中亚热带三种母质发育的红壤对猪粪安全消纳量的初步研究

采用盆栽试验方法,在自然降雨条件下模拟研究了中亚热带丘陵区3种母质红壤对猪粪的安全消纳能力。试验设在江西省鹰潭市余江县中国科学院红壤生态实验站,试验期间年均降水量为1 946 mm,年均温18.9℃。通过监测2012—2014年间土壤渗漏水氮磷迁移淋失,结合土壤养分含量和花生产量变化,初步确定3种母质红壤的猪粪安全消纳量。结果表明:常规化肥减半条件下,从NH4+-N、NO3–-N和总磷淋失对水环境影响,以及从土壤速效氮磷积累角度,红黏土、红砂岩和花岗岩红壤配施猪粪最大安全用量分别为P 100、50、50 kg/(hm2·a);从花生产量角度考虑持续配施猪粪施用量不宜超过P 100、200、200 kg/(hm2·a)。综合考虑经济效益和环境效益,红黏土、红砂岩和花岗岩,配施猪粪的最大安全消纳量分别为P 100、50、50 kg/(hm2·a),相当于施用鲜猪粪(含水量为69%)分别为24 000、12 000、12 000 kg/(hm2·a)。     

我国两种典型土壤汞的安全阈值研究——以根茎类蔬菜为例

选择我国广泛种植的12个根茎类蔬菜品种(萝卜、胡萝卜和马铃薯各4个品种)和2种典型土壤(江西的红壤和天津的潮土),通过温室盆栽试验,设置汞(Hg)添加浓度为现行《土壤环境质量标准GB 15618-1995》二级标准的1倍和2倍,研究不同根菜品种对Hg的敏感性差别,并利用物种敏感性分布法(species sensitivity distribution,SSD)推导两种土壤的Hg安全阈值。结果表明:根菜产量指标对土壤Hg污染的敏感性存在品种间差异,红壤上的三红八寸参胡萝卜在2倍Hg添加处理下可食部位Hg含量超过食品安全国家标准(0.01 mg/kg),潮土中所有品种均未超标。与土壤类型相比,品种对萝卜、胡萝卜和马铃薯中Hg含量影响均最大。利用BurrⅢ型分布拟合12个根菜品种富集Hg的SSD曲线,通过食品安全国家标准反推,计算出红壤和潮土上保护95%的品种不超标的HC5值即安全阈值分别为0.53 mg/kg和1.2 mg/kg。本研究可为我国土壤重金属环境质量标准的修订提供重要参考。     

纳米二氧化钛光催化修复二苯砷酸污染土壤的研究

利用纳米二氧化钛去除土壤中的二苯砷酸(diphenylarsinicacid,DPAA),研究了纳米二氧化钛对土壤吸附DPAA能力的影响,着重比较了原位直接光解法与异位泥浆处理法在去除DPAA效率上的差异,并对纳米二氧化钛催化降解的实验室条件进行了优化。结果表明:纳米二氧化钛添加可提高土壤对DPAA的吸附能力,但由于纳米颗粒的稳定性受到土壤中有机质影响,仅能提高红壤对DPAA的固定能力。直接施加纳米颗粒的原位光降解受纳米二氧化钛用量影响较小,主要受限于光在土层中的光照厚度及土壤含水量。汞灯照射10天后,DPAA的降解率最高仅为39.5%,但加水将土壤调制成泥浆、通过搅拌提高紫外照射下土壤与纳米颗粒的受辐射几率,可显著提高降解率,其中水土比变化较纳米二氧化钛用量更显著影响催化反应效率。将水土比从1︰1提升至10︰1,光照1.5 h后DPAA的降解率从34.3%上升至72.2%。泥浆搅拌下,二氧化钛光催化降解的方法在不同土壤中均表现出良好的降解效率,在有机质含量较低的红壤中DPAA的降解率最高达78.6%。     

雷竹生态系统植物固碳效益及其动态变化

雷竹是我国南方地区近年来大力推广的一种新型竹种,具有较好的固碳增汇潜力。本文选取6种不同林龄的雷竹林地开展样方调查和采样分析,系统地探讨了雷竹林地生态系统中植物固碳的动态变化。研究结果表明,雷竹林地立竹密度和平均胸径在1~6年内随林龄的增加而增大,而6年以上林龄的立竹密度则呈下降趋势,平均胸径的增幅也趋缓。雷竹各器官的平均含碳率排序为竹杆(423 g/kg)竹枝(412 g/kg)竹叶(385 g/kg)竹根(363 g/kg)。竹林地上部分杆茎和枝叶是主要的植物储碳源,占储碳总量的70%以上,其中杆茎的碳储量最大且随种植年限的增加趋势最为显著。竹林植物总固碳量在3~6年时段内的增加速度最快,其余时段增速较缓,10年以上林龄的雷竹植物固碳量趋于稳定。     

花生连作障碍发生机理研究进展

连作导致花生产量和品质下降,严重影响了花生持续生产。本文结合20年花生长期定位试验研究,从土壤理化性质恶化、化感自毒作用和微生物区系失衡3个方面系统地综述了花生连作障碍的发生机理,认为花生根际微生态系统综合功能失调是造成花生连作障碍的主要原因,并分别就化感作用、根际分泌物与根际微生物的关系、根际微生物与连作障碍的关系和多因子综合考虑等角度对该领域未来的研究方向进行了展望。     

