内蒙古中东部地区草原土壤中重金属分布特征及生态风险评价

为探究内蒙古中东部地区草原土壤重金属污染特征及生态风险状况,采集四子王旗、苏尼特右旗、商都、锡林浩特、西乌旗、新巴尔虎左旗、鄂温克族自治旗等地区土壤,对其中重金属元素(Cd、Cr、As、Zn、Pb和Cu)的全量和有效态含量进行测定,运用空间插值法分析内蒙古草原土壤中重金属含量的空间分异特征;同时采用地累积指数法、潜在生态风险指数法和风险评估指数法对重金属元素的生态风险进行了评价.结果表明,内蒙古中东部地区草原土壤全量重金属元素Cr、Cu、Pb的平均含量相对较低,而Cd、As和Zn全量的均值分别是背景值的3.58倍、1.53倍和1.98倍.地累积指数评价结果显示Cd的污染程度最高,其它元素污染程度相对较低.潜在生态风险指数评价结果显示Cd为研究区土壤中最主要的潜在生态危害因子,其次是As,其它元素则处于低生态危害.风险评估指数法结果显示,研究区土壤中有效态重金属占重金属总量的百分含量不到10%,说明研究区土壤中重金属元素的生物可利用性较低,对环境构成的风险也相对较低.综合来看,研究区土壤中Cd元素存在一定的潜在风险,需引起有关部门高度重视,加大监测力度.

“环境质量分析与监测”课程实验教学改革探究--以内蒙古农业大学为例

“环境质量分析与监测”是一门理论与实践并重的应用型课程。为了提高学生自主创新能力和解决目前实验教学中存在的问题,在“环境质量分析与监测”实验教学中引入了任务驱动型教学法。以激发学生学习兴趣为原则,以提高学生实践能力为目的,设置教学任务时既要发挥教师的指导作用,又要鼓励学生独立完成操作;同时充分发挥教师教学评价的导向作用,调动学生学习的主观能动性,培养学生独立提出问题和解决问题的能力。应用任务驱动型教学法,激发学生主动学习的积极性,达到培养学生创新能力和综合实践能力的目的,为未来从事环境监测工作奠定良好的基础。

内蒙古河套灌区农田地膜残留量分布特征及影响因素

为摸清河套灌区地膜使用及其在土壤中的残留现状,本研究对不同作物种植区进行问卷调查和典型样点采集分析。结果表明,内蒙古河套灌区地膜污染整体处于中度污染水平,农田地膜残留量介于18.20~418.60 kg·hm^(-2)之间,平均值为131.11 kg·hm^(-2)。地膜残留量受覆膜年限、作物类型、回收情况、土壤质地等因素影响,其中覆膜年限对残膜量的影响最大,随着覆膜年限的延长,地膜残留量显著增加,覆膜20年以上地块残膜量显著高于覆膜年限少于20年地块(P<0.05)。玉米种植区地膜残留量(132.77 kg·hm^(-2))高于向日葵种植地区(127.88 kg·hm^(-2))。地膜回收意识是影响河套灌区地膜残留量的重要因素,回收方式主要为人工拾捡或耙地带出农田,研究区地膜回收率仅为38.10%,地膜回收地块的残留量(108.28 kg·hm^(-2))低于不回收地块(145.03 kg·hm^(-2))。相同条件下,不同质地土壤中砂质壤土残膜量最多(153.84 kg·hm^(-2))。研究表明,河套灌区应通过调整种植结构、强化回收意识、提高回收率、推广生物可降解地膜等方式降低地膜污染。

