典型滩涂植被米草和芦苇叶片高光谱特征分析

芦苇(Phragmites australis)和互花米草(Spartina alterniflora)是中国东南沿海滩涂典型的植被类型。芦苇是本土植物,在沿海湿地发挥着重要的生态功能,而互花米草是外来入侵物种,近几十年来不断扩散,对当地生态系统和生物多样性构成严重威胁。利用遥感技术监测互花米草的时空动态已成为关注的热点,但它与芦苇在叶片形状、颜色等方面都具有很大相似性,传统的遥感信息难以区分。为了准确识别不同生长阶段的芦苇和互花米草,以江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区沿海滩涂内的芦苇和互花米草为研究对象,对它们的原始反射率光谱曲线、经连续统去除后的反射率光谱曲线和一阶导数光谱曲线进行了研究对比。结果表明:在可见光波段范围内,分析连续统去除后的光谱曲线可以有效区分夏季芦苇与米草,芦苇反射率显著低于米草(P0.05),在350-1000nm波段范围内,原始光谱曲线更容易区分秋季芦苇与米草,芦苇反射率显著高于米草(P0.05)。在350-540nm波段和近红外波段范围内,芦苇原始光谱曲线容易区分植被所处的不同生长阶段,其中夏季芦苇光谱反射率显著高于秋季(P0.05),而在520-700nm波段范围内,连续统去除法更易区分两者,其中秋季芦苇光谱反射率显著高于夏季(P0.05)。在350-1000nm整个波段范围内,分析米草原始光谱曲线可以直观区分植被所处的不同生长阶段,其中夏季米草光谱反射率显著高于秋季(P0.05)。一阶导数光谱无法直接区分芦苇和米草,但根据其红边参数以及植被光谱特征参数的变化可以识别两者不同的生长阶段。     

互花米草入侵对我国红树林湿地土壤碳组分的影响

以福建漳江口、九龙江口、闽江口和浙江乐清湾为研究区,采集红树林和入侵种互花米草(入侵前为红树林)湿地土壤样品,分析互花米草入侵后土壤有机碳(SOC)、有机碳储量(SOCS)、活性有机碳组分(微生物生物量碳MBC、易氧化有机碳EOC、水溶性有机碳WSOC)以及有机碳键合组分(钙键结合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键结合有机碳(Fe(Al)—SOC))的变化,探讨互花米草入侵对土壤有机碳组分以及稳定性的影响。结果表明:互花米草入侵红树林后,土壤SOC、SOCS、MBC和EOC总体上有所降低,尤其是SOC和SOCS,其降低的比例分别约为9.86%~27.13%和13.95%~26.29%;土壤WSOC含量则增加,增加比例约为5.75%~53.52%;互花米草入侵对土壤有机碳键合组分也具一定的影响,其中Ca—SOC/SOC比值增加,而[Fe(Al)—SOC+残渣态SOC]/SOC比值降低。这些结果预示着互花米草入侵改变了土壤有机碳库,同时也一定程度削弱了土壤有机碳稳定性。土壤有机碳的化学键合可能是红树林湿地土壤有机碳稳定的主要保护机制,对红树林碳汇功能具有重要意义。     

不同生长期互花米草的理化特性及厌氧发酵特性

为了解不同生长阶段互花米草的理化特性及厌氧发酵性能,找出互花米草的最佳收获期,进行了不同生长阶段互花米草的中温厌氧消化试验。结果表明,随着生长期的延长,互花米草中易分解有机物含量下降,木质纤维素含量增加,木质纤维结构发育逐渐成熟,坚韧度增加,纤维素的结晶度提高,C/N增加,互花米草的可生物降解性能降低,但由于金属阳离子含量降低,对厌氧微生物产生抑制的风险降低。互花米草直接厌氧发酵的厌氧生物转化率较低,最高的为5月份采收的互花米草,为42.55%,最低的为11月份采收的互花米草,仅为18.76%。从互花米草生物量以及产气稳定性等角度综合考虑,选择8月份作为互花米草的最佳采收时期。     

