沅江八形汊长河流域农业面源污染“减源-循环-控污”治理及其实施效果

农业面源污染是影响流域水质和水生态的重要污染源,该研究基于“减源-循环-控污”的治理模式,在湖南省沅江市八形汊长河流域实施农业面源污染的综合治理工程,并对实施效果进行监测与评价。结果表明:治理工程实施前,流域内主要农业面源污染源为畜禽养殖,地表径流、种植业与水产养殖污染物排放贡献率较小,分别占比6.3%、6.9%和4.2%;通过对不同治理措施开展连续监测,发现研究治理区主要污染物总氮、总磷和化学需氧量的总排放量分别减排约472.69、66.10和1866.47 t/a,减排比例分别为88.21%、92.36%和78.84%;各污染防治工程对水体化学需氧量、氨氮、总氮和总磷拦截净化效果较好,平均去除率分别为58.22%、74.33%、60.11%和61.05%,流域出水水质相对稳定。总体而言,“减源-循环-控污”治理模式在沅江八形汊长河流域应用效果较好,有效降低了农业面源污染对流域的影响,为后续洞庭湖区小流域面源污染治理提供借鉴。

艾比湖地区土壤呼吸对季节性冻土厚度变化的响应

利用LI-8100土壤CO2排放通量全自动测量系统,于2010年1—4月测定了艾比湖地区不同植被类型样地的土壤呼吸速率,结合环境因子、冻土厚度及室内土壤理化性质分析,探讨了温带干旱区季节性冻土厚度变化对土壤呼吸的影响。结果表明:土壤温度在冻结期是影响冻土厚度的最主要环境因子,而解冻期冻土厚度变化与土壤温度等环境因子关系不显著(P>0.05);冻土厚度在不同时期影响土壤呼吸速率的程度不同,冻结期两者呈显著正相关(R2=0.782,P<0.05),解冻初期两者呈弱相关(P>0.05);土壤呼吸速率在土壤冻结期与解冻初期不存在显著差异(P>0.05),但在解冻完全期则表现出明显的增加趋势(差值为0.14—0.37μmol·m-2·s-1),表明冻土融化会明显地增加土壤碳排放,从而增加大气中的CO2。结果阐明了艾比湖地区季节性冻土厚度变化对土壤呼吸的影响,为揭示全球变暖背景下冻土退化过程中的碳释放机理提供理论基础。

火烧和砍伐对疏叶骆驼刺叶片生态化学计量特征的影响

以塔克拉玛干沙漠南缘绿洲—沙漠过渡带的优势植物——疏叶骆驼刺为研究对象,设置春季砍伐、春季火烧、秋季砍伐和对照处理,研究了干扰对疏叶骆驼刺叶片N,P,K生态化学计量特征的影响。结果表明:春伐和火烧处理下,疏叶骆驼刺叶片N,P和K含量随季节变化显著降低,而N∶P无明显差异;秋伐处理下,叶片N含量及N∶P先降低后上升,K含量先升高后降低,P含量则无明显差异。不同干扰下疏叶骆驼刺叶片N,P,K含量及其N∶P的季节变异分析显示,火烧处理下其N,P,K季节变异最大,分别为:22.32%,20.43%,28.27%;春伐处理下,N及N∶P季节变异最小,分别为16.29%,8.67%;秋伐处理下P季节变异最小,为8.64%;对照处理下,K季节变异最小,为8.11%,N∶P季节变异最大,为24.26%。生长季节与干扰处理对疏叶骆驼刺叶片N,P,K含量及其N∶P影响的方差分析显示,疏叶骆驼刺叶片N及N∶P主要受生长季节与干扰的交互作用影响,而P及K含量主要受生长季节的影响。

疏叶骆驼刺根系的田间离体繁殖

以塔克拉玛干沙漠南缘疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)离体根系为研究对象,在策勒沙漠-绿洲过渡带人工控制试验田设置3种根长处理、3种种植深度处理、5种灌溉处理,进行三因素完全交互试验。结果显示,在其它两种影响因素相同情况下,疏叶骆驼刺出苗率随根长的增加而减小,根长为10cm时出苗率最高;随着种植深度的加深出苗率逐渐增大,种植深度为30cm时出苗率最高;出苗率在灌水10m^3·m^(-2)、7月30日灌溉一次处理下最高。除灌水处理与种植深度的交互作用外,其它影响因素及其交互作用对出苗率影响差异显著(P<0.05)。研究得出,10cm根长、30cm种植深度、10m^3·m^(-2)灌溉一次为最优处理组合。

