有机酸和磷对两种污染土壤铅的释放作用研究

用土壤培养和化学浸提法研究了不同低分子量有机酸和磷对污染土壤中铅释放的影响。结果表明,随有机酸浓度增加,铅污染红壤、棕壤中可溶出铅量均增加。当供试有机酸浓度≥1mmol·L-1时,相同浓度有机酸溶出铅量为柠檬酸〉乙酸〉草酸;当有机酸浓度≤0.5mmol·L-1时,溶出铅量为草酸〉柠檬酸〉乙酸。将2g·kg-1磷及50mmol·kg-1有机酸与铅污染红壤以不同方式混合后,柠檬酸处理的溶出铅比率（在污染土壤中加入P、有机酸后溶出铅含量与单加有机酸溶出铅含量之比）为66%（先加有机酸再加磷）、58%（有机酸与磷同时加入）、70%（先加磷再加有机酸）,草酸处理（方式同上）的溶出铅比率为90%、89%、94%,乙酸处理（方式同上）的为10%、8%、10%。铅污染棕壤上,以上处理的溶出铅比率分别为106.46%、104.43%、105.19%（柠檬酸）;43%、48%、58%（草酸）;38%、42%、55%（乙酸）。供试条件下,红壤最低溶出铅比率低于棕壤。     

叶绿醇对铅污染土壤酶活性及土壤铅有效态影响

采用土培盆栽试验,研究了在铅污染土壤中添加叶绿醇对土壤酶活性和土壤铅离子有效态的影响,探讨了不同处理时间下叶绿醇对铅污染土壤的缓解作用。结果表明:短时间内在土壤中添加叶绿醇对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性具有促进作用,对土壤脲酶活性具有抑制作用,且每种酶对叶绿醇的敏感程度不同,其中碱性磷酸酶最为敏感;随着处理时间延长土壤中过氧化氢酶活性、脲酶活性和铅离子有效态降低,蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性显著升高;土壤重金属铅浓度为600 mg/kg时,叶绿醇浓度为50 mg/kg蔗糖酶活性最强,比空白对照组高出122.28%;当土壤中叶绿醇浓度为250 mg/kg时,土壤碱性磷酸酶活性最高,是空白对照组的251.61%。总之,在铅污染的土壤中添加叶绿醇后能改变土壤酶活性,降低土壤中铅的有效态,并且随着培养时间的延长,叶绿醇对铅污染土壤的修复效果逐渐降低。     

利用磷进行铅污染土壤原位修复中需考虑的几个问题

由于土壤中磷与铅形成难溶性的磷酸铅类化合物[Pb5(PO4)3X,X=Cl-,OH-,F-等],利用不同廉价含磷物质进行铅污染土壤原位修复被认为是目前最好的铅污染土壤管理措施,受到国内外广泛关注。本文对目前国内外利用磷进行铅污染修复研究的现状进行了综述,对该研究领域中的关键问题,如磷酸铅类化合物形成的反应动力学过程控制、最佳pH、土壤中磷/铅摩尔比等进行了较深入的探讨,并展望了今后的研究方向,以期为铅污染土壤的修复及其效果评价提供参考。     

磷基材料钝化土壤铅及其影响因素研究进展

土壤中磷与铅可以通过吸附、溶解/沉淀机制形成难溶性的磷酸铅类化合物,利用不同含磷物质进行铅污染土壤原位修复被认为是最有效的铅污染土壤管理措施,受到国内外广泛关注。论文对目前国内外利用磷进行铅污染修复的现状进行了综述,对该研究领域中的关键问题,如影响磷酸铅类化合物形成的生物作用、p H、土壤化学组成等进行了较深入的探讨,并展望了今后的研究方向,以期为铅污染土壤的修复及其效果评价提供参考。     

酸性黄壤铅污染下植物根际微生物和酶活性研究

采用盆栽试验研究了酸性黄壤铅污染下4种草本植物根际土壤微生物数量和酶活性的变化。结果表明:植物根际土壤中细菌、真菌和放线菌对铅污染的响应因植物根系环境的不同而有所区别:4种植物根际土壤中细菌和真菌数量增加,但增幅不一致。黑麦草和早熟禾根际土壤放线菌数量降低,翦股颖根际土壤放线菌数量呈现波动起伏。4种植物根际土壤中过氧化氢酶活性、淀粉酶活性和中性磷酸酶活性与土壤铅含量都表现出负相关性,与淀粉酶活性负相关达到极显著,铅对黑麦草和狗牙根根际土壤脲酶活性表现出低浓度下激活高浓度下抑制,早熟禾和翦股颖根际土壤脲酶活性与土壤铅含量表现出正相关性。     