杭州湾滨海湿地CH4排放通量的研究

2013年4—9月,利用静态明箱–气相色谱法对杭州湾裸滩湿地、海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地CH4排放通量进行了原位观测,并利用室内厌氧培养法测定了0~30 cm深度的土壤CH4产生潜力。结果表明:整体而言,裸滩湿地表现为CH4的吸收源,CH4排放通量春季高、夏季低;海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地表现为CH4的排放源,CH4排放通量均呈现夏季高、春秋季低的季节变化。平均CH4排放通量表现为:互花米草湿地(1.589 mg/(m2·h))芦苇湿地(0.722 mg/(m2·h))海三棱藨草湿地(0.218 mg/(m2·h))裸滩湿地(–0.068 mg/(m2·h)),互花米草湿地各月CH4排放通量均显著高于其他湿地。0~30 cm深度平均土壤CH4产生潜力表现为:互花米草湿地(0.050μg/(g·d)芦苇湿地(0.042μg/(g·d))裸滩湿地(0.030μg/(g·d)海三棱藨草湿地(0.027μg/(g·d)),互花米草湿地各土层CH4产生潜力显著高于其他湿地(除0~5 cm外)。裸滩湿地土壤CH4产生潜力没有明显的空间垂直变化趋势,CH4产生潜力最大值、最小值分别出现在10~20 cm和5~10 cm土层。其他3类湿地0~5 cm土层的CH4产生潜力最大,土壤CH4产生潜力整体上随着土壤深度的增加而减小;海三棱藨草湿地和芦苇湿地5~10 cm土层的CH4产生潜力最小,互花米草湿地20~30 cm土层的CH4产生潜力最小。土壤p H、有机碳和全氮含量对CH4排放通量有显著的影响。     

珠江三角洲滨海湿地土壤微生物群落多样性与养分的耦合关系

为了研究珠江三角洲滨海湿地土壤微生物群落多样性与养分的耦合关系,以2015—2018年珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地为对象,采用野外观测和室内分析相结合的方法研究了滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性和土壤养分含量。结果表明:土壤pH值基本表现为,互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤细菌数量占绝对优势,占微生物总数的70%左右。土壤微生物总数、真菌数目和放线菌数目均表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地差异均显著(p0.05)。土壤微生物量碳、氮、磷基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中微生物量碳、氮不同湿地差异均显著(p0.05);不同湿地微生物量磷差异均不显著(p0.05)。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。相关性分析显示,土壤养分和pH值与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH值和土壤养分是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。此外,土壤养分与微生物数量及微生物量关系密切,在生态保护和评估等研究过程中应充分考虑滨海湿地下的土壤微生物和养分的变化特征及耦合关系。     

闽江河口互花米草入侵过程对短叶茳芏湿地土壤氮矿化的影响

对闽江河口湿地互花米草入侵对土壤氮矿化影响进行时空变化研究,选择闽江口鳝鱼滩湿地互花米草入侵斑块中央(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)及未被入侵的短叶茳芏沼泽群落(C)为研究对象,探讨互花米草入侵过程对土壤氮矿化的影响,并对其进行原因分析。结果表明:互花米草入侵闽江河口短叶茳芏湿地后,从时空两个方面均改变了原有湿地土壤氮的矿化水平,总体上互花米草入侵在一定程度上增强了土壤的矿化作用。从季节上来看,春夏秋冬4个季节互花米草入侵斑块中央(A)矿化速率变化范围分别为(-2.50~6.25),(-5.0~8.5),(-0.35~0.9),(-0.37~0.22)mg/(kg·d);互花米草入侵斑块边缘(B)分别为(-3.37~6.25),(-7.5~5.5),(-0.15~0.55),(-0.25~0.21)mg/(kg·d);未被入侵的短叶茳芏沼泽群落(C)分别为(-5.8~3.6),(-5.7~5.4),(-0.12~0.55),(-0.13~0.09)mg/(kg·d)。互花米草入侵对土壤氮矿化速率的影响随着季节变化表现出显著的规律,即入侵过程中3种不同土壤类型均表现为夏季春季秋季冬季;相同季节3种样地同层土壤氮矿化速率总体表现为ABC。从土壤分层来看,在培养时期内各土层土壤氮矿化速率总体呈现出随着培养时间的增加而降低的趋势;在同一培养时期内,不同土层土壤矿化速率总体呈现出随土层深度的增加而降低的现象。这主要是由于互花米草入侵对闽江口湿地土壤温度、湿度、微生物活动、植物的生长周期以及生长特性等因子随时空变化的改变有关。     

