基于EFDC模型的表面流人工湿地水力性能和净化效果影响因素分析

为探究长宽比、水深和水力负荷对表面流人工湿地水力性能和净化效果的影响及其定量关系,采用EFDC(environmental fluid dynamics Code)模型建立表面流人工湿地水动力-水质耦合模型并对模型进行率定和验证,基于构建的模型设置3因素6水平的全因子模拟试验,通过分析216组试验结果研究湿地长宽比、水深和水力负荷及其交互作用对湿地水力性能和净化效果的影响,进而采用多元非线性回归模型将多因子影响与7个评价指标之间建立定量关系。结果表明:长宽比、水深和水力负荷之间的交互作用对水力性能和净化效果均有显著影响(P<0.05)。构建的参数与评价指标的回归模型说明水力效率、有效容积率和莫里尔离散指数与长宽比呈指数相关,总氮浓度去除率与水深呈指数相关,回归方程的建模决定系数均大于0.9,经试验数据验证的相对误差在20%以下,说明模型是可靠的。研究可为表面流人工湿地设计和运行提供依据。

土壤改良剂对冷浸田土壤特性和水稻群体质量的影响

以南方典型冷浸田为研究对象,在明沟排水的基础上,通过田间定位试验,以不施土壤改良剂为对照,研究了施用不同土壤改良剂(自研的脱硫灰改良剂、生物活性炭,市售的土壤改良剂石灰、硅钙肥、腐植酸)对冷浸田氧化还原电位、土壤呼吸强度、土壤微生物数量、水稻群体构建及产量构成因素的影响。结果表明,施用改良剂能够改善土壤理化性状,提升土壤速效养分和pH,但除脱硫灰处理外,其他改良剂处理对土壤Eh未产生显著影响。施用不同土壤改良剂在水稻各生育期均能有效增强土壤微生物呼吸强度和放线菌数量,并且放线菌数量达到差异性显著水平(P<0.05),生物活性炭处理下土壤呼吸强度和放线菌数量分别较对照增加67.6%和127.6%。各土壤改良剂处理与CK相比较均有助于提高叶片SPAD、茎蘖数、水稻干物质积累量、成穗数、穗粒数、产量结实率和根系伤流速率。其中以脱硫灰和生物活性炭处理改良效果最佳,抽穗后29 d时,根系伤流速率较CK分别提高45.4%和39.1%,叶片SPAD分别增加27.4%和22.5%;成熟期水稻成穗数较对照提高12.1%和10.7%,干物质积累量增加68.8%和50.5%,产量分别增加12.8%和10.3%。综上所述,土壤改良剂可有效改善冷浸田土壤特性及水稻群体质量,脱硫灰和生物活性炭处理的改良效果最明显,增产幅度最大。

中国中东部平原及周边地区土壤有机碳分布与变化趋势研究

依据多目标区域地球化学调查数据对比研究中国中东部地区土壤有机碳分布与变化特征。中东部平原及周边地区河北、河南、湖北、湖南、广东与海南等6省经黄河、长江纵贯南北,由较高纬度带到较低纬度带,跨越温带、亚热带和热带地区的截然不同的自然景观,调查面积约33.4万km2,表层土壤(0～0.2m)碳储量为906.84Mt,平均碳密度为2 716.93t/km2。连接更高纬度带的东北平原土壤碳密度,中东部地区由高纬度带至低纬度带碳密度呈现高低高低的规律性变化,即3 327.8t/km2(东北平原)2 207.39、2 421.02t/km2(河北、河南)3 442.15、3 942.92t/km2(湖北、湖南)2 255.90、2 936.72t/km2(广东、海南)。不同生态系统碳密度均值比研究发现,由高纬度带至低纬度带农田与城市系统均值比呈反向变化,农田趋高,城市趋低。与第二次土壤普查相比,中东部地区20年期间土壤有机碳总计增加115.18Mt,占14.5%,年均增加5.76Mt。但有机碳增加比例极不平衡,由高纬度带至低纬度带增加比例及变化速率呈显著降低趋势乃至负增长。其中农田、城市系统变化比例呈现增长,呈下降趋势的由大至小为潮间带、河流、湖泊、草原、森林及沼泽等。