模拟酸雨对茶园土壤中铅的溶出及形态转化的影响

采用模拟酸雨连续淋洗的方法,研究了茶园土壤的酸化以及不同铅污染程度土壤中铅的溶出和形态转化规律。结果表明,土壤的酸化程度受酸雨酸性强度的控制,酸雨pH越低,土壤酸化程度越强;土壤中铅的溶出总量随模拟酸雨的酸度和土壤本身含铅量的增加而增加,但是土壤滤液中铅含量随时间变化的规律只受模拟酸雨的pH影响;土壤铅污染程度越严重,其中的活性态铅含量越高,同时pH<4.5的酸雨会使土壤中的非活性态铅大量向活性态转化,这将导致土壤中铅的活化而增加其生态风险。     

玉米生长期间石灰性土壤Ca—P转化特征与土壤速效磷、磷酸酶活性及相关性研究

通过大田试验研究了施用磷肥后玉米生长期间石灰性土壤Ca-P组分和磷酸酶活性的变化及其相关性。结果表明:玉米生长的前期和中期施入土壤中的磷肥主要转化为速效磷和Ca2-P,生长后期主要转化为Ca8-P,很少向Ca10-P转化,在高含水量条件下有利于土壤磷由易溶态向难溶态转化,在低含水量条件下转化率随施肥量的增加而降低,在高含水量下转化率随施肥量的增加而增加;土壤磷酸酶活性在玉米生长期间表现为前、中期呈上升趋势,后期开始缓慢下降,水分对磷酸酶活性的影响小于肥效;土壤速效磷和Ca-P组分的相关性为Ca8-P>Ca2-P,土壤磷酸酶活性与速效磷和Ca-P组分的相关性为孕穗期>拔节期>蜡熟期>成熟期,土壤速效磷和磷酸酶活性都与Ca10-P不相关。     

酸性黄壤铅污染下植物根际微生物和酶活性研究

采用盆栽试验研究了酸性黄壤铅污染下4种草本植物根际土壤微生物数量和酶活性的变化。结果表明：植物根际土壤中细菌、真菌和放线菌对铅污染的响应因植物根系环境的不同而有所区别：4种植物根际土壤中细菌和真菌数量增加,但增幅不一致。黑麦草和早熟禾根际土壤放线菌数量降低,翦股颖根际土壤放线菌数量呈现波动起伏。4种植物根际土壤中过氧化氢酶活性、淀粉酶活性和中性磷酸酶活性与土壤铅含量都表现出负相关性,与淀粉酶活性负相关达到极显著,铅对黑麦草和狗牙根根际土壤脲酶活性表现出低浓度下激活高浓度下抑制,早熟禾和翦股颖根际土壤脲酶活性与土壤铅含量表现出正相关性。     

