农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

天目湖流域农业面源污染控制研究

天目湖是溧阳市饮用水源地,近年的水质下降,与流域农业面源污染和旅游产业发展不无关系。因此,通过对农田、林地、居民居住地地表径流污染以及畜禽、水产养殖、农村生活及旅游等氮、磷污染物排放量的估算,提出农业化肥减施、种植业结构调整、农田基础设施生态改造、农村环境综合整治等控制措施。     

福建海湾地区灾害地质特征与工程风险控制

福建省海湾地区地质环境比较复杂,孕育着多种灾害地质因素,使港湾工程活动存在地质灾害的风险.通过对港湾工程及其地质灾害风险的分析,探讨了如何进行港湾工程地质灾害的风险控制,认为港湾工程地质灾害风险控制内容包括选址阶段风险的回避、设计施工阶段风险的处理及运行阶段风险的监控.地质灾害风险评估是地质灾害风险控制的首要任务,设计与施工阶段的风险评估应立足于评价灾害地质因素的致灾可能性以及工程应对措施的有效性,还应根据施工中出现的前阶段评估中未发现或未予重视的重要地质情况,及时对工程方案进行修正.     

气候变暖对西北干旱区农业气候资源的影响

在气候变暖背景下,西北干旱区气候资源变化如何影响农业是该区农业应对气候变化研究的前提与基础。论文根据西北干旱区1961—2007年77个气象站点均一化气温数据和日照时数数据,采用5 d滑动平均和线性倾向估计方法,分析了各农业气候指标的时间变化特征与区域差异。研究表明,霜冻日、暖日、生长期、无霜期、≥0℃与≥10℃活动积温的变化趋势显著且区域特色鲜明。暖日、生长期、无霜期变化呈显著上升趋势,其多年平均值空间分布主要表现为"南高北低"的特征,而霜冻日则相反;≥0℃、≥10℃的活动积温亦呈明显增加趋势(增长率分别为80℃.d/10 a、77℃.d/10 a),且可分为6个空间差异显著的活动积温特征区域。农业气候资源变化对西北干旱区农业生产影响利弊各兼。一方面,干旱区热量资源得以改善,作物生育期延长,天然植被气候生产力显著增加[增长率为15.6g/(m2.10 a)];另一方面,干旱区热害与冷害等极端气温事件增加,光照资源显著减少,水资源严重缺乏和分布不均,这造成了农业生产的不稳定性增加。     

合肥城郊典型农田溪流水系统沉积物磷形态及释放风险分析

2014年10月(秋季)和2015年4月(春季),针对巢湖二十埠河流域某一典型农业源头溪流水系统,就水塘、支流、干流和深潭等4种溪流构成模式,分别采集17、16、14和13份表层沉积物样.在分析测试的基础上,解析沉积物的磷形态及其季节性变化特征;并以多元统计分析技术,对4种构成模式开展聚类分析和差异性分析;通过对沉积物磷吸附指数PSI的计算和相关性分析,定量评估磷素释放风险,识别主要影响因素.结果表明:1溪流水系统沉积物TP含量变化范围为137.517~1 709.229 mg·kg-1,均值为532.245 mg·kg-1,各形态磷的平均含量高低排序为:IP(350.347 mg·kg-1)OP(167.333mg·kg-1)Fe/Al-P(78.869 mg·kg-1)Ca-P(56.343 mg·kg-1)Ex-P(6.609 mg·kg-1);2 4种构成模式中,各形态磷含量均表现出相同的变化趋势,即深潭干流支流水塘;3秋季时干流和深潭聚为一类、支流和水塘为另一类,春季时则干流、支流和深潭归为同一类;4方差分析表明,秋季时溪流不同构成模式之间的差异性指标更多;5沉积物PSI变化范围为24.49~69.94(mg·L-1)·(100 g·μmol)-1,且春季低于秋季,说明春季的磷素释放风险更高一些;6 PSI与Ex-P、IP和p H呈显著或极显著负相关性.     