不同种植方式下柽柳光合生理参数光响应特性研究

为选择合适的间套模式,在塔干沙漠南缘绿洲外围利用Li-6400光合作用仪对四种种植模式（行间混交、带状混交、块状混交、块状套作）下多年生多枝柽柳（Tamarix ramasissima ledeb.）的光合水分生理指标对有效光辐射（PAR）的响应进行测定。结果表明：（1）柽柳具有高光饱和点（679-822μmol·m^-2·s^-1）和高光补偿点（50.0-61.1μmol·m^-2·s^-1）。（2）不同的光照强度和种植方式对柽柳净光合速率有明显的影响（p〈0.01）,当01 500μmol·m^-2·s^-1后,块状套作和块状混交气孔导度（Gs）下降,行间混交和带状混交Gs则随光强增加而递增;带状混交下胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）均随光强增加而递增,其他3种种植方式下Ci和Tr均呈递减或平稳趋势。（4）4种种植方式下柽柳光响应曲线的特征参数存在着差异（P〈0.05）,带状混交下的光饱和速率、光饱和点、表观量子效率均最高,块状混交的暗呼吸速率最大,水分利用效率（WUE）随着光强的增强而逐步增大,依次表现为带状混交〉块状混交〉行间混交〉块状套作。通过4种种植方式柽柳光响应特征的综合分析可知,带状混交下的柽柳具有高光合和高水分利用效率的特点,对于极端干旱的塔南地区而言,该种植方式下的柽柳生理特征表现出最好的适应性。

疏叶骆驼刺和多枝柽柳不同时期光合特性日变化及其与环境因子的关系

在自然条件下,利用Li-6400光合仪测定疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia Shap.）和多枝柽柳（Tamarix ramosissima Ledeb.）7-9月份的气体交换参数,分析2种植物净光合速率（Pn）与环境因子——光合有效辐射（PAR）、空气温度（Ta）、大气CO2浓度（Ca）、相对湿度（RH）之间的关系,以明确影响其光合作用的主导环境因子,为恢复和重建过渡带植被提供理论依据。结果显示：（1）疏叶骆驼刺不同时期Pn的日变化均为单峰曲线,多枝柽柳7、8月份的Pn日变化为单峰曲线,9月份为双峰曲线,且疏叶骆驼刺Pn的平均值（7.08μmol·m-2·s-1）高于多枝柽柳（5.54μmol·m-2·s-1）。（2）2种植物7-9月份的蒸腾速率（Tr）日变化均为单峰曲线,且疏叶骆驼刺Tr的平均值（5.46mmol·m^-2·s^-1）高于多枝柽柳（4.40mmol·m^-2·s^-1）;疏叶骆驼刺和多枝柽柳的胞间CO2浓度（Ci）的日变化趋势均呈＂倒钟型＂曲线,与Pn日变化趋势相反。（3）2种植物7-9月份的WUE日变化进程与各自的Pn日变化规律基本一致,多枝柽柳的WUE日均值（1.21 mmol·mol^-1）明显高于疏叶骆驼刺（0.97mmol·mol-1）。（4）偏相关分析显示,骆驼刺和柽柳的Pn与PAR呈显著正相关关系,而与RH呈显著负相关关系;回归分析显示,骆驼刺和柽柳Pn日变化的变异分别有35.6%和42.4%是由环境因子的日变化造成的;通径分析显示,各环境因子对Pn都具有显著的影响,其大小顺序分别为：Ta〉RH〉PAR〉Ca（骆驼刺）和PAR〉Ca〉Ta〉RH（柽柳）,且骆驼刺在7-9月份内PAR均为决策变量,RH为限制变量（除7月份外）;而柽柳在8、9月份内PAR均是决策变量,RH、Ca是限制变量。研究表明,疏叶骆驼刺属于高光合高蒸腾低水分利用效率型,多枝柽柳属于低蒸腾低光合高水分利用效率型;7月份骆驼刺和柽柳Pn的下降主要是由于气孔限制引起,而8、9月份主要是由非气孔因素限制所致;PAR和RH是影响骆驼刺和柽柳最重要的环境因子,其次是Ca,而Ta在不同时期的影响程度不同;疏叶骆驼刺和多枝柽柳与环境协同进化过程中产生了一定的生态适应性,但柽柳的WUE明显高于骆驼刺,推测柽柳的抗旱能力强于骆驼刺。

