无机碳源对零价铁介导的自养脱氮序批式反应器处理高氨氮废水的影响

无机碳源作为自养微生物的能量来源,是影响自养脱氮细菌富集的重要因素。文章通过添加不同量的KHCO3作为ZVI介导的自养脱氮体系中无机碳源,研究反应体系的脱氮效果影响趋势以及适宜的无机碳源添加量。结果如下:1)KHCO3作为无机碳源可以显著提高NH^+4-N去除率,KHCO3添加量越多,其NH^+4-N去除率越高。KHCO3添加量分别为2 g,1 g,0.5 g的SBR反应器R2,R1,R0.5的NH^+4-N去除率分别为98.39%,65.18%,44.56%,相较不添加KHCO3的R0分别提高86.5%,53.29%,32.67%。ZVI的添加会降低KHCO3对NH^+4-N氧化的促进作用。2)KHCO3可明显提高TIN去除效果,促进总氮脱除的高低顺序是R1>R0.5>R2,SBR反应器R2,R1,R0.5的平均TIN去除率分别为19.01%,32.04%,27.62%,相较于空白组R0分别提高了10.60%,23.63%,19.21%。3)KHCO3可中和硝化反应产生的H^+,对反应体系具有缓冲作用,可使微生物处于较适宜的酸碱环境中,更有利于反应器的稳定运行。4)适量的无机碳源KHCO3可以促进氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌的活性。该研究探讨了无机碳源在零价铁脱氮体系中的影响趋势,为铁型脱氮技术提供了理论支撑。     

基于随机森林的高寒湿地地区土地覆盖遥感分类方法

高寒湿地是青藏高原典型独特的生态系统,是全球气候变化的敏感地带和预警区。利用遥感技术快速、准确地分类提取高寒湿地的土地覆盖信息,对当地生态安全监测和保护具有重要意义。本文以若尔盖湿地国家级自然保护区为研究区,首先,以高分一号(GF-1)遥感影像为数据源,融合光谱特征、水体指数、地形特征、植被指数和纹理信息等26个变量进行随机森林(Random forest,RF)分类实验;然后,根据袋外数据(Out of bag,OOB)的特征变量重要性得分和精度评价结果,选出高寒湿地地区土地覆盖类型的最优分类方案和特征;最后,对特征变量进行降维,并基于相同的变量,采用极大似然法(Maximum likelihood classification,MLC)、支持向量机(Support vector machine,SVM)、人工神经网络(Artificial neural network,ANN)和RF等方法进行分类,比较不同方法的优适性。结果表明:结合GF-1影像光谱、水体、植被、纹理特征和地形信息,使用26个变量的RF模型的分类精度最高,总体精度(Overall accuracy,OA)为90.07%,Kappa系数为0.86;通过RF模型的变量重要性分析可以有效选出重要的特征信息,在降低特征变量维度的同时,还能保证较高的分类精度; 4种分类方法中,RF算法是高寒湿地地区较合适的分类方法,OA比MLC基准方法高17.63个百分点,比SVM和ANN等机器学习算法分别高6.98、6.56个百分点。     

沂蒙山区金银花光合效率对土壤水分的响应

为探索抗旱灌木光合作用效率对土壤水分的响应特征与阈值效应，以沂蒙山区优势灌木金银花为材料布设盆栽模拟试验，通过人工灌水与植物自然耗水的方法进行控水处理，在不同水分梯度下测定分析了金银花的光合作用参数，并对土壤水分有效性进行了分级。结果表明:1）金银花叶片净光合速率（P_n）和水分利用效率（WUE）对土壤相对含水量（RSWC）具有明显的阈值响应规律，当RSWC分别为79.59%和47.43%时，金银花P_n、WUE达到最大值。当RSWC=29.71%时，制约光合效率的主要因子由气孔限制转为非气孔限制。2）确定了金银花光合作用的5个特征水分阈值:P_n水分补偿点、P_n水分均值点、P_n水分饱和点、WUE水分均值点和WUE水分高效点。同时，将金银花的土壤水分有效性划分了5个等级:高产高效水、高产中效水、中产高效水、低产低效水和无产无效水。3）田间水分管理时，为维持金银花较高的光合作用水平，应维持的土壤水分范围为:42.38%≤RSWC≤96.05%，避免土壤水分低于29.71%。研究结果可为沂蒙山区干旱逆境下金银花的风险诊断和田间水分管理提供科学依据。     

