退耕还林工程与农业生态经济社会系统协同性研究——以安塞县为例

针对黄土丘陵区退耕还林工程与农业生态经济社会协同性研究滞后的现实,在构建退耕还林工程与农业生态经济社会协同性表征体系的基础上,通过建立耦合度模型分析了二者的协同性及相关问题,将退耕还林工程与农业生态经济社会系统协同关系划分为4个阶段：（Ⅰ）协作推进与发展阶段,（Ⅱ）相悖阶段,（Ⅲ）无序失衡阶段,（Ⅳ）抑制发展阶段。其中阶段Ⅲ只是理论结果,在实际政策约束和农户行为的影响下一般不会出现;而阶段Ⅱ和阶段Ⅳ可能会短期出现。以安塞县为例,系统分析了不同阶段协同性演变过程：1995—2014年,安塞县先后经历了相悖阶段和协作推进与发展阶段,目前处于协作推进与发展阶段的下降时期。基于此,需要进一步优化产业结构提高区域内资源的有效利用率,通过林种结构的合理布局,提高退耕林分质量,推进退耕还林工程与农业生态经济社会系统的协同发展。     

农业面源污染河流源解析及时空变化特征研究

以太湖流域宜兴市新塍社区为研究区,分别测定研究区内各河流在丰水期和平水期的26个监测断面的污染指标。研究结果表明:丰水期和平水期首要污染因子均为高锰酸盐指数和氨氮。社渎港水质指数最高,污染最为严重,其首要污染因子为氨氮;根据空间聚类分析结果将研究区划分为东北Ⅰ区、西南Ⅱ区体现空间差异特征。Ⅰ区水质明显劣于Ⅱ区,丰水期Ⅰ区和Ⅱ区污染源方差贡献率分别为86.59%、73.20%;平水期分别为70.61%和86.46%。丰水期水质主要受畜禽养殖、种植业及上游客水影响较大,平水期污染源主要为生活污染源及内源污染。     

溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.     

重庆远郊丰都雪玉洞流域大气无机氮湿沉降变化特征与来源分析

以重庆市远郊的丰都雪玉洞流域为研究对象,利用气象站和大气氮沉降仪获取2015年7月~2017年12月的大气降水、NH_4~+-N和NO_3~--N等数据,通过NH_4~+-N/NO_3~--N比以及气团后向轨迹模拟探讨了流域大气无机氮湿沉降来源.结果表明:(1)在观测期内,流域DIN总沉降通量为21.37×103kg·a-1,单位面积沉降通量为14.25 kg·(hm~2·a)~(-1),其中NH_4~+-N和NO_3~--N分别为7.72 kg·(hm~2·a)~(-1)和6.53 kg·(hm~2·a)~(-1),分别占DIN湿沉降量的54%和46%;(2)DIN湿沉降通量和浓度表现出明显的季节变化,春夏季DIN湿沉降量比秋冬季节高50%,而秋冬季湿沉降的DIN浓度比春夏季高30%;(3)NH_4~+-N/NO_3~--N介于0.29~2.27之间,雨季(4月~9月)NH_4~+-N/NO_3~--N1,旱季(10月~次年3月)NH_4~+-N/NO_3~--N1,表明流域雨季DIN湿沉降主要来源农业源,旱季主要来源于城市源;(4)流域雨季主要受东南风的影响,大气湿沉降的NH_4~+-N来源于当地与流域东南方向的农业源,旱季主要受西南风影响,大气湿沉降的NO_3~--N来源于流域西南方向的重庆市区和涪陵等城市源.     

浑河流域沈抚段氮素污染综合溯源研究

通过对浑河流域沈抚段水体样品和主要污染源样品采集及检测,结合氮氧双稳定同位素及SIAR模型,统计分析研究区域氮素污染现状及氮素污染来源,绘制典型污染源的δ15N、δ18O特征分布图并估算其贡献率,准确追踪和定量外来性氮,从而更好地控制进入浑河流域的氮负荷.结果表明,浑河流域沈抚段受排污口、支流输入、工业废水的影响较大,氮素污染严重.研究区域δ15N值在-5.23‰~33.8‰范围内波动,δ18O值变化范围较大,为-4.12‰~61.54‰.工业废水对氮素贡献率为20.6%~96.3%,贡献率最高,其次是生活污水与粪便、化学肥料、土壤,贡献率分布范围分别为0.3%~29.4%、1.2%~33.5%、1.7%~30.1%,大气沉降对氮素贡献率最低,为0~7.2%.考虑大气污染及污废水排放规律能更准确的确定氮素的污染来源.     

奎屯高砷地下水灌溉区居民头发和指甲中砷含量研究

近十几年来,奎屯垦区高砷地下水被广泛用于农业灌溉,会在一定程度上降低改水措施对防治砷地方病的效果。为了解高砷地下水灌溉对居民体内砷累积的影响,选择头发和指甲作为评价指标,通过随机采集样品并用氢化物原子荧光光谱法测定样品中总As及As(Ⅲ)质量比的方式,对奎屯高砷地下水灌溉区居民砷污染健康影响现况进行了研究。结果表明,头发样品中总砷质量比为0.20~1.47μg/g(n=37),其中As(Ⅲ)质量比为0.06~0.67μg/g(n=32);51.35%的样品中总砷质量比高于卫生部标准(0.60μg/g),18.92%高于中国居民头发总砷正常值上限建议值(1.00μg/g),头发总砷质量比随居民居住年限和年龄增大而增大。指甲样品中总砷质量比为0.08~0.35μg/g(n=13),且与头发中总砷质量比呈正相关,当地居民体内呈现缓慢的As蓄积特征。改水30年后,奎屯垦区居民体内仍存在较高的砷水平,高砷地下水灌溉造成的人体健康风险不容忽视。     

薄膜覆盖减少化肥养分流失研究

我国化肥的利用率低,使用量又不断增长,增加了农业面源污染问题的严重性.本研究针对化肥流失主要通过水带走的特性,进行大田试验种植玉米,利用薄膜覆盖所施用的化肥,实现"肥与水隔离",以减少化肥流失.试验一方面观察了不同施肥处理二季甜玉米的生长和产量,另一方面测定了作物对肥料的利用率以及地表径流养分含量.结果表明,在本土壤条件下甜玉米只需施用常规施肥量的70%即可达到高产.甜玉米收获后土壤中碱解氮、有效磷、有效钾的含量比不经薄膜覆盖的显著提高,其顺序为100%施肥量+覆膜70%施肥量+覆膜100%施肥量、70%施肥量不施肥.氮、磷、钾肥料的表观利用率分别为42%~87%、0%~3%和5%~15%,覆膜处理一般高于不覆膜处理,特别是在高施肥量情况下更为明显.通过8次径流水的收集测定,无薄膜覆盖的施肥处理的地表径流N、P和K平均浓度分别为27.72、2.70和7.07 mg.L-1,薄膜覆盖技术处理降低N、P、K浓度的效果分别达到了39.54%、28.05%、43.74%,对于减少农业面源污染和水体富营养化可起到明显效果.