东北三省农田生态系统碳排放时空分异特征及驱动因素研究

根据2000—2014年东北三省碳排放的相关数据,结合空间探索性分析及地理加权回归等模型方法,对研究区农田生态系统碳排放量的空间集聚性、差异性及其重要驱动因素进行研究.结果表明:东北三省农田生态系统碳排放量存在比较显著的全局空间正相关,自相关性在整体上表现出逐渐增强的趋势,到2014年全局Moran's I指数达到最高值0.3395.在局部空间相关关系上,东北三省农田生态系统碳排放量的高-高区域集中在黑龙江省和吉林省,低-低地区主要集中在辽宁省,表现出不平衡的发展格局.人均GDP对农田生态系统碳排放有负效应,总人口数对农田生态系统碳排放的影响从正效应转变为负效应,化肥施用对农田生态系统碳排放影响程度的空间分布格局发生了较大变化,代表生产技术水平和能源消耗的农业化肥施用量和农业机械总动力因素对农田生态系统碳排放的影响较大,东北三省农田生态系统碳排放和农业机械总动力相关程度有逐渐趋同的趋势.     

生物炭对农田土壤中酶活性和细菌群落结构的影响研究

利用核桃壳、玉米轴和玉米秸秆分别在250℃、400℃和600℃制备生物炭,以1%(w/w)的施加量添加到农田土壤中,以考察不同生物炭对农田土壤酶活性和细菌群落结构的影响。结果表明:与对照组相比,生物炭通常降低了蔗糖酶和中性磷酸酶活性,对过氧化氢酶影响较小,但是却提高了脲酶活性。对于细菌群落结构而言,生物炭通常降低了土壤中细菌的丰度,而对细菌多样性影响较小。与对照组相比,生物炭(除了玉米轴生物炭)使放线菌丰度降低了5%～15%,伴随着放线菌的减少,变形杆菌、酸杆菌和芽单胞菌的丰度略有增加,表明生物炭改变了土壤中的细菌群落结构。冗余分析(RDA)结果表明,生物炭中的灰分与芽单胞菌门、硝化螺旋菌门、酸杆菌门和浮霉菌门之间均具有正相关关系,而与放线菌门和厚壁菌门均具有显著的负相关关系。变形菌门与土壤中的总氮和可利用氮具有正相关关系,表明变形菌门与土壤中氮循环有关。拟杆菌门与生物炭的(O+N)/C和H/C原子比具有正相关性。生物炭比表面积与绿弯菌门丰度具有正相关关系。因此,在生物炭应用于农田土壤时,应充分考虑生物炭对土壤生态学的影响。     

典型工业园区周边农田土壤重金属污染及生态危害评价

为评价四川某工业园区周边农田土壤重金属污染程度及其潜在生态危害。采用石墨炉原子吸收分光光度法、冷原子吸收分光光度法和X射线荧光光谱法,分别对研究区域农田土壤中的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni的含量进行测定,采用单项污染指数法、内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数和潜在生态危害指数法对研究区域农田土壤重金属污染及潜在生态危害进行评价。结果表明,23个采样点中8种重金属含量存在一定差异,Cd和Zn的平均含量超过风险筛选值,其余重金属平均值均未超过风险筛选值。Pearson相关性分析表明Pb与Cd、As、Pb、Zn相互之间有极显著相关性。8种重金属均呈正态(或近似正态)或对数正态(或近似对数正态)的分布。8种重金属的单项污染指数顺序为Cd>Zn>Pb>Cu>Cr>As>Ni>Hg,其中Cd呈重度污染,Zn处于轻度污染,其余6种重金属相对处于清洁状态;综合污染指数顺序为Cd>Pb>Zn>Cu>As>Cr>Ni>Hg,重金属Cd、Pb、Zn为重度污染,As和Cu为中度污染,Cr为轻度污染状态,Ni处...     