基于生产成本的中国农地利用集约度的变化特征

以价值形态的农作物种植成本为表征指标,对我国1980-2002年农地利用集约度的变化特征进行了年际间、不同种植业之间与不同区域之间的比较研究。结果表明:①近20多年来,我国农地利用的集约度不断提高,但在1985-1986年、1993-1994年与1998-2002年,农地利用的集约度出现过三次明显的下降;②我国农地利用主要以物质成本投入为主;物质成本投入相对稳定,而劳力成本的投入变化较大,其变化同总成本变化同步;③不同种植业生产的集约度有一定差异,但在总的时序变化规律上差异不明显;④不同区域之间农地利用集约度的变化特征差异显著。低收入地区农地利用集约度的提高幅度比高收入地区大;高收入地区集约度的提高主要依赖于物质成本的投入,劳力成本投入增加不明显,而低收入地区劳力成本与物质成本的投入比例基本相当,且在1991年以后,劳力成本的投入比例超过了物质成本;从集约度的波动上看,集约度下降的阶段,收入高的地区下降幅度大,而收入低的地区下降幅度小。     

三峡库区典型农田小流域土壤汞的空间分布特征

为了解三峡库区农田流域汞污染现状及其生态风险,以三峡库区腹心地带的涪陵王家沟典型农田小流域为调查对象,基于Arc GIS地统计模块研究流域内不同土地利用类型(旱地、田地、林地和居民点)土壤汞(Hg)含量及其分布特征,并对其汞污染程度和生态风险进行评价.结果表明,流域内土壤Hg含量范围为9.47~94.57μg·kg-1,均值为(34.23±16.23)μg·kg-1,不同土地类型表层土壤Hg含量高低顺序为林地、田地、居民点、旱地;表层土壤出现明显汞累积现象,土壤Hg含量变化与土壤深度呈极显著负相关关系.地统计分析结果表明,流域土壤中的汞呈现出较弱的空间相关性,说明流域内土壤汞的空间分布主要受大气干湿沉降、植被覆盖和地形等自然因素影响,人为等外源干扰影响弱.流域土壤总体上虽未表现出明显的汞污染现象(污染指数为-0.08),但具有中度的汞潜在生态风险(生态风险指数为57),其中以林地较为严重.流域土壤汞承载量约为25.39 kg,旱地约占69%.     

流域土壤基质与非点源磷污染物作用的3种模式及其环境意义

以华北地区典型农业流域为研究对象,针对流域不同空间分布和干扰程度下的土壤基质与污染径流中磷素的相互作用过程进行了模拟研究.研究发现,土壤基质与磷的作用过程呈3种模式,持留型、释放型及持留-释放转换型.持留型土壤基质对污染径流中磷酸盐具有较强的吸附作用,能有效持留径流中的磷素;释放型土壤基质则以解吸过程为主导,向径流中释放大量的磷素;持留-释放转换型土壤基质则呈动态性,当径流中磷酸盐含量较低时,解吸过程占优,以磷素释放为主,当径流中磷酸盐含量较高时,吸附过程占优,以磷素持留为主.结果表明,在自然环境及人类干扰的作用下,流域异质性景观下的土壤基质与非点源污染物的作用过程差异明显,其生态功能具有时空动态性.从非点源污染发生的角度来看,在空间上,土壤基质可成为污染物的汇或释放源;在时间上,同一区域存在源-汇功能的动态转化.因此,异质性景观中土壤基质与污染物作用过程动态机制的认识与判定,对于流域尺度上有效控制非点源污染十分关键.     

农产品视角的城郊黑土地农田重金属风险分区

农产品是重金属经土壤-作物系统危害人体健康的直接途径,其质量安全是我国粮食安全体系的重要组成部分.针对目前农田重金属分区研究对农产品考虑的不足,以农产品重金属累积特征及其导致的人体健康风险为指标,构建了基于农产品视角的农田重金属风险分区体系,同时以黑土地中重金属污染风险更高的城郊地带为研究区进行实例探讨.结果表明,农产...     

浑河上游大苏河乡农业非点源污染负荷及现状评价

针对我国北方农村中小流域缺乏实地水文监测数据的现状,借助实地调查与农村统计年鉴,利用输出系数法计算浑河上游地区大苏河乡10个行政村的农业非点源污染负荷值;在验证实地监测数据与污染负荷值间相关性的同时,利用等标污染负荷法对各个污染源作评价,得到同一尺度上具有可比性的等标污染负荷值;利用聚类分析将这10个行政村划分为4类农业非点源污染负荷类型,分析其污染负荷特点。污染源评价结果显示,大苏河村生活污染和畜禽粪便污染负荷均最大,小苏河村农田化肥污染源负荷量最大。由聚类分析可知,所划分4个类别等标污染负荷平均值分别为51.05、95.80、236.41、185.69m3,表明不同区域农业非点源污染的相对差异明显。