城市污水的微生物-植物联合修复对水体N2O、N2和O2释放的影响

针对城市河道污染水体治理这一问题,采用自主研发的自然水体原位收集装置对微生物和微生物-植物联合修复过程中气体N₂O、N₂及O₂释放的特征进行野外原位监测。结果表明:微生物菌剂和微生物-植物联合净化期间水体氧化亚氮(N₂O)释放速率均值分别为10.68、5.91 μmol·m^-2·h^-1,与对照比,降幅分别为16.37%和53.86%;氮气(N₂)释放速率均值分别为1.49、0.87 mmol·m^-2·h^-1,降幅分别为5.70%和67.54%;氧气(O₂)释放速率均值分别为1.14、0.69 mmol·m^-2·h^-1,降幅分别为14.93%和72.06%;微生物菌剂及微生物-植物联合净化期间,目测水体透明度转好,藻类含量降低,水体溶氧由超饱和状态(17.17 mg·L^-1)降至正常水体溶氧水平(9.49 mg·L^-1),降幅达到50%,可能是水体氧气释放速率降低的原因。因此,微生物-植物联合净化能显著降低水体N₂O、N₂及O₂的释放速率,推测是由于微生物和水生植物对水体养分的同化作用产生营养竞争,抑制了微生物反硝化作用产生N₂O、N₂并抑制藻类生长产生O₂及增加水体溶氧的原因。     

甲酸盐和葡萄糖对两种土壤N2O排放的刺激作用

为初步探究某些根系分泌物对土壤N₂O排放的影响，采用室内培养的方法，以甲酸盐和葡萄糖为外加碳源（0、0.5、1 μmolC·g^-1），测定了其对菜地和稻田土壤N₂O排放的影响。结果表明，无外加有机碳源情况下，菜地土壤的N₂O-N（2.65~2.69 μg·kg^-1）排放量显著小于稻田土壤（6.19~11.79 μg·kg^-1）（P<0.01）；添加葡萄糖的情况下，菜地土壤的N₂O-N（2.47~3.44 μg·kg^-1）排放量也显著小于稻田土壤（9.55~13.34 μg·kg^-1）（P<0.01）；但在甲酸盐（1 μmol C·g^-1）的刺激下菜地土壤N₂O-N排放量（54.86 μg·kg^-1）显著高于稻田土壤（42.40 μg·kg^-1）（P<0.01）；增加施氮量并没有显著增加土壤中N₂O排放。荧光定量PCR结果表明，稻田土壤微生物拷贝数（包括真菌、细菌、反硝化细菌）是菜地的3~8倍。进一步通过高通量测序分析发现，反硝化真菌在菜地中的相对丰度（53.8%），远远高于其在稻田土壤中的丰度（6.6%）。有报道指出，反硝化真菌能够有效地利用甲酸盐产生N₂O，我们的研究也发现小分子有机物质的微量添加可以显著刺激土壤N₂O排放；微生物群落结构可以显著地影响土壤N₂O排放对不同有机碳源添加响应；甲酸盐添加下的菜地土壤中，大量反硝化真菌很可能是N₂O的主要贡献者。     

不同氮肥管理方式对华北粮田N2O排放和作物产量的影响分析

通过华北小麦和玉米田已发表文献分析，明确不同施氮量、氮肥基追比及氮素调控措施对土壤N₂O排放和作物产量的影响。结果表明：高氮水平下减少氮肥用量并调整基追比有助于减少土壤N₂O排放；添加硝化抑制剂双氰胺（DCD）对小麦和玉米产量的提高和土壤N₂O的减排效果均较好。兼顾华北粮田N₂O减排和作物产量，小麦季推荐合理施氮量167～174 kg·hm^-2，基追比1∶1，添加DCD，土壤N₂O总排放量为 0.31 kg·hm^-2，籽粒产量6200 kg·hm^-2以上；玉米季推荐合理施氮量177～181 kg·hm^-2，基追比2∶3～1∶2，添加DCD，土壤N₂O总排放量1.70 kg·hm^-2，籽粒产量9000 kg·hm^-2以上。     