策勒绿洲外围6种优势防护林植物对不同灌溉量的光合及水分生理响应

以策勒绿洲外围6种人工栽培的优势防护林植物为研究对象,在绿洲外围设置A(0m3·m-2)、B(0.1m3·m-2)、C(0.2m3·m-2)3个不同灌水量处理实验,探讨优势防护林植物对不同灌溉量的光合以及水分生理响应特征。结果显示:(1)在不同灌溉量下6种优势防护林植物净光合速率的日变化趋势一致,均为典型的单峰型变化,除红枣以外,其它植物的净光合速率均表现为C>B>A。(2)随着灌溉量的增加,植物的蒸腾速率也在逐渐增大,灌木日蒸腾速率呈不规则的M型变化趋势。(3)除核桃外,其它植物清晨水势和正午水势均随着灌溉量的增加而增大,且均表现为B>C>A。(4)6种优势防护林植物在不同的灌溉量下的瞬时水分利用效率日进程基本上一致,且均表现为B>C>A。研究表明,从水分利用和灌溉量大小的角度来说,在防护林树种的选择中应该优先选用核桃、红枣、桑树和沙拐枣;综合考虑节水和植物生长的情况下,对红枣进行适量灌溉显然比核桃、桑树、柽柳、花棒和沙拐枣更为有效,所以红枣比其余5种植物更适于在策勒绿洲地区节水生长。

不同灌溉量对绿洲-荒漠过渡带多枝柽柳幼苗根系生长和分布的影响

为了探讨绿洲-荒漠过渡带上受损柽柳群落幼苗适宜生长的土壤水分条件，在塔南策勒绿洲外围设置A（不灌溉）、B（适度灌溉）、C（充分灌溉）3个处理的田间试验。于7～10月份考察了各处理柽柳幼苗粗根（〉2mm）和细根（〈2mm）生物量积累、空间分布等变化特征。结果显示：（1）随着灌溉量的增加，柽柳根系生物量积累不断增加，且在生长季末（10月份）增速最大，同时细根占总根重的比例从20.5％上升到29．8％，显著提高了幼苗吸收养分和水分的能力。（2）干旱胁迫（处理A）下柽柳幼苗根系的下扎深度大，但水平根幅的扩展却有限；适度灌溉（处理B）的生物量较处理A大，但小于处理C；根系扎根深度表现为处理A〉处理B〉处理C，各指标均处于中间状态；水分条件最好（处理c）时虽然垂直扎根深度小，但水平根幅最大，可以更有效利用浅层土壤资源。（3）柽柳幼苗大量根系集中在0～40cm的土壤表层，而且水分条件越好，这种集中趋势越明显；根系生物量随土壤深度的增加呈递减变化，细根的根长密度也有相似变化，但细根的比根长变化规律不明显，这可能与各层土壤微观环境的变化有关。研究表明，灌溉对柽柳幼苗根系的生长和分布有显著影响，充分灌溉下柽柳幼苗根系生物量积累最多且空间分布最大，该灌溉量有利于柽柳幼苗根系的正常生长和合理分布。

生石灰施用增加了酸性双季稻田氮素氨挥发损失

选择南方典型酸性双季稻田,采用通气法研究了不同生石灰用量对稻田氨挥发通量、田面水NH_4^+-N浓度和pH值的影响。结果表明:撒施生石灰显著影响稻田田面水NH_4^+-N浓度和pH值,生石灰用量与田面水NH_4^+-N浓度和田面水pH值之间均存在极显著正相关关系;撒施生石灰,显著增加稻田氮素氨挥发损失,早、晚稻季氨挥发损失量较不施生石灰处理分别增加2.20~22.91和3.08~52.44 kg/hm^2,增幅分别达19.28%~200.79%和6.96%~118.48%;当早、晚稻季分别施纯氮150和180 kg/hm^2时,撒施生石灰450~3 750 kg/hm^2,氨挥发损失量分别达13.61~34.32和47.34~96.70 kg/hm2,氮素损失率分别达7.44%~18.78%和21.66%~44.24%;当早、晚稻季生石灰用量分别超过900和1 800 kg/hm2时,稻田氨挥发显著增加。

基于不同用途的南方果园生草栽培及管理利用技术（英文）

大力实施南方果园生草技术,推进生态果园、观光果园建设,将发展果园循环农业形成的现代农业形象和优美田园风光,与乡村旅游休闲相结合,可作为乡村振兴的有力抓手之一。该文分析整理了南方果园生草常用植物品种及适用情况,并基于南方果园不同生草用途,从草种选择、栽培技术、管理方法、利用模式等方面给出了科学建议,为南方生态果园建设提供参考借鉴。

