气候变化对中国黄淮海农业区小麦生产影响模拟研究

研究首先利用1980-2000年黄淮海农业区10个站点的农业数据对CER ES-W heat动态机理作物模型进行详细的验证,然后将CERESW-heat模型与两个全球气候模式(G ISS和H adley)结合,同时考虑到CO2对小麦的直接施肥作用,模拟了黄淮海农业区10个站点在IPCC SR ES A 2和B2两个气候情景下雨养和灌溉小麦产量和水分利用的变化趋势。得到如下结论:在不考虑CO2直接肥效的情况下,黄淮海农业区雨养小麦全面减产,空间分布特点是西部减产幅度大,东部减产幅度小;在充分灌溉的情况下,灌溉小麦产量维持了现有水平,但灌溉水量增加。因此,在未来该地区水资源短缺的情况下,如何合理利用有限的水资源将成为黄淮海农业区主要面临的问题。在考虑CO2直接肥效的情况下,雨养和灌溉小麦产量都全面增产,雨养小麦的增产幅度明显偏高,灌溉小麦约增产10%～30%,但CO 2的肥效能否充分实现还需要进一步研究证明。     

污泥减量技术的新进展

占污水处理厂基建和运行费用４０￣６５％的污泥处理和处置,因费用高 及污泥最终处置对环境污染的潜在危害等问题,一直制约着污水处理厂的建设与运行。因此,如何减少剩余污泥的产量已成为污水自理的研究热点。概括介绍了目前在国内外正在研究和开发的新和新工艺。如：原生动物和后生动物摄食细菌的方法,能减少污泥产量６０％以上。对于固定式淹没生物膜法甚至没有剩余污泥产生;微生物强化方法,利用外投优化菌种减少污泥排放量     

磺酰脲类除草剂对土壤质量生物学指标的影响

微生物生物量碳、微生物生物量氮和土壤矿化氮是3个重要的表征土壤质量的生物学指标,本文通过实验室培养研究了3种磺酰脲类除草剂（氯磺隆、甲磺隆、苄嘧磺隆）对上述生物学指标的动态影响．研究结果表明,用量为1mg/kg的3种磺酰脲类除草剂均明显降低了微生物生物量和氮的矿化量,尤其是施用后最初10d降低幅度比较显著．此后随着时间的增加,除草剂的抑制效应逐步减小．氯磺隆对这些土壤生物学指标的影响明显大于甲磺隆和苄嘧磺隆．     

应用能量利用特性对外来植物入侵潜力的判别分析研究

判别分析是多元统计分析中判断研究对象所属类型的一种重要方法.以华南地区5种主要入侵植物及其伴生或近缘的本地种为研究对象,测定了它们的生物量建成成本(construction cost,CC)和比叶面积(special leafarea,SLA),并以此作为判别因子尝试建立入侵种和本地种的判别模型.结果表明,入侵种和本地种之间的平均CC和SLA存在显著差异.以CC和SLA作为判别因子建立的判别模型进行回代检验,总的预测正确率为82.6%,判别效果较好.其中CC的判别函数系数较大,表明它在判别分析中起到了较为重要的作用,进一步证明了植物的能量利用特性是影响外来种入侵潜力的重要因素.利用此判别模型可以根据任何一种外来植物的CC和SLA来定量判断该物种入侵潜力的大小,为有效评价外来植物入侵潜力提供了新的定量方法;但由于所获得数据的不全面,该模型还存在不足,有待在今后的研究中进一步完善.     

