大宝山矿水外排的环境影响:Ⅱ.农业生态系统

大宝山外排酸性矿水对周边农村地区农业生态系统具严重的负面影响，表现在：农田所用的灌溉水酸度很强，灌溉水中多种重金属含量高于国家农田灌溉水质标准，其中Cd超标约16倍；土壤严重酸化，pH值可低至3．9，总实际酸度平均达47mmol／kg，比水溶性酸度高147倍，表明由矿水带进土壤的无机酸通过土壤的缓冲作用暂时转化为非水溶态并在土壤中累积；土壤重金属含量超标，以Zn、Cu和Cd为甚；粮食和果蔬等作物重金属污染严重，其中尤以Cd最为突出，最高可超标近150倍。     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

南方冬季覆盖作物的碳蓄积及其对水稻产量的影响

冬季覆盖作物为在冬闲季节以减少土壤裸露、增加生物产量、抑制硝态氮淋溶等为目的而种植的作物。南方水稻种植区地处热带、亚热带湿润地区有利于冬闲覆盖作物生产。冬季覆盖作物在增加生物产量的同时,可以增加稻田生态系统碳蓄积效应。本研究在南方水稻种植区选择冬闲季覆盖作物黑麦草、紫云英、油菜,以冬闲田为照进行生产比较试验,考察不同覆盖作物碳蓄积能力及对后茬作物产量的影响。结果表明,黑麦草地上部碳蓄积为4044.9kg·hm-2,地下部碳蓄积为1533.7kg·hm-2,紫云英地上部、地下部碳蓄积分别为1799.6kg·hm-2,1023.8kg·hm-2,油菜的分别为1023.8kg·hm-2,339.0kg·hm-2;黑麦草的碳蓄积量显著高于紫云英和油菜,各覆盖作物处理碳蓄积量均显著高于冬闲田。黑麦草地下根系表现强大的碳蓄积能力,可以提高土壤碳汇效应。不同覆盖作物-双季稻稻田生态系统,冬季覆盖作物残茬短期内对主作物的产量因素均没有显著的影响。     

不同氮水平下秸秆和活性碳对土壤不同粒级碳的影响

利用采集自FACE(Free Air Carbon Dioxide Enrichment)技术平台上田间培养的土壤样品,通过温室培养的方法,研究不同CO₂浓度下导致作物生物量增加和更多碳输入对土壤含碳量的影响. 结果表明, CO₂浓度高(即通过秸秆还田和根系进入土壤的含碳量增加)时,其显著影响碳在不同粒级土壤中的转化,粒径>53 μm土壤的含碳量增加,粒径<53 μm土壤的含碳量降低;在没有秸秆加入的常规氮水平下与有秸秆加入的低氮水平下,含碳量变化幅度较大;单位土壤各粒级的含碳量均有增加,有秸秆加入,活性碳(葡萄糖)量越大,含碳量增加幅度越大;没有秸秆加入,活性碳量越大,总碳含量增加幅度越小. 而不同氮水平下秸秆的分解代谢对土壤不同粒级碳的影响还不明确,有待继续研究.      

不同生物炭对酸性农田土壤性质和作物产量的动态影响

为研究不同原料生物炭对农田土壤酸度、交换性能、磷素养分以及作物产量的综合动态影响,试验设置空白（CK）、水稻秸秆生物炭（RSB）、玉米秸秆生物炭（MSB）、小麦秸秆生物炭（WSB）、稻壳生物炭（RHB）和竹炭（BCB）这6种处理,生物炭按质量分数0.1%施入农田进行长期定点试验,测定水稻、油菜和玉米这3季作物产量和作物收割后的土壤理化性质.结果表明,添加不同原料生物炭可有效提高土壤pH和交换性能,降低交换性酸含量,作用效果随时间下降.生物炭对盐基离子组成的影响为提高交换性K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量,降低Na⁺含量.生物炭能不同程度地增加土壤有机质（SOM）、速效磷、总磷和无机磷（Al-P和Fe-P）含量,作物产量较当季对照显著提高（P<0.05）,稻壳生物炭在改良酸性土壤理化性质和提高作物产量方面效果较好.     

