稻田土壤-作物系统模型参数敏感性分析与模型验证

为提高稻田土壤-作物模型校准过程的效率和精度,以长江中游地区两年的稻田试验数据为基础,采用Morris和Sobol’两种方法对WHCNS_Rice模型参数进行了全局敏感性分析,并在此基础上进行模型校准和验证。结果表明,两种方法得到的模型主要敏感性参数基本一致,与Sobol’方法相比,Morris方法具有计算量小和筛选快速的优势。土壤水力学参数和作物参数对模型输出项均有较大的影响,尤其是土壤水力学参数中的饱和含水率、田间持水率以及犁底层饱和导水率;作物参数中生育期总有效积温、最大比叶面积和作物系数对作物生长过程影响较大;氮素转化参数中仅氨挥发一阶动力学系数和反硝化经验系数分别对氨挥发和氮反硝化有一定的影响,其余参数均不敏感。在此基础上,固定非敏感参数,重点校准上述敏感参数。模型校验结果表明,模型模拟的地上部干物质质量、作物吸氮量、蒸散量和田面水高度均与实测值吻合较好,模拟值与实测值线性回归方程的斜率和相关系数均接近于1,P小于0. 01,说明校验后的模型可用于模拟该地区的水稻生长过程及稻田水分动态和氮素去向。采用Morris方法对筛选出的模型敏感性参数进行模型校准和验证,可以大大提高模型校验的效率和精度。本研究可为稻田土壤-作物系统WHCNS_Rice模型参数的校准和模型的推广应用提供技术支持。     

我国农产品产地环境安全法规和政策的现状与展望

尽管我国在与农产品产地相关的许多领域已经形成了一些相关的法规、政策、规划和标准,但总体上来看还十分不完善,更缺乏体系,操作性也比较差,这是近年来农产品质量安全问题时有发生的重要原因之一,这种现状急需改变。本文回顾了我国农产品产地环境安全领域法规和政策的现状,并在借鉴发达国家经验的基础上,提出了强化我国农产品产地环境安全法规和政策的建议。应形成完整的农产品产地环境安全的法规和政策体系,在这一体系下,应重点解决预防土壤污染、对受污染土壤进行修复以及建立预警和应急体系等几个关键问题。要明确责任主体,明确政府、企业、个人应承担的责任,同时加强各级环境监测和相关信息收集、发布的数据支撑能力。     

近25年来新疆森林的动态变化

新疆森林主要有落叶针叶林、常绿针叶林、落叶阔叶林以及特殊灌木林4种类型,面积约为全疆植被面积的2%,但新疆森林在经济、社会和生态效益等方面却发挥着重要的作用.不同森林类型具有不同的NDVI变化特征,利用GIMMS NDVI数据集首先对新疆植被进行专家分类,然后分析近25年来新疆森林面积、蓄积量和密度的动态变化及其可能原...     

天然土壤中典型多溴联苯醚解吸过程的初步研究

选择5种有机质含量不同的天然土壤,采用批量实验方法考察典型多溴联苯醚8DE47的解吸行为,并尝试利用非线性Freundlich模型和线性模型模拟不同初试浓度条件下BDE47的土壤解吸过程。针对较为显著的器壁吸附影像,所有检测数据均进行器壁吸附定量修正。结果表明,BDE47土壤解吸过程总体分为初始的快解吸和后续的慢解吸两个阶段。在初始阶段,BDE47解吸过程表现为线性行为,但非线性特征随解吸时间延长呈现增强趋势。土壤有机质（用TOC表征）释放的溶解有机质是影响土壤中BDE47解吸行为差异的主要因素之一。     

近50年中国西北地区干湿演变的时空特征及其可能成因探讨

在全球大幅度变暖的背景下,西北地区的气候变化及其响应受到越来越多的关注。为了进一步探讨其气候变化过程与机理在时间与空间上变化的差异性,选取中国西北地区(80°E～115°E,32°N～50°N)1961-2004年140个气象台站逐日降水、日照、风速、水汽压、温度等资料,根据Penman公式计算了潜在蒸散量,并根据其与降水的关系建立了干燥度指数。采用自组织特征映射神经网络的方法,根据上述多种物理量进行西北地区内部的气候区划,寻找不同的区域异常中心。在此基础上,采用正交小波分解的方法,对各异常区域中心的干燥度序列进行分析。最后对北大西洋涛动指数对我国西北地区的区域气候变化的影响进行多时间尺度的相关分析,并从大气环流异常的角度解释其影响机制。     

几种物理因素对四氧化三铁纳米颗粒在有机质存在条件下的饱和多孔介质中迁移持留行为的影响

近些年来,环境研究者对纳米颗粒的迁移性进行了部分研究,但是对环境稳定性低、反应活性高的金属氧化物工程纳米颗粒在多孔介质中的运移沉积行为的系统探讨还很不足,尤其是对其在有机质(NOM)存在条件下迁移行为的了解非常有限.本研究选用四氧化三铁磁纳米颗粒(MENPs)作为研究对象,采用填充柱淋溶实验法,对其在饱和多孔介质中的迁移持留行为展开探讨,其目的是考察几种主要介质环境物理因素对其在天然有机质存在条件下的纵向淋溶过程及其在介质中持留量的影响作用.结果显示,不利吸附条件下的MENPs集聚体在多孔介质中的吸附持留及迁移性能取决于多种合力的作用效果.其中,孔隙水流速增大时,MENPs 在多孔介质中的迁移性增强,持留性减弱,持留MENPs 在介质中的逐层分布随孔隙水流速改变而变化;而且,MENPs 在多孔介质中的迁移持留性与介质颗粒的表面物理性质也有关,天然有机质的存在一定程度上可以改善石英砂表面的异质性.另外,介质颗粒粒径大小也是影响MENP-介质间持留机制的重要因子.当多孔介质颗粒粒径大小改变时,MENPs穿透曲线及持留分布曲线随之变化明显,MENPs的吸附沉积机制也相应有所不同.     