内蒙古林草交错带有机氯农药的多介质分布特征及风险评价

本研究采集了内蒙古林草交错带土壤、凋落物和树皮等环境样品,通过对样品中有机氯农药(OCPs)含量进行测定,分析其残留特征、可能来源及潜在的生态风险.研究结果表明,研究区内土壤中ΣOCPs浓度为7.07—435.80ng·g^(-1)dw,平均值为85.22 ng·g^(-1)dw;凋落物中ΣOCPs浓度为7.52—35.48 ng·g^(-1)dw,平均值为21.52 ng·g^(-1)dw;活树皮中ΣOCPs浓度为0.99—13.19 ng·g^(-1)dw,平均值为8.11 ng·g^(-1)dw;死树皮中ΣOCPs浓度为5.75—38.89 ng·g^(-1)dw,平均值为12.11 ng·g^(-1)dw.不同环境介质中的OCPs以异狄氏剂醛、硫丹硫酸酯、HCHs、DDTs为主.不同土地利用类型下,土壤中OCPs的含量差异较大,农业用地、森林土壤中含量较高,边缘草地土壤中较低.来源分析表明,HCHs的主要来源于林丹的输入,DDT主要来源于外界新污染物的输入.研究区内土壤中HCHs和DDTs总量分别在1.73—66.92 ng·g^(-1)dw和1.62—55.84 ng·g^(-1)dw范围内,均低于农用地土壤污染风险筛选值.生态风险评价结果显示土壤HCHs残留属于低风险,DDTs类有机氯农药对研究区生物可能存在一定的生态风险,但危害性总体较低.

内蒙古河套灌区主要作物农田氮素平衡及潜在污染状况分析

为从氮素平衡的角度研究河套灌区氮素潜在污染风险,本文以河套灌区主要种植作物玉米和向日葵为研究对象,分析了传统种植模式下玉米和向日葵收获期农田土壤无机氮残留现状,并从氮素平衡角度利用氮素盈余、氮素潜在损失对玉米和向日葵种植的环境污染风险进行了分析。结果表明:河套灌区农田土壤残留无机氮随着施氮量的增加而增加,玉米田和向日葵田0~90 cm土壤无机氮(以N计)平均残留量分别为66.11 kg·hm^(-2)和45.53 kg·hm^(-2)。灌区中部的五原县玉米田土壤无机氮残留量最高,可达336.93 kg·hm^(-2),向日葵田以东部乌拉特前旗最高,残留量达273.66 kg·hm^(-2)。玉米田和向日葵田平均氮素年输入总量分别为514.81 kg·hm^(-2)和314.73 kg·hm^(-2),以化肥氮为主,占总氮素输入的85%以上。氮素输出主要是作物吸收带走,玉米和向日葵平均氮素年输出总量为362.10 kg·hm^(-2)和209.65 kg·hm^(-2)。过高的氮素输入导致玉米和向日葵年平均氮素盈余分别高达235.71 kg·hm^(-2)和168.08 kg·hm^(-2),并伴随着每年169.60 kg·hm^(-2)和122.55 kg·hm^(-2)潜在损失的氮素。通过氮素平衡的综合分析得出,内蒙古河套灌区保持现有产量水平的玉米氮肥推荐用量约为280 kg·hm^(-2),向日葵为150 kg·hm^(-2),与目前河套灌区玉米和向日葵氮肥投入相比,分别节约198 kg·hm^(-2)和128 kg·hm^(-2),同时该施用量也可以显著降低潜在损失的氮,降低环境压力。

有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳的影响

通过研究不同有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳含量变化的影响,寻找合理高效的增碳方式,降低碱化土壤有机碳损失。以内蒙古河套灌区轻度、中度盐碱土为对象进行田间试验,设置生物炭(BC)添加、羊粪(GM)添加,对照(CK)3个处理,对比和分析不同有机物料添加后土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤理化性质的变化。结果表明:(1)与CK相比,轻度碱化土壤BC、GM处理土壤DOC含量分别增加3.28%,20.66%,SOC含量增加5.40%,10.30%,中度碱化土壤BC和GM处理下可溶性碳增加41.32%,74.10%,土壤SOC含量增加60.24%,79.16%;(2)轻度碱化土壤BC和GM处理土壤DOC含量与SOC含量呈负相关,中度碱化土壤BC和GM处理下呈正相关;(3)盐碱土壤SOC、DOC含量主要与土壤pH、电导率的变化有关;BC处理较GM处理相比土壤电导率低约1.93%~29.15%,而GM处理土壤pH、碱化度比BC处理低0.31%~1.53%,7.10%~24.63%。总体来看,有机物料添加后均能使土壤中SOC、DOC含量提高,不同程度地降低土壤碱化程度,且羊粪添加较生物炭略好,因此羊粪添加对河套灌区碱化土壤碳含量的提高比生物炭添加更有效,土壤改良效果更好,土壤理化性质改善更明显。

