襄阳古城表层土壤重金属污染特征研究

采集到襄阳古城71个表层土壤样品,测定了其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等8种重金属含量,用反距离加权插值法分析了重金属分布特征,用地累积指数和潜在生态风险指数进行了污染评价,并用主成分和聚类分析探讨了重金属污染来源。结果表明:襄阳古城表土样品中Hg的平均含量为1.04±1.10 mg kg~(-1),富集最为显著(可达70倍于背景值),其高浓度分布基本与居民区、污水处理厂、垃圾转运场以及人口密集区重合;Cd、Zn、Pb的平均含量分别为0.46±0.15 mg kg~(-1)、160.5±62.97 mg kg~(-1)和46.8±17.34 mg kg~(-1),也发生富集(可达数倍于背景值),高值总体沿NW-SE向分布,且三者的高值分布区域基本重合,指向交通繁忙地点;其它几种元素未明显富集。Hg总体出现中度至重度污染(I_(geo)平均2.52),达到了极高生态风险级别(潜在生态风险因子E_i平均519);Cd总体出现轻度至中度污染(I_(geo)平均0.77),达到较高生态风险级别(E_i平均80.65);Cu、Pb、Zn无污染至轻度污染(I_(geo)<1),As、Cr、Ni无污染(I_(geo)<0),它们为低生态风险级别(E_i<40);8种重金属总体达到了高生态风险级别(RI平均633)。襄阳古城表土样品中Hg主要来自垃圾和污水处理、燃煤等,Cd、Zn、Cu和Pb具同源性应主要源自交通和燃煤,As可能源自农药施用,Cr和Ni具同源性主要为自然来源。     

水平贯入式土壤压实度测试系统及试验研究

针对土壤压实度检测的需求,本研究应用CFBLS-100型拉压传感器和基于PCMCIA总线的DAQP-12数据采集卡,在LabVIEW环境下设计了一套土壤压实度现场测试系统。该系统能够实时显示传感器输出电压及所对应的压力变化曲线,并将所采集到的数据存储到计算机中,完成对数据的分析。经标定试验证明:该测试系统所拟合的方程为线性,其相关系数较高,线性度较好,灵敏度较高,系统精度等级小于1级,工作时系统稳定可靠。由室内试验知,在不同水平分层处,土壤压实度与不同模拟压力间均表现出3次多项式的函数关系,显著性较强(α0.05)。且在不同模拟压力下,不同土壤水平分层处的土壤压实度和土壤容重表现出相似的特性,随着模拟压力的增加和土壤分层逐步加深,土壤压实度和土壤容重的增加趋势趋于一致。为研究作物地下组织与土壤之间的根土系统及合理耕层的构建提供理论基础,并为农业机械的研发具有一定的意义。     

花期低温寡照对番茄开花坐果特性及果实品质的影响

以"金粉5号"番茄为试材,在人工气候箱内设置4个低温寡照处理,即14/4℃(日最高/最低温度)′400μmol·m~(-2)·s~(-1)(光合有效辐射PAR),14/4℃′200μmol·m~(-2)·s~(-1),12/2℃′400μmol·m~(-2)·s~(-1),12/2℃′200μmol·m~(-2)·s~(-1),每个处理持续时间均分别为2、4、6、8、10d,以适宜生长条件25/18℃′800μmol·m~(-2)·s~(-1)为对照(CK),观察番茄开花、坐果特性,并测定果实产量及品质等指标。结果表明:(1)低温寡照胁迫使番茄现蕾和开花速度明显减慢,且胁迫程度越强增长速度越慢,12/2℃′200μmol·m~(-2)·s~(-1)处理不同天数后单株花蕾增长数均为0,开花数也最少,处理6d后才有新开花朵,为每株0.33朵。(2)番茄坐果数随处理时间呈"S"型变化,低温寡照处理4d以上番茄植株的坐果期明显延迟,其中12/2℃′400μmol·m~(-2)·s~(-1)处理10d的坐果时间最晚,较CK延迟了10.5d。(3)低温寡照胁迫下,番茄畸形果发生率随胁迫程度的加深而增加,单株产量与处理天数呈负相关关系,其中不同低温寡照处理2d对番茄产量无明显影响,而处理8d以上的番茄减产率则达到70%以上。(4)同一温度相同处理天数下,果实的维生素C、可溶性固形物含量和糖酸比随PAR的减弱而减小,而在相同PAR和相同处理天数下,维生素C、可溶性固形物含量和糖酸比随处理温度的降低而降低;有机酸含量则呈相反趋势。     