闽江口互花米草不同治理方式对土壤有机碳及养分含量的影响

有效控制与管理米草属植物入侵是人类社会面对全球变化的一个巨大的挑战,不同治理措施对于治理区土壤环境影响的评估也逐渐引起关注。采集闽江口鳝鱼滩湿地互花米草不同治理措施试验区土壤样品,开展互花米草不同治理措施对于土壤有机碳和养分含量的影响研究。"刈割+围堰水淹"处理根除互花米草后,3年未种植替代植物的试验地内仍无互花米草入侵地段0-40cm土层土壤有机碳(SOC)含量显著低于对照样地;互花米草湿地刈割开垦为滩涂鱼养殖场后SOC含量较对照互花米草样地SOC含量稍有下降,但差异不显著(P>0.05),土壤总氮(TN)和总磷(TP)含量变化同样不显著,但是土壤无机氮含量显著增加;经过"围堰+刈割+水淹"处理根治互花米草后,在短期(8个月)内不论是否种植替代植物,与对照相比,试验区0-40cm土层SOC含量均无显著变化。     

互花米草/羊粪混合堆肥还田对滨海盐碱土壤的改良效应：实验室研究

外来物种互花米草由于缺乏资源化利用途径,近年来已在我国沿海滩涂蔓延扩展。为了探索互花米草的控制与资源化利用途径,尝试将互花米草作为秸秆资源用于滨海盐碱土壤改良,为此选择适合于堆肥和还田的收割季节和部位,首先研究了不同部位互花米草成分的季节差异,结果显示,秋季互花米草秸秆的营养组分及其生物量较适合于堆肥和还田。堆肥结果表明,在耐盐菌和VT菌的共同作用下,添加羊粪后的互花米草秸秆经54d堆肥后,水浸提液的E4/E6值由初始的3.35提高到9.21,腐解过程显著;10min水洗脱盐率达到81.83%,较生米草大幅提高。8个月的盆栽（50kg级）试验表明,投加腐熟堆料后,土壤容重和含盐量降低,土壤有机碳、TN、TP、蔗糖酶活性显著提高,植物生物量为对照的3.74倍。这些结果初步表明,互花米草/羊粪混合堆肥还田能改善土壤理化性质,提高土壤肥力,增加作物产量,是一条实现资源化的可能途径。     

滨海湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素

连续3年(2015-2018年)研究了珠江三角洲滨海红树林湿地、芦苇湿地、碱蓬湿地和互花米草湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素。结果表明:土壤pH基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中不同湿地植物群落土壤pH值差异均不显著(p0.05);土壤有机碳、全氮、全钾基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地。滨海湿地不同植物群落土壤微生物碳源利用(AWCD)总体上呈逐渐增加的趋势,在培养24～72 h内AWCD快速增长,72 h后增长缓慢,192 h后急剧增长;相同时间土壤微生物碳源利用大致表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,局部有所波动。碳水化合物和羧酸类碳源是滨海湿地不同植物群落土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小。土壤微生物群落的物种丰富度指数(H)、均匀度指数(E)、优势度指数(Ds)和碳源利用丰富度指数(S)基本表现为互花米草湿地碱蓬滩湿地芦苇湿地红树林湿地,其中优势度指数(Ds)差异均不显著(p0.05)。主成分分析结果表明,具有较高相关性的碳源有18种,其中羧酸类化合物有5种,多聚化合物有3种,碳水化合物有6种,芳香化合物1种,氨基酸2种,胺类化合物1种,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源。相关性分析显示,土壤养分和pH与微生物群落功能多样性密切相关,其中pH对土壤微生物群落功能多样性贡献为负,土壤养分对土壤微生物群落功能多样性贡献为正,是滨海湿地不同植物群落土壤微生物群落多样性差异的重要影响因素。     

防除滩涂米草入侵的根际缓释方法

为防除滨海滩涂互花米草入侵,探讨根际土壤缓释除草剂的新方法。该研究采用扩散法研究了蛭石、PE膜和合成壳聚糖膜3种缓释材料的根际缓释除草剂的性能,同时,采用根部浸泡试验验证根际施药防除互花米草的效果。结果表明,3种缓释材料的缓释性能差异显著,蛭石对草甘膦控释能力较弱,初始释放农药量最大,释放迅速,适合淤泥质潮滩;PE膜则表现出较强的控释能力,释放量较小,但整个过程释放量较稳定,适合沙质和近根际水体;壳聚糖膜介于两者之间。根部浸泡试验表明,0.25～1.00 g/L草甘膦、0.09～0.23 g/L百草枯、0.28～2.30 g/L草铵膦根部浸泡2～6 d即可显现毒杀互花米草效果,通过饱和土壤一维溶质渗滤模型计算,在点源释放模式下,除草际根部释放点间有效除草间距为50～60 cm。研究证明了根际缓释除草剂防除互花米草具有可行性。     

