地下水位波动对包气带中氮素运移影响规律的研究

为探讨地下水位不同尺度波动幅度中氮素运移规律,室内通过土柱Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ模拟地下水位的不同尺度上下波动进行对比试验。试验中柱Ⅰ水位保持静止、柱Ⅱ波动幅度为15 cm、柱Ⅲ波动幅度为30 cm,在实验装置相同情况下,得出三柱各土层中DO、NO-3-N和NH+4-N浓度变化。结果表明：柱Ⅰ中DO、NO-3-N和NH+4-N变化较小,而柱Ⅱ、Ⅲ中DO、NO-3-N和NH+4-N均变化较显著,且柱Ⅲ的变化幅度要大于柱Ⅱ。对比水位静止的柱Ⅰ,当水位上升和下降后,柱Ⅱ、Ⅲ各土层中DO和NO-3-N浓度均减小和增大,增减趋势相同,但DO和NO-3-N的变化幅度均为柱Ⅲ>柱Ⅱ;NH+4-N浓度相应地增大和减小,增减趋势相同,但幅度柱Ⅲ>柱Ⅱ。柱Ⅱ、Ⅲ进行两次循环波动后,两土柱各土层中NH+4-N均减小,且减小幅度柱Ⅲ>柱Ⅱ;NO-3-N无明显规律。可知,水位波动对土层中硝酸盐运移影响显著,且水位波动尺度与该影响程度相关,故在地下水硝酸盐污染风险评价时,不可忽视水位波动对氮素运移的影响。     

土壤重金属钝化效果评估——基于大田试验的研究

采用野外大田试验,研究了钙镁磷肥(Calcium-magnesia phosphate fertilizer)、麦饭石(Medical stone)、氧化铁吸附剂(Ferric oxide adsorbent)、氧化铝复合材料(Alumina composite)、植物型有机肥(Plant-based organic fertilizer)、牛粪(Cow dung)、骨炭(Bone char)对某地重金属污染农田的钝化修复效果,并利用动态加权评估方法评估了这几种钝化材料的综合适用性。试验结果表明:几种材料对土壤pH影响均较小,钙镁磷肥、麦饭石微量提高了土壤pH,与对照组相比分别增加0.68和0.74个单位;施加植物型有机肥、牛粪和骨炭提高了土壤有机质含量,与对照组相比分别增加了3.19、2.64 g·kg~(-1)和1.17 g·kg~(-1)(10.04%、8.31%和3.68%)。几种材料在0.6%的投加量下,除植物型有机肥外均有较好钝化效果,土壤有效态镉降低18%以上,且显著减少糙米中镉蓄积量(0.062～0.087mg·kg~(-1)),低于国家食品安全标准限值。为综合评估几种材料的效果及适用性,以土壤重金属有效态含量、糙米镉含量、修复成本和产量为指标构建动态加权函数综合评估模型,评估结果表明,钙镁磷肥的综合修复效果最好,其次为骨炭和植物型有机肥。     

京津冀地区农业面源污染风险时空差异研究

为探究京津冀区域农业面源污染情况,采用GIS空间分析方法,对该地区农业面源的时空动态变化进行了研究。结果表明:时间上该区域化肥施用量呈逐年增加态势,由2000年的305.12万t增加到2014年的370.50万t;化学农药施用量相对稳定,由2000年的81.88万t增加到2014年的89.93万t;而畜禽粪尿排放量则由2000年的2.35亿t减少到2014年的1.96亿t。空间上化肥污染高风险县市区和畜禽粪尿污染(主要为氮素和磷素污染)县市区数量增长较快,分别从2000年的33、34、60个增加到2014年的72、78、112个。该区域化肥污染高风险县市区主要分布在中部和东部的北京、天津、唐山、秦皇岛大部分县市区及南部的石家庄、衡水、邯郸部分县市区;氮素高风险县市区主要分布在石家庄、保定、张家口、承德、秦皇岛、邯郸等大牲畜奶牛、肉牛及生猪优势产区;磷素高风险区主要分布在石家庄、保定、廊坊、张家口、承德、秦皇岛、邯郸等大牲畜奶牛、肉牛及家禽集中养殖区。研究表明,京津冀地区化肥和畜禽粪尿(N、P)高污染风险县市区数量大幅增加且分布广泛,对农作物单产过度追求是化肥施用量逐年增加的主要驱动因素,而耕地面积减少和集约化养殖是氮磷面源污染高风险县市区增加的主要原因。     

