玉米基肥期农田土壤氨挥发量与近地表氨浓度相关性研究

农田氨排放量与近地表氨浓度密切相关,但两者能否相互转换还缺乏系统研究。基于此,以近地表氨浓度经典方法(被动法)为主要使用方法,以传统海绵法为对照方法,在豫南砂姜黑土开展5种典型施肥处理玉米季基肥期氨排放量与近地表氨浓度的相关性研究。结果发现,不同施肥处理的氨挥发峰值均出现在施肥后的2-4 d,第5天开始显著降低,第8天之后基本与对照无明显差异;不同处理的氨累计排放量差别较大,排序为TR>OPT>SOPT>HK>CK,累计排放量分别为7.68、5.48、3.37、2.78和0.22 kg·hm^(-2);同时发现,不同施肥处理近地表氨浓度也有相同趋势,峰值同样出现在施肥后的2-4 d,第5天开始显著降低,平均氨质量浓度排序为TR>OPT>SOPT>HK>CK,均值分别为17.5、11.6、10.7、8.21和1.70μg·m^(-3)。线性相关性分析表明,施肥后前8 d不同施肥处理的氨挥发量与近地表氨浓度的线性相关性较强,而8 d之后两者的相关性较弱,说明近地表氨浓度和农田氨挥发量的相关性与农田氨挥发量的高低有关。除此之外,不同方法中被动法对低施氮量和缓释肥的估算优于排放因子法,而排放因子法对高施肥条件下氨挥发量的估算优于被动法。整体而言,被动方法估算氨挥发量的相对误差介于-15.9%-17.5%之间,排放因子法相对误差介于-54.3%-81.8%之间,被动方法明显具备更高的估算精度。以上结果说明,被动方法可以潜在替代传统氨监测方法估算大区域农田氨挥发量,但估算精度主要集中在高氨排放期。

云南九大高原湖泊湖滨带入侵植物物种组成与分布特征

湖滨带植物多样性是湖滨带生态系统维持稳定的关键,入侵植物的出现破坏湖滨带生态平衡,对湖滨带生态安全造成威胁。为揭示云南九大高原湖泊湖滨带入侵植物组成与分布特征,基于文献报道及野外踏查,整理得到云南九大高原湖泊湖滨带外来入侵植物名录,并对其种类组成、原产地、生活型、分布特征、区系类型、繁殖特征进行了分析。结果显示,云南九大高原湖泊湖滨带有外来入侵植物64种,隶属于23科52属。从种类组成上看,外来入侵植物多为菊科(Asteraceae)和苋科(Amaranthaceae);从分布特征上看,滇池湖滨带入侵植物分布最多,泸沽湖湖滨带入侵植物分布最少;从原产地上看,超过50%的入侵植物来自美洲;从生活型上看,外来入侵植物几乎均为草本植物,且以一年生草本植物居多;从物种分布上看,白车轴草Trifolium repens、凤眼莲Eichhornia crassipes、土荆芥Dysphania ambrosioides、喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides分布最广;从区系类型上看,九大高原湖泊湖滨带外来入侵植物科和属的区系类型均具有明显的广布与泛热带分布特征;从繁殖特征上看,外来入侵植物花期集中于7-10月,果实类型多为被毛瘦果。研究表明,云南九大高原湖泊湖滨带入侵植物较为多样,与同区域数据比对后发现九大高原湖泊湖滨带入侵植物种数有所增加。不同湖滨带入侵植物种数的差异可能与海拔、温度和周边人口数量有关,较高的海拔,较低的年均温以及较少的周边人口数量都有利于减少湖滨带入侵植物种数。研究结果将为高原湖泊湖滨带生态系统风险评估和防控部署提供理论基础。

濒危植物邢氏水蕨和海南岛水蕨叶绿体序列rbcL比较及隐种分析

2021年,水蕨属(Ceratopteris)所有植物包括邢氏水蕨(C.shingii)、水蕨(C.thalictroides)和粗梗水蕨(C.pteridoides)被列为国家二级重点保护野生植物。水蕨属植物是研究植物性别决定、配子体形态建成以及遗传学、细胞生物学和生物化学等学科的模式植物之一,也是中国重要的野生水生植物种质资源。隐种(Cryptic species)问题已经成为系统分类研究、物种形成机制、生物进化和基于保护目的的种群遗传研究及保护计划共同关注的重要问题。基于叶绿体rbcL序列评价邢氏水蕨和海南岛陵水黎族自治县白水岭(BSL)、陵水黎族自治县木号镇(BJC)、海口城西镇(SPSK)等3个新发现的水蕨种群叶绿体序列rbcL的差异及系统发育关系,分析新发现尚未被评价的3个水蕨种群的隐种类型,为水蕨属不同物种和隐种的保护及利用提供科学依据。结果表明,邢氏水蕨和3个种群水蕨的rbcL序列长度为1227 bp,邢氏水蕨有2个变异位点,分别在783 bp处和1164 bp处。采用邻近法(NJ)构建了水蕨属叶绿体rbcL系统发育树。系统发育树显示BSL、BJC、SPSK等3个种群的水蕨与南方型水蕨隐种聚为同一支,表明这3个地方的水蕨隐种为南方型;而邢氏水蕨单独成一支。遗传距离分析显示BSL、BJC、SPSK种间遗传距离为0,与南方型水蕨之间遗传距离也为0;邢氏水蕨与BSL、BJC、SPSK遗传距离为0.002。结果进一步表明,海南岛的BSL、BJC、SPSK等3个种群水蕨为南方型水蕨,同时为邢氏水蕨的分类提供了佐证。不同的水蕨及隐种应该采取不同的保护策略,且邢氏水蕨应得到优先保护。保护邢氏水蕨和3个南方型水蕨种群的原生境是最有效的保护策略。

