紫茎泽兰制备生物炭及其应用研究进展

紫茎泽兰作为世界性的有害入侵植物,因其适应能力强、扩散速度快、植株内含有有害物质而对农林牧业乃至人类健康产生不利影响。因此,如何对其有效防控和综合利用已成为国内外关注的热点问题。生物炭是有机物质在低氧或缺氧条件下热解碳化而形成的富碳固体物质,因其独特的性质和潜在的价值而被广泛用于农业土壤改良与环境修复等领域。将紫茎泽兰热解制备生物炭,既降低了生物炭生产成本,还实现了生态系统的保护和废弃物的高效利用。目前将紫茎泽兰作为原材料制备生物炭虽有一些相关的研究,但报道相对较少,且研究较分散、结论不一。因此,有必要对紫茎泽兰的利用现状和制备生物炭的应用潜力进行综述。本文结合目前紫茎泽兰应用研究现状,分析了紫茎泽兰制备生物炭的应用研究价值,综述了其在环境污染修复、农业土壤改良方面的应用,并在此基础上提出了今后的研究方向与展望,以期为今后开展相关研究工作提供参考和借鉴。     

厚层包气带土壤水氢氧同位素特征及其补给来源判别

采用环境同位素示踪技术研究了临潼斜口镇土壤水来源与运移机理。在研究区内选取四个土壤剖面分层采集不同土地利用类型的土壤水,测定其稳定同位素δD、δ¹⁸O的值,分析了包气带土壤水稳定同位素沿剖面的变化规律。结果表明：厚层包气带中土壤水在入渗的同时经历了明显的混合作用,在垂向上从上至下可以划分为三个层段;剖面内δD的补给水值处于-75‰~-60‰范围内,介于大气降水和地下水之间,反映了厚层包气带下部土壤水主要来源于地下水的补给,上部主要来源于大气降水与灌溉水的混合补给。     

我国西南地区森林土壤中有机氯农药和多氯联苯残留的初步研究

对西南地区森林土壤中有机氯农药和多氯联苯的分布和剖面进行了区域尺度分析。相比较发达国家和地区,我国西南地区森林土壤中有机氯农药含量水平较高,多氯联苯则相对较低。这与我国此类持久性有机污染物历史使用情况吻合。多氯联苯和有机氯农药在腐殖质层的含量一般高于表层土壤中,说明淋溶作用导致污染物向下移动。DDTs和HCHs是土壤样品中有机氯农药的主要成分,说明我国历史上长期施用农药对森林土壤农药的组成有显著影响。环境参数（包括TOC、降雨量和海拔高度）对大多数有机氯农药的区域空间分布的作用并不显著,周边污染源是控制有机氯农药在腐殖质层土壤中分布的关键因素;尤其是DDTs,比值分析结果显示仍有新鲜的工业滴滴涕输入。多氯联苯在腐殖质层中的含量明显要高于其在表层土壤中的含量,多氯联苯在土壤中的空间分布和土层中的垂直分布主要受土壤TOC含量的控制。以大气干湿沉降来源贡献为主的多氯联苯与土壤中的有机质有效结合会降低它们的再挥发过程,表明西南地区山地森林对多氯联苯具有一定森林过滤效应。     

北京松山国家级自然保护区典型植被类型表层土壤碳密度及周转速率特征

为阐明不同植被类型下表层土壤有机碳的分布特征,本文选取北京松山国家级自然保护区内胡桃楸阔叶林、蒙古栎阔叶林、油松针叶林、针阔叶混交林、灌丛和草甸6种典型植物群落作为研究对象,基于野外调查、采样与实验室分析对不同植被类型下表层土壤有机碳含量、密度及周转速率进行了研究。结果表明：草甸表层土壤有机碳含量和密度最高,分别为188.5 g/kg和10.9 kg/m²,周转速率最低,为0.019 6/a;针阔叶混交林表层土壤有机碳含量和密度最低,分别为68.6 g/kg和5.7 kg/m²,周转速率为0.074 9/a;灌丛表层土壤有机碳周转速率为0.077 4/a。土壤有机碳含量整体上随土壤深度增加而逐渐减少。土壤水分的增加和土壤温度的下降使表层土壤有机碳含量及密度呈上升趋势,而使有机碳周转速率呈下降趋势。土壤有机碳密度随海拔升高呈逐渐上升趋势。海拔通过影响不同植被群落土壤水热条件来影响微生物活动及凋落物的分解,进而影响表层土壤有机碳含量、密度和周转速率。本文为松山国家级自然保护区典型植被类型土壤碳储量和周转研究提供了有效参考。     

