引江济汉工程起始段面源污染现状及防治对策

指出了防治面源污染是保护水源地的重要措施。对引江济汉工程起始段面源污染现状进行了调查分析,结果表明:引江济汉工程运行后,农田面积减少了40%,其中部分农田改为蔬菜等经济作物用地;化肥使用总量下降了41.7%,农药的使用总量也呈相同趋势下降,但农用地的平均化肥、农药使用量未发生显著变化,工程前后基本持平;区内水渠、沟渠阻塞严重,配套基础水利设施匮乏,灌溉条件差,地表径流与灌溉用水任意流失,面源污染的潜在威胁大,急需采取有针对性的治理措施。有针对性地提出了面源污染防治对策建议。     

甘南白龙江2种次生林不同器官C、N、P、K计量特征

为明确甘南白龙江2种次生林各器官C、N、P、K生态化学计量特征,掌握养分元素在不同次生林分配格局及各器官养分受限状况等情况,对该地区红桦和辽东栎2种主要次生林各器官（根、主干、各级枝、叶片）进行取样,分析其含水率、C、N、P和K含量以及各元素之间化学计量特征,结果表明:1）2种次生林叶片含水率最大,红桦各器官含水率在34.09%～59.01%,从大到小依次为叶片＞一级枝＞根＞二级枝＞三级枝,辽东栎各器官含水率在33.98%～52.66%,叶片＞根＞一级枝＞二级枝＞三级枝＞四级枝,叶片含水率均最高,其次为根,枝级越高含水率越小。2）2种次生林叶片的C、N、P、K含量最高。辽东栎C含量在387.19～529.64 g·kg^-1,叶片C含量最高,其他各器官含量相差不大,C属于弱变异。N含量在5.03～19.54 g·kg^-1,从大到小依次是叶片＞三级枝＞四级枝＞根＞二级枝＞一级枝＞主干。叶片P和K含量也是最高,除根的K含量以外,其他器官都表现出2种元素含量从形态学的下端到上端依次增加。N与K含量呈显著性相关,P变异系数较大,属于强变异。红桦C、P和K变化一致,除根以外,从主干到叶片3种元素含量依次增加,P含量从根到叶片依次增加,C变异系数最小属于弱变异,K含量属于强变异。3）2种次生林叶片的C:N、C:P、C:K和P:K最小,N:P最大。红桦叶片的N:K也是最小,C:N与N:K呈显著性负相关,C:P与N:P以及C:K与N:K呈显著性正相关。辽东栎的N:K除叶片,从根到四级枝依次减小,C:P与N:P呈显著性正相关,C:K与N:K和P:K也呈显著性正相关。由此可见,甘南白龙江2种次生林各器官营养元素含量与相应器官的功能结构密切相关。     

我国三个典型流域人类活动净氮输入量估算及其影响因素

目的 人类活动氮素过量投入是引起面源污染的重要原因之一。阐明人类活动净氮输入量的时空分布特征及其影响因素,为解决面源氮素污染问题提供数据支持。方法 利用人类活动净氮输入量（net anthropogenic nitrogen input,NANI）模型,通过统计年鉴和文献综述获得NANI相关数据和参数,对农业化的香溪河流域、城镇化的太湖流域和全面推进农业绿色发展模式的洱海流域的净氮输入量进行评估。结果 从NANI强度上看,3个典型流域NANI平均值按照大小排序为：太湖流域（13 241 kg·km^-2·a^-1）、香溪河流域（2 183 kg·km^-2·a^-1）、洱海流域（1 582 kg·km^-2·a^-1）。从来源上看,氮肥施入（Nfer）和食品/饲料氮（Nim）是NANI最大来源,占比58%—97%,对NANI贡献从大到小排序为：氮肥施入、食品/饲料氮输入、氮沉降输入、作物固氮输入。从时间尺度看,2019年同2010年相比,香溪河流域NANI中食品/饲料氮输入比例下降23个百分点,氮沉降比例上升34个百分点;洱海流域NANI中氮肥施入比例下降86个百分点;太湖流域NANI中食品/饲料氮输入比例上升31个百分点,作物固氮量和氮沉降输入比例下降14个百分点和12个百分点。从影响因素上看,3个典型流域NANI与城镇人口密度均呈现显著相关性（P<0.05）,且随城镇人口密度的增加NANI随之升高;耕地面积占比与NANI的拟合上,香溪河流域有显著影响（P<0.05）,但洱海流域和太湖流域均无显著影响（P>0.05）。结论 香溪河流域中昭君镇、峡口镇和黄粮镇,洱海流域中下关镇、上关镇和凤仪镇,太湖流域中张家港市、嘉兴市秀城区、杭州市拱墅区和上海市南汇区是NANI的关键源区;以农业为主的香溪河流域化肥施入是NANI的主要来源;城镇化程度较高的太湖流域食品/饲料氮和肥料氮投入是NANI主要来源;农业绿色发展措施可显著减少人类活动净氮输入量。因此,在关键源区大力推广农业绿色发展措施,同时有效降低饲料和肥料的投入量,有利于控制农业面源污染。     