阿拉善荒漠草原梭梭与白刺光合特征比较研究

为比较阿拉善荒漠草原区2种优势植物梭梭(Haloxylon ammodendron)和白刺(Nitraria tangutorum)的光合生理特征差异性,在2008年7月下旬利用Li-6400便携式光合仪测定了研究区内梭梭与白刺2种植物样株的光合作用日变化特征和光响应曲线,并采用非直线双曲线模型对光响应曲线进行了拟合分析。结果表明:在8:00-18:00的测定范围内,梭梭和白刺的光合速率日变化特征表现为单峰型曲线,光合速率的日峰值分别出现在12:00和11:00;梭梭的日平均净光合速率、水分利用效率均大于白刺;梭梭的最大净光合速率(Pnmax)、光补偿点(Lcp)和光饱和点(Lsp)均明显大于白刺。     

玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制

干旱区土壤水分垂直方向运移与分配,特别是膜下滴灌绿洲地区土壤水分垂直方向分布现状与运移机制尚不清楚。为探究干旱区农田生态系统水分层贡献问题,阐明农田土壤中水分运移过程,于2019年沿新疆玛纳斯河流域农田土壤进行分层采样,依次为0~5、5~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm。测定了稳定同位素δD和δ¹⁸O值,对同位素δD和δ¹⁸O值进行数据分析。结果表明： δD和δ¹⁸O最大值位于0~5 cm土层,分别为-25.64‰和-0.19‰; δD和δ¹⁸O最小值位于20~40 cm土层,分别为-108.32‰和-8.19‰。0~5 cm土层δD和δ¹⁸O值较高,表明上层比下层更易受水分蒸发作用影响,存在强蒸发效应。随土层深度增加,δD和δ¹⁸O值呈减小趋势,其中80~100 cm土层变化趋势缓慢。氘盈余值表现为山地>平原>荒漠>山前。研究表明,受长期膜下滴灌影响,加之蒸发作用强烈,玛纳斯河流域土壤水分迁移过程发生改变。     

镍对蕹菜生长和营养成分的影响

通过水培方式种植蕹菜,研究以尿素态氮作唯一氮源条件下,不同浓度镍对蕹菜生长、脲酶活力和某些营养成分的影响。结果表明:适量镍对蕹菜生长、脲酶活力和氨基酸合成有促进作用,但过量的镍产生毒害作用。施镍20μg/L处理的蕹菜鲜重最高、比对照高12.1%,但镍浓度高于320μg/L时蕹菜鲜重下降,施镍1 280μg/L处理的蕹菜表现出受害症状;适量的镍(20~80μg/L)可显著提高蕹菜叶片的脲酶活力,最高幅度达13.6%,脲酶含量也显著提高,最大增幅19.0%,但过量镍(大于640μg/L)会抑制脲酶活力。研究足量镍(60μg/L)影响蕹菜脲酶的作用机理,结果显示,镍可能先是提高脲酶比活力,然后参与脲酶合成而提高脲酶含量,从而更进一步提高脲酶活力。叶片中总氨基酸含量在镍0~40μg/L范围内随镍浓度提高而升高,最高升幅44.7%,镍大于10μg/L时效果极显著,之后保持稳定水平;叶片中可溶性糖含量在过高浓度镍处理(大于640μg/L)时显著升高。     

不同核背景的玉米CMS系内源激素关系研究

采用两套同核异质系 ,研究了不同核背景和不同孢质内源激素含量与玉米CMS的关系。结果表明 ,不同核背景以及不同孢质的CMS之间内源激素含量有差异 ;较高的ABA和较低GA、IAA含量、特别是较低的GA3 /ABA、IAA/ABA浓度可能是花粉发生败育的一个重要原因 ;不育系中较高的GA3 和IAA含量可能导致育性不稳定     