区域秸秆资源分布及全量化利用潜力分析

为进一步提高秸秆综合利用率,促进秸秆利用产业科学合理化,推动区域秸秆全量化利用,以湖南省为研究对象,对主要农作物秸秆资源量、人均秸秆占有量等进行了估算,明确了湖南省秸秆资源空间分布特征;同时结合湖南省秸秆利用竞争性需求量计算分析了全省秸秆全量化利用潜势。结果表明:2018年湖南省主要农作物秸秆理论和可收集资源量分别为4021.7和3039.1万t,主要以水稻秸秆为主,占比约65%;其次为油菜、蔬菜和玉米秸秆。不同农作物秸秆表现出不同的空间分布特征,水稻、油菜和蔬菜秸秆总体呈现自西向东、由南向北逐渐增加的趋势,而玉米秸秆则表现出相反的变化趋势。全省人均秸秆资源占有量仅为0.68 t,远低于全国平均水平。通过分析秸秆潜在利用途径,预测湖南省肥料化需求量为887.3万t,饲料化需求量为885.1万t,基料化需求量为83.2万t,原料化利用量为65.7万t;剩余秸秆可能源化利用量为1117.9万t。结合目前湖南省秸秆资源利用结构,全省实现秸秆全量化利用的总体趋势应为在保持基料化和原料化利用的基础上,适当减少肥料化,提高饲料化和能源化利用比率。

藻类在农业面源污染防控中的应用

根据2010年第一次全国污染源普查公报,农业面源污染已经成为我国地表水总氮(TN)、总磷(TP)等污染物的首要污染源。藻类广泛存在于包括稻田在内的各类水生态系统中,其生长需要消耗大量的N、P营养物质,而且藻类回收后还可用于生产生物燃料、生物肥料、土壤改良剂等,因此,利用藻类同化吸收水体中的养分可以实现农业面源污染物拦截净化和养分循环再利用双重目的。基于藻类生长特性,本文探讨了以藻类作用为主的稻田藻类固氮减磷、多营养级综合养殖系统、固着藻类沟渠净水系统及高效藻类塘等生态技术模式,并对各类技术模式的主要应用条件进行了深入比较和分析,以期为农业面源污染治理技术提供理论基础。

水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放研究进展

农田是温室气体的重要排放源之一,而水旱轮作是显著影响稻田温室气体排放的重要因素之一。本文分析了水旱轮作对甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)两种主要温室气体产排的影响,从水肥管理和不同轮作方式等方面论述其对水旱轮作系统中土壤CH4和N2O排放的影响,并根据温室效应等因素,综合性地提出了推行稻季节水灌溉、规范作物施肥管理和优化轮作模式3种减排措施,以期为水旱轮作稻田温室气体减排提供参考。

基于不同用途的南方果园生草栽培及管理利用技术

大力实施南方果园生草技术,推进生态果园、观光果园建设,将发展果园循环农业形成的现代农业形象和优美田园风光,与乡村旅游休闲相结合,可作为乡村振兴的有力抓手之一。本文分析整理了南方果园生草常用植物品种及适用情况,并基于南方果园不同生草用途,从草种选择、栽培技术、管理方法、利用模式等方面给出了科学建议,为南方生态果园建设提供参考借鉴。

湿地植物在农业面源污染防治中的应用研究进展

湿地植物作为湿地生态系统中主要的建群种类,能有效吸收和去除水体中的氮、磷等富营养物质,在农业面源污染防治中应用广泛。本文结合国内外研究,综述了适用于农业面源污染防治的湿地植物,并对其氮、磷、有机物的去除效果进行了比较。从应用及配置方法上,论述了湿地植物选择和优化配置对农业面源污染防控和农田区域生态恢复的意义,以期为农业面源污染净化工程中湿地植物的设计应用提供决策依据和技术支持,并对今后的研究方向提出建议。