根际pH对玉米利用磷酸单酯和双酯盐的影响

【目的】土壤有机磷在土壤全磷中占有很大比重,是植物潜在的有效磷源,但必须通过磷酸酶的水解作用释放出无机磷才能被植物利用。土壤中有机磷的主要形式为磷酸单酯和磷酸双酯。本研究中,我们探讨了无菌条件下不同形态的氮源引起的根际pH变化如何影响植物对这两种有机磷的活化利用。【方法】采用琼脂无菌培养体系种植玉米,向玉米植株供应两种形态的氮源和磷源, 氮源为硝态氮和铵态氮,磷源为植酸钙和卵磷脂,植酸钙属于磷酸单酯盐,卵磷脂属于磷酸双酯盐。不同的供氮形态会导致根际pH变化,进而研究根际pH变化对磷酸单酯盐和磷酸双酯盐的活化利用所产生的影响。【结果】当给玉米供应铵态氮时,根际pH从5.5降至4.0; 供应硝态氮时,根际pH升至6.6。测定玉米根际的琼脂中根系分泌的磷酸单酯酶和磷酸双酯酶活性发现,磷酸单酯酶活性在pH 6.0~7.0之间最高,磷酸双酯酶活性在pH 7.0~8.0之间达到最高。无论以植酸钙还是卵磷脂为有机磷源,相对于铵态氮处理,硝态氮处理能够使根际保持较高的磷酸单酯酶或磷酸双酯酶活性。有机磷的水解过程由磷酸酶活性和底物有效性两个因素控制,而植酸钙的水解受根际pH影响很大,在一定pH范围内,植酸钙的溶解度随根际pH值降低而升高,有效态磷浓度的增加,使得磷酸酶的底物有效性提高。在供应铵态氮时,根际pH值降低,玉米对植酸钙的利用效率高于硝态氮处理,尽管供硝态氮时磷酸单酯酶活性更高。同时,在供应铵态氮条件下,植株对植酸钙的利用率要显著高于卵磷脂,原因在于虽然磷酸双酯酶和磷酸单酯酶活性较低,由于植酸钙的溶解度较大,它的底物有效性更高。因此,植酸钙处理中植株的磷含量更高。相反,在供应硝态氮时,植酸钙溶解度减小而两种磷酸酶活性较高,卵磷脂处理中植株的磷含量更高。【结论】土壤中有机磷的水解过程由磷酸酶活性和有机磷底物有效性两个因素控制,酶活性与根际pH密切相关。本研究说明土壤有机磷的活化必须首先转化为溶解于水溶液中的状态,才能作为磷酸酶的底物被催化水解。我国长期施用化肥导致北方土壤大范围酸化,这种酸化无疑对土壤固有或随有机物料进入农田的有机磷的活化利用是具有重要贡献的,应该在北方土壤养分管理中应加以考虑。     

黄绵土铅形态与土壤酶活性关系的研究

采用添加外源铅和室内培养的方法,研究了黄绵土盆栽小青菜后土壤中铅的形态分布规律及土壤酶活性对铅污染的响应,并分析了土壤铅形态与土壤酶活性的关系。结果表明,未污染黄绵土中铅各形态的比例为：可交换态0.77%,碳酸盐结合态6.27%,铁锰氧化物结合态1.82%,有机结合态13.4%,残渣态77.74%。铅污染后黄绵土中各形态铅的浓度随着外源铅浓度的增加而极显著增加,土壤受到铅污染后,各形态铅的比例发生了显著变化,上列各形态所占比例依次为0.346%、18.464%、0.496%、46.532%、34.168%。铅污染对过氧化氢酶和碱性磷酸酶产生极显著影响（[R过氧化氢酶=0.841 1,P过氧化氢酶〈0.001,n=18;R碱性磷酸酶=-0.986 9,P碱性磷酸酶〈0.001,n=18）],二者可以作为土壤铅污染的评价指标;总铅对过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶的活性变化没有任何贡献,进一步说明不能采用总铅含量作为土壤铅污染的评价指标。在铅的各化学形态中除有机结合态外,过氧化氢酶与其余各形态铅含量均呈极显著正相关;碱性磷酸酶与各形态铅均呈极显著负相关;碳酸盐结合态对过氧化氢酶和碱性磷酸酶的直接影响最大,而且铅的其他化学形态通过碳酸盐结合态的间接影响亦最大,表明各形态铅中以碳酸盐结合态对两种酶的影响为主,该两种酶与碳酸盐结合态相结合可作为土壤铅污染评价指标。     

论水土、水土生态与水土生态保持

在论述水土在陆地生态系统中的地位和作用的基础上,提出了水土生态的概念,认为植被与水土不可分割的整体观念是水土生态的重要特征。同时,对水土生态保持的含义作了新的定义,并将水土生态保持划分为四大类型,即生态型、自然型、生产型、建设型。从水土生态的高度,从源头上、要素的联系中去认识和防治水土流失,是一种主动的、有机的、整体的水土保持观念,是水土保持认识观的深化和发展,将使水土生态保持事业进入一个崭新的时代。     

我国滑坡、崩塌的区域特征、成因分析及其防御

论述了我国滑坡、崩塌的区域分布特征,滑坡和崩塌的危害程度,滑坡和崩塌类型和成因分析,并且提出了灾害的防御措施,以期达到环境保护成为社会发展过程中的一个重要组成部分。     