林火强度对兴安落叶松林土壤氮循环功能基因的影响

为了探究林火强度对土壤氮素循环的影响,本研究以内蒙古大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,通过DNA提取及定量PCR分析测定了不同火烧强度样地内土壤氮循环功能基因丰度以及土壤基本的理化性质。结果表明:固氮nifH功能基因丰度随着火烧强度的增加而减少,而硝化amoA-AOA和amoA-AOB功能基因丰度呈相反变化趋势;反硝化nirS,nirK和nosZ功能基因丰度在重度火烧后显著降低,在轻度火烧后显著升高。火烧同样也会对土壤基本理化性质产生显著影响,RDA分析和Pearson相关性分析表明土壤氮循环功能基因与土壤理化因子之间存在密切的联系,有机碳、速效磷、全氮含量和pH值是影响火后土壤氮循环功能基因差异变化的主要因子。本研究为火干扰对土壤氮素循环的影响机制和火后植被快速更新提供数据支撑。

内蒙古地区甜菜临界氮浓度稀释模型的构建及应用

甜菜是我国两大主要糖料作物之一,然而氮素过量或者不足不仅会影响甜菜产量和含糖量,而且过量的氮素还会造成一定的环境风险,如何判别甜菜的氮素营养在一个合理的范围对于保障甜菜产量、品质和减少环境风险具有重要意义。临界氮浓度稀释曲线是作物氮素营养诊断的基础,本研究的主要目的是构建我国甜菜临界氮浓度稀释曲线模型,并利用相应的氮素营养指数进行甜菜氮素营养诊断。研究于2017—2018年在内蒙古呼和浩特市和赤峰市进行了2个甜菜品种、不同施氮量的田间试验。在甜菜的苗期、叶丛生长期、块根膨大期、糖分积累期和收获期5个关键时期进行地上部叶片和地下部块根取样测定生物量和氮浓度,并计算出甜菜全株生物量和全株氮浓度。根据全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型和相应的氮素营养指数。结果表明,甜菜地上部生物量和地上部氮浓度以及全株生物量和全株氮浓度都是随着生育时期的推进呈现出负幂函数关系,基于地上部生物量和地上部氮浓度建立的临界氮浓度稀释曲线决定系数平均在0.45,而以全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释曲线决定系数平均在0.94,较前者有显著提高。以全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型更为合理,且受品种影响较小,甜菜品种KWS9167和KWS1676的共用临界氮浓度稀释曲线决定系数达0.94,构建的氮素营养模型可以进行甜菜氮素营养诊断。我国北方地区主要甜菜品种临界氮浓度稀释模型为Nc=4.23W–0.49,基于该模型计算的KWS9167和KWS1676合理施氮量分别为160 kg N hm^(–2)和180 kg N hm^(–2)左右。

希拉穆仁荒漠草原围封区植物群落土壤有机碳研究

[目的]明晰各植物群落土壤有机碳含量,以期为草原保护提供理论依据。[方法]以希拉穆仁荒漠草原围封区6种植物群落(短花针茅、洽草、羊草、克氏针茅、银灰旋花、蒙古韭)为研究对象,对0—30 cm土层各植物群落土壤机械组成、土壤有机碳含量和根系特征进行研究。[结果](1) 6种植物群落0—30 cm土层土壤机械组成主要以粉粒和极细砂为主,其平均值分别介于26.50%~54.62%和16.90%~34.08%。(2) 6种植物群落根系生物量随土层深度逐渐减小,且根系生物量总量介于229.21~731.71 g/m^(2)。由根系分布特征判断,短花针茅群落各土层根系呈“E”型分布,其他植物群落均呈“V”型分布。(3)各植物群落土壤有机碳含量随土层深度逐渐降低。0—30 cm平均有机碳含量介于6.07~11.75 g/kg。(4)根系生物量、土壤有机碳含量与黏粒含量呈极显著正相关,与粉粒含量呈显著正相关,表明土壤粉粒、黏粒含量越多,植物群落根系生物量和土壤有机碳越丰富。[结论]围封可以有效促使土壤有机碳增加,但有机碳对不同植被群落的响应有所差异,草原有机碳储量准确度应根据草原植被群落特征而定。