石灰与秸秆配施对冷浸田水稻产量与土壤特性的影响

以湖北省典型冷浸田为研究对象,研究石灰与秸秆配施对水稻产量与土壤特性的影响。结果表明,与对照处理（L0＋S0）相比,石灰与秸秆的配施能显著提高水稻的产量、穗粒数、结实率和千粒重,增幅分别为46.0%、9.4%、6.7%和2.6%,N、P2O5、K2O的吸收量分别提高47.9%、50.3%和48.2%。与对照处理相比,石灰与秸秆配施显著降低土壤活性还原性物质总量和Fe2＋含量,降幅分别为48.3%和38.1%,土壤氧化还原电位（Eh）显著提高48.7%。石灰用量1 500~2 250kg/hm2、秸秆用量4 500kg/hm2是较理想的配施模式。

耕作模式对冷浸田水稻产量和土壤特性的影响

为探明不同耕作模式对冷浸田的影响机制,挖掘冷浸田的生产潜力,以冷浸田为研究对象,通过田间试验,以常规平作模式为对照,研究了垄作和稻鱼共作模式对冷浸田水稻产量以及土壤团聚体、温度、pH及有机质和还原性物质含量以及酶活性的影响。结果表明：相比对照（CK）,垄作模式（T1）能显著降低土壤微团聚体（〈0.25 mm）含量,促进大团聚体的形成,提高土壤温度,增加土壤有机质含量,提高土壤pH,抑制水稻分蘖期后土壤亚铁含量的上升,降低土壤亚锰含量,减轻其对水稻根系的毒害作用,提高土壤酶活性,增加土壤速效养分含量。稻鱼共作模式（T2）对冷浸田土壤理化性状影响不显著,但能显著增加土壤速效养分含量,土壤速效钾含量在水稻孕穗期和成熟期分别较对照（CK）增加18.2%和69.2%,从而为水稻生长提供良好的土壤环境和营养,促进水稻生长发育,提高水稻产量。研究表明T1和T2模式能显著提高冷浸田水稻产量,增产范围为8.8%~25.8%,T1模式增产效果最显著,实际产量达到7 623 kg·hm-2。综上所述,垄作模式可以有效地改善冷浸田土壤特性,提高水稻产量,而稻鱼共作模式增产效果主要体现在增加冷浸田水体和土壤的速效养分。

不同封育年限高寒草甸植被/土壤碳密度及净生态系统CO2交换量的比较

封育是推广范围最广的草地恢复措施之一.为研究不同封育年限高寒草甸植被、土壤碳密度变化,对1a、6a和16a不同封育年限样地监测结果进行分析.结果表明:不同封育年限高寒草甸植被现存碳密度表现出封育16a>封育1a>封育6a,分别为1 522.57gC·m-2、1 323.12gC·m-2和1 148.17gC·m-2,但不同封育年限之间植被现存碳密度差异不显著(P>0.05).土壤碳密度垂直分布明显,0～5cm和5～10cm土层有机碳密度较高,随土层深度增加土壤有机碳密度明显下降,土壤容重上升;不同封育年限之间0～40cm层次土壤碳密度和土壤容重差异性均不显著,但仍可表现出土壤碳密度封育1a>封育6a>封育16a,分别为28 636.32gC·m-2、26 570.92gC·m-2和26 060.71gC·m-2;同时,土壤容重随封育时间延长而下降.对7月下旬到10月上旬净生态系统CO2交换率(NEE)监测来看,封育1a植被土壤碳吸收速率显著高于封育16a(P<0.05);而排放率与封育16a样地接近,差异不显著(P>0.05).

