水系物质迁移过程示踪及其在环境中的应用

水是环境中污染物迁移的重要介质,水系污染物也可以直接作用于生物体。本文概述了对水系物质迁移过程示踪的各种方法,包括人工示踪剂方法、生物标志法、微量元素及同位素示踪方法等,指出了它们的环境应用价值。在人工示踪法中叙述了中子活化示踪沙技术和稀土元素-DTPA螯合物示踪法。生物标志物主要叙述了木质素、正构烷烃、脂肪酸的指示意义。微量元素示踪主要涉及到Sr、Ca、Mg和REE的示踪。同位素示踪法着重阐述了较先进的碳、氮、氧和铅同位素的示踪。最后展示了水系物质示踪的应用前景。     

REE示踪法研究土壤侵蚀的室内模拟试验

通过动用ＲＥＥ示踪法对土壤侵蚀垂直分布的模拟试验研究，讨论了ＲＥＥ示踪法的基本原理，ＲＥＥ的选择与施放方法，模拟试验布设技术及示踪法的应用前景，室内试验表明：ＲＥＥ示踪法不仅可定量测定不同地形部位的相对侵蚀量，而且可提示降雨过程中各地形部位相对侵蚀量的变化趋势，为野外试验的顺利实施提供了可靠的科学依据。     

低丰度富集^15N示踪研究中的几个问题

本文介绍了低丰度富集＾１５Ｎ示踪研究中质量分析相对误差的控制办法，一般示踪试验中标记肥料合适丰度值的确定方法，以及该技术的应用前景。     

水稻秸秆肥料^15N标记的不均匀性研究

在盆栽条件下研究了水稻秸肥料＾１５Ｎ标记的不均匀性及其对示踪试验结果的影响问题。结果表明，以基肥、分蘖肥、穗肥三种方法进行＾１５Ｎ标记的秸秆，其茎叶及其化学组成间＾１５Ｎ原子百分超都存在不同程度的差异。秸秆肥料示踪试验的结果，受供试秸秆肥＾１５Ｎ标记不均匀性影响，很可能出现偏高或偏低的情况。     

土壤侵蚀稀土元素示踪法操作技术研究

作为研究土壤侵蚀垂直分布的一种新方法，较详细地描述了稀土元素示踪法的原理与操作技术；通过实例说明了诸如示踪元素的选择原则，施放量的计算，施放方法及其注意事项等实际应用中可能遇到的各种问题的解决方法；给出了利用本法研究土壤侵蚀的精度计算公式。室内外试验的结果表明：我们所提出的ＲＥＥ示踪法研究土壤侵蚀操作技术是正确可行的，能够满足研究工作的需要。     

土壤侵蚀示踪稀土元素的中子活化分析技术

介绍了应用ＲＥＥ示踪法研究土壤侵蚀的中子活化分析方法。试验结果表明，与ＲＥＥ示踪法相结合的中子活化分析技术，用以定量地测定各种不同地形部位的相对侵蚀量，具有较高的精确度及灵敏度，其相对误差均小于１５％，室内外试验分析结果证明了该方法对土壤侵蚀的量化研究提供可靠的分析手段。     

宇宙线散落核素7Be在山区表土层中的分布特征及侵蚀示踪原理

宇宙线散落核素⁷Be具稳定的物质来源和53.3天的半衰期,提供了示踪环境微粒季节性迁移的必要条件;其在土粒中主要存在于Fe-Mn氧化物及有机质结合相,适应于季节性微粒迁移示踪;它在表土层中的垂直分布特征提供了示踪微粒季节性迁移的充分条件。⁷Be在表土层中的累计值、表观比活度、最大渗透深度及相对侵蚀(或堆积)速率是土粒迁移的示踪参数。     

磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环中的应用

磷是土壤生态系统中的重要组成元素,开展土壤磷循环研究对提高磷肥利用效率和降低磷的生态环境风险具有重要意义。磷酸盐氧同位素技术已经被证明是一种示踪环境中磷生物地球化学行为的有效方法。本文系统综述了磷酸盐氧同位素技术的研究进展和未来发展方向。详细介绍了磷酸盐氧同位素的技术原理、样品处理和测定方法;阐述了无机磷和有机磷的氧同位素特征及时空分布特征;从评估土壤磷微生物利用状况和示踪土壤磷循环两个方面探讨了磷酸盐氧同位素技术在土壤磷循环研究中的应用前景,分析了磷来源、环境条件、生物活动和样品前处理过程对土壤磷酸盐氧同位素特征的影响,最后展望了该技术未来的研究方向。以期为磷酸盐氧同位素技术在土壤学和环境科学领域的发展和应用提供新的视角和科学指导。     

稀土元素示踪法在土壤侵蚀与泥沙来源研究中的应用

[目的]掌握稀土元素(REE)示踪土壤侵蚀和泥沙来源的方法,明确其不确定性来源,对正确运用该方法获得可靠的侵蚀速率和泥沙源地贡献结果具有重要意义。[方法]基于前人运用REE示踪土壤侵蚀速率和泥沙来源的研究成果,总结了REE示踪土壤侵蚀的基本技术路线及其在水蚀、风蚀和泥沙来源研究中的应用,探讨了REE示踪土壤侵蚀和泥沙来源研究中的不足。[结果]分析认为REE虽是理想的示踪剂,但REE示踪法仍存在影响示踪土壤侵蚀和泥沙来源准确性的关键方面需要改进,包括REE与土壤结合方式与机理、长期监测或复杂环境下随淋溶、径流的迁移以及植被吸收利用等。在未来研究中应重点关注大量释放REE对土壤、植物、环境健康的影响以及REE示踪法与复合指纹识别法的结合运用等。[结论]研究结果为提高REE示踪土壤侵蚀结果的准确性,运用该方法开展其他侵蚀类型研究,与复合指纹识别法结合辨别大区域的泥沙来源奠定基础。     

基于热红外成像的坡面薄层水流流速测量方法

流速是表征水流水力学特性的重要物理量。为了准确获取薄层水流流速,基于热红外成像技术、计算机视觉识别技术,设计了一种薄层水流流速测量系统。该系统通过对热示踪剂的自动控制以及对其热成像图的瞬时采集、影像校正、噪点去除、质心确定等手段,获取薄层水流的流速等参数,从而实现对坡面薄层水流流速的动态观测。该系统精确度和准确度高,可从不同时间和空间尺度上更加准确地观测热示踪剂动态运移过程。系统的测量标准差为0.020 m/s,观测精度可达到98.33%,观测的时间分辨率为1/9 s,空间分辨率为2 mm。为了验证该系统的准确度,以流量法为基准,与传统示踪法（染料示踪法、盐示踪法）比较,结果表明,该系统的准确度高于染料示踪法和盐示踪法。其中热红外成像观测系统的相对误差均在?10%以内;染料示踪法的相对误差均大于10%;盐示踪法52%的相对误差在?10%以内。利用热红外成像系统获取的影像,可对不同时刻示踪段水流的发生、发展的过程进行追溯,也可以测量示踪剂沿水流方向的运移速度及垂直于水流方向的扩散速度,计算热示踪剂的弥散系数等。该技术可应用于降雨侵蚀、径流冲刷等方面的研究,对于进一步深化土壤侵蚀过程与机理研究具有重要的意义。     

Livestock methane emission: From the individual grazing animal through national inventories to the global methane cycle

Methane is a potent greenhouse gas whose atmospheric abundance has grown 2.5-fold over three centuries, due in large part to agricultural expansion. The farming of ruminant livestock, which generate and emit methane during digestion (‘enteric fermentation’), is a leading contributor to this growth. This paper overviews the measurement or estimation of enteric methane emissions at a range of spatial scales. Measurement of individual animal emissions focuses particularly on grazing livestock for which the SF₆ tracer technique is uniquely appropriate. Gaining insight into factors that influence methane production requires that feed intake and feed properties be determined, enabling the methane emitted to be expressed per unit of intake. The latter expression is commonly encapsulated in the ‘methane conversion factor’, Y_m, an entity that enables small-scale methane emission estimates to be extrapolated to national and global enteric methane inventories. The principles of this extrapolation and sources of uncertainty are discussed, along with the significance of this global source within the global methane cycle. Micrometeorological and similar measurement techniques over intermediate spatial scales are also surveyed.     