Straw mulching with fertilizer nitrogen: An approach for improving crop yield,soil nutrients and enzyme activities

Field experiments were conducted to study soil properties, soil enzymes activities, water use efficiency (WUE) and crop productivity after six years of soya bean straw mulching in the semi‐arid conditions of China. The experiment included four treatments: CK (Control), N (240 kg N ha^‐1), H (soya bean straw mulching at half rate 700 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1) and F (soya bean straw mulching at full rate 1,400 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1). Soil organic carbon (SOC), soil labile organic carbon (LOC), soil available N (AN), available P (AP) and enzyme activities were analysed after wheat harvesting in 2016 and 2017. Results show that straw amounts had positive effects on the soil fertility indices being higher for treatment F. The SOC, LOC, AN, AP and enzyme activities (i.e. saccharase, urease and alkaline phosphatase) were in the order of F > H > N > CK. High wheat grain yield and WUE were observed for F treatment. A total of six years mulching along with 240 kg ha^‐1 nitrogen fertilizer application is sufficient for wheat yield stability and improving soil properties except urease activities in the semi‐arid condition of China. However, the straw mulching amount should be further studied with minimum nitrogen fertilizer for an environment‐friendly and effective approach for improving the soil biological properties with adequate crop production on a sustainable basis in the semi‐arid region of China.     

京津冀一次区域性暴雨特征分析

利用FNL再分析资料、卫星资料和自动站资料对2019年7月22~23日京津冀一次区域性暴雨过程进行了环流形势、卫星云图、动热力结构的分析。结果表明:此次暴雨发生在500hPa两槽一脊、副热带高压北抬、低空急流的大尺度环流背景下。西南方向的水汽输送和黄渤海的补充水汽为暴雨提供了良好的水汽条件,在河北中部的水汽辐合抬升则为暴雨提供了抬升条件。此次暴雨的产生受中尺度对流云团的连续生成合并影响,降水效率高。在暴雨中心整层表现为低层辐合、高层辐散,上升速度中心明显,使得高层的抽吸作用更强,更有利于上升运动的维持与发展,为降水强度增大提供了有力的动力条件,高空弱冷空气的入侵对能量锋区不稳定能量的释放起到了触发作用。     

3种水质调控方式下参池沉积物酶活性的比较研究

2015年10月至2016年9月对自然纳潮、微孔曝气、养水机3种水质调控方式下海参池塘沉积物中淀粉酶、蛋白酶、碱性磷酸酶、脱氢酶的活性进行了跟踪比较研究。研究结果显示,3种水质调控方式下池塘沉积物中的淀粉酶活性年变化为0.126~0.880 mg/g,年均值(0.410±0.180) mg/g,蛋白酶活性年变化为0.024~0.472 mg/g,年均值(0.190±0.103) mg/g,碱性磷酸酶活性年变化为0.068~1.042 mg/g,年均值(0.340±0.196) mg/g,脱氢酶活性年变化为12.092~52.794 mL/g,年均值(26.980±8.295) mL/g。3种水质调控方式下池塘沉积物中蛋白酶、碱性磷酸酶及脱氢酶活性均在自然纳潮池塘中均值最高,变化幅度最大;淀粉酶活性均值则在自然纳潮池塘中最低,养水机池塘最高,这与养水机池塘有机质最低,自然纳潮池塘最高,养水机池塘沉积物的细菌多样性最高,真菌数量最多有关。表明养水机能够快速去除沉积物中氮、磷有机化合物,有利于池塘的正常物质循环。本研究从沉积物酶活性的角度,探讨了养水机的作用效果与其他两种水质调控方式产生差异的机理。     