真空低温氦气等离子体对小麦和大麦种子萌发的影响

为了解低温氦气等离子体种子处理效果在作物品种间的差异以及时效性,以不同小麦和大麦品种为材料,分析了不同功率等离子体对小麦和大麦种子萌发的影响。结果表明,在80、100和120W条件下,等离子体处理对小麦各品种发芽势、发芽率以及发芽指数的影响不一致,其中对淮麦23、淮麦25、淮麦33及济麦22的处理效果较好,能够改善发芽指标;而大麦种子发芽被抑制。当降低处理功率后,大麦品种单二和港啤以30W处理效果最佳,种子萌发受到促进。在保存的63d内,淮麦28的发芽与CK相比无显著差异,而郑麦9023和淮麦30发芽指标均有不同程度的降低,说明等离子体处理效果具有一定的时效性,且与品种相关。     

地理加权回归及其在土壤和环境科学上的应用前景

地理加权回归(GWR)是近些年来出现的一种新的空间局部回归技术。它是将数据的空间位置嵌入线性回归模型中,以此来探测空间关系的非平稳性。在运用于空间数据分析方面,相对于传统的普通最小二乘回归法,具有明显的优势。本文首先介绍了GWR的理论起源并描述了该方法的基本原理、存在的不足以及后来的扩展;然后为了更准确地了解GWR的应用状况和研究进展,进行了一个文献调查;接着回顾了GWR在土壤和环境科学上的初步应用情况;最后对该方法在土壤和环境科学上的应用前景作了展望。目的是为我国土壤和环境科学领域的同行了解和应用GWR提供参考。经过国内外研究者多年的研究和实践,GWR方法已被证明是一个理论上较为成熟,能够应用到实际研究中的优秀空间统计学方法。因此,GWR在土壤和环境科学上将会有着广泛的应用前景。     

我国南方某典型有机化工污染场地土壤与地下水健康风险评估

以某典型有机化工污染场地为例,开展了多层次健康风险评估,推算了土壤与地下水的筛选值和修复目标值,确定了污染修复范围及修复量。结果表明:土壤与地下水均存在不同程度的有机污染,关注污染物氯仿、四氯化碳、苯、氯苯在0~1 m的土壤修复目标值分别为0.03、0.05、0.35、6.51 mg/kg;1~3 m的土壤修复目标值分别为0.07、0.30、0.90、13.49 mg/kg;3~5 m的土壤修复目标值分别0.14、0.46、1.69、20.45 mg/kg;5~9 m的土壤修复目标值分别为0.25、0.79、2.99、36.27 mg/kg,地下水修复目标值分别为0.32、0.51、3.43、21.80 mg/L。土壤中氯仿、四氯化碳、氯苯的超标点位随深度增加而增多,其风险或危害随之增大;地下水污染区域集中,GW6号点位4种污染物均超标,其中氯仿污染最严重,致癌风险高达1.11×10–3,非致癌危害商为9.8。     

养分调控对超积累植物伴矿景天生长及锌镉吸收性的影响

采用四因素三水平正交设计温室盆栽试验研究了N、P、K三因素不同水平对Zn、Cd超积累植物伴矿景天的生长及地上部Zn、Cd吸收性的影响。结果表明,增施N肥是伴矿景天地上部干重增加的主要因素,高N配施低P(200 mg/kg N,60 mg/kg P,不施K)处理的伴矿景天地上部干重达最大值31.2 g/盆(1.5 kg土/盆),是不施肥处理的3.15倍。增施K肥是提高伴矿景天地上部重金属尤其是Cd浓度和吸收量的主要影响因子,高量K处理比不施K处理地上部Cd浓度增加28.1%;低量施P也可提高伴矿景天的Zn吸取修复效率。综合考虑伴矿景天生物量及其对Zn、Cd的吸取效率,本试验条件下低量N、P肥配施高量K肥为最佳施肥处理(N1P1K2),种植伴矿景天一季对Zn、Cd的吸取量分别为11.2 mg/kg±0.1 mg/kg和0.12 mg/kg±0.02 mg/kg。     

采样数量与空间插值方法对华北平原典型区土壤质量评价空间预测精度的影响

空间插值方法的差异以及采样数量不同对土壤质量评价空间分布的预测精度会产生影响。本文通过随机抽样的方法,以山东省禹城市的土壤质量指数为例,从359个土壤采样点中抽取了340,170,90,50,30五个样本子集,通过普通克里格、简单克里格、反距离加权法和样条函数法4种插值方法,分别对其空间变异和布局进行了解析和预测。结果表明：不同插值方法对预测精度影响不显著,而采样点数量则显著影响了土壤质量指数空间分布预测的精度。本文提出在华北平原县域尺度上,以土壤质量评价作为调查目的的土壤采样中,90个样点是比较适宜的采样数量。同时,将我们的结果与Cochran最佳采样数量计算公式获取的最佳采样量比较后发现,Cochran方法获取的最佳采样数量明显偏低,若不考虑实际的空间变异情况,仅仅使用Cochran公式可能会导致土壤质量空间预测不准确。