不同有机无机肥配比对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

为了消减冷浸型中低产田长期浸渍、泥温低、土壤有效养分低等障碍因子,通过田间小区试验和动态取样与室内测定,研究了不同有机无机肥配比对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与复合肥处理比较,复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的土壤磷酸铁盐和磷酸钙盐含量分别提高11%和17%,复合肥与60%(N)生鸡粪配施处理的土壤磷酸铝盐含量提高44%,且磷酸铝盐、磷酸铁盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;复合肥配施60%(N)生鸡粪处理的土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高1.9个百分点,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低4.6个百分点,土壤活性有机质含量提高14%,土壤阳离子交换量提高11%;复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的土壤真菌和放线菌数量分别提高33%和28%,复合肥配施60%(N)生鸡粪处理的土壤细菌数和微生物活性分别提高160%和19%,水稻磷、钾吸收量分别提高5%和111%;复合肥与40%(N)生鸡粪配施处理的早、晚稻产量分别增加8%和42%,复合肥与60%(N)生鸡粪配施处理的早、晚稻产量分别增加6%和31%。有机无机平衡施肥是适合于冷浸田水稻增产的施肥方式。

土壤调理剂对冷浸田土壤特性及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,通气不良,土壤Eh值和有效养分低下,水稻产量偏低。本研究以单施化肥为对照,设置增施生物稻糠、脱硫灰、石膏、过氧化钙和硅钙肥处理,通过田间小区试验和定期观测,探究了不同土壤调理剂对冷浸田土壤特性及水稻生长的影响。结果表明:与CK处理比较,施用生物稻糠和石膏土壤活性还原物质含量分别降低了52%和30%,从而提高了土壤的氧化性能;土壤细菌数分别提高200%和96%,真菌数分别下降16%和10%,进而提高土壤供氮能力。而施用脱硫灰和石膏调节了土壤养分,土壤有效磷含量均增加83%,速效钾含量分别增加50%和13%,水稻叶绿素含量分别提高3%和5%。施用石膏、生物稻糠和脱硫灰水稻分别增产13.0%、10.1%和5.1%。研究认为,施用土壤调理剂能消减冷浸田还原物质毒害,提升土壤微生物活性,提高土壤养分供应,促进水稻增产,并以生物稻糠、石膏和脱硫灰效果最佳。

江南冷浸田治理利用研究进展

冷浸田是我国江南地区主要的一类低产水田,因其撂荒普遍,但增产潜力巨大且自然生态条件优越而受到关注。冷浸田形成是气候、地形、水文、人为管理等综合作用形成的结果。受常年地表水和地下水浸渍影响,冷浸田土壤物理、化学和生物学性质发生了系列变化,呈现"冷、烂、毒、瘦"障碍特征,如水土温度低、土壤浸水容重低、亚铁、有机酸及还原态硫等还原性物质含量高、有机碳含量高但活性有机碳及有效养分缺乏或失衡、微生物区系少等。通过稻田潜育层与土壤还原性物质、地下水位等指标可诊断冷浸田并可评价土壤质量。冷浸田的治理利用包括工程措施、农艺措施与生物措施等综合技术,涉及明沟暗管、适生品种、水旱轮作、垄畦耕作、平衡施肥与土壤改良剂等。除了传统的水稻种植方式外,因地制宜利用是提高冷浸田综合生产能力的有效措施。在总结前人基础上,基于农业可持续发展观点,展望了今后冷浸田治理利用的研究重点与对策建议,包括研究不同渍水状态与干湿交替下土壤结构和土壤有机质组分差异;加强长期渍水状态的冷浸田甲烷排放特征研究;加强冷浸田潜育化过程厌气性的微生物与其产生的相关酶的生态学过程研究,强化微生物学调控改良冷浸田;此外应针对不同生态类型与生产条件的冷浸田加强技术集成与政策扶持。

我国湿地分类与分布特征及水问题分析

为探讨我国湿地的保护和合理利用问题,提出实用性较强的中国湿地类型分类系统;论述各类湿地的分布特征;分析我国湿地保护与利用中存在的水问题,如湿地生态需水严重短缺、水体污染加剧、泥沙淤积日益严重、生物多样性下降等;并以黑龙江扎龙湿地为例,对其主要水问题进行具体分析;提出破解湿地水问题的重要途径。