炭输入及生化调控对设施菜田土壤N2O排放的影响

本研究以河北永清蔬菜基地设施菜田土壤为研究对象，控制温度（25依1）益和土壤含水量（70% WFPS），采用静态培养方法，通过监测培养期间土壤N₂O排放通量、无机氮含量及土壤中酶活性的变化情况，研究炭输入及生化调控对设施菜田N₂O排放及氮素转化的影响。结果表明，土壤添加尿素后，N₂O排放峰值达到644.11 μg N·kg^-1·d^-1，添加双氰胺（DCD）和石灰氮（CaCN₂）的土壤N₂O排放峰值分别为101.47 μg N·kg^-1·d^-1和36.74 μg N·kg^-1·d^-1，对于N₂O减排效果好，且能有效抑制亚硝态氮的产生；施用控释尿素、添加黑炭或有机肥能减少N₂O排放，而添加石灰氮闷棚显著增加了N₂O排放。控释尿素、秸秆、黑炭、DCD和CaCN₂均对铵态氮向硝态氮的转化有一定抑制作用，施加石灰氮或有机肥有助于减少硝态氮向亚硝态氮的转化。相关分析表明，土壤中硝态氮和亚硝态氮含量增加，有助于反硝化过程的进行，增加了N₂O排放的风险。     

不同水分对半干旱地区砂壤土温室气体排放的短期影响

为探明不同水分条件对土壤排放温室气体的短期影响,本研究以黑龙江省半干旱地区的砂壤土为对象,通过室内培养试验研究60%田间最大持水量（WHC）、100% WHC和淹水条件下土壤中N₂O、CO₂和CH₄的排放规律。结果表明：与60% WHC处理相比,土壤水分含量增加至100% WHC对净硝化速率没有显著影响,但显著促进了N₂O的排放,平均排放速率（0.109 mg N₂O-N·kg^-1·d^-1）是60% WHC处理（0.014 mg N₂O-N·kg^-1·d^-1）的7.8倍。淹水处理显著抑制了硝化作用的进行,但显著促进了N₂O的排放,平均排放速率（0.419 mg N₂O-N·kg^-1·d^-1）分别为60% WHC和100% WHC处理的29.9倍和3.8倍。60% WHC处理土壤CO₂和CH₄平均排放速率分别为9.92 mg CO₂-C·kg^-1·d^-1和2.99 μg CH₄-C·kg^-1·d^-1,土壤水分含量增加至100% WHC对CO₂和CH₄排放速率没有显著影响。淹水处理土壤CO₂和CH₄平均排放速率分别为12.7 mg CO₂-C·kg^-1·d^-1和5.14 μg CH₄-C·kg^-1·d^-1,显著高于60% WHC和100% WHC处理。研究表明,半干旱地区砂壤土应注意田间水分管理,避免短期淹涝,以减少温室气体排放。     

铵态氮源和碳源对土壤N2O、CO2释放的影响

在田间持水量WFPS为70%、温度为20℃的条件下,通过室内静态培养方法研究铵态氮源与不同碳源结合,对华北平原典型小麦-玉米轮作体系土壤N₂O、CO₂释放的影响。其中,碳源种类分别为葡萄糖、果胶、淀粉、纤维素、木质素和秸秆。结果表明添加葡萄糖和果胶有效促进了土壤N₂O的释放,并在第1 d达到最大值,分别为4039.85 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1和2533.44 μg N₂O-N·kg^-1·d^-1;添加纤维素和只施秸秆处理降低了N₂O释放。施入碳源增加了CO₂释放,顺序为纤维素> 淀粉> 葡萄糖> 果胶> 秸秆> 木质素。培养结束后土壤中铵态氮几乎消耗完全,除添加葡萄糖处理外,其他施碳土壤的硝态氮含量均有所增加。在培养前3 d,土壤NH₄⁺和NO₃^-总含量与N₂O释放量显著相关。     

猪场污水高氨氮负荷处理过程中温室气体的排放特征

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧（A/O）中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明：A/O工艺CH₄平均排放通量为1 454.76 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.85%,缺氧池排放占比最高,占总排放量的56.0%;N₂O平均排放通量为101.25 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.64%,好氧池排放占比最高,占总排放量的87.1%。NO₂^--N的积累会促使N₂O排放,但对CH₄排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N₂O的主要排放途径。     

