设施蔬菜生产系统重金属积累特征及生态效应

研究土壤重金属的空间变异特征,可以揭示人为活动对土壤中重金属积累特征的影响,进而为土壤利用、污染风险评价提供重要的基础资料.选取南京市郊区一处典型的设施蔬菜生产系统为研究对象,测定了土壤、灌溉用水、肥料、蔬菜等介质中重金属砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)、铅(Pb)、锌(Zn)含量,研究了土壤中重金属的空间变异及积累特征,分析了积累产生的原因,讨论了系统中作物的重金属积累效应.结果表明:(1)与露天蔬菜地相比,设施蔬菜地土壤重金属Cu、Hg、Pb、Zn均产生明显的累积,且土壤中Cu、Hg、Pb平均含量超过温室蔬菜产地环境质量评价标准.(2)农用投入品的大量输入对土壤性质的空间变异产生了明显影响,而土壤Cu、Hg、Pb、Zn也呈现与之一致的空间变异特征,且这些元素与土壤性质存在显著相关性.(3)土壤性质的变化和重金属的积累对叶菜类作物重金属吸收影响较大,且前者更为重要.     

基于Meta-analysis的中国马铃薯地膜覆盖产量效应分析

为了定量综合分析中国近30 a地膜覆盖对马铃薯的增产效果,该研究综合已发表的田间试验研究数据,应用Meta-analysis方法定量分析使用地膜后马铃薯产量的增产率或减产率,并探讨其时空分异特征及其影响因素。通过文献检索,共获得84篇有关地膜覆盖马铃薯生产试验文献。经严格筛选,共从42篇文献中获得52组数据,分布于中国14个省(市、区),涵盖西北、西南和东南3个主要区域。主体数据经Meta分析表明:地膜覆盖在西北地区增产效应最显著,相对增产率为35.6%;其次是东南和西南地区,相对增产率分别为20%和12%;从全国时间序列看,1990年以后地膜相对增产率较高,但2010年后地膜增产效果有降低趋势;白色地膜与黑色地膜、垄作和平作对地膜增产效应影响不显著;在年均降水量500 mm和年均温10℃的区域地膜增产效应最明显,地膜相对增产率分别为40.5%和37.6%。进一步分析表明,2010年后地膜覆盖效果在年均降水量500 mm且年均温10℃的地区和年均降水量500 mm且年均温10℃的地区均呈现降低趋势,说明全球气候变暖可能对地膜增产产生负面影响,或随着使用年限增加地膜开始表现出对产量的负面效应。该研究可为地膜覆盖技术应用提供参考。     

泾河流域径流-泥沙的尺度效应研究

[目的]分析泾河流域径流和泥沙的尺度效应,并通过突变检测确定突变时间点,对比突变前后水沙尺度效应的变化,为气候变化和人类活动对水沙尺度效应研究提供支持。[方法]收集整理了泾河流域1958—2013年的水沙资料,基于流域水沙异源的特性,将流域分成南北两个分支,分别探讨2条分支水沙的尺度效应,并通过Mann-Kendall突变检验方法计算出突变时间点,对比突变前后尺度效应的异同。[结果](1)南北两分支的径流—泥沙之间的尺度效应具有反向关系。北支(洪德—张家山)的产流模数随面积增加表现为线性增加,南支(三关口—张家山)的产流模数随面积增加表现出对数函数关系,随集水面积增大产流模数先快速减小后缓慢减小。北支的产沙模数随面积增加表现为线性减少,南支的产沙模数随面积增加表现出幂函数关系,即随面积增大产沙模数先快速增加后缓慢增加;(2)突变后水沙都比突变前出现了不同程度的减少,突变前后水沙的尺度效应大部分具有相同的拟合函数关系式,仅南支的产沙模数由突变前的最优二项式函数拟合转变为突变后的线性函数。[结论]气候变化和人类活动的共同作用不同程度的改变了泾河流域径流—泥沙的尺度效应。     