基于稳定碳同位素技术的干旱区绿洲土壤有机碳向无机碳的转移

应用稳定碳同位素技术测定土壤无机碳稳定碳同位素组成(soil inorganic carbonδ13C,SICδ13C),并对干旱区绿洲土壤无机碳进行区分,结合土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)与SIC含量关系进一步探讨SOC向SIC转移的碳量.结果表明,4种类型土壤SICδ13C值差异性极显著(P0.01),风沙土SICδ13C值最高且为正,均值为(0.32±0.04)‰,随土层深度增加而增加,说明风沙土原生性碳酸盐占绝对优势;灌漠土、棕漠土和盐碱土SIC的δ13C均值分别(-0.30±0.24)‰、(-1.96±0.66)‰和(-1.24±0.49)‰,随土层变化均呈先降低后逐渐增大的趋势,说明灌漠土原生性碳酸盐占优势,棕漠土和盐碱土发生性碳酸盐相对前者占优势.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土的发生性碳酸盐占SIC比例均值分别为1.33%、4.72%、15.01%、35.71%,均小于50%,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐比例总体水平较低.风沙土、灌漠土、棕漠土和盐碱土在土壤发生性碳酸盐形成或重结晶过程中固定土壤CO2的量分别为0.30、2.44、4.96、12.40 g·kg~(-1),其中固定来自大气CO2量平均为0.18、0.79、1.45、8.67 g·kg~(-1),来自SOC氧化分解转化为CO2的量分别为0.06、0.83、1.62、1.86g·kg~(-1),说明盐碱土、棕漠土SOC的贡献相对较高,灌漠土、风沙土较低;对土壤固定CO2量的来源比较发现,风沙土、盐碱土固定土壤CO2的量来自大气CO2量较高,SOC的贡献较低,而灌漠土、棕漠土固定来自SOC氧化分解CO2的量较高,大气贡献较低.研究区整体SOC向SIC的碳转移量介于0.03~2.38 g·kg~(-1)之间,平均每千克土壤固定1.09 g的CO2,说明干旱区绿洲土壤发生性碳酸盐所占比例较低,SOC的贡献较少.     

塔里木盆地北缘绿洲不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量与环境因子的相关性

农田土壤碳库是土壤碳库的重要组成部分,易受人类活动调节且固碳减排潜力巨大,研究土壤有机碳、无机碳含量特征及其与环境因子的关系有助于深入理解土壤生态过程,为全球碳收支平衡研究提供理论支持.本文以塔里木盆地北缘绿洲为靶区,分析土壤碳库特征,结合冗余分析、通径分析,探究土壤有机碳、无机碳含量及其与环境因子的相关关系.结果表明:(1)同一土层不同连作年限棉田土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(P0.05),随连作年限增加,有机碳含量呈先增加后减少趋势,而无机碳含量呈先减少后增加趋势;同一连作年限棉田不同土层土壤有机碳、无机碳含量存在显著差异(P0.05),有机碳含量均在0~20 cm层达到最大值,而无机碳含量均在20~50 cm层达到最大值.(2)通过冗余分析得出环境因子对土壤碳库特征影响的重要性排序为:磷酸酶活性p H值蔗糖酶活性过氧化氢酶活性全氮速效磷速效钾土壤含水量脲酶活性电导率;磷酸酶活性、p H值、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、全氮、速效磷、速效钾与土壤有机碳、无机碳含量呈极显著相关关系(P0.01);土壤含水量、脲酶活性与土壤有机碳、无机碳含量表现为显著相关(P0.05).(3)通径分析表明,速效钾对有机碳含量直接作用显著,是影响有机碳含量的主要因素,而脲酶活性对无机碳含量直接作用显著,是影响无机碳含量的主要因素.干旱半干旱区土壤有机碳、无机碳含量研究是评价农田生态系统土壤碳的"源/汇"效应的基础数据,对研究全球碳收支平衡和陆地碳循环机制具有重要意义.     

物元可拓法用于南京城市绿地土壤重金属污染评价

为合理评价土壤中重金属的污染程度,采用方格网法采集南京城市绿地表层土壤（深度为0~15 cm）样品共计180个,对Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等5种重金属和类金属As的质量分数进行测定,引入Hakanson毒性响应系数,用于体现重金属毒理性质;对传统的超标赋权法进行修正,体现重金属潜在危害程度;采用物元可拓模型对其综合污染水平进行评价,并与传统的內梅罗综合污染指数法进行比较.结果表明:通过Hakanson毒性响应系数修正后的重金属权重发生了不同程度的调整,其中Zn、Cr、Cu、Pb和As的权重分别下降了92.9%、85.1%、68.9%、61.5%和23.2%,而毒性高的Cd的权重则上升130.0%,充分体现了重金属毒理性质;物元可拓方法模型评价结果显示,南京城市绿地土壤重金属污染等级值为2.481,处于Ⅲ级（轻度污染）水平,但部分采样点污染值高,处于Ⅳ级（中度污染）水平,通过对研究区的污染值进行空间插值发现,中度污染集中在研究区域的北部交通密集区和西部工业密集区,人为污染严重.研究显示,物元可拓模型的评价结果与内梅罗综合污染指数法的评价结果基本一致,且更为精确,适用于土壤重金属污染的评价.      