西南喀斯特地区轮作旱地土壤CO2通量

中国已承诺大幅降低单位GDP碳排放,农业正面临固碳减排的重任。西南喀斯特地区环境独特,旱地面积占据优势比例,土壤碳循环认识亟待加强。以贵州省开阳县玉米-油菜轮作旱地为研究对象,采用密闭箱-气相色谱法对整个轮作期土壤CO₂释放通量进行了观测研究,结果表明:(1)整个轮作期旱地均表现为CO₂的释放源。其中油菜生长季土壤CO₂通量为(178.8±104.8) mg CO₂·m^-2·h^-1,玉米生长季为(403.0±178.8) mg CO₂·m^-2·h^-1,全年平均通量为(271.1±176.4) mg CO₂·m^-2·h^-1, 高于纬度较高地区的农田以及同纬度的次生林和松林;(2)CO₂通量日变化同温度呈现显著正相关关系,季节变化与温度呈现显著指数正相关关系,并受土壤湿度的影响,基于大气温度计算得出的Q₁₀为2.02,高于同纬度松林以及低纬度的常绿阔叶林;(3)CO₂通量与土壤pH存在显著线性正相关关系,显示出土壤pH是研究区旱地土壤呼吸影响因子之一。     

不同水旱轮作模式全生命周期温室效应及经济效益评价

以不同水旱轮作稻田为研究对象,对比分析不同轮作模式温室气体排放特征,挖掘关键影响因素,并将温室效应和成本-收益计量相结合,通过综合评价筛选环境友好、经济效益高的轮作模式。基于大田小区试验,设置休闲-水稻、紫云英-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻、青饲小麦-水稻、蚕豆-水稻6种水旱轮作处理,采用静态箱-气相色谱法,于2020年6月—2021年5月进行CH₄和N₂O排放原位监测,通过结构方程模型挖掘影响CH₄和N₂O排放的关键因素,采用全球增温潜势和成本-收益计算方法,评价不同轮作制度的环境和经济效应。结果表明：不同水旱轮作模式CH₄累积排放量为95.6~173.3 kg·hm^-2,排放量与冬茬秸秆还田量和水稻产量有关;N₂O累积排放量为1.5~2.5 kg·hm^-2,受施氮量、冬茬秸秆还田量、水稻产量和土壤有机质含量影响。增加氮肥施用量不仅可增加N₂O排放量,而且会导致土壤有机质含量的降低;冬茬秸秆还田量、水稻产量的变化会导致CH₄和N₂O排放的此消彼长,即秸秆还田量和水稻产量与CH₄排放量呈正相关,而与N₂O排放量呈负相关。青饲小麦-水稻轮作模式的经济效益为10 139元·hm^-2,高于其他轮作模式。对比单位经济效益的温室气体排放量发现,尽管青饲小麦-水稻轮作模式周年N₂O排放量最高、土壤固碳量低,但其单位经济收益的温室气体排放量仍最低（0.41 kg CO₂e·元^-1）;紫云英-水稻轮作分别比油菜、小麦、休闲、蚕豆与水稻的轮作方式低51%、33%、20%和4%。不同水旱轮作方式下的稻田周年温室效应有显著差异,紫云英-水稻轮作的综合温室效应（3.1 t CO₂e·hm^-2）显著低于小麦-水稻轮作（5.4 t CO₂e·hm^-2）。研究表明,与其他轮作模式相比,紫云英-水稻和蚕豆-水稻轮作在保证较高经济收益的同时温室气体排放量相对较低,冬茬秸秆还田量、绿肥还田生物量是环境效应和经济效益协同的重要影响因素。     