不同人工恢复林对退化红壤团聚体组成及其有机碳的影响

研究土壤团聚体的组成及其有机碳的分布,有助于从微观角度理解土壤结构与功能的相互作用.采用于筛法和湿筛法,研究南方红壤退化地实施人工恢复30年后,马尾松与阔叶复层林(PB)、木荷+马尾松混交林(SP)和阔叶林(BF)3种典型林分在0～60 cm土层的团聚体组成及其有机碳分布特征,分析土壤团聚体有机碳与总有机碳相关关系.结果表明:各恢复林分土壤机械稳定性团聚体质量分数,以＞2 mm粒径所占比例最大(均在60％以上),而在水稳性团聚体中,以＜0.05 mm粒径占优势.不同林分土壤团聚体结构破坏率顺序依次为BF(53.38％～84.27％) ＞SP(52.22％ ～70.86％) ＞PB(22.70％ ～47.83％).机械稳定性和水稳性团聚体有机碳质量分数均以PB最高,随着土层深度的增加,各林分土壤团聚体有机碳质量分数呈下降趋势.水稳性大团聚体(＞0.25 mm粒径)有机碳质量分数总体高于相应土层的总有机碳质量分数,而微团聚体的(＜0.25 mm粒径)则低于后者,说明有机碳对于大团聚体的形成和水稳性具有积极作用.土壤团聚体有机碳与总有机碳的相关关系分析表明,土壤团聚体有机碳的增加,对总有机碳的积累具有正面影响.保留密度大、灌木(草)层盖度高的马尾松与阔叶复层林土壤团聚体的数量和质量更高;因此,在红壤侵蚀退化地森林恢复初期,可通过适当密植、增加林下灌草覆盖等措施,增加有机碳的输入,促进团聚体的形成和稳定,从而加速了退化土地的土壤结构改善和功能恢复.该研究可为南方严重红壤退化地生态恢复中的林分类型选择和优化配置提供科学依据.     

施肥方式对紫色土农田生态系统N2O和NO排放的影响

依托紫色土施肥方式与养分循环长期试验平台(2002年—),采用静态箱-气相色谱法开展紫色土冬小麦-夏玉米轮作周期(2013年10月至2014年10月)农田生态系统N_2O和NO排放的野外原位观测试验。长期施肥方式包括单施氮肥(N)、传统猪厩肥(OM)、常规氮磷钾肥(NPK)、猪厩肥配施氮磷钾肥(OMNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥(RSDNPK)等5种,氮肥用量相同[小麦季130 kg(N)×hm~(-2),玉米季150 kg(N)×hm~(-2)],不施肥对照(CK)用于计算排放系数,对比不同施肥方式对紫色土典型农田生态系统土壤N_2O和NO排放的影响,以期探寻紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的施肥方式。结果表明,所有施肥方式下紫色土N_2O和NO排放速率波动幅度大,且均在施肥初期出现峰值;强降雨激发N_2O排放,但对NO排放无明显影响。在整个小麦-玉米轮作周期,N、OM、NPK、OMNPK和RSDNPK处理的N_2O年累积排放量分别为1.40 kg(N)×hm~(-2)、4.60 kg(N)×hm~(-2)、0.95 kg(N)×hm~(-2)、2.16kg(N)×hm~(-2)和1.41 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.41%、1.56%、0.25%、0.69%、0.42%;NO累积排放量分别为0.57 kg(N)×hm~(-2)、0.40 kg(N)×hm~(-2)、0.39 kg(N)×hm~(-2)、0.46 kg(N)×hm~(-2)和0.17 kg(N)×hm~(-2),排放系数分别为0.21%、0.15%、0.15%、0.17%、0.07%。施肥方式对紫色土N_2O和NO累积排放量具有显著影响(P0.05),与NPK处理比较,OM和OMNPK处理的N_2O排放分别增加384%和127%,同时NO排放分别增加3%和18%;RSDNPK处理的NO排放减少56%。表明长期施用猪厩肥显著增加N_2O和NO排放,而秸秆还田有效减少NO排放。研究表明,土壤温度和水分条件均显著影响小麦季N_2O和NO排放(P0.01),对玉米季N_2O和NO排放没有显著影响(P0.05),土壤无机氮含量则是在小麦-玉米轮作期N_2O和NO排放的主要限制因子(P0.01)。全量秸秆还田与化肥配合施用是紫色土农田生态系统N_2O和NO协同减排的优化施肥方式。     

基于综合气象干旱指数的干旱状况分析——以锡林河流域为例

降水量与气温是引起干旱的主要气象因子,利用1981—2016年的降水量与气温的逐月数据,绘制最值曲线并对其相关性进行了分析,利用数据计算得到综合气象干旱指数（CI）且用其对锡林河流域干旱状况进行了分析。结果表明:研究区内在1981—2016年中,逐月平均气温最值曲线的变化趋势比较微弱,最高温度与最低温度分别为24.94,-23.53℃。最大降水量的变化趋势呈现出减小的状态,而最小降水量基本无变化,降水量的最大值与最小值分别为178.1,0 mm。36年中,CI指数只有在春季、夏季和秋季3个季节中不为0,在月尺度上只发生轻旱事件共121次,其中春季发生的干旱事件最为频繁;秋季次之;夏季发生干旱事件的频次最少。干旱发生频次呈现出微弱的降低趋势。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