有机肥施用对田面水氮磷流失风险的影响

为探明化肥配施有机肥对田面水氮、磷流失及水稻系统养分吸收的影响,采用田间小区试验,设置常规施肥处理(FN)、常规施肥减氮磷量20%处理(F0)、减氮磷20%+有机肥处理(F1~F4处理有机肥施用量分别为1 500、3 000、4 500和6 000 kg/hm^2)共6个处理,探索化肥减量20%配施有机肥的最优组合.结果表明:不同施肥处理下,田面水中ρ(TN)、ρ(NH^+4-N)均于施肥后第1天达到峰值,随后迅速下降,于第7天后逐渐趋于稳定,ρ(TN)和ρ(NH^+4-N)分别维持在各自峰值的5. 1%~10. 9%与4. 8%~9. 6%,田面水中ρ(TP)的变化趋势与ρ(TN)相似;F0与F1处理均能有效降低田面水中ρ(TN)和ρ(TP).与FN处理相比,F1处理下ρ(TN)、ρ(NH^+4-N)与ρ(TP)平均值分别降低了6. 5%、9. 1%和3. 1%,该处理能够有效地降低氮、磷养分流失风险,且增施有机肥可使水稻增产0. 2%~19. 8%,地上部分氮、磷累积量随有机肥施用量的增加而显著增加(P<0. 05).综合水稻产量、养分吸收和田面水养分动态等指标发现,F1处理不仅能提高区域双季稻产量,还能有效控制田面水氮、磷养分浓度,降低氮、磷地表径流产生的农田面源污染风险,是针对南方双季稻田的一项"控源节流"优化施肥模式.

腐殖酸水溶肥应用于重金属污染稻田的效果研究

【目的】本研究为指导腐殖酸水溶肥对重金属污染农田的修复治理及其大面积的推广应用提供理论依据。【方法】采用田间小区试验,选择湖南浏阳镉(Cd)砷(As)铅(Pb)复合污染稻田,研究腐殖酸水溶肥的修复效果。【结果】施用150~900 kg·hm-2的水稻产量比对照增产6.31%~8.43%(P<0.05);低量(75~150 kg·hm-2)施用腐殖酸水溶肥显著促进了水稻Cd吸收,高量(600~900 kg·hm-2)施用则可显著降低水稻Cd含量,施用腐殖酸水溶肥75和150 kg·hm-2的稻米Cd含量分别增加了12.24%(P<0.05)和15.21%(P<0.05),施用600和900 kg·hm-2的稻米Cd含量分别降低了28.28%(P<0.05)和29.63%(P<0.05);施用腐殖酸水溶肥可减少水稻As和Pb的积累,施用腐殖酸水溶肥150~900 kg·hm-2的稻米As、Pb含量分别下降了33.96%~44.92%(P<0.05)和21.38%~27.90%(P<0.05)。【结论】水稻增产和重金属含量降低综合效果表明,施用腐殖酸水溶肥600~900 kg·hm-2可确保水稻显著增产的同时,同步降低稻米Cd、As、Pb含量。

南方流域农业面源污染现状及治理对策（英文）

针对中国南方农作物生产集中区域农业面源污染严重等问题,从种植业、畜禽养殖业、水产养殖业以及村域径流等不同污染源角度出发,分析了南方流域农业面源污染的现状和近年来综合防控实践中所采用的主要技术措施。提出要从农田生态系统功能恢复和优化的角度出发,加强优产减污控制、布局配置优化、循环体系构建、管理制度完善,构建生态系统要素与物质交换、能流与物流联动及信息流互换的综合防控策略,维持和提高农业生态系统自身消纳农业面源污染的能力等治理对策。

洞庭湖区沧浪河流域农业面源污染现状调查与分析

为了摸清洞庭湖区汉寿县沧浪河流域农业面源污染情况,依据农业面源污染的主要来源,对沧浪河流域水产养殖、畜禽养殖、种植业及农村生活污染的总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)等农业面源主要污染物排放状况进行了调查与分析。结果表明:区内TN、TP和COD的排放总量分别为243.4、37.9和891.6 t/a;其中,水产养殖的污染排放最为严重,分别占排放总量的60.8%、71.5%和26.6%;其次为畜禽养殖污染和农村生活污染,种植业污染排放相对较轻。因此,沧浪河流域农业面源污染防治应重点开展水产养殖污染治理。

南方流域农业面源污染现状及治理对策

针对中国南方农作物生产集中区域农业面源污染严重等问题,从种植业、畜禽养殖业、水产养殖业以及村域径流等不同污染源角度出发,分析了南方流域农业面源污染的现状和近年来综合防控实践中所采用的主要技术措施。提出要从农田生态系统功能恢复和优化的角度出发,加强优产减污控制、布局配置优化、循环体系构建、管理制度完善,构建生态系统要素与物质交换、能流与物流联动及信息流互换的综合防控策略,维持和提高农业生态系统自身消纳农业面源污染的能力等治理对策。