生物炭固定化微生物修复污染土壤研究进展

生物炭固定化微生物技术具有高效、成本低和环境友好性的优点,在土壤修复中展现出巨大的应用潜力,成为目前的研究热点。本文在系统总结国内外生物炭固定化微生物技术修复污染土壤的最新研究进展基础上,重点分析了生物炭作为载体的适宜性,探讨了微生物筛选的重要性,对比分析了固定化方法（如吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等）,探究了不同环境因素对生物炭固定化微生物技术修复污染土壤效果的影响,揭示了生物炭与微生物修复重金属和有机污染土壤过程中多种作用机制的协同效应,既包括生物炭作为固定化载体对微生物的保护及快速定殖作用,也包括生物炭对污染物的吸附作用,还包括微生物对污染物的降解作用。最后,对该技术在土壤污染修复中的应用提出了展望和建议。     

粮油作物真菌毒素污染现状及控制

真菌毒素是由某些丝状真菌产生的致癌、致畸、致突变的毒性副产物,对玉米、水稻、小麦、花生、大豆和油菜等多种粮油作物具有极大的危害性,严重威胁环境安全、食品安全和人类健康。随着世界人口的急剧增加和主要农作物种植面积的扩大,粮油农产品中的真菌毒素污染有逐年加重的趋势。本文对粮油作物中主要真菌毒素种类及污染现状进行了综述,分析了导致真菌毒素污染加重的环境影响因子,提出了粮油作物不同生长时期真菌毒素污染防控措施,特别是生物防控技术,展望了真菌毒素污染生物防控的作用模式及类型。     

基于断点检测的延安市富县植被变化研究

  目的  多项生态工程实施以来,陕北黄土高原地区环境明显改善,探究该区域植被的时空变化,为生态环境建设与差异化决策提供依据。  方法  以陕西省延安市富县为研究对象,利用2000—2019年生长季的Landsat TM/ETM+/OLI影像,运用DBEST算法对归一化植被指数(NDVI)时间序列进行断点检测,并提出多阶段趋势分析方法分析富县植被变化时空特征。  结果  富县植被的断点检测结果表明:66.47%的区域断点NDVI变化幅度小于0.2,主要分布在富县西部和东北地区,植被相对稳定,未发生剧烈变化;33.53%的区域断点NDVI变化幅度大于0.2,其中断点数量多于4个的区域仅占5.88%,集中分布于道路、河流沿线,变化频繁,与人为活动有关。当前阶段趋势分析表明:断点NDVI变化幅度大于0.2的区域,改善的面积占总面积的24.57%,退化面积仅占2.12%;开始时间均在2014年之前,时间分布跨度大,空间异质性强,揭示了富县植被变化的多样性及复杂性;富县有林地、疏林地、灌木林地、未成林造林地4种主要林地均趋于改善,改善面积占林地面积的96.23%。  结论  2000—2019年,富县植被整体呈现改善趋势,生态建设工程取得良好的效果;植被变化的时空特征存在差异,后续决策需因地制宜。图6表1参25     

"三生空间"视角下的土地利用转型与生态环境效应研究 ——以江西省鹰潭市为例

[目的]在"三生空间"视角下,定量分析鹰潭市土地利用转型及其生态环境效应,为协调市域国土空间规划、土地政策实施、生态环境保护提供借鉴.[方法]基于鹰潭市2010、2014、2018年3期土地利用现状数据,按"生产—生活—生态"土地利用主导功能进行分类,运用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数模型、土地利用变化生态贡献率等方法,定量分析2010—2018年鹰潭市土地利用转型的时空演变格局、生态环境效应.[结果](1)2010—2018年,鹰潭市"三生空间"用地结构发生显著变化.土地利用转型主要表现为生态用地减少,生产、生活用地增加.土地转出面积最多的为林地,共计3860.60 hm2,转入面积最多的为农业生产用地,共计1581.72 hm2.(2)生态环境质量指数呈现波动的趋势,在2010年为0.6055、2014年为0.5962、2018年为0.5980,生态环境质量指数在2010—2014年间降低,但在2014—2018年间上升.(3)2010—2018年,鹰潭市的生态环境质量同时存在生态改善与恶化两种趋势,最终抵消呈现出一定的下降趋势,林地大量转为建设用地是生态环境恶化的主要原因,农业生产用地等生态环境质量较低的生产用地转为林地和草地是生态环境改善的主要因素.[结论]鹰潭市生态环境自2014年开始得到有效改善,但总体看来生态环境恶化的趋势大于生态改善的趋势,定量研究鹰潭市过去9年的土地利用转型及其生态环境效应,能为鹰潭市的生态建设提供数据、理论支撑.针对生态用地减少等问题,鹰潭市未来要科学规划土地转型的方向,合理划定生态保护红线,以江西省"生态文明建设试验区"为主导,协调区域经济与生态的同步发展.     