河道堤防滩地的水土流失及其防治

平原地区河道堤防滩地的水土流失,直接淤积河床,影响行洪安全。堤防滩地的水土流失是自然因素和人为因素共同作用的结果,以新修堤防的水土流失最为严重,对其防治须实行工程措施、植物措施和人为预防相结合。     

城镇开发区建设中的人为水土流失及防治措施

简析了婺源县城镇开发区建设过程中造成水土流失的状况、危害、原因后,提出了其防治措施,并阐明开展城市（镇）水土保持的紧迫性。     

Sodium and potassium effects on cation concentration and yield of lucerne and phalaris grown separately and together

Abstract

Lucerne (Medicago sativa L.) and phalaris (Phalaris aquatica L.) were grown separately and together in a pot trial on a yellow‐brown pumice soil with three rates of sodium (Na) and two rates of potassium (K) in factorial combination. Lucerne alone had a low Na concentration but growing phalaris as a companion grass produced herbage with a Na concentration adequate for stock. Na application increased the Na concentration in phalaris and the mixture of phalaris and lucerne much more than in lucerne alone; had little effect on K concentration; slightly reduced Mg concentration; and greatly reduced Ca concentration but not as much in lucerne as in phalaris or the mixture with lucerne. K application increased K concentration and reduced Na, Ca and Mg concentrations throughout. Yield of phalaris grown alone and in combination with lucerne was increased significantly by Na application when K concentration in the plants was low. Yield of lucerne was not affected by Na application and it is concluded that Na did not substitute for K in this species. It is concluded that field trials are warranted to investigate the possibility of growing a special purpose mixture of lucerne and phalaris on New Zealand yellow‐brown pumice soils to provide feed that has adequate Na for grazing animals.     

建设类与建设生产类开发建设项目水土保持方案的异同分析

20世纪末,开发建设项目水土保持方案的编报工作已经实现了规范化和制度化,但有不少的编制者在编制建设类和建设生产类项目的水土保持方案时往往出现失误.建设类和建设生产类项目的水土保持方案在很多方面都存在很大区别.根据多年编制两类水土保持方案的实践经验,总结出了这两类项目水土保持方案的编报工作在水土保持要求、服务年限、预测时段划分、防治目标等方面的异同,以防止在编报过程中出现水土流失量预测、水土保持措施体系以及水土保持监测等方面产生较大的偏差.     

分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统设计与试验

为了便捷地采集和实时诊断农业病虫害图像,设计了一个分布式移动农业病虫害图像采集与诊断系统。该系统由多个便携式图像采集终端和一个图像处理服务器组成;其中,图像采集终端包括嵌入式相机、可伸缩的手持杆和装载控制App的手机;图像处理服务器包括农业病虫害诊断、信息记录和反馈模块等。手持杆可将安装在其前端的嵌入式相机送到人手或视觉难以企及的病虫害区域,手机可实时预览前端相机的拍摄画面和实现控制相机完成农业病虫害图像采集等功能;系统通过HTTP协议实现多个采集终端与图像处理服务器的数据交互,协同进行分布式计算,可以减少网络移动资费和服务器的负载。利用该系统对水稻纹枯病图像采集与诊断测试结果表明,该系统的图像采集终端可以便捷地采集到水稻纹枯病图像,手机端视频预览画面延时低,对相机控制命令无误,图像采集终端与服务器通信稳定,服务器端对水稻纹枯病图像处理和诊断实时,基于图像的水稻纹枯病为害等级诊断准确率为83.5%。如果服务器端加载不同的农业病虫害图像处理和诊断算法,该系统可广泛应用于各种农业病虫害图像的采集与诊断。     