2001-2020年内蒙古净生态系统生产力格局多时间尺度分析

掌握净生态系统生产力(NEP)时空格局对提高干旱/半干旱地区生态系统功能有重要意义。已有的NEP时空格局研究大多以年尺度开展分析,而NEP在多时间尺度上的特征差异尚不明晰。基于多源遥感、气象和地面实测数据,采用CASA模型、土壤呼吸地质统计模型(GSMSR)和土壤呼吸-土壤异养呼吸(Rs-Rh)关系模型耦合模拟内蒙古2001-2020年NEP,分析其年、季、月多时间尺度时空特征,并探讨8种不同植被NEP的多时间尺度特征差异。结果表明,1)内蒙古年尺度NEP的空间分布格局稳定,从东北向西南递减,这一格局与春夏秋3季及植被生长期的3-10月一致,而冬季植被进入休眠期使得空间差异显著减小。2)内蒙古多时间尺度NEP年际变化趋势有所不同:年尺度上,内蒙古总NEP呈波动上升趋势,年际变化率为C 3.75 Tg·a^(-1);季尺度上,夏季增长趋势最大,占全年增长的41.6%,春秋两季对NEP的增长也起到至关重要的作用,分别占比34.9%和23.3%,冬季对NEP增长贡献非常有限;月尺度上,NEP年内变化与植被生长物候周期较为接近,1月和12月年际NEP为减少趋势,其余月份年际NEP均为上升趋势,其中9月增长趋势最大,占全年增长的19.3%。3)不同植被类型NEP年际趋势存在差异,5种植被类型年NEP呈增长趋势,3种呈下降趋势;草地在季尺度年际变化中均保持增长,在夏季最高,而灌木林在季尺度年际变化中均为降低趋势,夏季降幅最大;月尺度年际变化中灌木林均为降低趋势,1月降幅最大。该研究能够为明晰区域碳循环及改善生态系统功能提供科学依据。

济南市柴油型移动源排放颗粒物中碳组分特征和排放量估算

为了识别济南市柴油型移动源排放颗粒物中碳组分特征,采用稀释通道采样器于2021年采集了柴油货车和工程机械尾气排放颗粒物,并对汽油车尾气一并采集对比,分析了尾气排放颗粒物质量浓度和其中的碳组分。结果表明,柴油型移动源排放颗粒物质量浓度明显高于汽油车,且以细颗粒物为主,PM_(2.5)/PM_(10)数值几乎接近于1.0,其中柴油货车排放颗粒物质量浓度高于工程机械,且随车型增大排放颗粒物质量浓度增大,重型柴油载货车排放PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度最大,分别为4.56×10~4μg·m^(-3)和4.71×10~4μg·m^(-3)。柴油货车PM_(2.5)和PM_(10)排放因子范围分别为8.90-21.8 mg·km^(-1)和9.40-22.5 mg·km^(-1),工程机械中破碎机颗粒物排放因子略大于挖掘机,破碎机PM_(2.5)和PM_(10)排放因子分别为0.12 g·kW^(-1)·h^(-1)和0.14 g·kW^(-1)·h^(-1),挖掘机排放因子分别为0.10 g·kW^(-1)·h^(-1)和0.11 g·kW^(-1)·h^(-1)。碳组分为柴油型移动源排放颗粒物的主要成分,其中工程机械排放总碳(TC)在颗粒物中占比约为66.0%,大于柴油货车的占比41.5%(PM_(2.5))和45.5%(PM_(10))。根据有机碳(OC)和元素碳(EC)在尾气排放颗粒物占比分析可知,柴油货车排放以OC为主,而工程机械排放EC高且为柴油货车2倍多。汽油车与柴油货车OC中占比最高的碳组分相同,均为OC2,而工程机械为OC1。EC2为柴油型移动源排放EC的主要组分,车型最大的重型柴油载货车排放EC2占比最大,分别为20.7%(PM_(2.5))和21.8%(PM_(10)),但汽油车跟柴油货车不同,EC1为汽油车排放主要碳组分。基于2021年济南市柴油货车和工程机械保有量,对城市柴油型移动源碳组分排放量进行了估算,发现柴油型移动源尾气排放PM_(10)中碳组分排放量高于PM_(2.5),工程机械尾气中碳组分排放量高于柴油货车,因此应加快推进机动车新能源化的发展以及工程机械的清洁化发展。