基于土地利用变更调查的2010-2016年新疆尉犁县生态系统碳储量时空变化

为全面认识干旱区不同土地利用类型时空变化对区域生态系统碳储量的影响,以地处塔克拉玛干沙漠边缘生态脆弱区的新疆尉犁县为研究对象,基于详细的土地利用变更调查数据（2010-2016年）,利用ArcGIS平台和InVEST模型,分析生态系统碳储量对土地利用变化尤其是二级土地利用类型变化的响应.结果表明:①研究区内,无论是区域平均碳密度还是灌木林地、其他林地、其他草地等主要土地利用类型的碳密度均较低,而面积较少的有林地和天然牧草地碳密度相对较高,因此对这些土地利用类型应着重加强保护.②2010-2016年新疆尉犁县碳存储量净减少24.23×104 t,这主要是由于其他草地、其他园地和果园等土地利用类型被开垦为水浇地,或被建设用地、交通用地占用所导致,而同时研究区内有林地和水浇地面积增加带来了碳储量的提高.③从空间变化看,受不同区域土地利用变化方式的影响,碳储量变化特征也有显著差异,但总体上变化敏感区域集中在塔里木河周边县、乡镇及兵团所在地等人类活动聚集区,这些区域平均碳密度较高,土地利用变化也更为剧烈.④尽管由于开垦行为带来耕地面积增加,从而使得研究区耕地总碳储量增加242.77×104 t,但由于塔里木河沿岸碳密度较高的耕地被建设用地占用,新增耕地多来源于土壤碳储量较低的其他草地等土地利用类型,导致耕地平均碳密度有所下降.研究显示,建设用地占用耕地、林地、草地等地类是尉犁县碳储量减少的重要原因,而林业建设能够带来碳储量增加.因此建议:一方面,推进林、草地建设提高区域生态系统固碳能力;另一方面,重点保护塔里木河周边碳密度较高区域,严控耕地开垦或建设用地占用,同时加强耕地保护,防止通过补充碳密度较低的耕地来弥补碳密度较高区域耕地的流失.      

农业生产效率对农业用水量的影响

2016年中国农业用水量占用水总量的60%以上,水资源成为国家农业安全的重要保障,而影响农业用水量的因素较多。论文首先采用非期望产出的Super-SBM模型测度1998—2015年中国30个省份（西藏、香港、澳门、台湾缺少资料,未计算）的农业生产效率,再利用非参数核密度估计演示主要年份农业生产效率和农业用水量的动态变化,然后借鉴Hansen的门槛模型检验农业生产效率对农业用水量的“门槛效应”。结果表明：1）我国农业生产效率呈倒“U”型走势,省际间差异性减弱;农业用水量先下降后上升,省际间差距存在扩大的趋势。2）提高农业生产效率是降低农业用水量的有效途径,农业生产效率对农业用水量存在显著的“门槛抑制效应”,抑制强度呈“N”型走势。3）扩大粮食作物种植比例、增加农村劳动力和提高农村居民收入均能有效抑制农业用水量增加,而水资源禀赋、水利投资和耕地灌溉面积与农业用水量呈正相关性,农民受教育水平回归结果不显著。     

测土配方施肥对油菜生产的影响——基于1 722份田间试验材料的经济学分析

论文基于1 722份田间试验数据,将氮、磷、钾肥的投入量和油菜的产出量分别折算为相应的具体投入值和产出值,首先,运用超越对数生产函数模型计算出各种化肥要素的边际产出,研究发现氮、磷、钾肥的投入对油菜产出值的作用大小存在一定差异,对油菜产出值的影响大小关系为氮肥>磷肥>钾肥,其中氮肥的产出弹性值为0.288 3,磷肥的产出弹性值为0.180 3,钾肥的产出弹性值为0.087 7。其次,继续探究氮、磷、钾肥在油菜生产中的相互关系,结果显示,氮肥替代弹性系数为-0.058 8,磷肥为0.120 9,钾肥为0.281 0。最后,测算出使油菜产出值最大的氮肥最佳投入值为951.20 元/hm²,最佳磷肥投入值为3 766.08 元/hm²,最佳钾肥投入值为621.32 元/hm²。