施肥结构对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响

冷浸田因长期受冷泉水浸渍,土体封闭,难以通气与氧化,土壤溶液Eh下降,有效养分低,水稻产量低。本研究通过田间小区试验和动态取样与室内测定,探求了单质化肥、稳定性肥、复合肥配施生鸡粪和熟鸡粪等施肥方式对冷浸田土壤肥力及水稻生长的影响。结果表明:与单质化肥处理比较,复合肥与熟鸡粪配施处理土壤松结态腐殖质占重组腐殖质的比例提高10.8%,紧结态腐殖质占重组腐殖质的比例降低15.5%,土壤有机质和活性有机质含量分别提高8.9%和4.0%,土壤阳离子交换量提高10.2%,早稻土壤细菌数和微生物活性分别提高390.0%和13.0%;同时土壤磷酸铝盐和磷酸钙盐含量分别提高40.0%和28.0%,且磷酸铝盐和磷酸钙盐占无机磷总量的比例提高,闭蓄态磷占无机磷总量的比例降低,促使土壤中难溶性磷向易溶性磷转化,提高土壤有效磷含量;最终早稻磷、钾吸收量分别提高14.0%和127.0%,早、晚稻产量分别增加11.0%和8.0%。由此得出,有机无机平衡施肥是适合于冷浸田土壤培肥、水稻增产的施肥方式。

人工湿地存在的问题及解决措施

在人工湿地系统实际应用过程中暴露出许多问题,比如易受气候温度条件影响,易受湿地植物种类影响,容易产生堵塞现象,易受水力负荷、污染负荷的影响、管理不合理等,针对这些问题,提出相应的综合解决措施。

三江源湿地变化驱动因子定量研究

利用1990、1997、2007年3期TM遥感影像数据,2008年调查的652块地面样地数据,1990—2007年各年气象和社会经济数据以及地形图、湿地分布图、植被分布图数据,通过偏相关分析,确定各类湿地变化的主导驱动因子,建立湿地变化驱动模型。结果表明:河流和河滩湿地变化的主要驱动因子是年均温度、年蒸发量、年均相对湿度和年奶产量;湖泊湿地变化的主要驱动因子是年蒸发量、年均相对湿度、年人口数量和年奶产量;沼泽和全部湿地变化的主要驱动因子是年降水量、年人口数量和年人均收入。驱动模型的判定系数校正值R2分别为0.830 1、0.757 2、0.967 5、0.833 3、0.967 9,经F检验,在95%可靠性水平下整个模型的自变量对随机变量的影响是显著的。

不同栽培和灌溉方式对冷浸田障碍因子及水稻产量的影响

为了消减冷浸型中低产田长期浸渍、泥温低、结构差、还原性物质毒害、有效养分低等障碍因子,通过田间小区试验和动态取样与室内测定,研究了不同栽培和灌溉方式对冷浸田障碍因子及水稻产量的影响。结果表明:与常规灌溉方式比较,起垄栽培结合湿润灌溉方式增加了晴朗天气条件下冷浸田土壤温度,土壤气相比例提高3倍,土壤液相比例减少20%,土壤活性还原物质含量降低了21.9%,土壤细菌数和微生物活性分别提高128.7%和3.8%,土壤排水通气性增强,还原性物质毒害减轻,土壤有效养分提升,为微生物活动创造了优良的条件,最终使早稻增产10.8%。起垄栽培结合湿润灌溉方式是适合于冷浸田早稻增产的农水管理措施。