好氧颗粒污泥结构稳定强化策略研究评述

好氧颗粒污泥由于其强大的抗冲击能力和出色的除污效果,在常规活性污泥性能升级改造中得到热点关注,而其形成时间较长和稳定性较弱的问题限制了在污水处理厂的商业化应用。为了能尽快将好氧颗粒污泥技术广泛投入到污水处理领域中,有必要重新深入认知形成机制和结构稳定性的关键影响因素,从而达到精准调控其形成过程和实现长期稳定有效使用目的。该文通过系统地收集和分析相关研究文献,梳理了好氧颗粒污泥形成机制,形成机制主要集中在七大类假说,即晶核理论、自凝聚原理、胞外聚合物假说、丝状菌假说、细胞疏水性假说、选择压驱动假说和阶段假说等。从宏观和微观两个角度分析了其稳定性的关键影响因素。宏观上,反应器的高径比、水力剪切力、有机负荷率等因素都会对好氧颗粒污泥的形成和稳定性产生影响;微观上,微生物的群体感应及其分泌的胞外聚合物等因素也发挥着重要作用。详细阐述了好氧颗粒污泥微生物群落组成和功能,进一步整理了好氧颗粒污泥微生物群落与颗粒结构稳定性能的内在关联。依据以上研究进展并结合工程应用的实际情况和需求,总结概况了好氧颗粒污泥结构稳定强化策略,即控制污泥粒径、改善进料与曝气方式、调控胞外聚合物分泌、调控群体感应等。初步构想了基于生物强化、崩解和再造粒的技术路径,具有生化、物化和化学理论融合的特点,在一定程度上可能代表了群体感应-晶核凝聚共诱导造粒的研究方向。

绿化覆盖率对城市绿地破碎度与地表温度的关系的影响

优化绿地空间配置(如破碎度)是改善城市热环境的有效途径。然而绿地破碎度对城市热环境的影响可能随绿化覆盖率的变化而变化,对改善城市热环境提出了巨大挑战,但相关研究十分缺乏。以长沙市为例,利用Landsat地表温度表征城市热环境,使用解译于高分2号遥感影像的城市绿地图在1 m像元尺度量化绿化覆盖率和绿地破碎度(用绿地边界密度表征)。以419个1 km格网为分析单元,应用分段线性回归揭示绿化覆盖率与绿地破碎度间的非线性关系,识别绿化覆盖率阈值并以此为标准将419个1 km格网划分为高绿化覆盖率区和低绿化覆盖率区。以1 km格网平均地表温度为因变量,绿化覆盖率、绿地破碎度、水体覆盖率和裸地覆盖率为自变量从研究区、高绿化覆盖率区和低覆盖率区3个方面建立多元线性回归模型阐明绿地破碎度对地表温度的影响。最后进行方差分解分析绿化覆盖率、绿地破碎度和其他土地覆盖率对地表温度的独立和联合影响。结果显示,1)绿地破碎度随绿化覆盖率的增加先增加后降低,阈值为44.9%。2)整个研究区,4个指标可解释69.1%的地表温度变异,地表温度随绿化覆盖率、水体覆盖率、裸地覆盖率和绿地破碎度的增加显著降低。3)低绿化覆盖率下绿地破碎度显著影响地表温度,高绿化覆盖率下绿地破碎度对地表温度呈不显著正影响。4)在研究区和不同绿化覆盖率区域,绿化覆盖率对地表温度的独立影响均高于绿地破碎度的独立影响。建议长沙城市绿地规划管理在提高绿化覆盖率的同时可提高低绿化覆盖率区域绿地破碎度以改善城市热环境。

