煤炭开采对国家级重点生态功能区的影响

以国家级重点生态功能区山西省保德县为研究对象,对2000—2016年该县域煤炭开采造成的生态环境如大气、土地、水资源、水土流失的破坏状况进行了评价。结果表明,2000—2016年煤炭开采给保德县造成生态环境价值损失约116.7亿元,保德县区域生态恢复治理为农田的成本约58.79亿元;并提出了矿区生态环境治理的一些对策,以促进该国家级重点生态功能区生态环境与经济协调发展。研究结果可以为类似地区的可持续发展提供借鉴。     

土壤的石灰反应强度估测CaCO_3含量和pH研究——以山西省黄土性母质土壤为例

pH和CaCO_3含量是土壤常规分析的两个测定指标,但其室内测定均需借助相应的仪器设备完成,耗时费力。以山西省土系调查采集的110个典型土壤剖面的426个发生层土样的野外测定的石灰反应强度和实验室测定的土壤pH、CaCO_3含量、交换性钠饱和度(Exchangeable Sodium Percentage,ESP)数据为基础,尝试建立石灰反应强度与pH、CaCO_3含量之间的定量关系模型。结果表明:北方黄土性母质土壤,当pH9.0时,CaCO_3含量是影响土壤pH的重要因素,二者的回归拟合最优关系符合幂函数曲线;当pH9.0时,CaCO_3与pH之间无明显关系。石灰反应强度在一定程度上可以半定量地反映pH或CaCO_3含量,但其确定的pH或CaCO_3含量尚是一个范围,并非精确值。同时,从发生学意义角度,土壤中CaCO_3含量高低对形态学研究具有重要意义,在这种情况下,如果需要用pH或CaCO_3含量来确定准确的土壤系统分类类型(如确定土体是否为酸性、具有钙积层/钙积现象等),为慎重起见建议还是以实验室的准确测定数据为准;对于非碱化(pH9.0)、野外有泡沫反应的北方黄土性母质土壤,无论泡沫反应强弱和CaCO_3含量高低,土壤pH基本稳定在8.51±0.49,这一pH范围对作物生长基本没有制约,如果仅从pH或CaCO_3含量是否影响作物生长角度考虑,无需实验室测定pH或CaCO_3含量。     

褐土区氮磷在土壤发生层中淋溶的差异性

农业氮磷淋溶已经成为地下水污染最普遍和突出的问题。为揭示氮磷在包气带不同土层的淋溶特征,以典型褐土的5个土壤发生层（耕层、淋溶层、钙积层、黏化层和母质层）为研究对象,采用室内土柱模拟淋溶试验,在施肥量相同的条件下分析不同形态氮磷淋溶量,研究氮磷在不同土壤发生层中的迁移特征及其影响因素。结果表明：1）进行5次淋溶,耕层、淋溶层、钙积层、黏化层和母质层淋溶液中可溶性总氮总量分别为2412.63 mg·L^-1、3028.94 mg·L^-1、244.16 mg·L^-1、3648.99 mg·L^-1和3356.51 mg·L^-1,淋溶层、黏化层和母质层可溶性总氮淋溶量显著高于耕层,而钙积层可溶性总氮淋溶量较耕层显著减少;耕层淋溶液中可溶性总磷总量为0.52 mg·L^-1,且显著高于其他4层。2）在试验初期,耕层、淋溶层的硝态氮、可溶性总氮和正磷酸盐淋溶量显著高于黏化层和母质层,进行到第4、5次淋溶,黏化层、母质层的硝态氮和可溶性总氮淋溶量显著高于其他3层,而各发生层间正磷酸盐淋溶量无显著差异;单次淋溶黏化层和母质层铵态氮淋溶量均显著高于其他3层,而耕层可溶性总磷淋溶量始终显著高于其他各层。3）耕层和钙积层的淋溶液中硝态氮是氮素淋溶的主要形态,占可溶性总氮比例分别为69.0%和85.4%,而在淋溶层、黏化层和母质层中分别为41.3%、5.1%和4.6%;在可溶性磷中,以无机态正磷酸盐为主,最高占可溶性总磷的75.9%。4）土壤有机质含量、阳离子交换量、黏粒含量对土壤氮磷的迁移转化有明显主导作用。有机质与氮磷淋溶量呈显著正相关关系,有机质含量高,会增加淋溶初期氮磷的淋溶风险;而阳离子交换量和黏粒含量则与氮磷淋溶呈显著负相关关系,阳离子交换量大和黏粒多能减少氮磷素的淋溶风险。该试验结果说明,由于5种发生层土壤理化性质不同,各发生层氮磷淋溶特征及其淋溶形态也有差异,并且氮磷的淋溶受土壤本身阳离子交换量、黏粒和有机质含量的影响。     

