > P40%,处理间差异达到显著水平（P>0.05）.降水量减少降低了土壤CO₂产生速率,但对土壤硝化速率和反硝化速率的影响不明显.降水量减少对大豆根、茎叶、籽粒生物量无显著（P>0.05）影响,但显著（P<0.05）降低了冬小麦的根、茎叶、籽粒生物量.土壤温度是影响土壤呼吸季节变异的主要因素,两者间呈指数回归关系,不同处理间的温度敏感系数（Q₁₀）无显著（P>0.05）差异.     

氟喹诺酮对垂直流人工湿地性能及微生物群落的影响

为研究多种氟喹诺酮对人工湿地净化能力和微生物群落的影响,在人工湿地进水中添加两个月氧氟沙星、诺氟沙星和环丙沙星,监测水质变化和微生物群落变化.结果表明,进水中添加抗生素后,COD去除率逐渐降低,最低达到70.94%,但其可随着时间的延长逐步恢复.TP去除率在添加抗生素后也出现下降并有较大波动.氨氮去除率维持稳定状态.可见,氟喹诺酮对人工湿地的COD和TP净化能力有较大影响,对氨氮去除无显著影响.微生物群落方面,抗生素添加前后的Shannon指数和Shannoneven指数无显著变化,但Chao1指数显著增加.对比前和后两组的群落构成发现,Proteobacteria的相对丰度明显减小(从44.90%降低至34.12%),但其仍是优势种群,Firmicutes的相对丰度明显增加(从2.55%增加至10.55%).纲水平上,β-Proteobacteria相对丰度从17.03%降低至8.36%,Clostridia、Bacilli、Bacteroidia相对丰度分别从0.50%、1.85%、0.10%增加至4.21%、4.64%、2.56%.在属的分类水平上,Dechloromonas和Pseudarthrobacter的相对丰度明显下降,分别从8.56%、5.10%下降至3.16%、1.53%,Trichococcus、Tessaracoccus和Desulfovibrio的相对丰度则分别从0.66%、0.03%、0.02%增加到了3.84%、3.83%、2.06%.因此,氟喹诺酮使人工湿地中的微生物群落发生了转变.     

芒荻类植物资源的开发和利用

研究发现,特产于我国东部的南荻TriarrhenalutarioriparaL.Liusp.nov.新种,植株高大,每年秆生长高度达5～7m,年产22.5～30t/hm²干荻秆;秆的纤维细胞含量50%左右(43%～65%),纤维细胞长度平均为3mm,最长可达6.8mm,是制造上等纸张的优质草类原料。芒荻类属于高光效碳四(C⁴)植物,是有价值的环保植物,在生长过程中,它比一般植物能更多地吸收CO²和放出O²,对平衡大气中的CO²/O²十分有利,并能降低温室效应。研究证明,南荻对环境适应演化的独特机制,能将大面积河湖荒滩湿地改变成为创造经济生态环保效益的生产基地。     

广东鼻咽癌高发区土壤-作物系统重金属迁移特征及健康风险评价

为揭示广东鼻咽癌高发区土壤-作物系统重金属迁移特征及健康风险,选择鼻咽癌高发区四会市农田系统为研究对象,采集了稻谷和油麦菜样品及对应的土壤样品,在分析土壤和农作物样品中As、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和Cd这7种重金属含量及化学形态的基础上,采用统计学分析、污染指数评价法、迁移系数法和健康风险评价法等开展土壤-作物系统重金属的迁移特征及健康风险评价.结果表明,研究区农田土壤基本清洁(P_综=0.43);土壤中Cd和Mn主要以生物可利用态存在,Hg主要以潜在可利用态存在,As、Cu、Ni和Pb主要存在于残渣态中.研究区油麦菜基本安全(P_综=0.48),稻米污染指数(P_综=7.66)高于油麦菜,主要污染元素为Pb (PI=10.25).研究区土壤中Cd和Cu更容易被油麦菜吸收富集,Cd、Cu和As更容易被稻米吸收富集,农田土壤重金属污染防治工作应特别关注Cd和Cu污染,对于稻田应同时关注As的污染.研究区成人和儿童食用油麦菜的非致癌风险指数(HI)均小于1,总致癌危害指数(Risk)均值小于1×10^-4...     