吉林省西部湿地土地利用格局变化的多情景模拟

吉林省西部属于生态脆弱区,湿地作为重要的生态单元,其发展变化对区域生态环境产生重要影响。近年来,由于受到较多的人为干扰,该区域湿地变化极为显著。为了充分发挥湿地生态环境功能,促进区域生态环境改善,以吉林省西部2000—2010年湿地变化数据为基础,基于情景分析法设置了自然变化(情景1)、规划优先(情景2)和生态优先(情景3)三种情景,利用CLUE-S模型对2020年湿地空间格局进行模拟,并从湿地空间分布变化特征和景观抗干扰能力两个方面对不同情景下的湿地格局进行分析评价,旨在了解不同情景下湿地格局的差异性,寻求合理的湿地空间分布格局。结果表明:CLUE-S模型的土地利用预测正确率为84.54%,κ指数为0.83,能够较好地模拟2020年湿地格局变化,特别是对沼泽湿地、水域和建设用地模拟效果较好;不同情景下湿地空间格局特征具有明显的差异性,三种情景下的沼泽湿地的质心均偏向西南,水域的质心均偏向东南,而水田的质心在情景1中偏向东北,在情景2和情景3中偏南,沼泽湿地和水田在情景3比情景1中具有更强的聚集性,而水域恰相反,情景1比情景3中具有更强的聚集性;不同情景下的湿地景观抗干扰能力不同,2010—2020年,情景1中的所有湿地类型的景观干扰指数都逐渐增加,而情景2和情景3中沼泽湿地和水域的景观干扰指数逐渐降低,尤以生态优先情景的下降幅度最大。表明在实施科学的生态建设时,湿地景观具有较强的抗干扰能力。

皖南山区潜育性水稻土剖面性状及无机改良剂改良效果

诊断分析代表性田块土壤剖面性状，在此基础上采取田间定位试验的方法研究石灰、白云石、沸石、凹凸棒和钙镁磷肥对潜育性水稻土改良效果。结果表明：皖南山区潜育性水稻土以表潜型为主，剖面构型为Ag-Pg-W1-W2-C型；无机改良剂均能降低还原性物质含量，石灰对还原性物质的消减效应最明显，其次为钙镁磷肥和白云石，沸石、凹凸棒效果不明显；白云石、沸石、钙镁磷肥、凹凸棒均能提高土壤微生物数量，白云石、沸石效果较好，石灰效果较差；无机改良剂均能提高水稻产量，增产1.4％～12．1％，钙镁磷肥增产效果显著。从本试验结果看，钙镁磷肥是皖南山区潜育性水稻土较好的土壤改良剂。

长江源典型区湿地对区域气候变化的响应

利用1977—2007年间的4期Landsat数据提取研究区湿地信息,分析湿地的动态变化特征和变化驱动因子。利用1971—2007年的气象数据分析研究区主要气候因子的变化趋势与特征,并进一步分析湿地变化与不同气候因子的相关性。结果表明:1977—2007年间,研究区湿地数量萎缩,总面积减少了约37%;湿地质量发生明显退化,主要表现在二、三级湿地即沼泽和滩地退化为草地和裸岩与沙地;近40年来,区域气候向着暖干化趋势发展;气温是影响湿地变化的最主要气候因素。

汾河流域湿地退化特征及恢复对策

在汾河流域湿地分布广泛,类型多样,生物多样性丰富,主要湿地类型有河口(内陆)湿地、河流湿地、湖泊湿地、水库湿地和沼泽及草甸湿地等,总面积930.51 km2。由于人为不合理利用和自然的原因,导致汾河流域湿地生态环境退化现象严重。该流生态环境主要表现特征为:(1)未经处理的污水直接排放导致湿地生态环境急剧恶化退化;(2)不合理的开发加速湿地面积不断萎缩,湿地植被遭到严重破坏;(3)过度开垦破坏水禽的栖息地,滥捕盗猎导致湿地生物多样性不断下降;(4)过度开采地下水和煤炭的无序开采使湿地生态环境恶化的进程加快。

河北省湿地现状研究

湿地是重要的自然资源,对人类生存起着重要作用。河北省湿地是我国湿地的重要组成部分,湿地类型有海岸湿地、沼泽湿地、河流湿地、湖泊湿地、库塘湿地等。综述了湿地的含义、功能、价值,湿地的分类、分布、主要生态功能以及存在问题,旨在促进河北湿地的可持续发展与利用。

甘肃湿地资源现状及其保护对策

简述了甘肃湿地资源概况.针对目前所存在的问题,提出了相应的保护对策.