一株耐铅土著微生物的吸附特性及机制研究

对一株耐铅性达2 000 mg/L的土著微生物GDYX03进行吸附特性与机制的研究,采用火焰原子吸收分光光度计测定菌株GDYX03对Pb~(2+)的吸附效果。结果表明,无营养物质提供的活细胞吸附效果比生长过程吸附效果好,且该菌株活细胞的最佳吸附条件是菌龄72 h,pH值5~6,接菌量5 g/L,温度30℃,时间30 min,初始质量浓度100 mg/L,在此最佳条件下,菌株GDYX03吸附率为98.852%,吸附量为19.73 mg/g。将吸附过程进行模型拟合,菌株GDYX03的吸附行为能很好地符合Pseudo二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,R2分别达0.999和0.996。通过透射电镜和红外光谱分析显示,菌株GDYX03对Pb~(2+)的吸附主要以表面吸附为主。研究证实了筛选出的肠杆菌GDYX03对Pb~(2+)具有较好的吸附效果,为当地土壤重金属污染治理提供了良好的土著菌种资源。     

不同工程复垦措施对晋东南采煤沉陷区土壤质量演变特征的影响

为了揭示不同工程复垦措施下采煤沉陷区土壤质量的演变特征,基于10年的长期定位试验,研究了晋东南采煤沉陷区在表土剥离和混推复垦两种工程复垦方式下,10年间土壤的理化性质、微生物群落结构及土地生产力的变化特征。结果表明：复垦初期,表土剥离处理的复垦土壤理化性质、土地产出能力均显著高于混推复垦。复垦7年时,土壤的物理性质、微生物群落结构组成与多样性和土地产出能力基本一致,差异不显著。复垦10年间,0~20 cm土层土壤养分含量始终表现为表土剥离>混推复垦;10年间表土剥离较混推复垦收益累计增加6609元/hm²,因此,表土剥离复垦方式在保持耕层土壤肥力及综合收益上要优于混推复垦。但复垦10年后,2种复垦方式土地生产力和肥力水平均很低,说明复垦方式只是矿区复垦过程的一个前置环节,矿区土壤的生态恢复是必须要结合施肥措施进行。     

不同施肥处理对工矿复垦区玉米农田土壤呼吸的影响

以孝义市克俄工矿复垦区田间定位试验为基础,于2010年5月至2011年11月利用LI-8100测定了不同施肥处理试验区玉米田土壤呼吸的季节动态变化,分析不同施肥处理土壤呼吸对土壤温度的敏感性。结果表明:不同施肥处理下,2011年试验区玉米农田土壤碳通量均高于2010年;并且随着玉米生长期的不同,土壤碳通量也发生相应的变化,尤其在玉米出苗、抽穗、灌浆期不同施肥处理间差异显著;不同施肥处理下土壤呼吸对土壤温度的敏感度Q10值也存在明显差异,表现为CK<无机肥<有机肥+无机肥<有机肥。     

县域农业结构调整与产业升级对农民收入的影响

为了在乡村振兴战略中切实促进忻州市农民收入增加,本文利用Stata软件对忻州市内11个县域2007-2018年的平行面板数据进行固定效应与GMM模型分析,研究县域在农业结构调整与产业升级过程中对农民收入的影响。结果表明：县域进行产业升级后降低了农民收入；经济作物占比提高利于农民收入的增加；城镇化率、经济发展水平及农业机械总动力的提高对促进农民收入增长具有正向作用。同时,针对该研究结果从资源配置,优化农业种植业结构与加大农业投入方面提出了一些建议。     

