3种碳添加对退化农田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响

为研究秸秆、生物炭和纳米碳添加对退化农田土壤固碳细菌群落结构多样性的影响,利用高通量测序技术,对3种碳源添加后黑龙江省嫩江县退化农田土壤的固碳细菌群落结构及多样性进行研究.结果表明:①在97%相似度水平下,秸秆、生物炭添加后土壤固碳细菌的Chao1指数、Observed species和Shannon指数高于纳米碳添加后的土壤.②群落组成方面,在门水平上,变形菌门(Proteobacteria)为优势菌门,在生物炭添加后的相对丰度最高,为94.35%;在纲水平上,γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)为优势菌纲,在纳米碳添加后的相对丰度最高,为67.45%;在目水平上,着色菌目(Chromatiales)为优势菌目,在纳米碳添加后的相对丰度最高,为50.83%;在科水平上,节外硫红螺菌科(Ectothiorhodospiraceae)为优势菌科,在纳米碳添加后的相对丰度最高,为34.34%;在属水平上,硫碱弧菌(Thioalkalivibrio)、Sulfurifustis、Thiobacillus为优势菌属,分别在生物炭、纳米碳和秸秆添加后的相对丰度最高,相对丰度分别为17.02%、16.40%、13.03%.③层次聚类和主成分分析结果显示,生物炭和纳米碳添加后土壤固碳细菌群落结构差异显著,进一步进行组间差异显著性分析表明,显著差异标记主要富集在生物炭添加的土壤中,主要为硫碱弧菌和硫腺菌(Thiocystis)最为显著.④冗余分析结果表明,土壤固碳细菌群落结构受土壤pH、有机碳、全氮、全磷、碱解氮及有效磷的综合影响,其中,土壤pH和全氮含量是影响土壤固碳细菌群落结构的主要理化性质.上述结果表明,秸秆添加对土壤固碳细菌群落结构及多样性影响较小,生物炭添加可显著提高土壤固碳细菌群落多样性,纳米碳添加对土壤固碳细菌的影响具有一定特异性;土壤固碳细菌群落结构受土壤pH和全氮含量显著影响.     

大理河流域微塑料空间分布及其来源

微塑料（直径<5 mm的塑料颗粒）作为一种新型环境污染物,对土壤及水生生态系统构成了严重威胁.本研究基于黄河中游大理河流域采集的21个沉积泥沙和12个农田土壤样品,分析了大理河流域不同介质中微塑料赋存特征和组成差异,揭示了不同介质中微塑料来源及 沉积泥沙中微塑料丰度的影响因素.结果表明,大理河流域沉积泥沙和农田土壤中都受到微塑料的严重污染,其丰度分别为440~1190个·kg^-1和1180~2930个·kg^-1,其中,小粒径微塑料（粒径<500 μm）为主要组成,分别占泥沙和土壤中微塑料颗粒总数的50.12%和72.5%.纤维是泥沙和土壤中微塑料最常见的形状,分别为66.95%和48.3%;薄膜和小球微塑料在农田土壤中较多,比沉积泥沙中高6.51%和13.83%.通过拉曼 光谱仪测试,沉积泥沙中微塑料聚合物组成主要为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯（PP）,农田土壤中主要微塑料聚合物组成为聚乙烯（PE）.农用地膜是农田土壤中主要微塑料来源,生活污水和固体废物是泥沙中微塑料的主要来源.此外,沉积泥沙中微塑料丰度的主要影响 因素为速效磷含量和径流流速.本研究结果可为深入了解黄河中游流域微塑料污染状况提供参考.     