农田土壤中硝态氮垂直运移参数的确定

利用溶质运移模型预测预报农田土壤中硝态氮垂直运移时,运移参数不易获得的问题,引入CXTFIT分析模型来求农田土壤中硝态氮垂直运移的参数。结果表明:用CXTFIT模型模拟的硝态氮穿透曲线与实测的硝态氮穿透曲线基本吻合,模型的模拟值与实测值相比,误差范围在3％以下,相关系数达到0.9以上;在模拟过程中可同时得到销态氮垂直运移的弥散系数和平均孔隙水流速(average pore-water velocity)等参数。因此该模型可以直接用来确定农田土壤中硝态氮垂直运移的参数。     

黑河中游边缘绿洲农田退耕还草的土壤碳、氮固存效应

研究黑河中游边缘绿洲农田退耕种植苜蓿5a后土壤碳、氮库的变化,通过对2个土类(开垦耕种的风沙土和灰棕漠土)退耕苜蓿地和相邻农田0～5、5～10和10～20cm土层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)、颗粒有机碳和氮(POC、PON)储量的分析表明:开垦耕种的风沙土和灰棕漠土有极低的SOC和TN含量,退耕种植苜蓿后0～20cm SOC储量提高了22.1%～27.8%,SOC的固存率平均为0.47 Mg/(hm²·a),0～5cm表层SOC储量变化最大,提高32%～66%;TN储量0～20cm储量变化不显著,在0～5cm表层TN储量风沙土和灰棕漠土分别提高12.8%和48.1%.退耕后POC和PON较SOC和TN有更显著的变化,其分配比例增加,0～20cm土层POC和PON储量分别提高22.8%～42.7%和18.6%～57.6%,在0～5cm变化最大;在瘠薄耕地转变为多年生苜蓿地后土壤C库的增加主要是由于POC的形成量增加.SOC含量相对更低的灰棕漠土比风沙土退耕后土壤C、N的增加更为明显.     

重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的吸附和迁移

采用静态吸附和土柱淋溶实验研究了重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的迁移转化规律.吸附实验结果表明,土壤对Pb和Cd阳离子的吸附大于对Cr(VI)和As(V)阴离子的吸附,对Cr(VI)的吸附大于对有机氯农药六六六(BHC,包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC)和滴滴涕(DDT,包括o,p'-DDT、p,p'-DDT)的吸附能力.土柱淋溶实验结果表明,Cr(VI)和As(V)在耕层土壤中的迁移速度远大于Pb、Cd的迁移速度,α-BHC由于淋溶液初始浓度较低,因而迁移速度较慢.淋溶实验后,具有较高生物可利用性和迁移性的可交换态重金属的相对含量增加了1.2%～5.4%,从而增加了Pb、Cd、Cr和As等重金属对生态系统的威胁.结合吸附和迁移实验结果可知,所研究污染物中,Cr(VI)和As(V)对地下水的威胁较大,Pb和Cd对农业生产的威胁较大,而目前有机氯农药已被国家明令禁止使用,土壤中的部分残留有机氯农药由于土壤的吸附作用,使得其对农业生产的威胁逐渐减小,对地下水的威胁性也较小.     

两种油菜不同铅富集能力差异机理

通过水培试验和大田试验研究了秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）2种油菜对Pb的吸收富集能力,并从叶片的亚细胞结构和抗氧化酶活性等角度探究二者对Pb的耐性和解毒机制.结果表明,在水培条件下,2种油菜的生长均未受到明显的抑制,随着Pb胁迫的增加,油菜吸收的Pb更倾向于分配在根部,减弱向地上部的转运.同时,在高Pb处理浓度（20mg/L）下,SYH的地上部和根部的Pb含量分别比QY-1提高了17.03%和77.07%.油菜叶片中Pb亚细胞区隔化研究结果表明,将Pb区隔在生物解毒组分（金属富集颗粒组分和热稳定蛋白组分）中是油菜富集Pb的重要耐性机制,其中SYH在该组分中Pb的分布显著高于QY-1.此外,抗氧化系统是这2种油菜应对Pb胁迫的重要解毒机制,Pb胁迫下SYH体内过氧化物酶和过氧化氢酶活性显著高于QY-1,可更有效地应对Pb胁迫对其的毒害效应.大田试验表明,田间条件下2种油菜吸收的Pb更倾向于转运到地上,且SYH的富集系数、地上部和根部Pb含量均显著高于QY-1.综上,SYH具有更高的Pb富集能力,具有修复中轻度Pb污染土壤的应用潜力.     