辽河口湿地土壤有机碳组分特征及其影响因素

湿地生态系统碳汇潜力巨大,但不同的气候条件及植被类型,导致湿地土壤有机碳库组分有较大的差异,进而导致不同类型的湿地土壤有机碳受土壤理化性质的影响也有差异。深入了解土壤有机碳组分特征对滨海湿地生态系统开发及保护具有重要意义。以辽河口湿地为对象,选取5种土地覆盖类型(翅碱蓬群落、芦苇群落、光滩裸地、油井区和农耕区),分析不同土地覆盖类型下土壤有机碳组分及土壤基本理化性质,对所得数据进行相关性和差异性分析,以期探明辽河口湿地土壤有机碳组分特征,并确定土壤理化性质对辽河口湿地有机碳储量的影响。结果表明:辽河口湿地在不同土地利用类型下土壤总有机碳(Soil organic carbon,SOC)含量差异显著,其中芦苇群落碳储量最丰富,达(52.6±3.80) g·kg^(-1),光滩裸地碳储量最少,为(28.2±7.05) g·kg^(-1);在植物覆盖下土壤有充沛的碳输入而有利于土壤有机碳的固定,这一现象随土层深度的加深而减弱。轻组分有机碳(Light fraction organic carbon,LFOC)、重组分有机碳(Heavy fraction organic carbon,HFOC)和易氧化有机碳(Easily oxidized organic carbon,EOC)均与SOC含量具有显著的相关性(P<0.05),相关性大小为EOC>HFOC>LFOC。SOC含量与pH值、阳离子交换量呈显著正相关,而受含水率、总可溶性固体的影响不显著,这一现象可能与有机碳组分特征有关。辽河口湿地土壤碳库中HFOC占比最大,EOC占比最小,碳库结构较为稳定。pH值、阳离子交换量主要通过影响HFOC积累速率来影响SOC含量。因此,提高湿地土壤中较为稳定的HFOC储量,有助于提升湿地土壤的固碳能力。研究结果可为滨海湿地生态系统保护与碳汇功能提升提供参考。

中国沿海地区植被NDVI时空变化及驱动力分析

研究植被变化对区域生态修复具有重要意义。以中国沿海地区为例,基于归一化植被指数(NDVI)和降水、夜间灯光等自然和人为因子数据,运用Theil-Sen Median趋势分析+Mann-Kendall检验、最优参数地理探测器(OPGD)、相关分析和Hurst指数,多时空尺度探讨了中国沿海地区植被NDVI时空变化规律及其驱动力。结果表明:1)2001-2020年研究区植被状况较好,NDVI多年均值为0.762,具体到各分区,东北沿海的NDVI均值最高,其次是华南沿海,华东沿海和华北沿海;全区NDVI逐年变化率为0.019/10 a(P<0.01),不同分区的上升趋势从大到小为华南沿海、东北沿海、华北沿海和华东沿海,区域内植被状况不断改善,退耕还林还草和沿海防护林等生态工程效益不断显现;2)夜间灯光指数在全区各个因子中的解释力最大(q值为0.354),人为因素对NDVI的解释力明显大于自然因素,其对植被恢复产生了积极影响,并且随时间推移逐渐增强;3)两因子结合后的解释力大于单因子,表现为双因子增强和非线性增强。在全区范围内,影响最大的一对交互作用为土壤类型∩夜间灯光,其他分区则为日照时数∩夜间灯光(东北沿海地区),土壤类型∩夜间灯光(华北沿海和华东沿海地区),人口密度∩夜间灯光(华南沿海地区),自然因素和人类活动因素作用后影响力有了显著提升,但人类活动因素仍占据主导地位;4)Hurst指数均值为0.463,未来一段时间内,研究区内植被变化有66.3%的地区表现出一定的反持续性。研究结果有利于为中国沿海地区生态保护和高质量发展提供科学支撑。

天山北坡雪岭云杉森林土壤微生物群落及影响因素研究

土壤微生物是维持森林生态系统平衡与土壤养分的一个重要因素。雪岭云杉林是天山重要的生态屏障和珍贵生物资源,其生态系统的固碳能力持续提升。研究雪岭云杉森林土壤微生物群落特征及微生物与土壤养分之间的互作关系,对维持雪岭云杉森林生态系统质量,促进雪岭云杉森林生态系统可持续发展至关重要。以天山北坡雪岭云杉林表层土为研究对象,利用宏基因组技术,探究天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落组成和多样性及其影响因素。结果表明,天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落特征表现为细菌相对丰度82.5%,真菌1.3%,古菌0.5%,其他15.7%。细菌Alpha多样性在中东部和西部之间有显著性差异;古菌Beta多样性在中部与西部存在显著差异,且中部和东部之间极显著;细菌Beta多样性在3个区域之间均有显著差异,其中西部与东部极显著;真菌Beta多样性仅中部与东部存在极显著差异。古菌多样性主要受有机碳、总氮、pH和土壤湿度的影响;细菌多样性主要受氮素、pH、年均降水量和年均摄氏温度的影响;真菌群落多样性主要受微生物碳和年均摄氏温度的影响。综上说明,土壤因素和水热条件在天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落分布中起主要控制作用,其中pH值和年均摄氏温度是微生物类群空间分异的主导因素。该研究探讨了环境因子对雪岭云杉林土壤微生物分布的调控作用,为今后森林的经营和可持续发展提供依据。

