华北平原潮土区粮田氮淋失阻控措施及效果分析

华北平原潮土区是我国重要的粮食主产区,改革开放40多年来该区农业经历了以高水肥投入为主要特征的集约化进程,相应的氮淋失导致的面源污染自20世纪90年代以来不断加剧。本研究针对华北平原潮土为主要类型的粮田,对过去40多年间主要研究文献进行全面分析,梳理氮肥和水分投入与氮淋失之间的定量关系,比较主要农田管理措施对氮淋失的阻控效果及其机理,以期为我国农业面源污染提供决策支持。研究发现,氮肥和灌溉是影响华北平原潮土区粮田氮淋失的主要因素,其中氮淋失与氮盈余量之间呈指数关系,比与施氮量的指数关系更显著。基于机器学习的随机森林回归模型能够考虑包括施肥、灌溉、土壤条件和气象等多因素对氮淋失的影响,未来在定量预测中有较好前景。同等氮肥投入条件下,由于氮供应与作物吸收契合度高,有机无机配施能显著降低氮淋失。以缓控释肥、尿酶和硝化抑制剂为代表的肥料增效剂可以降低约1/3的氮淋失,值得重点推广应用。秸秆还田可以实现包括提高土壤有机物和微生物氮库、增加无机氮缓冲容量等综合效益,有利于降低氮淋失风险(降低比例达10%),但免耕的阻控效应较低且呈现较大不确定性。调整种植制度、休耕、间作套种和种植填闲作物等措施会影响粮食产量,推广过程中应慎重。氮淋失的阻控效果更多受到社会、经济和政策等因素的影响,今后应采取包括生态补偿等手段发挥农民主动性,从政策和法律法规层面创造实施氮淋失阻控措施的社会环境。     

葛藤覆盖对幼龄橡胶园表层土壤理化性状和酶活性的影响

  【目的】  绿肥覆盖是解决土壤有机质含量低、土壤酸化和养分不平衡的有效途径之一,葛藤作为一种常见的豆科绿肥,研究其覆盖对胶园土壤性状和土壤酶活性的影响,可为绿肥的应用推广、胶园地力提升和橡胶增产增效提供理论依据和技术支撑。  【方法】  以海南儋州幼龄胶园中葛藤覆盖4年的土壤为研究对象,以相同区域无葛藤覆盖的幼龄胶园土壤为对照,采集0—10 cm (上层) 和10—20 cm (下层) 土样,测定了土壤容重、pH、土壤含水量、有机碳、总氮、总磷、总钾、速效磷、速效钾、铵态氮、硝态氮和6种土壤酶 (蔗糖酶、过氧化氢酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、脲酶、L-亮氨酸氨基肽酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶) 活性。  【结果】  1) 与无葛藤覆盖相比,种植葛藤提高了土壤有机碳、全氮和全磷含量,增幅分别为4.2%～5.9%、9.1%～11.8%和12.0%～38.1%,上层有机碳和全氮增幅 (5.9%、11.8%) 高于下层 (4.2%、9.1%),而全磷含量上层增幅 (12.0%) 低于下层 (38.1%);上层土壤pH明显提高,而下层土壤pH显著下降;2) 种植葛藤显著增加了上层土壤过氧化氢酶和脲酶活性,增加幅度分别为同一土层裸地的327.8%和108.1%,但显著减低了上层土壤蔗糖酶活性 (活性下降为裸地的50.8%)。种植葛藤对两个土层的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和L-亮氨酸氨基肽酶活性的影响均不显著;3) 种植葛藤后土壤过氧化氢酶活性与全氮、全钾含量之间呈显著正相关,与速效钾之间呈显著负相关 (P < 0.05);土壤蔗糖酶活性与全氮、pH、全钾和速效磷均呈显著负相关。裸地土壤中,过氧化氢酶活性与铵态氮呈显著负相关;脲酶活性与有机碳和速效钾分别呈极显著和显著负相关,与pH和全钾分别呈极显著和显著正相关;蔗糖酶活性与pH、全钾呈显著负相关,与速效钾和有机碳呈显著正相关;β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性与硝态氮含量均呈显著负相关。  【结论】  葛藤覆盖能有效缓解胶园上层土壤酸化,改善土壤养分状况,提高幼龄胶园0—10 cm土层土壤过氧化氢酶和脲酶的活性,具有一定的改土增效作用。因此,葛藤覆盖是一种提高幼龄胶园表层土壤熟化和综合肥力水平可行的管理措施。     