拉萨河谷地区青稞农田生态系统服务功能的评价——以达孜县为例

以拉萨河谷地区达孜县为例,运用市场价值法、替代工程法、影子价格法等方法对青稞农田生态系统生产农产品、固定CO2、释放O2、涵养水分、维持营养循环等服务功能进行了计算。结果表明:达孜县青稞农田生态系统各项服务功能的总价值为37249.77×104元,各项服务功能的价值依次为:农产品价值16973.38×104元(45.57%)、释放O2价值10649.81×104元(28.59%)、固定CO2价值7875.03×104元(21.14%)、营养循环价值1478.23×104元(3.97%)、涵养水分价值273.32×104元(0.73%)。由此可知熏达孜县青稞农田生态系统为其经济生产力提供了巨大的生态服务,其农产品生产服务功能尤为突出。     

硫碳比对芦苇碳源-硫耦合表面流湿地脱氮的影响

针对农田退水中NO₃--N占比高、碳氮比低的问题,提出PS-SFW（Phragmites australis and sulfur combined surface flow constructed wetland,芦苇碳源-硫耦合表面流人工湿地）,对其强化农田退水脱氮的可行性进行了研究,并与SFW₀（无芦苇碳源-硫填充的常规表面流湿地）进行对比,重点研究了HRT（水力停留时间）为3、2、4 d条件下S/C（质量比,分别为0.32、0.56）对PS-SFW脱氮效能的影响.结果表明,HRT为3 d（第29~40天）时,PS-SFW_0.32（S/C比为0.32）、PS-SFW_0.56（S/C比为0.56）和SFW₀的w（NO₃--N）分别为55.9%±11.0%、66.0%±10.0%和7.0%±3.0%,w（TN）分别为36.9%±1.0%、40.3%±3.0%和4.5%±2.0%,PS-SFW_0.56对TN和NO₃--N去除效能高于PS-SFW_0.32,远高于SFW₀;HRT为4 d时（第41~81天）及HRT为3 d（第130~149天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为66.3%±5.0%、90.5%±4.0%、14.4±4.0%和53.4%±3.0%、62.9%±10.0%、48.5%±5.0%,w（TN）为55.5%±5.0%、75.4%±5.0%、14.4%±3.0%和48.8%±2.0%、57.5%±6.0%、44.1%±5.0%,PS-SFW_0.56对NO₃--N和TN的去除效能均优于PS-SFW_0.32,并且优于SFW₀.HRT为2 d（第82~129天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为47.7%±7.0%、46.6%±6.0%和26.8%±4.0%,w（TN）为37%±6.0%、36.6%±6.0%和24.0%±3.0%,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56对氮的去除效能接近,但仍优于SFW₀.研究显示,PS-SFW运行条件应优选S/C为0.56、HRT为4 d.      

某铅锌矿区农田重金属分布特征及其风险评价

为进一步探讨铅锌矿开采和冶炼地区农田重金属污染的分布特征和污染途径,以会泽县者海镇铅锌矿区周边农田土壤为研究对象,共布设496个采样点,测定表层土壤中重金属（Cd、Hg、Pb、Cu、Zn）的含量.利用自然邻点法对表层土壤中重金属含量进行插值拟合,以空间三维模型研究该地区农田土壤重金属污染特征,运用单因子指数、综合污染指数和潜在生态风险指数法对重金属污染程度进行评价,采用相关分析、主成分分析和聚类分析识别污染途径.结果表明：Cd、Hg、Pb、Cu和Zn的含量平均值（mg/kg）分别是云南省背景值的33.05、5.83、12.02、4.89和16.33倍;Cd、Hg、Pb、Zn含量空间分布表现为西北部浓度最高,且中部高于东西两侧,而Cu与此相反;单因子指数评价结果显示99.8%的土样达到Cd重度污染,其次是Cu（82.06%）、Zn（62.50%）;综合污染指数表明,研究区均处于重度污染程度,西北部尤为严重;综合生态风险评价表明,中部风险高两边低,Cd的贡献率最大占61%;相关分析结果显示,Zn、Cd、Pb、Hg之间呈显著正相关性（P < 0.01）,表明其污染途径相近;主成分分析和聚类分析表明,Cd、Hg、Pb、Zn污染途径主要与人类活动有关,Cu主要受自然因素影响,因此对该地区土壤重金属的修复和治理应综合考虑人为因素和自然因素的影响.     