甲基硫茵灵及其代谢物在不同种植模式黄瓜和土壤中的残留

采用液质联用仪比较分析了3个不同种植区域（江苏南京、广西南宁和湖南长沙）露地和大棚两种种植条件下黄瓜和土壤中甲基硫菌灵及其代谢物多菌灵的残留动态,同时对黄瓜中的最终残留量进行了比较分析。施药后,甲基硫菌灵在黄瓜和土壤中均能很快转化为多菌灵[施药后1 d甲基硫菌灵未检出（〈0.01 mg·kg-1）],多菌灵在露地黄瓜和土壤中的原始沉积量均低于大棚。3个试验点露地黄瓜中的半衰期分别为2.3、1.4 d和1.4 d,在大棚黄瓜中的半衰期分别为2.6、1.7 d和2.0 d。在3个试验点露地土壤中的半衰期分别为1.6、1.7 d和2.3 d,在大棚土壤中的半衰期分别为2.3、2.0 d和2.3 d。最终残留试验在最后一次施药后1 d采样时,大棚、露地黄瓜中的甲基硫菌灵均未检出（〈0.01 mg·kg-1）,多菌灵在3个试验点露地黄瓜中的最终残留量为0.014~0.162 mg·kg-1,而在3个试验点大棚黄瓜中的最终残留量为0.121~0.561 mg·kg-1。参照我国所制定的黄瓜中多菌灵的MRL（0.5 mg·kg-1）,露地种植方式下所有处理黄瓜中甲基硫菌灵代谢物多菌灵的最终残留量均符合国家标准的规定,但大棚种植方式下其残留量有超标的风险。     

论生态恢复与水土保持

 生态恢复是研究生态整合性的恢复和管理过程的科学,现已成为世界各国的研究热点。目前,恢复已被用作一个概括性的术语,包括重建、改建、改造、再植等含义,一般泛指改良和重建退化的生态系统,使其重新有益于利用,并恢复其生物学潜力。生态恢复的原则包括自然法则、社会经济技术原则和美学原则。我国的水土保持小流域治理是通过工程的手段进行生态恢复的典范。水土保持小流域治理应以生态经济系统理论作指导,正确处理好人口再生产、自然再生产和经济再生产三者之间的关系,才能真正做到人与自然的和谐共处。水土保持小流域治理的方法是系统工程方法,包括综合调查与系统诊断、模型开发与治理规划、防治体系与模式设计、组织机构与运行机制等方面的内容。我国的水土保持工作亟需开拓创新,创新是水土保持工作的灵魂。只有认真纠正目前水土保持工作中存在的2种偏向,全面贯彻人与自然和谐共处的发展方针,把当地人民群众的社会需求与水土保持工作有机结合起来,才能实现“山川秀美”的宏伟目标。     

Forest soil respiration and its heterotrophic and autotrophic components: Global patterns and responses to temperature and precipitation

Quantifying global patterns of forest soil respiration (SR), its components of heterotrophic respiration (HR) and belowground autotrophic respiration (AR), and their responses to temperature and precipitation are vital to accurately evaluate responses of the terrestrial carbon balance to future climate change. There is great uncertainty associated with responses of SR to climate change, concerning the differences in climatic controls and apparent Q₁₀ (the factor by which respiration increases for a 10 °C increase in temperature) over HR and AR. Here, we examine available information on SR, HR, AR, the contribution of HR to SR (HR/SR), and Q₁₀ of SR and its components from a diverse global database of forest ecosystems. The goals were to test how SR and its two components (AR and HR) respond to temperature and precipitation changes, and to test the differences in apparent Q₁₀ between AR and HR. SR increased linearly with mean annual temperature (MAT), but responded non-linearly to mean annual precipitation (MAP) in naturally-regenerated forests. For every 1 °C increase in MAT, overall emissions from SR increased by 24.6 g C m⁻² yr⁻¹. When MAP was less than 813 mm, every 100 mm increase in MAP led to a release of 75.3 g C m⁻² yr⁻¹, but the increase rate declined to 20.3 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP was greater than 813 mm. MAT explained less variation in AR than that in HR. The overall emissions in AR and HR for every 1 °C increase in MAT, increased by 12.9 and 16.1 g C m⁻² yr⁻¹, respectively. The AR emissions for every 100 mm increase in MAP, increased by 44.5 g C m⁻² yr⁻¹ when MAP less than 1000 mm. However, above the threshold, AR emissions stayed relatively constant. HR increased linearly by 15.0 g C m⁻² yr⁻¹ with every 100 mm increased in MAP. The Q₁₀ value of SR increased with increasing depth at which soil temperature was measured up to 10 cm and was negatively correlated with HR/SR. Our synthesis suggests AR and HR differ in their responses to temperature and precipitation change. We also emphasized the importance of information on soil temperature measurement depth when applying field estimation of Q₁₀ values into current terrestrial ecosystem models. Q₁₀ values derived from field SR measurements including AR, will likely overestimate the temperature response of HR on a future warmer earth.