添加生物黑炭对茶园土壤CO2、N2O排放的影响

采用室内培养试验,研究了不同生物黑炭施用量对两种茶园土壤(红壤和黄壤)CO₂、N₂O排放特征的影响。生物黑炭用量设5个水平:H0(0 g·kg^-1)、H1(3.56 g·kg^-1)、H2(7.11 g·kg^-1)、H3(14.22 g·kg^-1)、H4(28.44 g·kg^-1).结果表明:红壤茶园土壤CO₂排放量显着高于黄壤,N₂O排放总量则低于黄壤;与H0处理相比,施用低量的生物黑炭(H1)对两种茶园土壤CO₂排放无显着影响;高量的生物黑炭处理(H3、H4)则显着增加土壤CO₂排放量,增幅为20%~47%(P<0.05).生物黑炭施用后(H2、H3、H4)明显降低两种茶园土壤N₂O释放速率及反硝化损失率,土壤N₂O排放总量降幅为37%~63%(P<0.05),反硝化损失量降幅22%~54%(P<0.05),且均随着生物黑炭施用量增加而增大。此外,从土壤pH值、无机氮含量和硝化率角度,探讨了生物黑炭影响茶园土壤CO₂和N₂O排放的因素。     

我国耕地资源问题与实现有效保护的耕地补偿机制探讨

我国耕地资源紧缺,且其面积随着时间的推移依然呈惯性下降。耕地的减少对我国粮食安全带来挑战,也引发了生态环境破坏和新的三农问题;究其原因主要与工业化、城镇化推进对土地的需求增加,与经济发展、人民生活消费升级、基本建设用地增加,与耕地转化为非农建设用地过程中的利益分配偏差有关。提出要充分利用补偿机制,真正实现对耕地资源的保护,并对耕地补偿的理论基础和功能、补偿标准及实施办法进行了探讨。     

1984年以来湖南省耕地压力与粮食安全初步研究

通过收集1984-2013年湖南省人口总量、耕地面积、粮食总产量等数据,基于最小人均耕地面积(Smin)和耕地压力指数(K)模型及分析预测,研究了湖南省耕地面积变化和粮食生产特征及趋势。结果表明:1984年以来,湖南省人口不断增长,耕地面积呈下降趋势,但粮食总产量呈现波动增长态势;Smin和K值在1984-1999年波动下降,2000年之后波动上升,耕地压力逐渐增大;从各区域的耕地压力指数(K)来看,长沙市、张家界市、娄底市、郴州市、怀化市和湘西州耕地压力较大(K1),粮食供需紧张;株洲市、邵阳市和衡阳市耕地压力处于临界点附近(0.8≤K≤1),粮食生产基本能自给;湘潭市、益阳市、永州市、岳阳市和常德市的耕地压力相对较小(K0.8),粮食供需相对充足。预测分析表明:若按当前粮食生产模式发展,湖南省耕地压力将进一步增加,在2025年将无法满足国家商品粮的输出。未来应从控制人口增长、落实农业优惠政策、科学制定粮食调控策略、加大农田保护及改造力度等方面保障湖南省粮食安全。     

生物质炭添加对农田温室气体净排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,降低农田温室气体排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭是生物质在缺氧条件下热解产生的固体物质,因其含碳量高、难于分解、比表面积大、疏松多孔等特性,已成为农田温室气体减排研究中人们关注和研究的热点。通过综述农田添加生物质炭对温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响及其机制,以及对温室气体净排放[包括净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)]的影响等方面的国内外研究进展,并结合目前国内外生物质炭的研究现状,提出了未来生物质炭在农田温室气体减排领域的研究方向,旨在为生物质炭在农田温室气体减排中的应用提供思路和参考。     

邢台市耕地变化及耕地资源的合理配置

采用比较分析法分析了邢台市耕地流转的时空特点,计算出耕地保护的阀值,提出了相应的耕地资源调控措施.结果表明,近年来,虽然邢台市耕地数量持续减少,人口不断增加,人均食物消费水平不断提高,但对耕地资源的压力却没有随之恶化,反而呈现降低的趋势,原因在于耕地生产率在不断提高.依靠增加投入和科技进步,不断提高耕地生产率,是保证粮食安全的耕地资源基础和满足工业化、城市化对土地需求的根本途径.政府对耕地资源利用与调控和管理的目标应当是努力加大投入,提高耕地生产率,在保障粮食生产安全的前提条件下,合理、适度地转移耕地用途,最大限度地发挥耕地资源的效用,而不仅仅局限于严格控制耕地的转用.     