磁性固体螯合材料修复农田镉污染土壤研究

为了完善农田耕地土壤Cd污染"磁性固体螯合材料-农机磁选移除"技术,获取相关技术参数,文章采用室内盆栽模拟方法,研究了投料后磁性固体螯合材料在土壤耕层垂直分布以及基于移除效果的最佳材料投加量。结果表明:磁性固体螯合材料施入水田土壤后,经搅拌后,在耕层是均匀分布;固体螯合材料投加量为0.40%时,土壤总Cd、DTPA-Cd和HCl-Cd移除率达到最大,增加投加量土壤Cd移除率趋于稳定。因此,设计的回收机械应考虑在整个耕层回收材料,0.4%的最佳螯合材料投加量以及该投加量是否有利于磁选回收,还需要农机在大田实验验证。     

两种油菜配施水溶性壳聚糖修复典型铅污染农田土壤

为了探讨不同品种的油菜（Brassica napus L.）配施螯合剂对铅（Pb）污染土壤的修复效果,采用盆栽试验的方式,研究了甘蓝型油菜品种秦油1号（QY-1）和白菜型油菜品种三月黄（SYH）在0%、 2%和4%的水溶性壳聚糖（WSC）处理下对中国北方河南和南方广西两种典型Pb污染农田土壤中Pb吸收和转运的影响,并进一步在河南某Pb污染农田通过田间小区试验比较了两个油菜品种在WSC条件下的修复效率和经济效益.结果表明,盆栽条件下,与对照处理相比,QY-1和SYH的生物量受WSC含量和土壤类型影响显著,随着WSC含量增加QY-1的生物量在两种土壤条件下呈下降趋势,而低含量WSC处理下SYH生物量显著提高,在高含量WSC处理下生物量下降.如广西Pb污染土壤上2%WSC处理下SYH生物量上升最明显,与对照处理相比,生物量提高了80.96%.两个油菜品种不同部位Pb含量也受WSC含量和土壤类型的影响,QY-1地上部分和根部分在河南Pb污染土壤上随WSC含量的升高而增加,在广西Pb污染土壤上随WSC含量的升高而降低.Pb提取量是评价植物修复效率的关键.盆栽和田间试验结果表明,SYH配施WSC处...     

高原山地城市农田氮、磷表观平衡演变特征——以昆明市为例

氮、磷平衡是影响农田污染潜势和农业生产的主要因子.农田化肥过量施用导致的氮、磷大量流失已成为我国非点源污染的重要来源.本研究基于农田氮、磷表观平衡模型,以高原山地城市昆明市为例,评估了1980—2015年农田的氮、磷输入、输出与平衡演变特征.结果表明:①1980—2015年,昆明市农田氮平衡始终处于盈余的状态,盈余量以4070 t·a~(-1)的速度上升,而农田磷从1981年开始转变为盈余状态,盈余量以590 t·a~(-1)的速度上升,农田氮盈余量增长速度高于磷盈余量增长速度,未来农田氮污染潜势可能高于磷;②化肥和有机肥是昆明市农田氮、磷输入的主要来源,自1995年化肥取代有机肥成为氮输入的主要来源,自1983年起化肥成为农田磷的最大输入项;③氮、磷输出量均呈现逐年增长趋势,其中,氮输出量增长速度为3430 t·a~(-1),磷输出量增长速度为100 t·a~(-1),农田氮、磷输出量远低于输入量;④昆明市农田氮、磷平衡特征在不同海拔区域呈现显著异质性,1980—2015年海拔2400 m以下的农田氮、磷表观平衡情况变化最为明显,平均增长了12.48倍,2400 m农田变化次之,2400 m以下农田变化较小.     

农田排水对地表水环境影响的调查

中国是农业大国,以保障食品供应安全为前提的农耕生产,还未将生态环境保护纳入生产过程进行管理。为进一步了解农耕生产对地表水环境的影响,支撑未来生态环境管理需求,选取具有代表性的独立水田和旱田作为实验区块,在备耕期追加底肥,泡田时段和农作物生长期施加农药、化肥、除草剂、杀虫剂等各个农事环节前后时段,跟踪监测实验区块内积水、外排水、周边受纳水体在实验区块排水前后的水质变化情况,共设置27个监测点位,收集4 184个实验数据。实验显示:农田排水会污染地表水环境,污染具有冲击性,且与农药和化肥的施用时间、种类和数量密切相关,并随农田农药和化肥肥效衰减而逐渐降低直至消失。