内蒙古西部某铜尾矿周边土壤重金属污染特征及风险评价

目的探究铜尾矿周边表层土壤重金属形态特征和污染风险等级,为防治土壤污染提供理论依据。方法以内蒙古自治区西北部某废弃铜尾矿周边土壤为研究对象,共采集50份土壤样品。运用单因子污染指数、地累计污染指数、潜在生态风险指数及人体健康风险评价模型分析重金属铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、铅(Pb)及镉(Cd)的污染水平;结合重金属形态,利用生态风险指数法和次生相原生相分布比值法评估重金属的生物有效性以及迁移风险,并分析重金属的来源和重金属污染的影响因素。结果①重金属Cu、Zn、As和Cd未超出GB 15618—2018《土壤环境质量农用地污染风险管控标准》风险管制值,仅有一个采样点Pb含量(448.02 mg kg^(-1))超过风险管制值;Cu、As、Pb和Cd分别有32、17、15和3个点位重金属含量超过风险筛选值,Zn不超标。②土壤Cu和Pb污染较严重,Zn污染程度最低。污染物生物有效性处于低风险和无风险范围。土壤重金属存在迁移风险,表层土壤65%的采样点As污染具有高迁移风险。土壤中铁锰氧化态(F3)和交换态(F1)的增加是主要原因。③As、Pb及Cd是威胁人体健康的主要污染物,儿童健康风险高于成人。④研究区重金属污染几乎都源于尾矿释放。结论研究区重金属含量不同程度超出风险筛选值,需进行调控;属中等污染水平,是尾矿长期堆放所致,需减少在该研究区内的牧业生产活动。

吉兰泰盐湖防护体系建立38 a以来土壤养分特征

为了科学评价吉兰泰盐湖防护体系对土壤养分积累的影响。以吉兰泰盐湖防护体系不同防护体系类型(流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带)为研究对象,采用野外取样与室内实验相结合的方法,对其土壤养分积累状况进行对比研究,从而为吉兰泰盐湖防护林的管理提供理论依据。结果表明:(1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和速效磷(AP)含量增加量分别介于0.45~1.92 g·kg^(-1)、0.03~0.58 g·kg^(-1)、0.15~0.43 g·kg^(-1)、1.33~13.31 mg·kg^(-1)和0.12~12.94 mg·kg^(-1),且土层深度、防护体系类型及其二者的相互作用对土壤SOC、TN、TP和AP含量增加影响显著。(2)盐湖防护体系营建对0~100 cm土层土壤养分有显著正效应,且土层深度、防护体系类型及其二者的相互作用对土壤TP相对相互作用强度(RIITP)、AN相对相互作用强度(RIIAN)、AP相对相互作用强度(RIIAP)和总相对相互作用强度(RII总)影响显著。(3)土壤养分恢复指数表明盐湖防护体系内不同防护体系类型土壤养分均有不同程度提高,流沙固阻带、封沙育草带、防风阻沙带和盐湖防护林带土壤养分恢复指数分别为7.83%、37.72%、185.12%和252.36%。吉兰泰盐湖防护体系经过38 a的营建能有效促进土壤养分累积,有利于吉兰泰盐湖周边生态恢复和重建。

不同生物有机肥对日光温室番茄生长、产量和土壤养分的影响

为促进化肥减量增效,推进新型生物有机肥的开发与应用,以番茄为试验材料,在日光温室内采用随机区组设计,设置不施肥(T_(0))、施加新型骨钙生物有机肥(T_(1))、施加腐熟羊粪有机肥(T_(2))和常见瑞佳生物有机肥(T3)4个处理,通过分析不同处理下番茄的形态特征、产量和土壤养分等指标,从而确定骨钙生物有机肥在实际生产中的应用效果。结果表明:在日光温室番茄种植中,施肥处理对番茄的生长指标无显著影响,但提高了新、老叶片的叶绿素相对含量(SPAD值);在番茄结果期,新叶SPAD值总体呈现先上升后下降的趋势,老叶片的平均SPAD值在不同处理下均高于新叶。骨钙生物有机肥可显著提高番茄果实糖度及单果质量等指标,瑞佳生物有机肥可显著提高单株产量和总产量。施加有机肥可使土壤养分含量增加,pH值降低,进而提高番茄产量及品质,这与施肥后土壤全氮含量、速效磷含量及pH值有显著相关关系。综合考虑,瑞佳生物有机肥可作为提高番茄产量的备用肥料,而骨钙生物有机肥作为一款新型有机肥可用于提高番茄品质。