三维多孔生物炭吸附剂的制备及其对菲的吸附行为

以生活中常见的丝瓜络为原材料,在氮气保护和不同温度(600、700、800、900℃)的条件下热解制备了三维多孔丝瓜络生物炭(LSBC600、LSBC700、LSBC800、LSBC900)。表征了丝瓜络生物炭的理化性质,通过动力学吸附实验和等温线吸附实验研究了不同热解温度条件下制备的丝瓜络生物炭对菲的吸附动力学特征和吸附等温线特征,探讨了可能的吸附机理,评估三维多孔生物炭对菲的去除能力,为水生态系统保护和饮用水安全提供科学依据。结果表明,热解温度会影响生物炭的表面官能团组成,进而影响其芳香性。丝瓜络生物炭呈现多管束堆叠的三维多孔结构,随着热解温度的升高,挥发性物质减少,丝瓜络生物炭的表面变得粗糙,比表面积增大,芳香结构增加;LSBC900的比表面积达到了467 m^(2)·g^(-1)。吸附动力学结果说明,丝瓜络生物炭对菲的吸附是复杂和多阶段的,主导吸附速率的是液膜扩散过程,其次是颗粒内扩散过程。在600-900℃范围内,随着热解温度的升高,丝瓜络生物炭对菲的平衡吸附量升高,吸附速率加快。吸附等温线结果说明,热解温度升高可以提高丝瓜络生物炭对菲的吸附容量。根据Langmuir等温线模型,在吸附动力学实验(ρ_(0)=5.00 mg·L^(-1))中,LSBC900的平衡吸附量为16.3 mg·g^(-1),初始吸附速率为9.60 mg·L^(-1)·min^(-1),最大吸附量达到了26.0 mg·g^(-1),超过了大部分已报道的材料。菲在丝瓜络生物炭上的吸附是一个自发的过程(ΔG<0),疏水相互作用和π–π电子供体受体相互作用可能是菲在丝瓜络生物炭上吸附的主要机制。这些发现证明三维多孔丝瓜络生物炭是有效和可行的,可用于水体中有机微污染物的去除。

三江源地区土壤和牧草中的有机氯污染物:分布、来源和生态风险

三江源地区是“亚洲水塔”的重要组成部分。该地区复杂的大气环流可能为持久性有机污染物(POPs)的输入提供动力。在采集三江源地区土壤和牧草的基础上,获得该地区有机氯类污染物(OCPs,POPs的一类)的污染水平并进行来源解析,以期对POPs的潜在生态风险进行评估。结果表明,1)三江源地区土壤和牧草中滴滴涕(DDTs)的含量分别为低于检出限(BDL)-2.32×10^(4)pg·g^(-1)(平均3003 pg·g^(-1))和BDL-2.44×10^(4)pg·g^(-1)(平均3539 pg·g^(-1)),高于全球其他高海拔草地地区;而土壤和牧草中六氯苯(HCB)、六六六(HCHs)和多氯联苯(PCBs)的含量则与全球背景水平相当。2)三江源地区的OCPs整体呈现东高西低的空间分布特征。反向气团轨迹显示高含量的OCPs主要来自于三江源以东的地区。此外,人口密集的城镇地区具有相对高的OCPs含量,表明当地的零星地区可能存在OCPs使用/排放史。3)三江源地区土壤和牧草中的OCPs含量与年降水量显著正相关(P值分别小于0.05和0.1),而土壤DDTs与热力学温度的倒数(1/T)线性关系的斜率可达-9×10^(7)。降水冲刷和地气交换很可能是大气中OCPs向三江源地区地表介质输入的关键过程。4)三江源地区有机氯污染物在土壤-牧草间的平均生物浓缩系数为11,表明有机氯污染物在牧草中发生了富集。基于定性评价的效应区间低/中值法和危害商法的生态风险评估显示,三江源地区OCPs对生态系统的总体风险较小,但后续研究中仍需关注该地区东部城镇的DDTs生态风险。研究结果可为青藏高原生态环境保护和三江源国家公园建设提供数据支撑。