稀土元素Ce对爪哇伪枝藻盐胁迫耐受性的影响

荒漠藻类广泛分布于干旱区环境,盐胁迫是影响荒漠藻类生存的重要环境因子,稀土农用及其引起的生态环境问题亦受到广泛关注,为此以一种从荒漠结皮中分离的典型蓝藻——爪哇伪枝藻为材料,在实验室条件下研究盐胁迫和外源稀土元素铈对伪枝藻生理生化特性和细胞结构的影响。试验处理时,先进行铈效应浓度的筛选,然后设置NaCl浓度分别为0（对照）、0.05、0.3 mol.L^-1进行盐胁迫和Ce、Ce＋0.05 mol.L^-1 NaCl、Ce＋0.3 mol.L^-1 NaCl处理,分别测定各种处理下的藻生物量（以叶绿素a表示）、光合活性（Fv/Fm）、藻蓝蛋白含量、胞外多糖含量、膜脂过氧化产物丙二醛含量和伪枝藻素含量以及超微结构的变化。研究结果表明,与对照处理相比,盐胁迫导致伪枝藻生物量和光合活性的显著降低,胞外多糖出现大量积累,藻蓝蛋白和伪枝藻素含量呈现明显下降,同时导致伪枝藻膜脂丙二醛含量的大量增加和藻细胞超微结构的破坏。添加外源铈的盐胁迫处理发现,铈能够促进伪枝藻细胞的生长活性,并对藻细胞的内部结构具有一定的保护作用,而对藻细胞的藻蓝蛋白、伪枝藻素和胞外多糖的影响并不明显。这表明稀土元素铈对于伪枝藻的生长可能具有一定的调节作用,但对于提高伪枝藻的盐胁迫耐受性作用并不显著。研究结果为更好地理解稀土元素对荒漠藻类的生物学效应提供了有意义的参考,可为稀土在荒漠结皮培植中的应用提供指导。     

土壤中毒死蜱及主要代谢产物的降解与生态风险

为探讨施用农药毒死蜱后土壤中毒死蜱及其主要降解产物3,5,6-三氯吡啶-2-酚（TCP）污染分布特征,评估农田土壤环境中毒死蜱及TCP的环境风险,以玉米、小麦和大豆3种作物农田为研究对象,开展旱地农田田间试验。通过对施用后不同时间农田土壤中毒死蜱浓度检测发现,土壤中毒死蜱均在前期消解较快,后期逐渐变缓。小麦、大豆、玉米种植土壤中毒死蜱的半衰期为7.86~24.84 d（均小于30 d）,消解速率常数为0.027 9~0.088 2 d^-1。前期均表现为0~5 cm土壤中毒死蜱残留量最大,15~20 cm土壤中毒死蜱残留量最小,即随着深度的增加土壤中毒死蜱的残留量逐渐降低;随着时间的延长,0~10 cm土壤中毒死蜱残留量逐渐减少,10~20 cm土壤中毒死蜱残留量逐渐增加。TCP比母体毒死蜱更容易迁移,对环境的污染风险较高。随着毒死蜱施用剂量的增加,小麦、大豆、玉米3种作物种植土壤中毒死蜱及TCP的短期和长期生态风险均增大。超推荐剂量施用毒死蜱导致毒死蜱及TCP产生较高的短期和长期生态风险,TCP生态风险在3种作物农田中均达到了高风险等级。     

西安市郊菜地土壤重金属污染及其与蔬菜重金属质量分数的相关性

为查明西安市郊菜地土壤和蔬菜重金属污染现状及原因,采用"点对点"采样方法(即同时采集同一地块上的土壤和蔬菜样品),分别采集36个西安市郊菜地土壤和蔬菜样品,分析其Cd、Hg和As 3种重金属元素的质量分数;以单因子污染指数和综合污染指数为评价指标,对其进行污染评价;研究蔬菜与土壤中重金属质量分数之间的相关性。结果表明:(1)西安市郊菜地土壤达到轻度污染水平;其中,Cd为轻度污染,Hg、As质量分数超出警戒线。(2)部分蔬菜重金属质量分数超过国家食品卫生标准。Cd的超标率为27.78%,Hg的超标率为2.78%;但从蔬菜的综合污染指数看,当地的绿叶蔬菜是清洁的。(3)不同蔬菜对Cd和As的富集能力为:芹菜油菜小白菜小青菜,对Hg的富集顺序为:芹菜小青菜油菜小白菜;重金属元素的富集潜势为CdHgAs。(4)土壤全量和有效态Cd、Hg质量分数与蔬菜地上部Cd、Hg质量分数显著正相关。