亚热带区域农业面源污染流域源头防控机理与技术示范

日益剧增的农业面源污染使得亚热带流域环境可持续管理面临巨大挑战。亚热带红壤丘陵地区的丰富降水、复杂多样土地利用方式和高强度氮磷投入,导致了该地区水文过程、氮磷元素生物地球化学过程、以及氮磷污染物迁移转化规律的复杂性。从"十一五"至今,我们以亚热带丘陵区典型金井小流域为对象,研究建立流域多尺度环境监测系统,准确定量流域氮磷平衡特征,精确解析流域氮磷迁移规律与输出通量;构建以水文和氮磷过程为主要对象的分布式栅格流域生源要素管理模型(CNMM),制定流域氮磷环境安全控制标准,开发流域环境安全评价和污染源头防控决策支持系统;研发针对农田养分流失、分散型农村生活污水和养殖业废水的绿狐尾藻生态湿地消纳技术,探索农业氮磷减控关键途径,构建流域面源污染源头防控技术体系,并进行了大规模的推广应用与示范。这些结果将巩固和加强亚热带区域农业面源污染流域源头防控的应用基础研究,为实现流域环境的生态管理、质量恢复和生态系统服务功能提升提供理论依据。     

畜牧粪便堆沤过程中磷素转化与流失风险分析

循环利用畜禽养殖粪便中的磷素是解决农业资源短缺和环境污染的重要途径。为了探寻亚热带农业区常规方式下养殖粪便中磷含量变化规律和环境流失风险,本研究模拟传统农户的固体堆沤方式,对猪粪和牛粪混合秸秆进行为期两个月的自然堆沤发酵试验,测定全磷、无机磷、有机磷、水溶性磷、柠檬酸提取态磷、Olsen-P指标。研究结果表明:(1)不同物料发酵磷素在化学形态上存在明显差异,猪粪发酵磷组分含量:水溶性磷Olsen-P≈柠檬酸提取态磷,牛粪发酵:柠檬酸提取态磷水溶性磷OlsenP,且猪粪堆体中各形态磷含量高于牛粪;(2)猪粪堆沤过程中存在明显无机磷向有机磷转化过程,提高了堆体有机磷和全磷含量,但是这种现象在牛粪堆沤过程中不明显;(3)猪粪在堆沤过程中由于微生物发酵引发的有机质的快速分解和损失,会"浓缩"堆体中磷素含量,从而加剧堆沤过程中全磷的降雨径流流失风险,因此在降雨频繁的地区和传统农户固体自然堆沤方式下,虽然猪粪堆沤发酵能更好地提高养殖废弃物中磷素有效性,但也应当注意堆沤过程中的潜在径流流失环境风险。     

小流域降水径流沟渠中氮磷的流失特征与生态拦截效应

为研究降水径流过程中非点源污染物氮、磷浓度的变化特征,分析降水作用下长沙县金井河小流域农业源头沟渠水中氮、磷的流失特征与生态拦截效应。结果表明:在降水初期非点源污染物氮、磷浓度与降水径流量的变化均呈逐渐递增趋势,雨后均呈递减变化;降水作用下沟渠系统总氮输出的最大值为4.67 mg/L,总磷输出的最大值为0.38 mg/L,其氮素输出的主要形态为氨态氮和硝态氮;雨后各断面氮、磷的输出随着时间的增加呈先增加后降低的趋势,其中总氮与总磷含量分别在雨后第3天和第2天达到最高;菖蒲–茭白段的生态拦截效果明显高于自然段的自然净化效果,表明植物拦截和吸收是植被段氮、磷去除的重要途径,菖蒲、茭白在6月吸收氮、磷分别达26.90、2.34 g/m~2。     