大兴安岭南段蒙古栎粗根非结构性碳对不同坡向的响应

在半干旱区,掌握树木根部碳储存规律对探究水分胁迫影响地上、地下器官碳分配机制至关重要。本研究以蒙古栎(Quercus mongolica)为研究对象,在2021年(湿润年)、2022年(干旱年)、2023年(正常年)的生长季每月采集不同坡向(阳坡、半阳坡、阴坡)蒙古栎粗根样本,测定非结构性碳(Non-Structural Carbohydrate,NSC)及其组分(可溶性糖、淀粉)含量并分析其动态变化规律。结果表明:(1)粗根NSC组成以淀粉为主,粗根NSC及其组分含量随5月、6月、7月、8月、9月的顺序递增且差异显著(P<0.05)。(2)NSC含量及淀粉含量随湿润年、正常年、干旱年的顺序递增;不同坡向淀粉含量随阳坡、半阳坡、阴坡的顺序递减,且二者均差异显著(P<0.05)。(3)通过对粗根NSC及其组分影响的主导因素分析,坡向因素影响大,反应了粗根NSC对潜在蒸散量梯度反应敏感。研究结果有助于理解干旱环境下地下器官对树木生长碳分配的调节机制。

内蒙古中西部玉米临界氮浓度稀释模型的构建与验证

【目的】建立内蒙古中西部地区玉米临界氮浓度稀释曲线模型,利用相应的氮营养指数对玉米进行氮素营养诊断,并验证曲线的可靠性,以期为实现内蒙古中西部玉米合理施用氮肥提供理论依据。【方法】于2019—2021年,分别在内蒙古中部的达拉特旗和西部的五原县、乌拉特前旗3个典型区域,以新玉12、晋单42、先玉1225、泽玉19、宏育203和晋单542以及东农258为试验材料,进行建模田间试验。6个氮肥处理包括传统氮肥(N 400 kg/hm^(2))、不施氮(对照)、推荐优化施氮(N)180 kg/hm^(2)(OPT)以及70%OPT、130%OPT、170%OPT,分别在玉米拔节期(V6)、八叶期(V8)、十叶期(V10)、大喇叭口期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)和蜡熟期(R5)进行植株取样,测定植株地上部生物量和植株氮浓度,利用地上部生物量和植株氮浓度构建临界氮浓度稀释模型。2021年在达拉特旗进行验证试验,设置推荐施氮示范田和传统习惯生产田,测定玉米植株地上部生物量和植株氮浓度,利用氮营养指数(NNI)对临界氮浓度稀释模型进行验证。【结果】内蒙古中西部不同品种玉米产量水平相当,为10.60~12.72 t/hm^(2)。达拉特旗、五原县、乌拉特前旗3个典型区域的临界氮浓度稀释曲线分别为Nc=3.09DM^(-0.32)、Nc=3.30DM^(-0.28)和Nc=3.58DM^(-0.35),生物量与临界氮浓度拟合的决定系数(R^(2))分别为0.98、0.82和0.88。整合3个试验地点的7个玉米品种数据,将临界氮浓度稀释曲线模型跨地点和品种进一步拟合,建立了内蒙古中西部玉米临界氮浓度稀释曲线Nc=3.32DM^(–0.305),R^(2)为0.89,且达到显著水平,模型验证的均方根误差RMSE为2.39 g/kg。根据新构建的临界氮浓度稀释曲线模型,内蒙古中西部玉米合理施氮量为N 180~220 kg/hm^(2)。【结论】在同一区域,产量水平接近的玉米品种可以共用一条临界氮浓度稀释曲线。内蒙古中西部玉米产量在10.60~12.72 t/hm^(2),构建的内蒙古中西部地区春玉米临界氮浓度稀释曲线为Nc=3.32DM^(–0.305);模型验证结果表明,该模型稳定性较好,可以有效地对内蒙古中西部玉米植株氮素营养状况进行诊断。通过模型推断,内蒙古中西部玉米合理施氮(N)量为180~220 kg/hm^(2)。