不同光源对4种蔬菜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响

为了解不同光源或光源组合对茄子、辣椒、番茄、黄瓜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响,在4种基本光源的基础上,比较了不同光源处理下不同蔬菜植株叶片的叶绿素荧光参数、可溶性蛋白和可溶性糖含量。结果表明:红蓝光源不利于4种蔬菜幼苗叶片光合色素的形成,茄子、辣椒、番茄和黄瓜叶片中的光合色素含量分别在2白4红2黄、3白3红2黄、8黄或8红、8白光源下最高;茄子和番茄幼苗叶片在红蓝光源下,辣椒和黄瓜在3白3红2黄光源下,最大光化学效率和实际光化学效率都最大;茄子和辣椒幼苗在红蓝光源下所受非生物胁迫最小,叶片中可溶性蛋白含量最低,而番茄和黄瓜分别在3白3红2黄和8白光源下的可溶性蛋白含量最低;红蓝光源可明显增加4种蔬菜幼苗叶片的可溶性糖含量,对幼苗的形态建成有积极的影响。在冬春季蔬菜育苗生产中,可根据不同光源优势为不同种类蔬菜组配光源,以促进幼苗生长发育。     

基于粒子群算法优化BP神经网络的土壤含水量短期预测模型

为提高土壤含水量预测精度,基于物联网监测数据,提出了粒子群算法(PSO)优化BP神经网络的土壤含水量预测方法。首先应用主成分分析法筛选出影响土壤含水量的关键影响因子,然后构建8-5-1的BP神经网络拓扑结构,应用粒子群算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。结果表明:与传统BP神经网络相比,新模型优化了网络结构,避免了陷入局部最优解,具有良好的预测效果;模型的评价指标平均绝对误差、平均绝对百分误差、误差均方根分别为0.259 2、0.010 5和0.135 6,与单一BP神经网络相比,预测精度更高,可满足实际的土壤含水量预测的需要。     

半干旱黄土丘陵区不同土地利用类型植物物种多样性研究

【目的】为了更好地利用半干旱黄土丘陵区的土地资源,促进该区域植被恢复,提高生物多样性,使区域生态环境有所改善。【方法】以半干旱黄土丘陵区龙滩流域的植被为研究对象,对该流域11种典型的土地利用类型(2种农地、自然荒草地、人工牧草地、撂荒草地、灌木林地、5种乔木林地)的植被物种组成和多样性进行了调查研究。【结果】流域内共调查到种子植物56科166属254种,其中裸子植物门3科7属13种,占流域总科、总属、总种的5.36%、4.22%、5.12%;被子植物门53科159属241种,占流域总科、总属、总种的94.64%、98.78%、94.88%。在被子植物门中,双子叶植物纲有50科134属205种,单子叶植物纲有3科25属36种,两纲物种分别占流域总种数的80.71%和14.17%,占该门物种总种数的85.06%和14.94%。不同土地利用类型植被多样性分析结果表明,物种丰富度表现为农地物种丰富度低,人工牧草地、撂荒草地和灌木柠条林地居中,乔木林地(山杏、山毛桃、油松、侧柏、青杨)和天然荒草地高;物种多样性表现为马铃薯农地的物种多样性低,覆膜农地、人工牧草地、撂荒草地及灌木柠条林地居中,自然荒草地和乔木林地比较高;物种均匀度表现为农地、撂荒草地、人工牧草地及灌木柠条林地的均匀度高,自然荒草地居中,乔木林地低。【结论】不同土地利用方式和植被演替恢复时间差异是产生植被多样性差异的基础,也是该区域植被恢复和物种多样性保护需要考虑的重要要素。     

吉林省西部地区生态环境状况变化调查与评估——以向海国家级自然保护区为例

指出了随着社会与经济的发展、人口的增长,人类为满足自身生存与发展的需求高强度的开发和利用资源。以吉林省西部向海保护区为例,探讨了保护区周边土地利用类型的变化,生态服务功能受到的影响。分析了该区域存在土地沙化、土壤盐渍化、水资源短缺等问题。因此,提出了科学合理地开发自然资源,保护、恢复和可持续地利用本区域的生态资源已成为当务之急。