不同温度对沉水植物保护酶活性的影响

富营养化导致了湖泊沉水植被消亡,是我国众多湖泊存在的普遍现象.在富营养化未能有效控制的前提下,采用人工措施重建沉水植被,已被水环境工作者普遍关注.然而,受水体温度、透明度、营养盐以及适宜的物种等限制,沉水植被的有效重建面临诸多困难.本研究着眼于温度对沉水植被重建的影响,设置了5、10、15、25、30、35℃6个温度处理,在人工气候箱培养条件下,对黑藻Hydrilla verticillata和马来眼子菜Potamogeton malaianus在5 h、10h、14h和7d处理后的蛋白质含量、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性进行了测试.同时考察了实验前后植物生物量积累的情况,比较了不同温度胁迫下,两种植物生物量的净积累与抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量的关系,试图为沉水植被的恢复提供理论依据和经验借鉴.结果表明,25℃是两种植物生物量净积累的最佳温度,此温度下,各种酶活性和可溶性蛋白未随处理时间的延长而显著变化.高于或低于25℃的处理,生物量净积累显著下降.并且,表现为短期胁迫5～14h内,各种酶活性和可溶性蛋白随处理时间的延长呈上升或下降的趋势,7 d长期胁迫后上述指标均低于25℃处理.结果表明,25℃外,其它处理均不同程度受到了温度的胁迫.短期胁迫,各处理的酶活性和可溶性蛋白表现了激烈的响应,以清除和维持植物体内活性氧的平衡和植物细胞较低的渗透势,保持植物正常的代谢活动.随着胁迫时间的延续,抗氧化酶系统受损,可溶性蛋白降低,植物正常的代谢紊乱,最终导致实验结束时,各处理植物生物量的积累存在较大差异.     

腐解黑藻生物量对高硝态氮水体氮素的影响

采用常见沉水植物黑藻为试验材料,引入太湖底泥并设定上覆水初始ρ(硝态氮)为15 mg/L,模拟初春沉水植物大规模腐烂时的温度,开展为期32 d的黑藻腐解试验研究. 结果显示,黑藻腐解对水体中ρ(氨氮)与ρ(硝态氮)之和的影响呈U字型,试验条件下黑藻腐解生物量为2.0 g(相当于0.111 kg/m2)时,水体中ρ(氨氮)与ρ(硝态氮)之和最低. 随着黑藻的腐解,释放进入水体的有机质和氮素增加,但同时也提高了水体中的ρ(TOC)/ρ(硝态氮)值,降低了Eh,提高了微生物的活性,因此有利于反硝化反应的发生.      

炼山及遮阳网覆盖对马尾松人工林土壤微生物生物量碳和氮的影响

以炼山和不炼山的马尾松人工林为研究对象,采用遮阳网地表覆盖的方法,在炼山和覆盖后第60天(d 60)、d 150和d 300动态采集不同层次土壤样品,研究土壤微生物生物量碳和氮及其格局的动态过程.结果表明:炼山对覆盖后d 60、d 150和d 300土壤微生物生物量氮的影响显著(P0.05),分别降低了21%-63%、63%-108%、52%-97%.遮阳网覆盖可以明显增加炼山和不炼山环境下土壤微生物生物量碳和氮含量,但并不能完全改变炼山对土壤微生物生物量的负面效应.较之遮光率100%的遮阳网,遮光率85%的遮阳网覆盖更有效地促进了土壤微生物生物量的增加,可能更为有效地促进土壤微生物群落的恢复.同时,炼山和遮阳网覆盖均不能显著改变土壤微生物生物量碳氮比(P0.05).此外,炼山和覆盖后d 60时3个土壤层次土壤微生物生物量并无显著差异(P0.05),但d 150和d 300,15-30 cm土壤微生物生物量显著低于其他两个土层(P0.05),且以无遮阳网覆盖处理更为明显.     

中国农田作物植被碳储量研究进展

作物植被碳储量是全球陆地生态系统碳库的重要组成部分。中国农田作物植被碳储量的估算主要采用参数估算法、遥感资料反演法和环境参数模型法。通过对中国近几十年来全国和区域尺度作物植被碳储量的估算研究,获得了一些作物的经济系数、含碳率和作物收获部分水分系数等估算参数值,探讨了遥感反演和环境参数模型方法,并提出加强农田基本建设、改进农业生产技术与管理、调整作物结构和加强作物秸秆利用等固碳措施。目前对中国农田作物植被碳储量的估算仍存在较大的不确定性,获取的估算参数尚不充分,估算方法和模型有待完善,对作物植被碳储量变化的源/汇效应尚未取得统一认识。虽然在农田生态系统中土壤碳储量（密度）普遍大于作物植被碳储量（密度）,但作物植被碳储量仍然是一个数量可观、并有增加潜力和可能的碳库,其大小及秸秆利用情况直接影响着土壤碳库。因此,对农田作物植被碳储量应分时段和区域具体分析,才能认识其源/汇效应。今后应在以下几方面进一步加强作物植被碳储量的研究：进一步完善和改进估算方法;加强作物植被碳储量估算及固碳措施的区域个例研究,探索不同空间尺度作物植被碳储量的尺度转换;开展作物碳储量动态及固碳机理的综合研究。此外,还应就气候变化与作物植被碳储量的相互耦合关系进行探讨。     