北京地区畜禽温室气体排放的时空变化分析

运用IPCC估算农业温室气体排放指南, 对1978-2009年期间畜禽存栏统计数据进行分析, 研究北京地区畜禽养殖温室气体排放的时空分布。结果表明, 北京地区畜禽温室气体排放自20世纪90年代初逐步增长, 到2004年达到顶峰, 之后有所回落。在3类排放的温室气体中, 牲畜肠道发酵产生的甲烷比重最大, 年平均排放量为0.4 Tg CO2-eq, 排放贡献最大的是牛, 占肠道发酵甲烷排放总量的54%; 牲畜粪便排放的甲烷平均值为0.2 Tg CO2-eq, 牲畜粪便排放的氧化亚氮平均值为0.3 Tg CO2-eq, 畜禽粪便管理排放的甲烷和氧化亚氮主要来自猪的排放, 其贡献率分别为73%和46%。从1978-2009年北京畜禽温室气体排放CR4指数(产业集中度指数)逐步增高可以看出, 北京市畜禽产业集约化水平不断提高, 其中顺义、大兴、密云和通州是北京畜禽温室气体排放的主要区域。同时, 对历年畜禽温室气体排放进行了线形回归预测, 结果显示, 北京地区的畜禽温室气体排放仍呈递增走势。结合北京地区畜禽产业温室气体排放的特点与存在问题, 笔者认为应尽快提出适合畜牧业可持续发展的温室气体减排策略及减排目标, 开展温室气体减排技术研发, 从而推进畜禽产业的可持续发展。     

碳中和目标下畜牧业低碳发展路径

推动实现碳中和是可持续发展的关键,减少温室气体排放是推动实现碳中和的根本.作为国际低碳行动的引领者和开拓者,中国承诺将力争于2030年前实现二氧化碳排放达峰,努力争取2060年前实现碳中和.农业生产活动是中国温室气体的第三大排放源,其中畜牧业贡献了农业非二氧化碳温室气体排放的80％,是农业主要温室气体排放源.因此,畜牧...     

畜牧业中的甲烷排放及其减排调控技术

畜禽养殖规模的扩大使家畜胃肠道和粪尿的甲烷排放增加, 加剧了温室效应.本文通过分析中国畜牧业的现状、发展趋势及其对甲烷排放的影响以及甲烷的生成过程、产甲烷菌的结构特征和多样性, 提出减少胃肠道和粪尿甲烷排放的3种有效途径:一是改善日粮品质和结构以及培育高生产性能品种, 从而提高畜群生产力, 减少单位畜产品甲烷产量;二是通过调控瘤胃微生物区系, 抑制产甲烷菌的生长, 阻断甲烷生成途径, 降低个体甲烷产量;三是提出处理家畜粪尿的能源环保型和生态环保型管理模式, 以实现资源的充分利用, 减少甲烷排放.     

广西反刍动物甲烷排放总量的估算

根据政府间国际经济合作组织(OECD)和政府间气候变化专业委员会(IPCC)提供的计算方法,结合中国反刍动物的能量供应特点,对自1980年以来的广西反刍动物的甲烷排放量进行了估算,结果表明:反刍动物摄入总能的6.99%~7.17%通过甲烷排放损失掉,广西反刍动物的甲烷排放总量已经从1980年排放210.0 G g上升至2004年的534.1 G g,每年上升3.97%,速度较快,占全国反刍动物甲烷排放总量的5.90%左右。对估算结果作了分析,并结合广西反刍动物生产的发展趋势提出了建议。     