营养调控影响滇杨幼苗镉积累的效应模型分析

营养调控是强化植物修复效率的重要手段。滇杨(Populus yunnanensis)作为修复土壤镉(Cd)污染的重要候选树种,Cd耐受能力较强,但Cd积累量不高。以滇杨为研究对象,采用“3414”试验设计,开展氮(N)、磷(P)、钾(K)三因素四水平(0、100、200、400 mg·kg^(-1))共15个处理的营养调控盆栽试验。通过肥料效应模型推算最佳施肥量、最大Cd积累量以及提升滇杨Cd积累量的最佳施肥方案。结果表明,施加N、P、K均能提升Cd胁迫下滇杨的生物量,提升比例为70.5%-132%,生物量随N、P和K浓度增加而呈现先增加后降低趋势,均在200 mg·kg^(-1)时达到最大值,施N对生物量的促进最显著。滇杨Cd积累量受N影响最大,其次为P,再次是K。无N处理(N0P0K0、N0P2K2)的Cd积累量最低,高N、高P处理(N2P4K2、N4P2K2)的Cd积累量最高。一元模型拟合结果显示,N以374.704 mg·kg^(-1)施加时可获得最大Cd积累量(2.168 mg·pot^(-1)),拟合方程为y=-0.0000090x^(2)+0.0067x+0.92;二元模型拟合时,N、P分别按344.125、278.633 mg·kg^(-1)施加时Cd积累量较大,达到2.057 mg·pot^(-1),拟合方程为y=0.091+0.0090x_(1)+0.0028x_(2)-0.000021x_(1)x_(2)-0.0000047x_(1)^(2)+0.0000074x_(2)^(2);三元模型拟合时,N、P、K分别按468.911、46.774、305.529 mg·kg^(-1)施加时Cd积累量较大,拟合方程为y=0.81+0.0025x_(1)-0.0015x_(2)+0.0029x_(3)+0.000012x_(1)x_(2)-0.0000065x_(2)x_(3)-0.000017x_(1)x_(3)+0.000011x_(2)^(2)+0.0000015x_(3)^(2)。结合实际最大处理(N4P2K2)与模型拟合结果,推荐基质营养背景下最佳施肥方案为:N 374.704 mg·kg^(-1)+P_(2)O_(5)200.000 mg·kg^(-1)+K_(2)O 200.000mg·kg^(-1)。由冗余分析可知,滇杨Cd积累量与生物量、土壤速效N、速效P呈正相关,与pH、速效K呈负相关,说明营养调控可通过改变滇杨生物量以及土壤性质影响Cd积累。研究结果可为滇杨修复Cd污染土壤的应用实践提供科学依据。

碳源补充型高级氧化法工艺净化水中磺胺类抗生素研究进展与趋势

磺胺类抗生素(SAs)是自然水环境和污水处理系统中检出频次与残留浓度最高的抗生素之一。过氧乙酸(PAA)作为广谱性杀菌剂,因其氧化性强、环境友好等优势,其用于有机污染物降解成为研究热点之一。与传统H2O2基芬顿法等无机氧化法相比,PAA氧化反应生成乙酸,经中和后转化的乙酸钠可为后续生化工艺段提供优质碳源,有效降低含SAs废水的处理成本。该文对PAA基碳源补充型高级氧化法的研究进展与趋势进行了系统总结。以SAs作为典型水环境污染物,对近年来PAA基碳源补充型高级氧化工艺进行了系统总结分析,比较分析了其对各类水质背景中SAs的去除效能,并对过渡金属、碳基材料等多种PAA活化方式,工艺运行参数、活性氧物种(ROS)的交联作用机理以及SAs降解机制进行了剖析。研究发现,乙酰氧基自由基和乙酰过氧基自由基为PAA基高级氧化工艺中的基础活性物质,pH、PAA含量、共存物质等会不同程度上影响体系中ROS的生成路径。此外,磺胺类抗生素主要包括五元磺胺和六元磺胺,二者降解机理存在一定差异。五元磺胺降解主要依靠苯胺环上氨基氧化、羟基取代、S–N/S–C键断裂、N中心自由基偶联反应等4种途径;六元磺胺降解过程还包括SO_(2)脱除、斯迈尔斯重排等机制。在PAA基碳源补充型高级氧化工艺研究领域,新型高性能非均相PAA活化方式开发、实际工况的运行调控与成本控制等将成为未来研究热点。该文可为PAA基碳源补充型高级氧化工艺治理水环境新污染物的研究与应用方向提供参考。

东莞城市河流大型底栖动物群落结构及影响因子

了解城市化进程对河流生态系统结构组成的影响是城市水生态环境保护的基础。为探究城市河流大型底栖动物群落结构的时空变化特征,于2021年12月-2022年1月和2022年5-6月对东莞市内东江、东引运河、石马河3条城市河流开展大型底栖动物监测。结果显示,东莞城市河流大型底栖动物种类组成上节肢动物占优势地位,其次是软体动物。科级分类水平上,枯水期常见科级分类单元包括齿吻沙蚕科、田螺科、摇蚊科、长臂虾科等,丰水期常见科级分类单元为田螺科、颤蚓科等。霍甫水丝蚓Limnodrilus hoffmeisteri、宽身舌蛭Glossiphonialata、梨形环棱螺Bellamya purificata、中华沼螺Parafossarulus sinensis、钩虾属一种Gammarus sp.和湖沼股蛤Limnoper lacustris是造成群落结构时空差异的关键物种。物种丰富度和现存量枯水期高于丰水期,石马河高于东江和东引运河。基于统计学的估计值表明,整体上大型底栖动物物种数46-52种,枯水期约38-42种,丰水期约28-31种,石马河物种数最高(约35-38种)而东江最低(约23-27种)。β多样性丰水期高于枯水期,东引运河最高而石马河最低。CCA分析发现水温、高锰酸盐指数、总溶解性固体和底质重金属(铜、汞、锌、砷)是枯水期大型底栖无脊椎动物群落结构的主要影响因子;溶解氧和总溶解性固体是丰水期的主要影响因子。该研究结果表明减少水质污染、增加河道生境多样性是东莞城市河流未来生态修复的管理方向。

