湖北省作物系统氮素利用及其环境影响综合评估

粮食安全、资源高效和环境友好是发展可持续农业的核心问题。湖北省作为长江中下游平原重要农业省份,亟需综合评估作物系统氮素利用及其环境影响。针对湖北省主要粮食作物(水稻、小麦、玉米、大豆)和经济作物(茶叶、水果、蔬菜),提出作物系统氮素利用效率及其环境影响的综合评估框架,系统分析2020年湖北省作物生产过程中氮素利用状况及环境效应的空间分异特征。结果表明,在氮素利用方面,湖北省农作物施氮量、氮盈余和温室气体排放强度偏高,氮肥偏生产力和氮素利用率较低。湖北省施氮量比同年中国施氮量平均水平高43%;粮食作物氮素利用率为35.17%,而经济作物氮素利用率仅为9.99%,存在较大增效空间。在环境影响方面,经济作物氮盈余总量(43.36%)低于粮食作物(56.64%),其中水稻氮盈余总量(38.27%)最高;然而,粮食作物产生的温室气体在环境影响中占主导地位。从空间分布上看,湖北省施氮量呈现中部高、东西低的趋势。经济作物温室气体排放主要集中在鄂南和鄂北地区,粮食作物温室气体排放主要集中在鄂西和鄂东地区。经济作物氨气单位面积挥发量比粮食作物大,呈现南北高、东西低的分布格局。研究可为后续降低湖北省氮肥投...     

聚合氯化铝-腐殖酸(PACl-HA)絮体的物理与分形特征研究

采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了PACl-HA絮体的粉末样品,研究了这些样品的物理与分形特征.结果表明,PACl-HA絮体具有无定形结构,主要组成元素为C、O、Al,所含特征官能团保留了絮体组成原料的一些特征;絮体的BET比表面积为130～161 m²·g^-1,BJH累积吸附孔体积为0.38～0.52 cm³·g^-1,BJH脱附平均孔径为7.7～9.6nm,PSD峰值对应孔径8.4～11.2nm.PACl-HA絮体具有自相似性的粗糙表面,呈现多尺度分形特征;图象法和N₂吸附/脱附等温线法确定的表面分形维数Ds分别为2.03～2.26、2.24～2.37,前者的分形尺度大约处于23～390nm之间,主要属于絮体外表面尺度,而后者的分形特征尺度区间的下限大约为0.2nm,属于孔表面尺度;另外,对同一絮体,N₂吸附法和脱附法确定的孔表面分形维数不同.热力学模型计算出的D_s远大于3,与Sahouli等的研究不符.     

大型铜尾矿库区节节草(Hippochaete ramosissimum)根际土壤重金属形态分布与影响因素研究

通过野外调查和实验分析,对安徽省铜陵市铜官山铜尾矿库、狮子山铜尾矿库及狮子山铜尾矿库周边农田3处生长的节节草根际与非根际土壤中重金属(Cu、Cd、Pb、Zn)的形态、含量和分布进行了研究.结果表明,节节草根际与非根际土壤重金属的主要形态分布基本一致,均表现为矿物态含量占据了重金属全量的大部分,而交换态含量偏低.与非根际土壤相比较,根际土壤中交换态、有机态重金属所占比例显著增加,其中Cu的有机结合态所占比例增加了53 25%、Cd、Pb的有机结合态所占比例增加超过17%,Zn则增加了5.67%;与此同时,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态含量有所下降.统计分析表明,Cu、Cd、Pb、Zn在根际土壤中的形态分布与土壤pH值、有机质含量、植物生长等因素密切相关.     

长江口沙洲表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了长江口沙洲沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,沙洲沉积物中总磷的含量为437.6～1103.7μg·g-1,其中79.5%以无机磷的形式存在,而无机磷中以碎屑态磷灰石磷为主;有机磷约占总磷的20.5%.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱吸附态磷、铁结合态磷和有机磷等3种赋存形态,而长江口沙洲沉积物中潜在的生物有效性磷含量较少,约为60.5～510.9μg·g-1,平均仅占沉积物总磷的28.86%.     

湘江(长沙段)沿岸土壤中铬的形态分布及其在水草中的积累

铬在土壤中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)两种形态存在,而Cr(Ⅵ)主要以CrO2-4,Cr2O2-7,Cr(Ⅲ)主要以Cr3 和CrO-2等形式存在.上述存在形式在土壤中的迁移转化主要受土壤pH值和氧化还原电位(Eh)的制约.另外,也受土壤有机质含量、无机胶体组成、土壤质地及其化合物种类的影响.不同形态的铬在一定条件下可以相互转化.但是单从价态来区分并不能完全反映土壤中铬的真实存在形态,当前较为公认的是Tesseler的形态划分法. 本文研究了湘江(长沙段)沿岸土壤中铬的形态分布、转化及其在水草中的吸收.     