四川盆地丘陵区农业源甲烷排放时空变异特征及驱动因素

为探讨四川盆地丘陵区农业源CH₄排放特征,采用IPCC排放因子法估算2007—2017年农业源CH₄排放量,运用重心模型、Getis-Ord G^*_i指数检验和PLS-STIRPAT模型,探讨区域CH₄排放的时空变化特征及驱动因素。结果表明:(1)2007—2017年,盆地丘陵区农业源CH₄排放量达(32.52～35.93)万t,其中种植业、畜禽养殖业排放占比分别为44.54%～48.26%和51.75%～55.46%,总排放量呈现出随年限增加而降低的趋势,与养殖业CH₄排放密切相关。(2)2007—2017年,盆地丘陵区农业源CH₄排放重心总体向东北方向迁移; 高排放聚集区主要位于研究区东北部,呈现出扩张的趋势,低排放聚集区主要位于西南部,与高值聚集区呈现出相反的缩减趋势。(3)驱动因素中,总人口、农业从业结构和农业产值结构对农业源CH₄排放起到正向促进作用,城镇化率、单位面积施肥量、人均耕地占有量、人均GDP和农村用电量对农业源CH₄排放起控制作用。其中农业产值结构是推动研究区CH₄增长的重要因素。综上,盆地丘陵区农业源CH₄排放水平较高,时空分布差异变动较小,通过农业生产集约集中规模化可有效降低农业源CH₄的排放量。     

反刍动物甲烷排放测试技术

准确测定动物甲烷排放量，是全球甲烷排放研究与对策制定的前提和基础。目前国内外动物甲烷测定的方法包括封闭测试法、微气候学方法、间接测试法和示踪法。该文主要介绍上述测定方法的原理、特点和适用范围。     

放牧条件下白牦牛采食的季节性微调整及其效应

为研究牦牛采食模式季节性微调整对摄入的干物质及胃肠道甲烷排放的效应,于2014年9月至2015年9月进行了天祝白牦牛采食试验。结果表明：卷食模式的7?8月,蛋白质摄入最高（10.70%±0.38%）、粗纤维（18.68%±5.31%）和木质素摄入（1.89%±0.49%）最低、反刍间隔最短（1.1±0.3h）。啃食和卷食相结合的4月份半纤维素（15.68%±5.17%）和粗脂肪（1.08%±0.09%）摄入最低;5月份采食速度最快（1.15±0.16口/s）;6月份粗灰分摄入最高（18.29%±2.39%）、胎儿出生质量最大;9月份单口采食（1.97±0.27 g）、脂肪摄入量（3.77%±0.08%）、日增质量（97.43±5.18 g/d）、瘤胃甲烷气体排放最高（315.70±21.24 g/d）;10月份日采食总量（9749.40±2783.66g/d）、反刍速度最高（1.24±0.15团/min）;11月份半纤维素摄入最高（19.46%±2.58%）;12月反刍间隔最长（2.9±0.2h）。啃食模式的2月份单口采食量（0.95±0.14g）、采食速度（0.73±0.24口/s）、蛋白质（2.72%±0.49%）、粗灰分摄入（7.14%±3.25%）最低;3月份纤维素（39.25%±7.15%）、木质素（12.57%±0.46%）摄入量为最高,日采食量（4417.29±1114.56 g/d）、反刍速度（0.76±0.16团/min）、日增质量（?48.87±3.56 g/d）、瘤胃甲烷量排放（237.57±22.39 g/d）最低;该研究以解释牦牛生产过程中季节性甲烷排放节律。     

反刍动物瘤胃内甲烷的产生及营养调控

概述了反刍动物甲烷排放研究的意义、瘤胃内甲烷的产生机制和影响因素、及从营养控制方面减少甲烷排放量的几种方法。     

肉牛甲烷排放影响因素的试验研究

为考察不同粗饲料类型、日粮精粗饲料比、能量摄入水平等因素对肉牛甲烷排放量的影响,从而为控制甲烷排放提供理论依据,本研究选用4头18月龄的健康肉用公牛(鲁西黄牛),针对不同粗饲料类型、饲料精粗比和日粮能量摄入水平进行了试验,采用SF₆示踪法对甲烷排放量进行了测定。试验结果表明：SF₆示踪法可用来快速测定反刍动物的甲烷排放量;影响肉牛甲烷排放量因素的主次顺序依次为：饲料粗料类型＞饲料精粗比＞能量摄入水平;对肉牛饲喂紫花苜蓿和青贮玉米秸比饲喂稻草和干玉米秸时甲烷排放量要小;日粮中粗饲料越多,则肉牛的甲烷排放量越大;随着能量摄入水平的加大,肉牛的甲烷排放量也呈增加的趋势。