Bioremediation of Oil Sludge in Shengli Oilfield

Large quantity of dehydrated oil sludge, generated in the disposal process of oil-containing sewage in Shengli oilfield, needs to be rendered harmless to human and to the environment. Bioremediation has been accepted as an important method for the treatment of oil sludge by employing indigenous or extraneous microbial flora. The bioremediation of a dehydrated oil sludge of 960 m³ in volume was carried out in a prepared bed in Binyi oil-containing sewage disposal station, Shengli oil fields, China. Four different treatments were made to study the impact of certain process parameters on the bioremediation efficiency. Of the oil contaminants, 52.75% was degraded within 160 days when treated in a greenhouse, while the oil contaminations decreased by only 15.46% in the untreated sludge. The variations of the physical and chemical properties of oil sludge, the amount and the functional diversity of microorganisms in sludge were characterized. The results indicated that the water-holding capacity of oil sludge, the amount and the metabolism functional diversity of microorganisms in sludge in the three treatments increased markedly compared with the control.     

Toxicity of textile waste to some teleost fishes

LC50 values for different periods, acute toxicity ranges and presumable harmless concentrations, along with relative susceptibility of a few freshwater teleost fish to textile waste have been determined. The presumable harmless concentration to regulate the disposal of this waste was 1.1254, 0.4966, 0.9912, 1.0157, and 1.086% by volume for fish, Saccobranchus fossilis, Labeo rohita, Notopterus notopterus, Colisa fasciatus, and Ophiocephalus punctatus respectively.     

磷石膏无害化改性及其在农田土壤改良中的应用研究进展

工业废弃物资源化利用是全球关注的热点问题，磷石膏（Phosphogypsum，PG）无害化改性及在土壤改良中的资源化应用是缓解磷化工产业废弃物大量堆积问题的重要途径之一。本文首先回顾了磷石膏在农田土壤改良中调控酸性及受污染土壤、补充土壤养分及提高氮素利用效率、缓解连作障碍和促进作物生长、降低农田温室气体碳排放等方面的应用和效果，并总结了存在的环境风险。进而，从物理、化学、生物及其他技术方面系统探讨了磷石膏在农业资源化应用过程中需进行的无害化改性措施，阐明了改性磷石膏的主要作用机理（阴离子吸附、调控pH、增效缓释、调控根区微生物环境等）。最后，提出了无害化改性磷石膏在农业资源化利用过程中尚待解决的科学问题及研究方向，以期为我国磷石膏资源化利用研究及磷化工产业的可持续发展提供科学依据。     

低温菌株的筛选及对堆肥温度的影响

为解决北方低温季节牛粪大量堆积问题,将筛选的糖、淀粉、蛋白质和纤维素分解菌株复配,优化出组合菌剂（T1＋DF2＋D2＋D5＋XB1＋XA2）,研究低温下优化组合菌剂对低温牛粪堆肥起温的影响。结果表明,在室外-20℃低温下,牛粪接种优化组合菌剂后物料迅速升温,48h达55.8℃,第4d达64.9℃,高温期维持8～9d,发酵周期缩短至15d,而未加菌和加常温发酵剂的对照则一直未进入高温期。说明添加低温复合发酵剂能使低温下牛粪堆体迅速升温,进入高温期,完成无害化,缩短发酵周期。     

不同农艺措施对保护地土壤次生盐渍化的防治效果

在潮土区保护地土壤栽培条件下,土壤盐渍化的趋势有所加重,直接影响蔬菜的产量和质量。采用喷施植物抗盐剂、实行土壤隔层等措施能改善土壤生态条件,降低土壤含盐量,提高地温,增加土壤养分。     

施用稻草对酸性红壤活性铝的动态影响

酸性红壤区土壤活性铝含量的变化,对作物生长有重要影响。通过室内培养试验研究了施用不等量稻草对酸性红壤水溶性有机碳、pH值和土壤交换性铝和有机络合态铝的动态变化。结果表明,土壤水溶性有机碳在第一天达到最大值,之后开始下降直至趋于平衡。土壤pH值在前10天内快速提高,添加的稻草量越大,提高的幅度也越大,之后缓慢下降至第30天渐趋平衡;土壤交换性铝则是先降低,10天后逐渐增加至稳定状态。有机络合态铝在可溶性有机碳和有机酸等小分子化合物的联合作用下,先增加而后降低。在稻草分解的前10天,土壤水溶性碳、小分子化合物和土壤pH值对铝形态的影响均较大,而到实验后期,土壤pH值发挥着主导作用。     