覆膜垄作对旱地雨养马铃薯田N2O排放的影响

旱地雨养马铃薯(Solanum tuberosum)田是一个重要的氧化亚氮(N_(2)O)排放源,是当前农业温室气体排放的研究热点之一。在马铃薯主粮化战略的推动下,马铃薯种植面积不断扩大,覆膜和垄作栽培是其中两种重要的种植方式,但其栽培下的马铃薯田N_(2)O排放规律尚不十分明确。选择内蒙古自治区武川县自然降水条件下的马铃薯田为试验对象,设置平作覆膜、垄作覆膜、平作不覆膜和垄作不覆膜4种处理,采用静态箱(暗箱)-气相色谱法监测N_(2)O的排放通量并分析其排放特征,运用实时荧光定量PCR技术(Real-time quantitative PCR,q-PCR)检测不同时期与N_(2)O排放相关的硝化菌和反硝化菌丰度,并测定相关的土壤要素,进而探究在覆膜和垄作条件下,影响雨养马铃薯田N_(2)O排放特性和规律的微生物机理。结果表明,雨养马铃薯田是N_(2)O排放源,其全生育期内平均N_(2)O累积排放量为N(0.47±0.08)kg·hm^(-2)。N_(2)O排放通量与土壤温度、水分含量之间具有显著的正相关关系(P<0.05)。在整个马铃薯生育期,氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing Archaea,AOA)基本起到了控制N_(2)O排放的作用(P<0.05),而不是氨氧化细菌和反硝化菌。覆膜和垄作都可以直接或间接改变土壤物理性质使根际生态微环境发生变化,进而影响硝化菌和反硝化菌的活性,最终使N_(2)O排放发生变化。其中,覆膜垄作处理的N_(2)O累积排放量及排放强度最高,且垄作不覆膜处理的排放最少(P<0.05),累积量达到了0.401-0.515 kg·hm^(-2)。因此,从减排和不减产的角度来看,采用垄作不覆膜的种植方式效果最显著,旨在为旱地农业生产的可持续发展提供理论依据。

采伐后各演替阶段红松种群结构和动态特征

研究阔叶红松林皆伐后各演替阶段红松种群结构和动态特征可以更好地理解生态系统的演替规律及其维持生物多样性的作用机制,为林区可持续经营提供理论依据。以分布于小兴安岭地区凉水国家级自然保护区内原始红松林采伐后形成的4个不同演替阶段的次生林为对象,根据全体乔木和红松的种群静态生命表、存活曲线、生存函数和动态指数以及对其时间序列预测,进行种群结构和动态特征分析。1)在次生演替序列中,在先锋群落和中期群落,全体乔木和红松第Ⅰ龄级的株数均较多,分别为1 486 plant·hm^(-2)和467 plant·hm^(-2),占总株数的77.032%和94.341%。2)全体乔木在先锋群落第Ⅳ-Ⅴ龄级死亡率(q_x)最高,达到0.934;而在稳定群落第Ⅲ-Ⅳ龄级的死亡率最低,仅有0.032。红松在先锋群落第Ⅱ-Ⅲ龄级死亡率最高,达到了0.911;而在顶极群落第Ⅲ-Ⅳ龄级死亡率最低,仅有0.065%。3)红松和全体乔木的存活曲线均更接近于Deevey-Ⅱ型。4)从反映红松和全体乔木整体年龄结构动态的V_(pi)和V_(pi′)来看,两者都有缓慢增长的趋势。红松在未来6个龄级时间内,先锋群落第Ⅷ龄级株数一直为0株;稳定群落第Ⅵ和Ⅶ龄级株数增长到11株和7株后会稳定;顶极群落第Ⅶ和Ⅷ龄级的株数有一定的起伏,峰值分别为25株和21株。小兴安岭地区凉水国家级自然保护区中的阔叶红松林是能够自我更新的生态系统,红松的种群动态表现出低龄级个体成活率较低,高龄级成活率较高的特点。建议在小兴安岭地区进行阔叶红松人工林经营时,可以在先锋群落和中期群落时期采取适宜的抚育措施,来调节种群的生长发育以及自我更新。