柠檬酸对西瓜幼苗铝毒害的缓解作用

为了探究柠檬酸对西瓜幼苗铝毒害的缓解作用,本试验采用水培法,以早春红玉(耐铝型,HY)和早蜜王(铝敏感型,ZM)2个西瓜品种为材料,用不同柠檬酸浓度(200、400、800、1 200μmol·L~(-1))处理铝胁迫(1 500μmol·L~(-1))下的西瓜幼苗,研究不同柠檬酸浓度对西瓜幼苗生长和生理特性的影响。结果表明,铝胁迫对HY和ZM幼苗的生长和生理均产生了明显的毒害作用,与HY相比,ZM受毒害的程度更大。加入柠檬酸后,铝对HY和ZM的毒害作用得到了有效的缓解,且缓解效果存在浓度差异,在一定浓度范围内(≤800μmol·L~(-1)),随着柠檬酸浓度增加缓解效果增强,其中以800μmol·L~(-1)效果最佳;当浓度增至1 200μmol·L~(-1)时,缓解效果反而减弱。柠檬酸对ZM的缓解作用强于HY,同时随着处理时间的延长柠檬酸缓解效果越明显。综上所述,柠檬酸能够有效缓解铝对西瓜幼苗的毒害作用,以400~800μmol·L~(-1)解毒效果最佳。本研究结果为明确柠檬酸缓解西瓜铝毒害作用机制以及西瓜优质高产栽培提供了理论依据。     

综合指数法定量评价玉米氮肥施用综合效应

针对传统农业技术措施的评价方法难以兼顾产量、品质、环境和资源成本等多因素的现状,采用戒上型隶属函数确定考核指标的隶属度值,采用相关分析法确定考核指标的权重系数,应用综合指数法定量、定性地对以氮肥施用综合效应为例的农业技术措施评价方法做了初步探讨。数据基于3年定位试验,研究不施氮肥、农民传统施氮、比传统施氮减氮20%的优化施肥、减氮20%配合秸秆还田、减氮20%施用包膜尿素对耕型壤质草甸土区玉米年际产量、土壤养分综合指数、肥料利用率、氮收获指数、氧化亚氮季节排放总量的影响。考核指标根据本试验设计的主要研究目的而选取。试验结果显示:减氮20%施用包膜尿素处理和减氮20%配合秸秆还田处理的综合评价指数分别比优化施肥处理高出37.0%和30.1%,比农民习惯施肥处理高出了33.2%和27.5%。根据试验技术措施的综合指数定量评价,建议推广比农民习惯施肥量减少氮量20%的包膜尿素一次性施入在玉米生产中的应用。     

生物柴油发展现状、影响与展望

随着第一代生物液体燃料发展规模的迅速扩大,其发展对农产品价格、粮食安全与环境等方面的影响开始显现,并引起了各国政府和学术界的广泛关注。该文在分析世界主要国家生物柴油发展现状、目标与激励政策的基础上,通过对生物柴油生产的原料需要和技术现状分析,探讨了生物柴油发展对农产品价格与环境等方面的可能影响。研究表明：未来生物柴油持续扩张的趋势不可逆转,将对农产品价格产生较大的上涨压力;生物柴油发展对环境和温室气体排放会产生影响,但影响程度与生产方式及其导致的土地利用变化情况密切有关;中国应重点发展林业生物柴油等“非粮”生物液体燃料产业,并建立有利于该产业健康发展的政策规范。     

不同治理措施对流动沙地天然植被恢复效果的影响

流动沙地采取不同治理措施7 a后,天然植被恢复效果不同。①生态垫阻断了天然植被的正常演替规律,植被盖度和物种丰富度只有4.31%和3种。同期营造的人工林中,小叶锦鸡儿和侧柏林地的植被盖度和物种丰富度最高,均大大超过同期封育的流动沙地,新疆杨和欧美杨84林地的植被盖度和物种丰富度最低,沙枣和榆树林地居于中间位置。②新疆杨和欧美杨84林地植被一年生草本占绝对优势,榆树和沙枣林地多年生草本和灌木数量有所增加,侧柏和小叶锦鸡儿林地物种生活型结构已趋于多样化。③集沙观测表明,生态垫、侧柏和小叶锦鸡儿林地均无风蚀现象,欧美杨84和新疆杨林地风蚀较为严重,榆树和沙枣林地风蚀较轻。     