施用水稻秸秆对酸性红壤铝形态的动态影响

采用室内培养试验研究了施用秸秆对酸性红壤pH值和高活性的交换性铝、吸附态羟基铝和有机络合态铝的动态变化。结果表明，土壤pH值和各形态铝在前30天内变化较大，而后达到稳定。土壤pH值在前10天内快速提高，之后缓慢下降至第30天渐趋平衡，土壤交换性铝则是先降低，10天后逐渐增加至稳定状态。添加秸秆后，土壤吸附态羟基铝发生复杂的水解和聚合反应，变化不大。有机络合态铝在可溶性有机质和有机酸等小分子化合物的联合作用下，先增加而后降低。由于秸秆作用的时间较短，不能使有机质积累，故有机络合态铝不稳定易于变化，不能起到很好的络合铝的作用。     

不同农艺措施对保护地土壤次生盐渍化的防治效果

在潮土区保护地土壤栽培条件下，土壤盐渍化的趋势有所加重，直接影响蔬菜的产量和质量。采用喷施植物抗盐剂、实行土壤隔层等措施能改善土壤生态条件，降低土壤含盐量，提高地温，增加土壤养分。     

低温复合菌系对玉米秸秆与牛粪堆肥的影响

玉米秸秆与牛粪混合堆肥是实现秸秆与粪便资源化利用的有效途径之一。将本实验室筛选的一组低温复合菌系接入堆肥中,研究结果表明:在8℃低温条件下,秸秆用量大时升温快、温度高,处理1与处理2堆温在第4 d和第3 d分别为50.8和53.4℃,最高温度分别达到58.4、64.8℃,50℃以上持续了6 d,而不加复合菌系的对照,最高温度为40.9℃,未达到堆肥无害化要求。堆肥结束时,处理1、处理2和对照有机质含量较初始时分别下降了37.54%、33.58%、13.50%;全碳含量分别为26.05%、27.80%、36.55%,较初始分别下降了43.18%、41.54%和19.69%;C/N分别下降了42.83%、41.54%和14.95%;处理1处理2纤维素降解率分别达到37.54%、32.80%,较对照分别提高2.24倍、1.83倍。表明本实验室筛选的低温复合菌系能够使堆肥快速升温,缩短堆肥周期,促进堆肥的腐熟。     

基于物联网的病死猪无害化处理山区运输监控系统设计

目前,大多数无害化处置运输车辆使用全球定位系统(global positioning system,GPS)来确定病死猪的消毒站位置和运输路线。然而,当车辆在偏远山区运行时,定位信息传递不连续和不完整。为了解决这个问题,设计了一套病死猪无害化处理监控系统,系统结合北斗导航系统、全球定位系统、无线射频识别技术(radio frequency identification,RFID)、通用分组无线服务技术和地理信息系统等技术。利用北斗/GPS双模用户机双模定位和双向通信的功能,一方面,它可以解决单一定位时出现的定位信息不稳定的问题;另一方面,当BDS导航定位系统数据似乎显示出偏差,将WGS-84坐标系的GPS定位数据转换为BDS定位系统的CGCS2000坐标系,以提高运输车辆位置信息采集精度的目的。利用GAMIT软件计算观测点的三维坐标,并对组合导航和单导航的定位精度进行分析。采用Floyd算法对运输路线进行优化,寻找最短的运输距离。利用北斗卫星的信息通信功能代替全球移动通信系统(global system for mobile communications,GSM),短消息业务,实现无害化运输车辆与控制中心之间的信息远程传输。控制中心通过对接收到的数据进行分析,得到病死猪收运车的运输路线和定点消毒监测信息。系统试验表明:采集的数据能够准确及时地传输到控制中心,北斗/GPS双模接收机定位精度比北斗卫星定位精度高55.13%,比GPS卫星定位精度高52.71%。北斗通信的网络丢包率为0.26%,消毒点的车辆定点识别误差率0.97%,结果表明,满足病死猪无害化处理监控管理的要求,系统运行可靠、稳定。该系统的构建与应用,为其他病死动物无害化处理的综合管理与监控提供参考。