玉米生长对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的根际效应

利用IsoSource模型三源区分玉米根际土壤CO_2释放来源(根源呼吸、土壤无机碳与有机碳释放),研究玉米根际效应对石灰性土壤无机碳与有机碳释放的影响。在玉米拔节期(24～53 d)、抽穗期(54～66 d)和灌浆期(67～99 d)末分别破坏性取样,测定根系、土壤有机碳和无机碳的~(13)C含量等指标;自拔节期开始至生育期末,每隔3d测定种植玉米与不种玉米的土壤呼吸CO_2量以及13C-CO_2含量。结果表明,利用IsoSource软件三源区分土壤CO_2的排放,土壤CO_2排放累计量以根源呼吸贡献为主(48.0%),其次为土壤有机碳(31.2%),最小为土壤无机碳(20.8%)。玉米对土壤无机碳与有机碳释放均表现为正根际效应,从拔节期至生育期末,种植玉米土壤有机碳与无机碳的释放分别较不种植土壤多65%和156%。土壤无机碳对于稳定全球碳库和调节大气CO_2浓度具有重要意义,若忽视石灰性土壤无机碳对土壤CO_2释放的贡献,有可能高估土壤有机碳的分解。     

生物炭去灰分对萘和1-萘酚的吸附动力学影响

为探究生物炭矿物组分对有机污染物吸附过程的影响机制，考察（非）极性有机污染物萘和1-萘酚在不同温度（300、400、500℃）下制得的小麦秸秆原始生物炭以及去灰分后生物炭上的吸附动力学。结果表明：拟二级和双室一级动力学模型能较精确地描述目标污染物的动力学吸附过程。去灰分处理增加生物炭芳香碳含量，增强其与萘和1-萘酚间的p-p和疏水作用；同时降低生物炭表面极性，特别是减少表面烷氧基官能团的分布，提高疏水碳吸附域（主要是芳香碳）的可达性，导致平衡吸附量（Q_e）增大。除灰后极性官能团在生物炭表面的暴露减少，促进萘分子向表面疏水吸附位点扩散，使得萘在生物炭上快吸附单元的吸附速率常数（k_fast）升高；而极性1-萘酚结构中的—OH能通过氢键与生物炭表面极性官能团或矿物含氧表面相互作用，对快吸附有重要贡献，去灰分削弱氢键，造成其k_fast下降。致密的芳香碳组分和纳米级孔隙结构主要对萘和1-萘酚在生物炭上的慢吸附起作用，去灰分提高生物炭芳香化程度和孔隙度，使慢吸附对总吸附的贡献（k_slow）增大；同时使得化合物分子较难扩散进入更致密的生物炭内部。另外表面积和孔隙度的增大延长吸附平衡时间，两种化合物的慢吸附速率常数（k_slow）均降低。研究表明，生物炭的矿物组分、化学组成和极性官能团的空间分布显著影响有机污染物的动力学吸附过程，从而影响生物炭在有机污染控制中的吸附性能。     

农田N2O排放时空格局的形成机理和全球评估

准确理解全球农田氧化亚氮(N2O)排放时空格局是制定区域或全球N2O减排战略的科学基础。过去40年,国内外在农田N2O排放时空格局的形成机理和全球评估方面开展了大量研究。结合国内外现有实证研究进展,本文梳理了气候、土壤、农艺管理措施对农田N2O排放的空间格局和时间变化的多尺度影响,介绍了最新的排放因子、陆面过程模型、大气反演、升尺度等多模型方法及其全球评估成果。同时,提出了跨区域/样带观测、极端气候控制试验、陆面过程模型的区域预测能力、模型-数据融合系统等未来研究挑战,为推动全球氮循环的科学评估和气候智能型农业的国家建设提供科技支撑。     

几种物理因素对四氧化三铁纳米颗粒在有机质存在条件下的饱和多孔介质中迁移持留行为的影响

近些年来,环境研究者对纳米颗粒的迁移性进行了部分研究,但是对环境稳定性低、反应活性高的金属氧化物工程纳米颗粒在多孔介质中的运移沉积行为的系统探讨还很不足,尤其是对其在有机质（NOM）存在条件下迁移行为的了解非常有限。本研究选用四氧化三铁磁纳米颗粒（MENPs）作为研究对象,采用填充柱淋溶实验法,对其在饱和多孔介质中的迁移持留行为展开探讨,其目的是考察几种主要介质环境物理因素对其在天然有机质存在条件下的纵向淋溶过程及其在介质中持留量的影响作用。结果显示,不利吸附条件下的MENPs集聚体在多孔介质中的吸附持留及迁移性能取决于多种合力的作用效果。其中,孔隙水流速增大时,MENPs在多孔介质中的迁移性增强,持留性减弱,持留MENPs在介质中的逐层分布随孔隙水流速改变而变化;而且,MENPs在多孔介质中的迁移持留性与介质颗粒的表面物理性质也有关,天然有机质的存在一定程度上可以改善石英砂表面的异质性。另外,介质颗粒粒径大小也是影响MENP-介质间持留机制的重要因子。当多孔介质颗粒粒径大小改变时,MENPs穿透曲线及持留分布曲线随之变化明显,MENPs的吸附沉积机制也相应有所不同。