基于种植结构改进的SWAT模型模拟乌梁素海流域面源污染负荷

乌梁素海是黄河流域最大的湖泊湿地,其地处河套灌区,是灌区排水的承泄湖。多年来面临着严重的水生态系统功能退化、水环境污染等问题,而改善和治理湖泊水环境的基础是要厘清乌梁素海流域灌区退水导致的农业面源污染负荷问题。基于无人机获取的高分辨照片与遥感影像和地面实测数据相结合所获取的精准种植结构数据可作为SWAT模型输入的土地利用数据,以确保对农业面源污染迁移转化过程的模拟更接近真实情况。结果表明,基于作物种植结构数据对流域径流模拟精确度较高,率定期R²为0.74,NES为0.81,验证期R²为0.78,NES为0.67。TN和TP在2010—2020年间整体呈逐渐下降的趋势。季节分析发现,TN和TP均表现为春季负荷量较高。空间分布表明,乌梁素海流域总氮年均负荷量在南部的河套灌区较高,北部草原区较低,在流域东部番茄、瓜果、甜菜等经济作物集中分布的区域,TN负荷量为30~45 t·a⁻¹;总磷污染物负荷量的空间分布与总氮基本一致,主要分布在以玉米和葵花为主的子流域,TP年均总输出量均超过10 t·a⁻¹。本研究结果可为乌梁素海流域面源污染治理及种植结构调整提供参考。     

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。     

秸秆连续还田配施化肥对稻-油轮作土壤碳库及作物产量的影响

依据田间连续7 a秸秆还田定位试验,探讨秸秆还田配施化肥对巢湖地区农田土壤剖面（0~20、20~50和50~80 cm）的土壤总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、颗粒有机碳（POC）、活性有机碳（LOC）、碳库管理指数（CPMI）和作物产量的影响.试验设置无秸秆还田+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF1）和秸秆还田+80%常规施肥（SF2）这4个处理,分析不同土层土壤总有机碳和组分含量、CPMI和油菜-水稻产量的变化规律.结果表明,以CK为参考,常规施肥和秸秆还田配施化肥均提高了垂直剖面土壤总有机碳和组分的含量,且不同土层土壤总有机碳和组分的含量随土层深度增加而逐渐降低.在0~20 cm土层,与F处理相比,SF1和SF2处理显著提高TOC、DOC、POC和LOC的含量,增幅分别为：14.23%~28.97%、7.86%~27.01%、16.46%~24.24%和5.89%~6.64%（P<0.05）;在20~50 cm土层,SF1较F处理的TOC和LOC的含量显著增加9.43%和8.34%（P<0.05）,SF2较F处理的DOC和POC的含量显著增加17.51%和65.83%（P<0.05）;在50~80 cm土层,各处理间土壤总有机碳和组分的含量均无显著差异.秸秆还田配施化肥对土壤碳库管理指数影响显著,SF1较F处理显著提高0~50 cm土层的CPMI,而F处理的CPMI在50~80 cm土层最大,但各处理间均无显著差异.秸秆还田配施化肥对作物产量具有显著提升作用,且SF1处理的产量最高,SF1较F处理的水稻、油菜和周年产量分别显著增加6.19%、7.67%和6.54%（P<0.05）.总的来说,稻-油轮作模式下秸秆还田配施化肥对提高巢湖地区土壤碳库、土壤肥力和作物产量具有重要意义.     

基于MODIS叶面积指数的大渡河流域作物生态需水研究

利用大渡河流域30年的气象资料,采用FAO最新修订的Penman Monteith方程计算流域参考作物腾发量。同时获取大渡河流域2007年内45期MODIS LAI数据,根据叶面积指数与作物系数的经验关系得到作物系数2007年年内的变化情况,利用GIS中的Zonalmean函数对大渡河流域平均作物生态需水量年内变化进行估算。在根据年干燥度进行干湿区划的基础上,对作物生态需水来源进行分析。结果表明：大渡河流域2007年内生态需水总量为6188 mm,月平均值为516 mm。其中作物生态需水量年内变化过程为夏季最高,占全年总需水量的357%,春季、秋季、冬季生态需水量逐渐减少分别占全年总量的304%、201%和138%。在雨季,降水完全可以满足流域生态需水量,降水是这一时期生态需水的主要来源。在旱季,半干旱区的生态需水来源受区域干燥度的影响较大,越干燥的地区降水占作物生态需水百分比就越高;半湿润区作物生态需水来源仍以降水为主,但降水占作物生态需水百分比除了受区域干燥度影响之外,可能还受到其它因素如：陡坡耕地占耕地总面积的比例的影响。