杉木短周期小径材培育模式的林分直径结构及经营要素预测

以6~14年生杉木短周期小径材人工林为研究对象,对其直径结构进行统计分布检验,采用Weibull生长方程对林分直径累积分布进行模拟,并通过动态预测分析立地、林分密度、主伐年龄对培育目标的影响。结果表明:88.3%的样地其林分直径分布为左偏,林分直径分布峭度为负值的样地占所有样地的81.7%,林分平均直径对应的植株数量累积分布率为55.1%,直径结构为Weibull分布的林分占86.7%;两参数Weibull生长方程对各林分直径分布具有较好的适合度(R2>0.99),参数b、c具有明显生物学意义,分别与林分平均直径和直径变异系数呈紧密线性关系(R2=0.986 7、0.885 7)。采用回归法建立直径曲线1-1/e和拐点处参数回收方程,关键点处直径与林分平均直径呈紧密幂函数关系(R2≥0.95),由此构建的林分直径预测系统K-S检验通过率为85%。通过建立林分平均直径与年龄、立地指数和林分密度的多元非线性关系,在对不同关键要素组合模式下林分不同径级立木植株数量动态预测的基础上,比较分析不同要素对培育目标的影响,提出了杉木短周期小径材培育模式关键技术的理论参数。     

残差自回归模型在人工林红松树高生长规律预测中的应用

以吉林省通化县三棚林场调查的1株人工林红松解析木数据为基础,拟合树高生长数据,对比传统的树木理论生长模型中的约翰逊-舒马赫(Johnson-Schumacher)生长模型、逻辑斯蒂(Logistic)生长模型、米切利希(Mitscherlich)生长模型、坎派兹(Gompertz)生长模型、理查德(Richards)生长模型的拟合结果.以5种树木理论生长模型中拟合最好的坎派兹生长模型为基础,根据时间序列分析理论,建立残差自回归模型,预测树高生长.结果证明:残差自回归模型,比传统的树木理论生长模型能更好地用于描述红松人工林的树高生长规律.     

矮化对马尾松雌球花发生及枝梢生长的影响

以浙江省兰溪市苗圃的马尾松(Pinus massoniana)二代无性系种子园不同结实能力(低产、中产、高产)无性系为材料,设置树干高2 m处截干(D2)、4 m处截干(D4)、不截干(CK)3种矮化处理.2017—2019年连续3 a,调查各无性系在树干高度1、2、4 m处分枝的雌球花量、当年生枝梢长度、当年生枝梢直径,分析截干矮化对不同结实能力无性系雌球花量和枝梢生长的影响.结果表明:在树干高度2m处截干,显著促进高产、中产型无性系雌球花量的增加.2018年高产、中产型无性系雌球花量,分别比CK高出24.22％、30.70％,分别比D4处理高出25.44％、9.19％;2019年高产、中产型无性系雌球花量,分别比CK高出37.56％、38.38％,分别比D4处理高出32.91％、21.47％.矮化后,高产、中产型无性系雌球花量相对差距减小,2017—2019年3 a中,D4处理的高产型无性系雌球花量,分别比中产型高出92.21％、76.17％、53.79％;D2处理的高产型无性系雌球花量,分别比中产型高出68.19％、53.36％、40.56％.矮化促进马尾松树体结实层显著下移,2018、2019年,D4处理的树高2 m分枝处雌球花量,分别比CK高出26.55％、20.73％;D2处理的树高1 m分枝处雌球花量,分别比CK高出27.22％、26.39％.矮化促进马尾松新生枝梢生长;2017—2019年3 a中,D2处理的枝长,分别比CK高出11.71％、12.69％、4.34％;D4处理的枝长,分别比CK高出9.33％、5.73％、2.70％;D2处理的枝直径,分别比CK高出6.18％、9.34％、4.51％,D4处理的枝直径,分别比CK高出4.19％、3.66％、3.59％.综合测算结果,截干能够提高马尾松枝梢的雌球花量,其中在树高2 m处截干的效果最好,能提高中产、高产无性系的雌球花量20％以上.     