黑龙港流域参考作物蒸散量的时序变化和分形特征

利用位于黑龙港流域的武强、深泽、饶阳、晋州、献县5站1957-2009年日最高气温、日平均气温、日最低气温、日平均相对湿度、日平均风速、日照时数资料,采用Penman-Monteith算法,计算各站不同时间尺度ET0,采用线性趋势分析法分析其趋势倾向,并应用滑动R/S分析方法研究该流域不同时间尺度ET0时间序列的分形特征。线性趋势分析显示,各站历史上自1957年以来的ET0年总值的气候倾向率在-33.81-10.79mm.10a^-1,即均呈下降趋势,但变化倾向率不同;各月ET0倾向率在-11.27-2.02mm.10a^-1,大多数为负值,其中5、6月份各站的下降趋势最大;春、夏、秋、冬季ET0倾向率为-15.87-1.30mm.10a^-1,且夏季各站之间的差异较大,尤以饶阳站与其他4站间的差异最大。气候要素倾向率的对比分析表明,5站参考作物蒸散量总体下降趋势的基本特征主要是由于风速下降、日照时数减少、日最高最低气温上升造成的;5、6月份下降趋势明显则主要是由于风速下降、日照时数减少、日平均气温上升减缓、相对湿度上升明显造成的;饶阳站与其他4站差异较大的主要原因在于2、3、11、12月风速下降和日照时数减少以及日最高最低气温上升趋势减缓、相对湿度和气压下降明显,以致这些月份的ET0倾向率大于0,形成秋季和冬季ET0倾向率大于0,年尺度ET0年际变化下降趋势不明显。R/S分析结果显示,5站全年和各季ET0时间序列的Hurst指数均大于0.5,相关系数均在0.98以上,分维数均小于1.5,说明各站全年和各季节ET0时间序列变化趋势在未来一段时间内具有持续性,即ET0在未来将呈较明显的下降趋势,这种趋势在除饶阳外的其他站月均有不同程度的表现。     

华北南部低丘山地刺槐林地非主要生长季土壤微生物的呼吸特征

采用树木环割法,于2009-11—2010-03,利用Li-8100土壤呼吸自动观测系统,观测研究了位于河南省济源市的华北山区南部低丘山地40a生刺槐林土壤微生物呼吸速率（Rh）的时间变化特征及其与土壤温度和湿度的关系。结果表明：（1）在非主要生长季,Rh日变化不明显,但呈现出明显的日际变化特征;Rh平均值为0.426μmol.m-2.s-1。（2）林地5cm深处土壤温度与Rh之间存在显著的指数相关关系（P〈0.01）,且Rh随5cm深处土壤温度的升高而增大,表示二者关系的参数Q10值是1.86,说明非主要生长季Rh对温度的变化十分敏感;Rh与土壤含水量呈显著的线性相关关系（P〈0.01）,且Rh与5cm深处的土壤温度和土壤体积含水量均有很好的复相关关系（P〈0.01）。比较偏相关系数表明,影响Rh的主要土壤物理因子是土壤水分。     

河岸带耕地降雨径流产流特征分析

在孟津黄河漫滩的河岸带上开展了野外定位观测,研究了自然降雨情况下,河岸林地转变成农耕地前后降雨地表径流产流的污染特征。结果表明,河岸滩区具有较强的土壤人渗能力,径流产流的次降雨量临界值为20mm;滩区径流系数相对偏小：耕地平均3．5％,林地平均2．0％;在耕地开垦初期,由于雨滴的直接溅蚀,表土存在“板结”现象,径流系数增加较为明显。河岸滩区的降雨径流呈弱碱性（pH=8．0—9．5）,且盐分含量偏高;耕地径流和林地径流水质的差异表现在耕地径流具有较低的高锰酸盐指数和总氮含量;由于耕地的径流产生量明显大于林地,耕地径流的污染物（土壤颗粒物、有机物、总氮和总磷）产生总量约是林地径流的1．5-3．0倍。土壤翻动后的首次降雨通常会引起耕地较平时5—10倍的土壤颗粒物和总磷流失。林改耕后,径流颗粒物和总磷含量较参照耕地平均增加3倍,成为滨河漫滩农田开垦初期的应首要控制的污染物。河岸滩区在河岸缓冲、屏障和面源污染物削减方面具有重要的水文生态功能,因此在河岸滩区的开发进程中,应注重加强对原生河岸带的生态保护与管理。     