荒坡地新建果园作物问种模式生态结构及功能研究

通过分析荒坡地新建果园5种优化模式的生态结构和功能表明,随重复种植的增加,5种间种模式土壤的有机质年均增加5％～20％,全N年增加7％～40％,全P年增加8％～70％,全K年增加15％～80％;顺坡垦植的土地水土流失严重,土壤侵蚀和地表径流第1年平均达1415.2t/km~2和790.7m~3/hm~2,花生-秋大豆水土保持最好,其次为春大豆-秋大豆、西红柿-白菜和辣椒-西红柿,其土壤平均侵蚀量和地表径流量与对照相比分别降低44.19％、38.24％、39.52％、37.56％和22.40％、9.28％、24.11％、21.16％。5种模式中辣椒-西红柿生物量最高,年均达10.028万kg/hm~2,其次是花生-秋大豆,年均达7.703万kg/hm~2,西红柿-白菜的生产力最高,达1.539万kg/hm~2,其次是辣椒-西红柿,达1.380万kg/hm~2;辣椒-西红柿投能效率最高,年均达2.96,其次为花生-秋大豆、西红柿-白菜、春大豆-秋大豆和早稻-红萝卜,分别为2.08、2.01、2.00和0.96,与对照相比辣椒-西红柿产出能最高,其次为花生-秋大豆、春大豆-秋大豆、西红柿-白菜和早稻-红萝卡,分别提高614.77％、433.01％、390.39％、316.07％和133.24％。     

覆盖与间作对亚热带丘陵区茶园土壤微生物量的影响

在亚热带丘陵区红壤幼龄茶园经过4年稻草覆盖及间作三叶草田间小区试验，对土壤剖面分析结果表明．稻草覆盖及间作三叶草均能明显增加土壤表层有机C、碱解N、有效P．增加土壤微生物量C、N、P。剖面中土壤有机C、微生物量C、全N、碱解N、土壤微生物量N、全P、有效P、微生物量P随深度的增加而递减。稻草覆盖影响到40cm土层左右，阃作白三叶草影响到20cm左右。0～20cm土层微生物量C／有机CT2〉T3〉T1，3个处理微生物量N／全N在1．02～2．74之间，微生物量P和全P比值在2．27～13．1之间。亚热带丘陵区红壤幼龄茶园土壤微生物量碳与土壤有机碳C、碱解N、微生物量N、有效P、微生物量P具有极显著的正相关关系（P〈0．01），与全N、全P呈显著的正相关关系（P〈0．05）。     

湘赣柑橘园气候环境障碍因子及其防改措施

柑橘园气候环境障碍因子主要是低温冻害，寒风危害和高温干旱危害，本文对其低温冻害，寒风危害和高温干旱危害的机制及表现进行了阐述。在预防方面，对新建果园首先要做到选择有利环境建园，包括利用涛利用地形小气候资源，其次是品种的选择，在建园后要注意做到幼年柑橘园生态环境的保护和改善以及营造柑橘园防护林带；     

桂西北果园土壤剖面的铝形态分级研究

对7个广西环江县果园土壤剖面的28个土样的铝形态空间变异特性进行分析;包括交换性铝、吸附态羟基铝、有机络合态铝三种形态;结果表明:该区土壤中铝形态具有显著空间结构性特点,明显受pH、成土母质、地形地势等自然因素的影响,同时受耕作管理措施等人为因素影响;建议在红壤果园上增施有机肥,控制化学肥料的施用,进行深耕土改,并且施用石灰石以升高pH。     

间种白三叶草和稻草覆盖控制丘陵茶园杂草效果

开展丘陵茶园杂草生态控制,可减少对茶园土壤水分和养分的消耗,避免使用化学除草剂。连续2年的田间试验,野外应用小样方多点采样调查茶园杂草种群数量、生物量、平均株高和茶芽密度等指标,结合实验室的茶叶内含成分分析和感官评审。结果表明:茶园共有杂草16科31属31种,春季(4月)以生长速度较慢、生物量小、株高在30cm以下的杂草为主,夏季(7月)以生长快、植株高和生物量大恶性杂草为主,秋季(9月)恶性杂草开始减少,酢浆草、白花蛇舌草等生物量小、株高矮的杂草逐渐增多;稻草覆盖处理茶园春、夏和秋季3个观测时期杂草物种丰富度(S)、多样性(H)、均匀度(J)等指数均高于清耕对照,优势集中性指数(C)低于清耕对照;间种白三叶草处理春、夏和秋季3个观测时期杂草总数量和生物量均显著低于清耕对照,夏、秋季杂草平均株高显著低于清耕对照;稻草覆盖和间种白三叶草处理春季茶芽重和产量显著高于清耕对照,鲜叶中游离氨基酸含量高于清耕对照,茶叶感官评审得分高于清耕对照处理。这表明稻草覆盖和间种白三叶草能改变茶园杂草群落结构,有效控制杂草生长,增加茶叶产量和改善茶叶品质。