短期氮添加对荒漠草原土壤无机碳及土壤酸缓冲能力的影响

为揭示荒漠草原土壤无机碳及土壤缓冲能力对氮添加的响应,本文采用室内模拟试验探究不同氮添加量(30 kg·ha^(-1)·a^(-1);50 kg·ha^(-1)·a^(-1))以及NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N比例(比例为1.63,2.5)对荒漠草原土壤无机碳和土壤酸缓冲能力的影响。研究结果表明随氮添加量以及NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N的增加,pH值、土壤碳酸盐及CaCO_(3)含量呈现逐渐降低的趋势,与未添加氮处理(CK)相比,外源氮添加下土壤CO_(2)-3和HCO_(3)^(-)分别下降了9.53%~51.92%和6.74%~52.21%,土壤pH值下降了0.24~0.56,土壤CaCO_(3)含量下降了6.22%~12.53%;土壤阳离子含量随外源氮添加量以及NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N的增加而升高,与CK相比,土壤Ca 2+和Mg 2+含量分别升高了6.30%~30.13%和20.33%~31.10%。外源氮添加降低了土壤酸中和容量且随着外源氮添加量以及NH_(4)^(+)-N/NO_(3)^(-)-N的增加而降低,不同外源氮添加处理下土壤pH值下降至8.0,7.5,7.0时土壤酸中和容量与CK相比下降了45.00%~65.21%。由此可知,外源氮添加导致土壤无机碳的溶解,降低了土壤的酸缓冲性能。

氮沉降和降水变化对荒漠草原土壤氨氧化细菌群落的影响

为研究氮沉降和降水变化对土壤氨氧化细菌(AOB)群落的影响.以短花针茅荒漠草原为研究对象,采用裂区设计,主区为自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分梯度,副区为0(N0/CK),30(N30),50(N50)和100(N100)kg/(hm^(2)∙a)4个氮素梯度共12个处理,通过高通量测序分析土壤氨氧化细菌群落的多样性和组成.结果表明:荒漠草原土壤AOB主要来源于norank_d__Bacteria、unclassified_k__norank_d__Bacteria及亚硝基螺旋菌属.自然降雨下,随施氮量增加,土壤AOB-氨单加氧酶(amoA)基因拷贝数升高,减雨处理下AOB-amoA基因拷贝数在N50处理显著增高,而AOB-amoA基因拷贝数在N100处理显著下降,表明在短花针茅荒漠草原地区N50处理为土壤AOB数量的阈值.增雨促进了Alpha多样性增加,并且通过主坐标分析表明氮素添加后,土壤AOB群落结构在不同处理之间存在显著差异.RDA分析表明土壤含水量、硝态氮、铵态氮及全氮是驱动土壤AOB群落变化的主要环境因子.

不同时限氮沉降和降水变化对荒漠草原中小型土壤节肢动物群落结构与多样性的影响

全球背景下的氮沉降和降水变化对荒漠草原生态系统产生巨大影响。为探究不同时限氮沉降和降水变化对荒漠草原中小型土壤节肢动物群落结构与多样性的影响,于2015年在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原设置主区为减雨(R)、自然降水(CK)、增雨(W)3个水分梯度,副区为N_(0)、N_(30)、N_(50)、N_(100)4个氮素梯度的模拟试验,对比分析2016、2020年土壤节肢动物变化。结果表明:2016年在样地内共捕获并分离中小型土壤节肢动物553只,隶属节肢动物门的10目46科;2020年在样地内共捕获并分离中小型土壤节肢动物1211只,隶属节肢动物门的13目41科,其中24科与2016年不同;R处理下2016年N_(30)处理下捕获数量最多,2020年N_(50)处理中捕获数量最多;2016年中小型土壤节肢动物个体数量0~10 cm与10~20 cm土层比值为3.98,2020年比值为1.83,相比2016年下降了54%;WN_(50)、WN_(100)处理下2020年多样性指数、丰富度指数明显高于2016年,CKN_(50)、CKN_(100)处理下2020年优势度指数低于2016年,PCoA分析结果显示水分处理对荒漠草原中小型土壤节肢动物群落分布影响更为显著(P<0.05);冗余分析结果表明5年的水氮变化后土壤pH值与土壤节肢动物多样性及数量指标相关性增强。综上所述,在全球变化的大背景下,精确调控土壤pH值可以进一步影响土壤节肢动物在土壤生态系统中的功能。

