水分胁迫下柱花草叶水势、光合及叶绿素荧光特性的变化特征

以热研2号柱花草为供试材料,采用盆栽控制实验研究了不同土壤水分条件下柱花草叶水势、光合特性和叶绿素荧光参数的变化特征。结果表明：（1）柱花草叶水势随着水分胁迫程度的增加而降低,其日变化呈双峰曲线特征,日平均值表现为充分供水〉轻度胁迫〉中度胁迫〉重度胁迫。（2）充分供水条件下柱花草净光合速率最大,而在重度胁迫下最小,水分胁迫下柱花草光合速率的降低主要为非气孔限制因素所致;柱花草气孔导度在充分供水和轻度胁迫下随光合有效辐射的增强而增大,但在中度和重度水分胁迫下变化不明显;充分供水和轻度水分胁迫下,气孔导度均随蒸腾速率的增加而增加,中度、重度水分胁迫下蒸腾速率分别达到0.46、0.31mmol·m-2·s-1时气孔开始关闭;中度胁迫下水分利用效率高于轻度胁迫,可能是植物对胁迫环境的生理适应所致。（3）初始荧光F0随着干旱胁迫程度的增加而增加,而光系统Ⅱ的最大光化学效率Fv/Fm和潜在活性Fv/F0均降低,表明随着胁迫程度的加深,PSⅡ光抑制的程度也加深,水分胁迫抑制了PSⅡ的光化学活性,使其反应中心受到一定程度的破坏或可逆失活。     

ASD Field Spec3野外便携式高光谱仪诊断冬小麦氮营养

氮素营养诊断关键在于氮营养指数(nitrogen nutrient index,NNI)预测。对于冬小麦氮营养指数预测模型而言,如何选取预处理方法和建模方法不一而足,不同预处理和模型选取对预测结果精度的影响程度目前还不清楚。该研究以ASD Field Spec3野外便携式高光谱仪采集乐陵市冬小麦冠层高光谱数据,采用10种光谱预处理方法并结合3种模型(偏最小二乘回归、BP神经网络和随机森林算法)建立多种冬小麦氮营养指数高光谱预测模型。对比模型预测精度表明最佳的高光谱建模方法为随机森林算法结合SG卷积平滑预处理所建模型(预测集R2=0.795,RMSE=0.125,RE=11.7%)精度高、可靠性强,是筛选出最佳的冬小麦氮营养指数高光谱预测模型。该研究结果对冬小麦氮营养指数高光谱预测建模具有科学价值,为筛选最优高光谱预处理方法和预测模型提供技术参考。     

采煤沉陷区不同土地利用类型土壤水分、有机质和质地的空间变异性

探索采煤沉陷区坡面微地形上土壤水分、养分和颗粒迁移转化的作用机理,为促进矿区生态环境综合整治的科学决策提供重要的理论和实践价值。以焦作九里山矿典型平原型采煤沉陷坑内的耕地和林地为研究对象,对比分析了土壤含水率、有机质含量和质地在不同土地利用类型(耕地和林地)、沉陷坡位(中心、坡底、坡中、坡顶和对照)和剖面深度(0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm)上的空间变异性。结果表明,耕地土壤含水率和黏粒含量较林地显著降低(p0.05),而砂粒含量则显著增加(p0.01)。坡中或坡底处的土壤含水率、有机质和粉粒含量最小,而砂粒和黏粒含量则最大,成为整个沉陷坡面上的极值点。在剖面深度上,土壤含水率、有机质、砂粒含量表现为显著的表层聚集,黏粒含量则为显著深层聚集的特点。通过对土壤含水率、有机质含量和土壤质地在沉陷区坡面微地形空间变异作用机理的分析,建议平原型采煤沉陷区的土地复垦方向应以耕地为主、林地为辅的基本原则,在坡中到坡底的等高段复垦为林灌地,能起到对沉陷区土壤水分与养分流失控制和生态环境效益改善的关键作用。     

测土配方施肥研究

测土配方施肥技术是涉及土壤学、植物营养学、环境科学、信息技术、应用数学和管理学等多学科的交叉技术。其在农业生产中的应用,将使我国农业迈向以优质、高产、高效、生态、安全为目标的科学施肥阶段,同时也面临一系列有待进一步解决的科学问题,如测试方法、配肥效率、信息化和系统管理问题。对我国测土施肥系统的物质、信息和资金流进行合理化构建,以期提高我国的农业生产水平。     

基于主成分分析和模糊数学的黄河小浪底水质监测与评价

[目的] 监测了黄河小浪底水库南山、大横岭、桐树岭3个断面，分析了黄河小浪底水库水质现状及潜在污染来源，以期为其环境改善提供帮助。[方法] 根据3个断面的水质实测数据，采用主成分分析选择主要评价因子，运用模糊评价法对水库水质进行评价。[结果] 通过主成分分析得到6个主要水质因子，分别是溶解氧（DO）、五日生化需氧量（BOD₅）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）。其中DO和BOD₅属于Ⅰ类水，其值分别在3.8~12.8 mg/L和0.9~1.7 mg/L之间；NH₃-N介于Ⅰ类水与Ⅱ类水之间，其值为0.03~0.72 mg/L；TN超过Ⅴ类水，其值在2~4.88 mg/L之间；TP和COD_Mn属于Ⅱ类水，其值分别在0.02~0.05 mg/L和1.8~2.7 mg/L之间。通过模糊综合评判法得到水库主要污染物为TN和TP，水质整体属于Ⅲ类水，达到了水质要求。[结论] 通过主成分分析与模糊综合评价法发现，小浪底水库水质基本满足要求，但存在TN和TP污染风险。     