污水灌溉对土壤重金属含量、酶活性和微生物类群分布的影响

以沈阳张士灌区长期污灌的农田土壤为对象,研究了土壤重金属、土壤酶活性、微生物生物量和种群分布特征,分析了土壤微生物参数与土壤重金属和土壤性质的相关关系.结果表明,虽然已停止污灌十余年,张士灌区农田土壤仍存在Cd、Zn、Cu等多种重金属污染.土壤Cd污染最严重,含量达1.75～3.89 mg·kg-1.土壤耕作层(0～30cm)Zn、Cu、Pb总含量随土层深度增加逐渐减少,而Cd元素的垂直分布呈向下迁移的趋势.Cd、Zn、Cu、Pb等4种重金属含量水平分布特征相似,均为1号样地＞2号样地＞3号样地＞4号样地.相关性分析表明,张士灌区土壤酶活性、微生物生物量和种群分布受重金属污染和土壤养分的影响,土壤养分含量(有机碳、N、P、K)对微生物的正面效应大于重金属对微生物的负面效应.土壤全量Cd和速效K对微生物参数的影响最为明显,Cd含量与多酚氧化酶活性和微生物生物量(Cmic)呈极显著负相关,与纤维素酶活性呈极显著正相关(P＜0 01),速效K含量与多酚氧化酶活性、微生物生物量以及可培养微生物种群数量均呈极显著正相关(P＜0.01).     

崇义客家梯田区生态系统服务功能及价值评估

崇义客家梯田位于赣南,为当地客家人提供了多项生态服务功能。开展崇义客家梯田区生态系统服务功能价值评估,有助于人们更好地了解梯田区生态系统对客家社会的直接贡献,使政府作经济效益权衡决策时充分考虑保护梯田区生态系统的重要性。论文根据梯田区生态与社会经济系统的特征,构建了崇义客家梯田区生态系统服务功能价值评估指标体系,并以2012年数据为基础,综合运用替代成本、市场价值、影子工程、造林成本、成果参数和旅行费用等定量方法,评估了崇义客家梯田区农田和森林两个主要生态系统的价值。结果表明：1）2012年崇义客家梯田区生态系统服务总价值为102.02×10⁸元,其中,农田生态系统和森林生态系统服务价值分别为42.00×10⁸元和60.03×10⁸元,分别占总价值的41.17%和58.84%。2）在评估的11项服务指标中,生物多样性保护和旅游休闲的价值居前两位,分别为29.73×10⁸元和22.30×10⁸元,各占总价值的29.14%和21.86%。3）11项服务指标按其评估的价值大小排序为：生物多样性保护>旅游休闲>气体调节>土壤保持>产品生产>气候调节>调洪蓄水>病虫草害控制>社会保障>文化传承>净化环境。直观的经济数字反映了客家梯田区生态系统对社会的巨大贡献,不仅有利于提高管理者和公众保护农业文化遗产的意识,也为政府制定客家梯田区生态系统补偿标准提供数据支撑。     

农闲期城郊农田灌溉水中典型污染物含量与评价——以西北江三角洲为例

摸查了农田灌溉系统水环境经农（夏）闲期降水等外部强干预调理后的环境污染物含量——该值理论上是环境自净作用之后的最不利值,对农田灌溉系统水环境进行水质评价,探究其对农田土壤质量的潜在污染风险.于2019年6月中旬—7月下旬（降雨集中期）,分别在西北江三角洲城市（清远市、佛山市和江门市）实验基地周边筛选研究区,并在雨后对有覆水的水源区域、灌渠、蓄水池和田间水等采集上覆水,共采得水样27×2份,对其pH值、悬浮物（SS）、矿化度、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）、Cd、As、Pb、Cu和Zn的含量进行检测;对各研究区pH值、SS的成因和影响,矿化度的等级,重金属均值分布等进行分析;对全样品TP、NH₄⁺-N、重金属含量进行Pearson相关性分析和描述性特征分析;通过单因子水质标识指数P_i和综合水质标识指数P分别对各采样点、各构成项目和各研究区进行水质评价.研究发现雨后农田灌溉系统水环境构成复杂,物质呈无显著性差异的迁移,灌溉沿程上覆水中大部分物质可能处于动态平衡,受局部环境影响变小,TP、NH₄⁺-N和重金属等迁移物质主要还是灌溉水体中原有的,受外力驱动扰动后在水动力作用下可能以氮磷结合形态沿灌溉系统发生远距离迁移;使用河流水质标识指数法评价农田灌溉系统水环境,发现该法可以刻画局部灌溉的水质态势,对农田灌溉系统水环境的含量特征评价做出科学、合理的解释,也可以做出综合性定量评价.虽然灌溉水系统结构差异较大,但是从整体上可以初步得出农闲期西北江三角洲农田灌溉水的灌溉风险不高的结论,总体综合水质评价级别为Ⅰ类~Ⅱ类,达到水环境功能区的使用要求.