不同种类蔬菜对芘的耐性和累积特性差异研究

多环芳烃会影响蔬菜的生长发育,导致其产量和品质降低,最终通过食物链危害人体健康。通过温室盆栽土培试验,测定不同质量分数(0、50、100、200、400 mg·kg^-1)芘作用下小白菜(Brassica chinensis L.)、胡萝卜(Daucus carota L.)、番茄(Solanum lycopersicum L.)的生长指标(根长、株高、鲜质量)、叶绿素质量分数、品质指标(可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C)和蔬菜各部位芘质量分数等,对芘处理下不同种类蔬菜的耐性和累积特性进行了比较研究,筛选出高耐芘性和低富集能力的蔬菜品种。结果表明,1)芘处理降低了3种蔬菜的生长参数,抑制了蔬菜的光合作用,3种蔬菜耐芘能力大小顺序为：番茄>小白菜>胡萝卜。2)蔬菜品质方面,小白菜和胡萝卜可溶性蛋白随土壤芘质量分数的升高而降低,番茄可溶性蛋白表现为先增加后减少;小白菜、胡萝卜和番茄可溶性糖质量分数均降低且400 mg·kg^-1芘处理下分别降低了21.6%、36.2%和19.1%;芘处理刺激了蔬菜维生素C的生成,其中番茄维生素C质量分数增幅...     

中国水稻食物系统碳足迹结构组成和地区差异

水稻是中国及全球食物系统的重要组成部分,以食物系统视角研究其生命周期碳足迹对实现水稻食物系统低碳转型和绿色发展具有重要意义。该研究基于中国2018年22个水稻主产省份的统计数据,结合生命周期评估(LCA)法和国际水稻研究所(IRRI)开发的CF-Rice水稻碳足迹计算工具,计算并分析了中国水稻食物系统“从摇篮到销售”的碳足迹及其结构组成、地区差异和水稻类型差异。结果表明：1)以单位产量碳足迹进行比较(以CO₂ eq计),晚籼稻(2.31 kg·kg^-1)>中籼稻(1.32 kg·kg^-1)>粳稻(1.13 kg·kg^-1)>早籼稻(1.08 kg·kg^-1);以单位面积碳足迹进行比较(以CO₂ eq计),晚籼稻(9.15×10³kg·hm^-2)>中籼稻(6.34×10³ kg·hm^-2)>粳稻(5.56×10³ kg·...     

长江经济带绿色城镇化效率评价及其影响因素——基于多维城镇化视角

本文引入资源和环境因素,以城镇化综合指数为期望产出,运用SBM方向性距离函数测算了2010—2020年长江经济带112个地级市（州）的绿色城镇化效率,并采用空间面板模型和地理探测器对绿色城镇化效率的影响因素进行实证分析。结果表明：长江经济带绿色城镇化效率整体水平不高,下游地区绿色城镇化效率高于上游和中游地区,资源消耗和环境污染是效率损失的主要来源;绿色城镇化效率表现出较为明显的热点—次热点—次冷点—冷点自东向西的带状分布格局,存在显著的空间正相关性。政府财政支出对绿色城镇化效率产生负向影响,外商直接投资和产业结构对提升绿色城镇化效率有显著的促进作用,且三者的影响具有地区差异性;市场力因素有利于绿色城镇化效率的提高。邻近城市间绿色城镇化效率的空间溢出效应明显,且空间溢出效应是长江经济带绿色城镇化效率空间差异的最主要因素,各因素的影响具有协同增强的作用。     

长江经济带用水量时空差异的驱动效应研究——基于生产和生活视角

分解长江经济带生产用水量、生活用水量时空差异的驱动效应,有利于用水总量控制目标的顺利实现。采用LMDI(Logarithmic Mean Divisia Index)方法,兼顾生产用水和生活用水,将用水总量时空差异分解为生产强度效应、产业结构效应、经济规模效应、生活强度效应和人口规模效应。结果显示:生产用水量是长江经济带及各省份用水总量变化的主要来源,生活用水量对用水总量的促增作用也逐渐增强;生产强度效应、产业结构效应是抑制用水总量增加的主要和次要因素,而经济规模效应、生活强度效应是促进用水总量增加的主要和次要因素,人口规模效应对用水总量的促增作用相对较弱;农业、工业经济增长都促进了用水总量增加,尤其是农业,农业、工业用水强度普遍下降及农业增加值所占比重下降,都促进了用水总量下降;生产用水量是各省份用水总量空间差异的主要来源,各省份用水总量与江苏、重庆空间差异的驱动因素存在差异性。因此,各省份应该贯彻落实高质量发展、转变经济增长方式,重点开展生产环节节水、兼顾生活环节,继续降低产业用水强度、优化升级产业结构,加强生活用水定额管理、提高节水意识,各省份可以以江苏、重庆为参考对象,依据用水总量空间差异驱动因素,充分挖掘可行的节水路径。     

纳米零价铁对铀尾矿库土壤中铀形态分布及固定效果的影响

针对纳米零价铁(nZVI)对铀尾矿库土壤中铀形态分布和U(Ⅵ)固定效果影响问题,采用逐级化学提取、毒性浸出(TCLP)和磁性分离实验,利用SEM-EDS和XRD对nZVI固定前后的铀尾矿土壤进行表征;研究了nZVI在不同投加量和pH条件下,对尾矿库土壤固定前后铀的形态分布和固定效果的影响,并对nZVI的固定机理进行了探讨。结果表明:当nZVI的投加量为8%、pH为5时,土壤中U(Ⅵ)的固定效果最好,固定后土壤中铀的毒性浸出值仅为13.98%;对经过nZVI处理后的铀尾矿土壤进行磁性分离发现,磁性和非磁性土壤重量占比分别为32.87%和67.13%,其铀含量分别达到55.05%和44.95%,说明nZVI对土壤中的U(Ⅵ)有较好的富集作用。nZVI对铀尾矿库土壤中的U(Ⅵ)有较好的原位固定和富集效果,并能减少土壤中铀的析出。