1961-2009年黄土高原气象要素的时空变化分析

基于48个气象站点1961-2009年的监测数据,使用反距离权重插值法和Mann-Kendall法,分析了黄土高原气象要素的空间分布和时间变化特征.结果表明,各气象要素在黄土高原都呈梯度分布,沿东南-西北方向降水和平均温度递减而平均风速和日照时数递增,沿南北方向相对湿度降低而参考作物蒸散增加.各气象要素在各站点基本都具有单调趋势,但趋势显著的站点数存在变异.约98%的站点温度的上升趋势显著,约60%的站点日照时数和风速的下降趋势及参考作物蒸散的上升趋势具有显著性,约40%的站点相对湿度的下降趋势显著,约30%的站点的降水具有显著的下降趋势.各气象变量都存在一定的年代际变化,相对湿度在2004年以来显著降低,降水的显著减少、 年均温度和参考作物蒸散的显著上升都在20世纪90年代初以来,而日照时数和平均风速的显著下降都发生在20世纪80年代初以来.黄土高原的气候可能出现了一些新趋势,给未来可持续发展带来了不确定性,需引起足够重视.     

贵州铅锌矿区土壤和作物重金属生态风险与迁移特征

土壤中积累高含量的重金属对生态环境和人体健康存在潜在风险.以贵州省某铅锌矿区农田土壤和作物为研究对象,运用GIS空间制图分析了重金属的分布与来源,采用潜在生态风险指数(RI)评价了重金属的潜在生态风险,利用美国环保署(USEPA)推荐的人体健康风险评估方法量化了居民暴露于铅锌矿周围土壤重金属的健康风险.结果表明,土壤中ω(As)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Cu)、ω(Hg)、ω(Ni)、ω(Pb)和ω(Zn)平均值分别为：58、7.9、175、64、0.461、65、1 539和2 513 mg·kg^-1,均显著高于贵州省表层土壤元素背景值.土壤As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn含量在空间分布上极不均匀,其受到了强烈的铅锌矿冶炼等人为扰动.RI评价显示,土壤重金属存在极强、较强等级为主的综合潜在生态风险,Cd为主要的生态风险因子. 22%和10%的玉米籽实样品中Pb和As分别超过了食品安全国家标准中的重金属污染阈值.人体健康风险评价显示,暴露于土壤重金属对成人和儿童存在非致癌健康风险,对儿童存在一定的致癌健康风险.土壤pH值是影响Cd生物有效性和土壤-作物系统C...     

沼液还田对土壤-作物系统重金属累积的影响:Meta分析

为探讨沼液还田方式、还田时长和重金属带入量等对土壤-作物重金属累积的影响,明确重金属累积影响因素的重要性,对41篇文献和1972对数据进行整合分析.结果表明,单施沼液使土壤As、Cd、Cr、Cu、Zn和作物As、Cr的累积显著提高20.5%、15.2%、25.6%、18.7%、26.3%和14.6%、39.5%,对作物其它重金属累积作用不明显.沼液与化肥混施可显著提高8.05%和4.70%的土壤Cr和Zn的累积且降低作物对As的累积.相关分析表明,土壤As、Cd和Cr的累积速率与沼液还田时长和土壤有机质（SOM）含量呈极显著正相关（P<0.01）,相关系数分别为0.30、0.15、0.13和0.22、0.27、0.22,而与土壤pH值呈极显著负相关（P<0.01）,相关系数分别为0.16、0.13和0.11.沼液还田带入的重金属会促进土壤As、Cd、Cr和作物As、Cd、Cr、Zn的累积,而土壤Cd、Cu和Zn的累积又会促进作物Cd、Cu和Zn的累积,其间相关系数分别为0.45、0.58和0.42.因子重要性分析表明,沼液还田对土壤-作物系统中重金属累积的主要因素是还田时长、SOM和土壤pH值.     

基因污染面面观

跨入２１世纪，面临人口、粮食等许多新的挑战，据专家预测，到２０２０年世界人口将从目前的６０亿增加到８０亿，粮食的需求量相应增加４０％。现有耕地的生产力已很难满足人口剧增的需求，可大面积开垦又必然会破坏森林和草原，使生态环境进一步恶化。农业生物技术革命可有效地解决全球粮食问题。这是因为，基因工程新产品具有传统作物和动物所不具有的特性：快速生长，提高产量和质量，增强抗逆性（抗旱、寒、涝、热、病毒和虫害等），还能降低成本，减轻劳动量。应该说，基因工程作物的培育成功，为创造新品种开辟了一条快速途径，它使…