水深梯度对苦草生长和生物量的影响

将采用沙壤土培育的苦草幼苗（Vallisneria natans）放置于60-170 cm的水深范围内,每10 cm一个处理,使用光照计测定不同水深的光照强度并用 Skalar 水质流动分析仪测定试验水体的理化指标,观测苦草在不同的水深梯度下形态及叶片、叶绿素含量的变化,以研究水深梯度对沉水植物的个体生长发育及生物量的影响。试验结果表明：（1）试验30 d后,在60-130 cm的水深范围内,苦草株高随水深的增加而增高,在130-170 cm的水深范围内,随水深增加而降低,130 cm处苦草的平均高度最大,达67.9 cm;试验60 d,苦草的叶片长度、宽度、面积都随着水深的增加而减小,且在150-170 cm水深范围内叶片长度明显变小,苦草的生长速率随水深的增加显著下降;（2）不同试验组苦草的叶片长度、宽度、面积以及生长速率与水深呈明显的负相关（P＜0.01）,而叶绿素含量与水深呈明显的正相关（P＜0.01）,叶片面积在140-150 cm水深范围内减小最明显,且在140-160 cm水深范围内苦草各叶绿素指标较高,尤其是chl a＋b在水深160 cm处高达1.876 mg·g^-1;（3）苦草叶片叶绿素含量随着水深的增加（光强降低）而升高,其变化幅度为0.369-1.876 mg·g^-1,其中叶片叶绿素a随着水深的增加呈波动递增的趋势,且在水深80 cm处较低（0.268 mg·g^-1）,而叶绿素b在60-170 cm水深范围内总体较平稳,在水深160 cm处达到最高（0.505 mg·g^-1）,chl a/b变化幅度较小,仅在2.49-2.84 mg·g^-1之间;（4）试验60 d后,各试验组总生物量的较大值主要集中在100-140 cm水深范围内,其中地上部分生物量平均占全株生物量的89.5%,地下部分生物量只占10.5%,生物量的分配随水深梯度变化不明显。说明水深梯度的变化对苦草的叶片生长及叶绿素含量有影响,但对生物量的分配作用不明显。研究表明在100-140 cm的水深范围内?     

湘中某工矿区土壤及作物砷污染特征及其健康风险评价

为研究湘中某工矿区土壤及作物砷污染特征及健康风险,采集稻田和菜园土壤及对应的糙米和蔬菜样品,测定其砷含量,评价土壤和作物砷污染特征与人类健康风险.研究结果表明,66个稻田土壤样品中,砷含量均值为91.91 mg·kg-1;18个菜园土壤样品中,均值为69.06 mg·kg-1.对应的66个糙米样品中,砷(以无机砷计)均值为0.45 mg·kg-1;61个叶菜类蔬菜样品中,砷含量均值为4.89 mg·kg-1,8个根茎类蔬菜样品中,砷含量均值为1.03 mg·kg-1.单因子污染评价结果表明,稻田土壤样品中砷轻、中、重度污染的比例分别为36.36%、15.15%、28.79%;菜园土壤为:45.45%、39.39%、15.15%;糙米为:38.89%、22.22%、33.33%.蔬菜为:8.70%、18.83%、66.67%.人类健康风险评价结果表明,糙米、叶菜类蔬菜和根茎类蔬菜的日均暴露剂量(ADD)分别为:8.57×10-4、5.43×10-4、0.28×10-4mg·kg-1·d-1,其中糙米和叶菜类蔬菜超过了美国环境保护局(USEPA)和世界卫生组织(WHO)制定的成人砷允许摄入量3×10-4mg·kg-1·d-1.糙米的危险度(HQ)为2.86,叶菜类蔬菜为1.81,根茎类蔬菜为0.09.该工矿区土壤、水稻和蔬菜均存在不同程度的砷污染,对人体健康存在较大的潜在风险.