Biolog法测定土壤微生物群落功能多样性预处理方法的筛选

作为测定微生物群落功能多样性主要方法之一的biolog法,由于操作简单、灵敏度高、分辨力强、获得数据量丰富,受到众多研究者的青睐,但文献中报道的有关实验预处理方法却不尽相同。为了筛选最佳的预处理方法,通过比较文献中3种较为常用的方法,研究不同预处理对biolog法测定微生物群落功能多样性的影响。结果表明:AWCD值总体变化趋势B方法优于A、C;微生物对六类碳源的利用率中B方法对大部分碳源利用较高,且结果较稳定;两种处理的Simpson指数、Shannon丰富度指数及碳源利用丰富度指数均BCA,而Mc Intosh指数、Shannon均匀度结果不太稳定,但经方差分析,其差异不显著,且B方法的方差最小;主成分分析的结果 B方法优于A与C。总之,在250 r/min的转速下震荡30 min,并于28℃条件下培养接种平板的处理(B法)效果较好,其测定结果重现性好,且操作简便快捷,是比较理想的预处理方法。     

黄土高原淋溶土黏粒、氧化铁与颜色的关系及发生学解释——以山西土系调查的31个黏化层为例

以黄土高原山西省14个淋溶土剖面的31个偏红的黏化层(Bt)为研究对象,分析了其全铁、游离氧化铁、无定形态氧化铁的含量与土壤颜色参数、黏粒含量之间的相关性,并建立了定量关系模型。结果表明:Bt的黏粒含量与氧化铁含量之间呈极显著正相关(P0.01);颜色的红度与全铁、游离氧化铁和无定形氧化铁含量之间均呈极显著正相关(P0.01),其中游离氧化铁是最直接的土壤红色"染色剂";其他色调、明度与彩度等颜色参数与土壤全铁、游离氧化铁含量之间亦呈现出显著的相关性,这也间接说明了黏粒含量与土壤颜色具有一定相关性。野外观测发现,某些黏化层结构体表面颜色较结构体内基质颜色更红,证实了在土壤结构体表面氧化铁随着黏粒在土壤空隙中的迁移淀积。黄土高原淋溶土偏红的黏化层多是来自由于土壤侵蚀而出露地表或接近地表的第三纪保德红土和第四纪红黏土,其黏粒含量、土壤颜色等指标均表明第三纪的古气候条件较第四纪更为湿热。     

土壤侵蚀作用对黄土高原黏化层鉴定和淋溶土分类的影响

黏化层是淋溶土的首要诊断标准。一般情况下,黏化层是在长期相对稳定的湿润淋溶条件下形成的。但黏化过程很可能因为气候变化和土壤侵蚀作用而被打断。本文以山西土系调查16个淋溶土剖面为研究对象,通过对各剖面黏化层与上覆下伏层、各剖面间的基本特征及其理化性状分析,探索土壤侵蚀作用对黄土高原黏化层鉴定和淋溶土分类的影响。结果表明:（1）黄土高原16个淋溶土剖面中大多数黏化层与上覆层之间的形态特征过渡明显,胶膜、黏化率、粉黏比以及石灰性强弱等理化性质均表明黏化层主要是淋溶淀积的结果;（2）根据诊断层与诊断特性,将这16个淋溶土剖面进一步分为表蚀铁质干润淋溶土、石化钙积干润淋溶土、简育钙积干润淋溶土和普通简育干润淋溶土等不同亚类;（3）表蚀亚类的黏化率明显低于其他几个亚类,而粉黏比与之相反;（4）依据胶膜存在而被鉴别为黏化层的诊断层是古土壤黏化层受地质剥蚀作用剥蚀后而出露地表的。这一结果与土壤系统分类诊断剖面只限于近地表1.5 m、最多不超过2.0 m深度有关,而如果按土壤地理发生分类,则这些古土壤黏化层会被认定为“红黏土母质”并在土属一级得到反映。