基于气候生产潜力的云南人粮关系及其未来变化

基于云南117个气象站1961?2015年观测实况及全球气候模式模拟的2016?2055年年平均气温、降水量数据,使用Thornthwaite Memorial模型计算并分析云南各地气候生产潜力（Tspv）的时空变化特征,构建并计算Tspv的人口承载力（Tspv-人口承载力）和气候承载力指数。结果表明：（1）云南Tspv呈现明显的纬向分布及垂直分布特征,总体表现为南部高于北部,低海拔地区高于高海拔地区,降水是云南Tspv主要限制因子;（2）1961-2015年全省Tspv仅滇西的部分地区显著增加,滇中局部等地显著减少,其余地区变化不显著,全省平均Tspv年际波动大,在2009年前后发生突变;（3）2006-2015年云南人均粮食供应稳定增长,接近或超过小康型粮食需求,耕地的人口承载力（耕地,人口承载力）逐年增加,但远低于Tspv-人口承载力,即使在极端减产年,Tspv-人口承载力水平仍能满足当前人口、耕地规模下富裕型粮食需求,人粮关系状态为盈余;（4）如果保持现有稳定的人口、耕地及生产力水平增幅,未来不同的排放情景下,云南Tspv及Tspv-人口承载力都将稳定增加,人粮关系状态以粮食盈余为主,且高排放情景下承载力和人粮关系状态水平均优于低排放情景。     

基于稻田控水减排的氮肥运筹试验研究

为改善江汉平原地区稻田水肥管理措施,采用田间小区试验,研究了常规淹灌(CF)和浅灌深蓄(SIDS)条件下,农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释参混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对水稻各生育阶段稻田氮磷流失特征、养分吸收和土壤养分积累的影响。结果表明:与CF处理相比,SIDS处理田间灌溉水量、总用水量、径流量和渗漏量分别降低41.7%,18.5%,45.8%和21.9%,降雨利用率增加16.2%,TN和TP径流流失量分别降低32.6%~35.9%和36.4%~53.1%,渗漏流失量分别降低22.8%~32.0%和16.2%~33.3%,水稻返青期—拔节孕穗期分别占稻田氮磷径流和渗漏流失总量的70%以上。30%N+70%CRF处理、OPT-N处理较FFP处理,TN径流流失量分别降低19.7%~29.2%,15.1%~25.2%,渗漏流失量分别降低25.4%~51.7%,20.9%~26.4%,TP渗漏流失量分别降低18.4%~24.5%,20.4%~31.6%,但TP径流流失量差别很小。从水稻养分吸收和土壤养分积累来看,SIDS处理实际产量相对CF处理可增产4.4%,但对0—40cm土层氮磷养分累积影响不大,30%N+70%CRF处理和OPT-N处理相对FFP处理可增产5.6%和0.4%,且0—20cm土层速效态氮磷养分能维持在一个较高且相对稳定的水平。综上,浅灌深蓄结合30%N+70%CRF施用有利于稻田节水、减少氮磷流失、水稻增产以及土壤肥力改善。     

不同盐胁迫对滴灌棉花生理生长及产量的影响

为探明不同程度轻度盐胁迫对滴灌棉花光合生理、生长指标及产量的影响,采取桶栽的方式人为设置不同土壤含盐量,研究了6种不同盐胁迫(CK:1.5g/kg,T1:3.0g/kg,T2:4.0g/kg,T3:5.3g/kg,T4:6.2g/kg,T5:7.3g/kg)处理下棉花的生理生长及产量的变化规律,为新疆轻度盐碱地棉花栽培管理提供理论基础。结果表明,随着盐胁迫程度的增加及胁迫时间的延长,棉花光合生理指标均呈下降趋势(P0.01)。T1、T2处理对棉花净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(Gs)、细胞间CO_2浓度(Ci)及叶片水分利用效率(WUE)的影响不显著(P0.05),而T3、T4及T5处理对光合生理指标具有显著抑制性(P0.05);生育前期盐分胁迫下P_n与T_r、G_s、C_i均呈下降趋势,而L_s值随着盐胁迫的增加呈升高趋势。吐絮期的P_n、G_s、_Ls均小于蕾期,而C_i却大于蕾期;株高、叶面积在生育前期受到盐胁迫的影响显著,到生育后期T2、T3处理株高、叶面积增长迅速,最大值均为T3处理;T1、T2较CK处理对棉花产量及单株铃数、单铃质量影响不大,T3处理产量迅速降低,通过分段耐盐函数得到棉花在0—40cm土层全生育期的耐盐临界值为5.441 9g/kg(St)、耐盐极限值为44.201 6g/kg(S0);产量与P_n、WUE、株高(H)、叶面积(S)拟合程度较好,相关系数分别为0.69,0.73,0.50和0.72。综合分析,与中、重度盐分胁迫相比,轻度盐胁迫下导致棉花光合速率下降的原因生育前期为气孔限制因素,生育后期为非气孔限制因素,光合参数与盐胁迫程度关系密切,而棉花产量又表现出与光合作用指标具有较好的相关关系。