焦作市城市污泥中重金属的形态分布及生态风险评价

为研究城市污泥中重金属的形态分布及其对污泥农用的潜在风险,以焦作市城市污水处理厂沉砂池污泥和压滤机房污泥样品为研究对象,采用修正的 BCR分步提取法分析了 Cr、Pb、As、Cu、Zn、Ni元素的形态分布状况,并利用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价了重金属的潜在生态风险。结果表明,焦作市城市污水处理厂沉砂池污泥和压滤机房污泥中6种元素含量均在我国污泥农用控制标准范围内。与沉砂池污泥相比,压滤机房污泥中各元素的总含量以及各元素的可交换态所占百分比均较高,除Cr以外的5种元素的残渣态所占百分比则相对较低。6种元素中,Pb的残渣态含量最高,分别达到了85.69％（沉砂池污泥）和82.25％（压滤机房污泥）,可交换态含量最少（沉砂池污泥为0.29％,压滤机房污泥为1.25％）,表明污泥中的 Pb元素稳定性最强,活性最低;Ni的可交换态所占百分比最高,分别为4.00％（沉砂池污泥）和15.53％（压滤机房污泥）,残渣态所占百分比最小,分别为24.34％（沉砂池污泥）和19.56％（压滤机房污泥）,表明污泥中Ni元素具有较强的迁移性和生物可利用性,在污泥农用时应引起注意。从地累积指数法评价结果来看,污泥中Cr、Pb、As、Cu、Ni属于清洁水平,Zn属于中度污染;从潜在生态危害指数法综合评价结果来看,污泥中6种元素均属于低风险,可进行污泥农用。     

辽河流域水质状况及其对土地利用/覆被变化的响应

为了分析辽河流域水环境物理化学变量与土地利用变化的关系,于2009年8月和2010年6月,对辽河流域内80个点位的水环境物理化学特征进行了调查,并对其理化指标进行了综合评价.结果表明,浑河和太子河上游区域水体污染较小,中下游区域水体指标大多为Ⅴ类和劣Ⅴ类;西拉木伦河和老哈河在水域的西北方,水质总体评价为Ⅳ Ⅴ类,水质情况较差;东辽河流域区域特征不明显,2009年大部分水体指标为劣Ⅴ类,2010年大部分水体指标为Ⅲ到劣Ⅴ类;西辽河流域内大部分河段长期干涸;大辽河流域的地理位置位于整个流域的中东部,水体各项指标大多为Ⅴ类和劣Ⅴ类.相关分析和回归分析表明流域尺度上林地和农田对水体水质参数的浓度影响最大,是影响化学需氧量(CODMn)、含沙量、总氮和电导率(EC)浓度的主要土地利用类型.草地对2009年水质的综合评价结果具有显著正效应.     

黄土高原上黄试区土地利用适宜性评价

针对黄土高原上黄试区自身特点,结合专家评议,建立了该区土地利用适宜性评价指标体系.采用专家打分法对各指标进行量化分级与权重确定.运用ArcView 3.2软件将该流域划分为185个地块,并建立各地块的空间和属性数据库.利用软件的空间叠加分析功能与综合指数法研究了各地块土地利用的适宜程度.结果表明:上黄试区宜牧地面积最大,约为419.04 hm2 (52.31％);宜农地次之,约为195.35hm2(24.39％);宜林地面积最小,仅为46.8 hm2 (5.84％);宜林牧土地面积约为139.86 hm2 (17.46％).评价结果可为上黄试区最佳土地利用方案的确定提供数据基础.     

额济纳绿洲生态需水及其预测研究

生态需水是当前水问题的一个研究热点,对于生态环境急剧恶化的内陆干旱区,这一研究尤为紧迫.以额济纳绿洲为例,采用潜水蒸发模型,对其生态用水进行了估算.结果表明:2000年额济纳绿洲生态需水量为5.0009×108m3;2010年绿洲生态需水量为5.8342 × 108m3;2020年绿洲生态需水量6.8768×108m3...     

基于同位素和水化学的地下水污染机理研究

为查明河南省新乡市浅层地下水的污染机理,通过现场调查并对地下水、地表水进行采样,测定其氢、氧稳定同位素及水化学成分,对水样的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律进行了分析。结果表明:降水是地下水的主要补给源。太行山区是剥蚀丘陵岗地地下水的主要补给区;中部冲洪积平原地下水受共产主义渠水的影响,二者同位素值较接近;受黄河灌溉回归水的影响,南部冲积平原地下水氢氧同位素值较接近黄河水,是大气降水和黄河水的混合水体。而研究区地下水污染除与地表污水侧渗、污染物通过包气带直接下渗有关,还与不合理开采地下水导致盐分和污染物的迁移有关。