快速城镇化地区镇域生态用地变化模拟 及其生态系统服务价值响应

工业化和城镇化快速发展区域生态用地变化剧烈,研究小尺度区域生态用地及生态系统服务价值变化并预测其未来发展趋势,可以为其生态用地保护及土地利用规划提供参考。以宜兴市官林镇为研究区,基于高分辨率遥感影像研究其2009—2015年生态用地变化,采用Logistic回归模型分析变化的影响因素,利用CA-Markov模型模拟研究区2021年和2024年生态用地变化,在此基础上测算其生态系统服务价值响应。结果表明:2009—2015年,官林镇生态用地面积呈持续减少趋势。生态用地变化的主要影响因素包括高程、GDP、人口密度和到河流的距离,随着时间的推移,自然因素对生态用地空间分布的影响逐渐减弱,社会经济因素和区位因素成为最主要的影响因素。2015—2024年生态用地呈迅速减少趋势,其中水田的面积减少最多,9年间净减少358.25 hm~2;而养殖水面呈高速增加趋势,年均增长24.23 hm~2,总体增加了16.97%;生态用地主要转移去向为养殖水面、旱地、工业用地和交通用地。2009—2024年生态系统服务价值持续减少,与水体和耕地变化密切相关。研究结果可为官林镇土地利用规划决策提供依据,同时对保护镇域生态用地和强化生态系统服务具有现实的指导意义。     

13C标记磷脂脂肪酸分析在土壤微生物生态 研究中的应用

磷脂脂肪酸(PLFA)是微生物细胞膜的重要组成成分,不同微生物群落可通过不同生化途径合成不同的PLFA,因此可选择某些PLFA作为微生物群落结构变化的生物标志物。PLFA与稳定性同位素~(13)C标记(~(13)C-PLFA)技术结合,不仅能够确定原位土壤环境中微生物群落组成,而且能够定向发掘土壤生态系统中参与碳源代谢过程的微生物群落,提供复杂群落中土壤微生物相互作用的信息,具有广阔的应用前景。其基本原理为:将富集~(13)C稳定同位素的基质加入土壤中,土壤中的某些微生物群落利用基质~(13)C合成PLFA,提取并纯化土壤微生物的PLFA,利用气相色谱-燃烧-同位素比例质谱(GC-C-IRMS)测定其~(13)C丰度,通过对比分析,从而获取微生物群落组成与其功能的直接信息。本文在介绍了~(13)C-PLFA原理的基础上,综述了该技术在光合同化碳的根际微生物利用、土壤有机质分解的激发效应、甲烷氧化、有机污染物降解、外源简单碳源和外源复杂碳源的微生物利用等方面的应用,对此项技术的优缺点进行了分析并展望了其未来应用。     

种植模式影响施肥导致的土壤反硝化势变化及其微生物机制

水田土壤反硝化势(soil denitrification potential,SDP)往往高于旱地土壤,但施肥对水田和旱地SDP的影响差异往往基于不同气候条件下的不同土壤类型获取,其准确性可能受外界条件干扰.以发育自同一母质的相邻水田和旱地长期试验为平台,比较不同施肥模式下水田和旱地SDP的变化及其与功能基因(nar...     

长期不同施肥方式对砷在典型壤质潮土及作物中累积的影响

本文研究了长期(1989—2009年)不同施肥方式对砷在黄淮海地区典型壤质潮土及作物中累积的影响。田间试验设置7个处理:有机肥(OM)、OM+无机化肥氮磷钾(NPK)、NPK、NP、PK、NK和不施肥(CK),OM+NPK处理为有机肥和无机化肥氮磷钾各施一半。结果显示,长期不同施肥方式下砷在表层(0~20 cm)及亚表层(20~40 cm)土壤中的含量均有明显累积,但含量较低(<25 mg.kg 1),对农田生态环境安全的影响较小。土壤中砷的累积主要与灌溉及沉降有关,受施肥方式的影响相对较小。磷肥中砷的含量明显高于氮肥、钾肥及有机肥,磷肥的长期施用促进了砷在PK处理土壤中的累积,但在作物产量较高的情况下,对其在土壤中累积趋势的影响较小,而有机肥的添加则会减缓这种累积趋势。砷在小麦和玉米两种典型作物组织中的含量分布表现为:根系>茎叶>籽粒,其中籽粒中砷的含量显著低于根系及国家食品安全相关标准。经过长期不同方式的施肥处理,砷在小麦组织中的含量表现为:PK>OM>OM+NPK>NPK>NP>NK>CK,与土壤中有效磷含量的变化基本一致,并间接受到土壤有机质的影响。在OM、OM+NPK、NPK和NP施肥处理下,土壤有机质含量及作物产量均较高,土壤有机质含量的提高促进了砷在小麦体内的富集,但对其在玉米根系中含量的影响不明显;玉米生长期较短且产量较高,对砷的需求量较大,土壤中有效态砷含量的不足抑制了其在玉米根系中的分布,但玉米通过加强组织对砷的转移能力提高了其在茎叶中的含量。     

农田生态环境变迁与某些农作物病虫害发展变化趋势

通过对河南省新乡地区历年资料分析表明，近４０年来该地区主要农业竹态环境要素有明显变化。如年日照时数和年均风速逐渐下降，而相对温度呈上升趋势，进而引进地区性的水面蒸发量下降。气象要素的变化及灌溉量、施Ｎ量的增加，促使某些主要农作物病虫害加重，故培育高抗病虫害能力的作物新品种，实施节水灌溉及经济合理施用Ｎ肥对缓解该地区的病虫危害将十分有益。     