内蒙古某金属冶炼厂周边农田土壤重金属空间分布预测方法研究

目的为准确预测农田土壤重金属含量的空间分布特征,探讨不同预测方法的适用性及不确定性,建立适用于农田土壤重金属空间预测的最优模型。方法以内蒙古西部河套地区某金属冶炼厂周边农田0~20 cm土壤为研究对象,采用普通克里格(OK)、随机森林(RF)和普通克里格+随机森林(RFRK)等预测方法,选取土壤理化性质、地形、气候、人为活动等环境变量为建模协变量,构建农田土壤重金属空间预测的适宜模型,揭示砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)等重金属含量的空间分布特征,并探讨不同建模方法的空间预测精度差异。结果①土壤Cr、Pb和Cd平均值分别为河套地区土壤背景值的3.5、0.66和0.23倍,该地区农田土壤重金属具有一定程度的富集现象,但并未达到国家农用地土壤风险筛选值,研究区北部、中部以及冶炼厂厂区土壤重金属含量高于区内其它部位。②OK、RF和RFRK三模型的土壤As、Pb、Cr、Cd含量预测精度依次为RFRK>RF>OK,即RFRK模型的预测值平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)最小,交叉验证R2值均在0.8以上,实测值和预测值之间相关性最强。结论普通克里格+随机森林模型可作为土壤重金属含量空间预测的有效方法,优先应用于区域农田土壤污染调查、评估和防治方面的相关工作中。

活化剂添加对石灰性土壤中大豆生长及其富集Cd的影响

植物修复以其资源可回收、成本低、低碳绿色等优点逐渐成为土壤重金属污染原位修复的首选方式。然而石灰性土壤中重金属的生物有效性低,限制了植物修复技术的应用。为了探讨活化剂强植物修复技术对石灰性土壤重金属污染的修复效果,以大豆为模式植物,通过盆栽培养试验,研究添加不同浓度草酸、乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸等活化剂对石灰性土壤中大豆生长及其富集Cd的影响。结果表明:添加低、中浓度的活化剂对大豆生长无显著影响,而高浓度活化剂在一定程度上会抑制大豆的发芽、生长及营养成分累积。添加活化剂可以促进大豆对Cd的吸收,其中添加1.0μmol·g-1EDTA和3.0μmol·g-1草酸的促进效果最显著,Cd去除率分别是对照组的3.99倍和3.96倍。添加活化剂降低了土壤pH值,改变了土壤中Cd的赋存形态,添加草酸和低浓度的EDTA能使土壤中的Cd从较稳定形态转化为植物易吸收态,从而促进大豆对土壤Cd的去除,而添加柠檬酸可以促进Cd的茎向传输从而提高大豆对Cd的去除率。此研究结果为石灰性土壤重金属污染植物修复技术的应用及推广提供参考。

基于中红外光谱的内蒙古区域农田土壤有机碳预测模型研究

【目的】探究中红外光谱在预测内蒙古区域农田土壤有机碳含量的潜力。【方法】以中国内蒙古地区农田土壤为研究对象,在内蒙古东部、中部和西部主要农田分布区域采集了411个土壤样品作为测试样本,基于不同预处理组合筛选评价,分别建立偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机回归(SVR)土壤有机碳预测模型,来比较中红外光谱对不同区域和整体土壤有机碳的预测精度。【结果】①从整体预测效果来看,PLSR所对应的不同预处理方法组合中预测精度表现最佳的为归一化处理(Normalization)(R^(2)=0.8360,RMSEP=1.7928 g kg^(−1),RPD=2.4816),SVR所对应最佳预处理组合为多元散射校正(MSC)+MA平滑+中心化处理(Centralization)(R^(2)=0.7557,RMSEP=2.1881 g kg^(−1),RPD=2.0332)。②从不同区域预测效果来看,两种建模方法均表现为对东部农田土壤有机碳预测效果最好(SVR优于PLSR),其次为中部,对西部农田土壤有机碳预测效果最差(PLSR优于SVR),这主要由于土壤类型和碳含量差异导致。此外,我们发现SVR更适合对东部高有机碳农田土壤预测,而PLSR对西部、中部农田和整体土壤有机碳的预测效果更为准确。【结论】农田土壤类型、土壤碳含量差异和预处理方法选择对中红外光谱的预测效果均具有较大影响。基于中红外光谱技术建立的Normalization-PLSR定量预测模型对区域农田土壤有机碳具有较好的预测效果(R^(2)>0.80),可为该地区精准农业发展提供重要的理论支撑。