改良耕层土壤中苯胺的吸附动力学

研究有机改良土壤对污染物的动力学吸附特征,有助于深入了解其对污染物的吸附机制。以十六烷基三甲基溴化铵单一改良（CB）和十六烷基三甲基溴化铵＋十二烷基磺酸钠混合改良（CS）塿土耕层土样,采用批处理法通过不同的速度参数研究了改良土壤对苯胺的吸附动力学特征,并与苯酚对比探讨改良土样对有机污染物吸附的动力学机制。结果表明,塿土耕层土样的有机改良能够显著加快对苯胺的吸附速度,苯胺的吸附反应呈现快速反应和慢速反应两个阶段,且以快速吸附反应为主。总体上耕层土样Vt、V0.5、Vf的大小顺序均为100CB＆gt;120CS＆gt;（≈）50CB＆gt;CK。随温度升高和苯胺添加浓度增大,苯胺吸附速度增大,苯胺、苯酚的吸附动力学特征在改良土样上具有良好的相似性,从而证实有机污染物以分子状态存在导致的单一疏水吸附是改良土样吸附的决定机制。     

微囊藻毒素MC-LR对罗非鱼（Oreochromis niloticus）肝脏谷胱甘肽含量及其相关酶活性的影响

采用腹腔注射的方式研究了微囊藻毒素MC-LR（注射剂量为500μg.kg-1 BW）胁迫下罗非鱼（Oreochromis niloticus）肝脏谷胱甘肽（GSH）含量及其相关酶γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-GCS）、谷胱甘肽硫转移酶（GST）、谷胱甘肽还原酶（GR）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性的动态变化。结果表明,MC-LR能够对罗非鱼肝脏GSH含量及其相关酶活性产生明显影响。在MC-LR胁迫下,与对照组相比,GSH含量呈现先下降后上升趋势,总体上被诱导;罗非鱼肝脏γ-GCS和GST在试验过程中出现两次显著升高现象,在GST作用下,GSH与MC-LR结合会造成GSH的消耗,γ-GCS和GR的活性增强能够使GSH含量升高,从而使罗非鱼肝脏GSH能够维持一定水平;GR和GPx的活性均表现为先上升后下降,它们能有效调节罗非鱼肝脏GSH-GSSG缓冲系统,从而在减轻或消除由MC-LR侵入而造成的肝细胞氧化胁迫中发挥重要作用。     

基于物联网技术的辽宁种质库信息平台设计与实现

针对目前国内种质资源信息化平台集成度差的弱点,根据物联网的技术规范,结合种质库的工作需要,设计了高度集成的辽宁种质库物联网信息平台。     

晋北地区环境特征及其土地沙化机制研究

晋北地区地处中国北方农牧交错带,自然环境具有脆弱性和过渡性的特点。以实地调查为基础,从植被退化、土层厚度和风蚀强度等3个方面,提出了评价晋北地区土地沙化程度的综合指标,并划分为轻度、中度、重度3个等级。分析了晋北地区土地沙化的成因机制,分析结果表明:脆弱的自然条件是晋北地区土地沙化发生、发展的基础,落后的社会经济条件是晋北地区土地沙化发生、发展的驱动力,不合理的人类活动是晋北地区土地沙化发生、发展的根源。     

Cu^2＋、Zn^2＋复合条件下Cd^2＋在陕西5种土壤中的吸附

通过平衡吸附的方法,研究了Cd2＋在单一及与Cu2＋、Zn2＋复合条件下,在陕西塿土、黄绵土、黑垆土、黄褐土、砂土5种土壤中的吸附特征,并通过多重相关分析探讨了其吸附机制。结果表明,在20、30℃条件下,Cd2＋在各供试土样中吸附等温线总体上呈H或L型等温线形式,黑垆土对Cd2＋总是吸附最强,而砂土的吸附总是最弱;Cd2＋吸附的温度效应呈现升温负效应特征,塿土土样中,Cu2＋的共存对其温度效应影响较大,而在其他4种土样中Zn2＋的共存具有较大影响;Cu2＋、Zn2＋的共存均降低了Cd2＋的吸附量,具有显著的拮抗作用;Freundlich模型是描述Cd2＋吸附等温线最佳模型。相关分析结果表明,Cd2＋在土壤中的吸附主要以电性引力吸附为主,Cu2＋的共存主要和其与土壤有机质之间的络和吸附等化学吸附作用有关,因此其对Cd2＋以化学竞争性吸附的影响相对较弱,而Zn2＋共存吸附与Cd2＋吸附机制类似,因此表现出Zn2＋共存对Cd2＋吸附影响较大的特点。