天保工程对东北和内蒙古重点国有林区保育土壤生态效益的影响

为了直观地反映天然林资源保护工程所带来的生态效益,体现重大生态工程的巨大作用,实现林业及生态的可持续发展,依据LY/T1721-2008《森林生态服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,对东北和内蒙古重点国有林区天保工程保育土壤物质量及价值量进行评估.结果表明:1)截至2015年,9个优势树种固土和保肥总量分别为13.17亿t/a和8 203.72万t/a,比天保工程实施前分别增加2.36亿t/a和1 738.23万t/a;2)9个优势树种固土和保肥总价值分别为905.29和2 408.92亿元/a,比天保工程实施前分别增加455.44和699.69亿元/a;3)桦木林和阔叶混交林固土效益突出,而红松林和樟子松林固土效益不显著;落叶松林和阔叶混交林保肥效益均最好,樟子松林保肥效益较差;4)对森林实施保护,能有效改善其生态系统服务功能,使森林保育土壤生态效益得到相应的提升.研究为评估天保工程区森林的其他生态服务功能,以及后续天保工程的实施提供科学依据.     

黄壤颗粒表面离子吸附动力学中的离子特异性效应

基于考虑离子非经典极化作用的离子吸附动力学模型,以可变电荷黄壤颗粒为代表材料,研究了锂离子(Li+)、钠离子(Na+)和铯离子(Cs+)在黄壤颗粒表面的吸附动力学特征,进一步计算了离子在土壤/水界面的扩散距离与表面电化学参数。结果表明:(1)Li+、Na+和Cs+在黄壤颗粒表面吸附仅存在一级动力学过程并存在明显的离子特异性差异,这种差异随着电解质浓度降低而增大;(2)离子非经典极化与体积效应的共同作用决定了离子在固/液界面的扩散距离,在较高浓度电解质中,Na+和Li+的离子体积和极化效应基本平衡,导致Na+和Li+离子间差异不显著,但Cs+由于强烈的非经典极化作用,扩散距离表现为:Cs+Na+≈Li+;在低浓度电解质中,离子非经典极化作用占主导,扩散距离表现为:Cs+ Na+ Li+,表明离子扩散距离在低浓度下差异大,而高浓度下差异不显著;(3)离子扩散距离的差异导致固/液界面电位的不同,Stern电位、电荷密度和电场强度均受到离子扩散距离的影响,表面电位(绝对值)在各个浓度下均表现为:Li+ Na+ Cs+,说明表面电位仅受非经典极化作用的影响。本研究将对土壤/水界面反应理论的完善提供新思路。     

水肥耦合对当归产量和品质的影响效应研究

探索水肥耦合对当归品质和产量的影响效应,为当归GAP规范化种植中的水肥调控提供理论依据。采用水肥双因素试验,通过二元二次多项式拟合灌水量、施肥量与当归产量和主要品质指标（阿魏酸含量）的关系,建立影响效应模型,并对其进行检验分析和相关性分析。结果表明：在灌水一定的情况下,随着施肥量的增加,当归的产量先增加后减少;在施肥一定情况下,随着灌水量的增加,当归的产量也是先增加后减少,当归的最高产量出现在中水中肥区,即灌水量1073.97 m3/hm2,施肥量808.97 kg/hm2,最大产量为15804.36 kg/hm2;在灌水量一定的条件下,随着施肥的增加当归的阿魏酸含量先增加后降低,在施肥量一定的条件下,随着灌水量的增加当归的阿魏酸含量也是先增加后降低,当归的阿魏酸含量最高出现在中高水中高肥区,即灌水量1491.42 m3/hm2,施肥量863.55 kg/hm2,阿魏酸最高含量为2.41 mg/g。合理有效的灌溉施肥使当归达到优质高产。