农田生态环境变迁与某些农作物病虫害发展变化趋势

通过对河南省新乡地区历年资料分析表明,近40年来该地区主要农业生态环境要素有明显变化。如年日照时数和年均风速逐渐下降,而相对湿度呈上升趋势,进而引起地区性的水面蒸发量下降。气象要素的变化及灌溉量、施N量的增加,促使某些主要农作物病虫害加重,故培育高抗病虫害能力的作物新品种,实施节水灌溉及经济合理施用N肥对缓解该地区的病虫危害将十分有益。     

农药草甘膦在砂质潮土上的迁移行为及其影响因素

化学物质在土壤中的移动性是人们精确评价其潜在淋溶能力(即对地下水的污染风险)的必要信息。通过一次平衡法和饱和土柱稳定流混合置换实验,来阐明环境pH变化和磷酸盐施用对草甘膦在砂质潮土中的吸附和迁移行为的影响。结果表明,草甘膦在砂质潮土上的吸附量随着pH的增大而降低,在pH4~6的范围内吸附量变化最明显;其穿透曲线(BTCs)均呈现不同程度的不对称性,加入的草甘膦浓度越低这种不对称性越明显;在本实验条件下,施用磷酸盐有抑制草甘膦迁移的趋势,但其抑制趋势并非随磷酸盐施用量的增加而持续增加。如加入草甘膦浓度为500 mg L-1,不加磷酸盐P0时,流出液中草甘膦峰值为459.8mg L-1,而加入磷酸盐P1和P2时,其峰值分别为147.3 mg L-1和373.6 mg L-1。推测其原因可能与磷酸盐施用导致环境pH降低及磷酸盐在加草甘膦前已经占据过多的吸附位点有关。     

土地利用和轮作方式对旱地红壤生化性质的影响

研究不同土地利用和轮作方式对旱地红壤肥力的影响对提高红壤质量具有十分重要的指导意义。本研究以湖南省桃源县的林地、大豆-油菜轮作、玉米-休闲轮作土壤为研究对象,明确了林地、农地土壤及农地不同轮作方式对土壤化学和生物性质的影响。结果表明,林地土壤的pH、有机碳、速效养分、微生物生物量碳及酶活性(纤维素酶、酸性磷酸酶、转化酶、蛋白酶)均显著高于农地土壤;大豆-油菜轮作土壤的pH、养分含量、微生物生物量碳含量及其微生物熵在大多数情况下高于玉米-休闲轮作,但轮作处理对各酶活性的影响并不完全一致。这种不一致性可能与不同酶对由不同利用和轮作方式导致的土壤性质差异的敏感性不同所致。土壤有机碳和pH与各生物指标均呈显著正相关关系,表明提高该地区的土壤有机碳含量对于维持土壤的生化性质具有重要的作用。     

潮土长期雨养对土壤酶活性和微生物功能多样性影响

随着华北地区水资源持续短缺,雨养农业可能是当地粮食生产的趋势之一,因而明确雨养农业对土壤质量影响将为预估作物产量变化提供基础。本研究以河南省封丘县潮土4种不同利用类型的土壤为平台,探讨长期雨养农地(雨养地)和传统灌溉农地(传统地)上土壤酶活性和微生物功能多样性的差异,并将其与邻近荒地和林地进行比较。除脱氢酶活性为雨养地比传统地低24%外,蔗糖酶、脲酶及碱性磷酸酶活性在雨养地和传统地间均相当,但比林地和荒地高36%~149%;基于Biolog分析的参数,包括平均吸光值(AWCD)及功能多样性指数,在不同处理间没有显著性差异,但主成分分析发现雨养地的碳源利用能力与传统地和林地比较接近,而与荒地相差较大,主要表现在利用羧酸类和氨基酸类物质的不同上,这可能与荒地较高p H及雨养地、传统地、林地根系有可能分泌羧酸类和氨基酸类物质有关。本研究结果表示,在潮土上即使经过连续16年的雨养农业后,土壤酶活性和微生物功能多样性的变化很小,结果从土壤质量变化角度预示在当地实行雨养农业的可能性。     

长期施用家畜废弃物堆肥对土壤剖面15N自然丰度的影响

通过对两个长期田间试验的研究,分析了日本火山灰土(Andisols)及其溶液中15N自然丰度(δ 15N)在土壤剖面的分布,其目的是为了评价δ15N值能否作为预测家畜废弃物氮在迁移转化过程中形成的NO3-N污染的指标.在日本中央农业综合研究中心(NARC)进行了6年的试验处理包括猪场废弃物堆肥(猪粪堆肥),缓释尿素(缓释肥),普通铵态氮肥(普通化肥),及不施肥(对照);而在日本农业研究所(NARI)进行了12年的试验则包括三个施用量的牛场废弃物堆肥(牛粪堆肥),以该地长期不施肥的森林土壤(森林)作为对照.研究结果表明在NARC长期施用猪粪堆肥显著改变了δ15N值在土壤剖面的分布模式,猪粪堆肥小区0～20cm的δ15N值最高,然后按对照≥普通化肥＞缓释肥排列,原因主要为猪粪堆肥本身的δ15N值较高及其随后在土壤中的转化等反应;缓释肥处理后的土壤δ15N值最低,表明缓释肥施入土壤后的循环速率较慢或相对于施肥量其损失较低.在NARI,土壤δ15N值随着施肥量的增加而升高.同样不施肥条件下,NARI的森林土壤剖面的δ15N值比相对应的NARC的对照土壤剖面值高1～2个δ单位.NARC土壤剖面100 cm收集的土壤溶液的δ15N值的大小排列为猪粪堆肥＞普通化肥≥对照＞缓释肥;并且普通化肥小区土壤溶液δ15N最低值出现在剖面深度200～250 cm左右.以上结果显示土壤表层或土壤溶液中的δ15N值将有助于我们在火山灰土地区定性地预测污染物来源.