宁夏引黄灌区玉豆间作和带状轮作模式对玉米水氮利用及产量的影响

探索间作及带状轮作模式对玉米水氮利用及产量的影响,提出适合宁夏灌区的种植模式。试验于2019—2020年,在宁夏王团旱作节水高效农业试验站开展,设置玉米/大豆间作(IMS)、玉米-大豆带状轮作(RMS)、单作玉米(MM)、单作大豆(SS)4种种植模式。结果表明,与单作玉米相比,带状轮作处理使玉米拔节期至成熟期干物质积累量增加9.58%～11.45%,且与间作相比,干物质积累量增加4.29%～7.53%。带状轮作种植模式下玉米对氮素的积累量、转运量及籽粒贡献率比间作提高2.19%、30.44%和19.86%。带状轮作和间作处理土壤含水量比单作分别提高5.64%和3.98%,且主要分布于0～140 cm土层,带状轮作处理玉米水分利用效率较单作增加38.00%,且比间作增加15.61%。与单作玉米相比,间作处理提高玉米产量11.3%,降低大豆产量51.39%;玉豆带状轮作处理弱化了种间竞争力,使玉米产量提高21.98%,大豆产量下降22.91%。因此,带状轮作种植模式在水分利用效率、干物质积累、氮素转运及产量方面优势明显,可作为宁夏引黄灌区的一种有效替代种植模式。     

合作博弈下农民专业合作社盈余分配方式的演变

【目的】推动黄河流域县域农业高质量发展,加深对农业 投入产出的认识,改善农业资源约束日 益紧张、农业生态环境日益恶化问题,并提出优化设计的发展思路和对策。【方法】通过土地利用转移矩阵分 析陕西大荔县土地利用变化情况,然后采用能值分析 (EMA) 法并构建指标体系,定义和计算若干个基于能值流 的指数,表征和度量 2014、2019 年农业生态系统的运行特征以及发展可持续性,定量分析评价农业生态系统各 类投入及产出能值,确定制约其可持续发展的关键因素。【结果】大荔县土地利用规划目标年 2019 年与基期年 2014 年相比,农业生态系统的能值自给率由 18% 降为 13%、净能值产出率由 2.10 降为 1.27、可持续发展指数由 0.90 降为 0.35,能值投资率由 4.51 升至 6.71、环境负载率由 2.33 升至 3.61、能值密度由 1.93×1012 sej/m2 升至 2.69×1012 sej/m2 、人均能值用量由 1.03×1016 sej/ 人升至 1.41×1016 sej/ 人。与 2014 年相比,2019 年大荔县林地、 人造地、水体面积分别减少 5.75%、0.60%、60.06%,草地、耕地、湿地面积分别增加 19.80%、1.44%、21.15%。 【结论】土地利用变化不是影响农业能值产出变化的主要因素,大荔县农业整体发展水平提高的同时农业生产 成本也在提高,农业现代化进程较为快速,为消费型经济系统。以农药、柴油和化肥为代表的不可更新工业辅 助能值投入大量增加,增大了对农业生态环境的压力。     