产糖化酶的类芽孢杆菌S3菌株的多相分类鉴定

本研究从甘薯种植地、淀粉厂厂区及下水道等有机质丰富的地方采取土样,从中分离产糖化酶细菌.其中一株命名为S3的分离菌株,根据形态特征观察、生理生化性状检测、全细胞脂肪酸成分分析、16S rDNA序列分析DNA-DNA杂交等鉴定实验结果表明属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus).根据16S rDNA序列构建的系统发育树,与S3进化距离相近的类芽孢杆菌菌种分别为:P.curdlanolyticus、P.kobensis和Paenibacillus sp.PALXIL08.但是,S3菌株在生理生化特征及细胞脂肪酸成分含量等都与这3种菌有所不同;DNA-DNA杂交实验表明S3和这3种菌的同源性分别为37.8％、21.7％和29.4％.因此,S3菌株可能是类芽孢杆菌的一个新种.     

酸碱预处理辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵特性

为实现辣椒秸秆等农业废弃物的资源化利用,通过批式厌氧发酵试验,分别研究了经不同体积分数(2%、4%、6%、8%)的H₂SO₄和不同质量分数(2%、4%、6%、8%)的Ca(OH)₂预处理的辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的产甲烷特性。结果表明,随着预处理中Ca(OH)₂质量分数的升高,辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的甲烷产率升高,经8%Ca(OH)₂预处理的甲烷产率最高(188.56 mL·g^-1),显著(P<0.05)高于其他处理,较对照提高了61.26%。但随着预处理中H₂SO₄体积分数的升高,辣椒秸秆与羊粪混合厌氧发酵的甲烷产率降低,且显著(P<0.05)低于对照。利用修正的冈珀茨(Gompertz)模型能较好地拟合各处理的产甲烷过程,其中,经Ca(OH)₂预处理的最大甲烷产率(V_m)值较大,说明Ca(OH)₂预处理辣椒秸秆能有效提高其与羊粪混合发酵的水解速率。酸、碱预处理均对辣椒秸秆木质纤维素有一定的降解作用,其中,Ca(OH)₂预处理的降解效果更好。     

基于Deeplabv3+模型的成都平原水产养殖水体信息提取

为应用深度学习和遥感影像实现养殖水体信息的快速提取,以成都平原为研究区,以Sentinel 2A和高分6号多光谱影像为数据源,基于国产开源深度学习平台PaddlePaddle训练Deeplabv3+语义分割模型,构建遥感影像的水体语义分割模型,用于提取成都平原养殖水体信息。Deeplabv3+方法的总体精度和Kappa系数分别达到94.14%和0.88,均高于归一化差分水体指数法和最大似然监督分类法;模型对阴影和建筑物等误分为水体的抑制效果较好,而对小面积和细小线状水体信息的提取则受影像分辨率影响,效果无明显改进;成都平原2018年和2020年养殖水体面积分别为22.3 khm²和28.6 khm²,其验证区青白江区、新津县和广汉市养殖水体面积的泛化提取结果验证误差均≤±10%。该研究结果可为应用深度学习平台建立遥感影像的水体语义分割模型及提取水产养殖水体信息提供参考。