中西部地区耕地潜力及承载力研究

本文通过机制法、时间序列法计算了中西部地区耕地资源的潜力，分析了未来30年在不同生活标准水平下中西部地区的人口承载力，认为中西部地区棉花、油料供给相对充足，粮食生产基本能满足需求，但近10年内粮食生产要满足小康需求还有一定距离，从全国范围来看近期粮食生产供需较紧．不能因短期粮食供大于求而放松粮食生产．否则将给国民经济带来极为不利的影响。     

基于耕地压力指数的云南粮食产能安全动态分析

运用灰色系统模型,在分析1 949-2008年云南省人口、耕地和粮食产量动态变化的基础上,分别按温饱型、小康型和富裕型粮食消费水平对最小人均耕地面积和耕地压力指数进行分析和预测,从而对未来云南粮食产能安全态势进行评估。研究表明:2000年以来,最小人均耕地面积呈波动变化,但总体有下降趋势;耕地压力指数K也呈波动变化,变幅在1.03-1.1 1之间。根据预测结果,在未来25年内,无论按何类粮食消费水平计算,最小人均耕地面积和耕地压力指数都呈下降趋势,耕地所提供的粮食能满足全省居民温饱型和小康型的粮食消费水平,但要达到富裕型粮食消费的压力较大。     

吉首市耕地地力现状与利用对策分析

耕地地力的高低直接影响到农业的可持续发展和粮食安全。基于测土配方施肥调查结果,分析吉首市耕地地力现状,探讨其可持续发展策略。结果表明,全市高产耕地面积仅26%,74%的耕地为中、低产土壤,尤其是在旱地土中,中低产土壤占的比例较大。吉首市耕地以三级地分布面积最大,为2189.7 hm2,占耕地总面积的19.8%。园地只在三至七级地中分布,其中以六、七级地分布面积较大,分别为2221.5 hm2和3062.1 hm2,占园地总面积的26.5%和36.6%。耕地和园地中低产田以瘠薄培肥型和障碍层次型中低产田面积较大,分别为6165.1 hm2与6418.2 hm2,分别占障碍型土壤面积的36.3%和37.8%。旱地土耕作层浅化问题较严重,耕地土壤养分失调、缺素较普遍,也是当前吉首市土壤存在的主要问题。提出了针对性地消除土壤障碍因子,加速吉首市种植业结构战略性调整,实现粮食和经济作物同耕地地力的合理配置,有利于促进农业产业结构与资源、环境容量相互协调和农村经济可持续稳定发展。     

从耕地资源价值论我国耕地征用补偿的完善——以福建省为例

从耕地资源价值的角度,对《中华人民共和国土地管理法》(2004年)(以下简称《土地管理法》)的耕地征用补偿标准、现行的耕地征用补偿标准进行研究.结果表明:《土地管理法》的补偿标准中全省最高补偿与最低补偿仅相差32714元.hm-2,未能体现区域的差异性,且该补偿标准平均仅相当于耕地资源价值的9.40%;现行补偿标准体现了区域的差异性,且比《土地管理法》的补偿标准提高了1.24-2.08倍,但与耕地的资源价值仍有巨大差距,平均仅相当于资源价值的14.46%.可见,现有的征地补偿标准偏低,忽略了耕地资源使用的时间价值、社会价值、生态价值和空间差异,并导致了诸多不良后果;应区别征地目的,扩大征地补偿范围,考虑农民的长远补偿及征地补偿的区域差异,完善有关法律制度.     

植物纤维膜农田应用试验研究

植物纤维膜是一种由芦苇或农作物秸秆制成的新型薄膜。经田间试验及室内试验研究表明,植物纤维膜具有提高地温、保持土壤水分等塑料薄膜的特点,同时,它增加了膜的透气性,尤其是能够完全降解。     

甘肃河西一熟制灌区“吨粮田”栽培技术

以数模为主的亩产“吨粮田”栽培技术选优研究,通过3年行政技术双轨承包,完成“吨粮田”面积10.545万亩,综合单产1024.6kg,其中小麦325.5kg。研究决出“吨粮”技术模式:单幅为70cm(小麦)/80cm(玉米);小麦适宜品种为“81—811”等,亩播量30万粒;玉米适宜品种为“中单二号”。亩保苗4500～4700株;亩施纯氮30kg,P_2O_512kg;全期灌水7～8次。