竹类植物在黄河三角洲盐碱地生态修复中的应用进展

黄河三角洲地区受地势低平、海水易内侵、蒸发量大于降雨量等因素影响,形成了大量盐碱地,对该地区盐碱地进行生态修复具有重要的生态安全意义。文章综述了黄河三角洲盐碱地成因、盐分主要构成、盐胁迫对植物尤其竹类植物的影响,以及竹类植物在滨海盐碱地应用种植情况,认为竹类植物具有很好的观赏性和生态及经济价值,在滨海盐碱地有种植先例和研究报告,种植技术成熟,可以通过筛选、引种、驯化耐盐碱竹类植物,在黄河三角洲盐碱地生态修复中应用。     

长江下游粳稻稻瘟病广谱抗性基因组合模式分析

【目的】基因聚合是实现水稻稻瘟病广谱抗性的有效途径之一。通过构建粳稻背景下不同双基因聚合系,利用长江下游粳型稻瘟病菌（Magnaporthe oryzea）菌株评价其抗性效应并解析其抗性效应产生的构成因子,为长江下游粳稻抗稻瘟病育种提供广谱抗性基因组合模式和种质资源。【方法】以粳稻07GY31为背景的Piz基因座不同复等位基因（Pigm、Pi40、Pi9、Pi2、Pizt和Piz）单基因系为核心,利用不完全NCII交配设计,分别与其他广谱抗性基因（Pi1、Pi54和Pi33）单基因系杂交,经分子标记辅助选择和农艺性状筛选,共构建18种不同基因组合的双基因聚合系。2019年利用长江下游粳稻种植区采集、分离的109个稻瘟病代表性菌株进行苗瘟、穗瘟人工接种鉴定及不同病圃的自然诱发鉴定,评价不同双基因聚合系的抗性效应,并分析双基因聚合系抗性效应的构成因子。【结果】Genotyping by sequencing（GBS）分析表明所构建的双基因聚合系均具有较高的背景恢复率,分布于97.08%（PPL^Piz/Pi33）—99.08%（PPL^Pigm/Pi1）。表明除了目标基因区域不同外,所有双基因聚合系的遗传背景几乎完全与受体亲本07GY31一致。同时人工接菌鉴定表明绝大部分双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性水平都优于单基因系。其中苗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi9/Pi33、PPL^Pi9/Pi54、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pi9/Pi1, 而穗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pizt/Pi33。不同抗性基因聚合后产生不同的效应,其中互补效应高且能有效表达是提高双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性的关键因子。双基因聚合系PPL^{Pigm / Pi1}、PPL^{Pigm / Pi54}和PPL^{Pigm / Pi33}在苗瘟和穗瘟的人工接种,以及在不同病圃的自然诱发鉴定中均表现稳定的广谱抗性,同时,农艺性状调查结果也表明这3个双基因聚合系的基本农艺性状与轮回亲本07GY31基本一致,因此,基因组合Pigm/Pi1、Pigm/Pi54和Pigm/Pi33是适于长江下游粳稻的广谱抗性基因组合模式。【结论】抗性基因的组合方式影响聚合系的抗性水平,互补效应高且能有效表达是粳型双基因聚合系抗性效应提高的关键因子。本研究构建的双基因聚合系及其抗性效应分析为长江下游广谱稻瘟病抗性粳稻品种的精准培育提供了种质资源和理论支撑。     

玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制

干旱区土壤水分垂直方向运移与分配,特别是膜下滴灌绿洲地区土壤水分垂直方向分布现状与运移机制尚不清楚。为探究干旱区农田生态系统水分层贡献问题,阐明农田土壤中水分运移过程,于2019年沿新疆玛纳斯河流域农田土壤进行分层采样,依次为0~5、5~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm。测定了稳定同位素δD和δ¹⁸O值,对同位素δD和δ¹⁸O值进行数据分析。结果表明： δD和δ¹⁸O最大值位于0~5 cm土层,分别为-25.64‰和-0.19‰; δD和δ¹⁸O最小值位于20~40 cm土层,分别为-108.32‰和-8.19‰。0~5 cm土层δD和δ¹⁸O值较高,表明上层比下层更易受水分蒸发作用影响,存在强蒸发效应。随土层深度增加,δD和δ¹⁸O值呈减小趋势,其中80~100 cm土层变化趋势缓慢。氘盈余值表现为山地>平原>荒漠>山前。研究表明,受长期膜下滴灌影响,加之蒸发作用强烈,玛纳斯河流域土壤水分迁移过程发生改变。     

灞河流域水环境数值模拟研究

【目的】对灞河流域水环境状况进行数值模拟分析,为湖泊型城市河道水质时空分布特征及水质类型主导性指标的分析提供参考。【方法】利用DHI MIKE21FM中的HD模块耦合Ecolab模块,选取溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、叶绿素a（Chl-a）、氨氮（NH₃-N）和总磷（TP）共5项指标作为水环境模型的状态变量,参考WQ模板中各指标的生化反应方程并对其修改后,以灞河流域下游城区段内灞河和浐河为研究对象,构建了适用于研究区的水环境模型,利用该水环境模型分析了基准年、丰水年、平水年与枯水年条件下灞河口水质特征,采用BP神经网络算法计算了灞河流域的时均综合水质类型,并对其空间分布进行了分析;采用主成分分析法（PCA）评估了灞河流域时均综合水质类型的主导性指标。【结果】灞河口水质超标因子主要为NH₃-N和COD,丰水年与平水年超标时间较基准年有所增加。浐河和灞河交汇前,灞河时均综合水质类型为Ⅱ类,浐河时均综合水质类型为Ⅳ类。浐河和灞河交汇后,灞河时均综合水质类型下降至Ⅳ类。研究区水质类型主导性指标为COD和NH₃-N。【结论】灞河流域时均综合水质类型在不同水文条件下基本都处于Ⅳ类。所构建的水环境模型在湖泊型城市河道水质时空分布特征及水质类型主导性指标分析中具有较好的精度和普适性。     

基于CanESM2的渭河流域干旱演变特征研究

【目的】解析气候变化下渭河流域干旱事件发生频率与强度以及时空演变趋势,预估未来区域干旱发生发展情势,为渭河流域未来旱灾防控和水安全保障提供参考依据。【方法】基于CMIP5统计降尺度数据集NEX GDDP中的CanESM2全球气候模式数据,采用象限转换校正方法实施校准,并利用游程分析等方法,从干旱指标标准化降水蒸散发指数（SPEI）与干旱事件特征的角度,分析渭河流域历史基准期（1966-2005年）与未来期（2021-2060年）2种排放情景（RCP4.5与RCP8.5）下的干旱时空演变特征,研究渭河流域干旱事件频率的空间特征与持续性变化。【结果】历史基准期与未来期SPEI在年际尺度下均呈下降趋势,其中RCP8.5情景下渭河流域春旱会显著加剧;未来干旱事件发生频率将呈现“两头减少,中间增多”的态势,即轻旱与特旱高频区域减少,中旱与重旱高频区域增多;流域尺度上,未来发生短历时干旱事件的频率有所减小,中长历时干旱事件频率增加,其中流域北部与渭河源头区的长持续性干旱事件发生频率会显著减小;未来不同间隔干旱事件的发生频率变化不大,依旧以1～6个月间隔的干旱事件为主,局地会有一定差异性。【结论】春季与冬季将是渭河流域未来干旱风险防范的重点季节,流域西部是冬旱防范的重点区域;未来轻旱与中旱仍是渭河流域最主要的干旱类型,但要警惕发生频率持续走高的中旱与重旱灾害所带来的风险;未来期流域中长历时干旱事件会有所增加,应采取应对措施减轻长持续性干旱事件给流域工农业生产带来的不利影响。