城镇化过程中生态产品生产能力变化特征分析——以湖北长江经济带为例

城镇化过程中生态产品生产能力变化深刻,探究城镇化过程中生态产品生产能力的变化规律,对推进城镇化可持续发展和生态产品价值实现具有重要意义。目前,生态产品核算体系尚未形成统一认识,鲜有研究将乡村休闲旅游点和社区游憩公园等文化服务纳入核算体系,对城镇化过程中生态产品生产能力的变化规律也缺乏系统认识。以湖北长江经济带为案例区,采用USLE、CASA等生态模型和市场价值法、替代成本法等价值评价方法,对2008、2018年研究区的生态产品生产能力进行核算,并分析其变化特征以及与城镇化的相关关系。结果表明:1)2008、2018年湖北长江经济带生态产品生产能力分别为34.21×10^(3)亿元、30.28×10^(3)亿元,其中土壤保持、气候调节和科研教育服务是生态产品生产能力的核心;2)与2008年相比,2018年湖北长江经济带生态产品生产能力下降了3.92×10^(3)亿元,降幅达11.47%,其中土壤保持能力下降显著,随着乡村旅游迅速发展,休闲游憩服务增长态势明显;3)空间变化上,湖北长江经济带三分之二的县(市、区)生态产品生产能力呈下降态势,下降区域主要分布于西部、东部地区,其中重点生态功能区下降尤为明显;4)2008、2018年湖北长江经济带城镇化与生态产品生产能力存在显著负相关关系,快速城镇化过程中,生态产品生产能力受到严峻挑战。因此,在城镇化过程中,要以“两山”理念为指导,保护生态资源基础,修复受损生态系统,开发地方特色生态产品,不断提升城乡生态产品的生产能力。

碱性农田土壤冬小麦不同生育期镉的迁移转化研究

目前,农田土壤镉污染导致的农业生态环境安全问题引起了极大的关注,然而与酸性土壤相比,针对碱性土壤镉污染导致小麦籽粒镉超标的相关研究进展缓慢。为探明镉在碱性土壤-作物系统中的迁移转化规律,以河南省济源市碱性镉污染农田土壤及冬小麦为例,通过分析小麦不同生育期土壤和小麦植株各器官镉含量的分布变化,阐明了土壤镉随小麦生长发育的富集及迁移转化规律,揭示了根际效应和土壤理化性质对该过程的影响。结果显示:1)随着小麦生长发育,相较于非根际,根际土壤理化性质的变化更为明显,有机质向根际环境的富集趋势显著(P<0.01);2)土壤镉有效态含量在小麦灌浆期明显上升,且在非根际土壤中受有机质正向促进(r_(BS)=0.471,P_(BS)<0.05;r_(RS)=0.544,P_(RS)<0.01),而在根际中被CEC负向抑制(r_(BS)=-0.707,P_(BS)<0.01;r_(RS)=-0.637,P_(RS)<0.01);3)小麦根部对镉的富集能力(R_(BCF):0.559-1.61)显著高于茎叶(L_(BCF):0.146-0.584),土壤镉向根部富集主要表现在分蘖期(分蘖期1.61>灌浆期0.600>成熟期0.559),向地上部分迁移转运则集中在灌浆期(灌浆期1.04>分蘖期0.277>成熟期0.260);4)小麦根部对镉的富集能力随根际土壤pH的升高而增强(r=0.690,P<0.05),茎叶对镉的富集能力随根际土壤CEC的升高而降低(r=-0.697,P<0.05)。由此,在碱性土壤镉污染修复治理中,针对性地在镉向小麦富集迁移的关键期(分蘖期、灌浆期)采取阻控措施,调节关键影响因素(土壤有机质、CEC),可控制小麦籽粒镉超标风险。研究结果可为碱性镉污染农田土壤的修复治理及风险防控提供理论基础。

沈阳市臭氧污染特征及其影响因素

近年来中国城市O_(3)污染问题日益突出,近地面O_(3)已成为沈阳市的主要空气污染物之一。基于沈阳市2019年近地面臭氧(O_(3))及其前体物(VOCs和NO_(2))的逐时数据,结合同期气象观测资料,研究了2019年沈阳大气O_(3)的季节变化特征,分析了VOCs和NO_(2)以及气象条件对O_(3)生成的影响;利用最大增量反应活性法(MIR)估算了沈阳大气VOCs的臭氧生成潜势(OFP),并运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行了沈阳夏季VOCs的来源解析。结果表明:2019年沈阳市O_(3)平均质量浓度夏季最高,其次是春季和秋季,冬季最低;四季O_(3)日变化特征均表现为单峰型,质量浓度峰值出现在14:00左右,谷值出现在07:00左右。沈阳市O_(3)质量浓度与温度、风速均呈现正相关关系(P=0.001,P=0.005),与相对湿度呈负相关关系(P=0.005);当温度达到30.0℃以上,O_(3)质量浓度明显升高;风速低于3.0 m·s^(-1)时O_(3)质量浓度小于75.0μg·m^(-3),而风速超过4.0 m·s^(-1)时O_(3)质量浓度迅速升高至100μg·m^(-3);湿度小于20%时O_(3)质量浓度较高,当湿度大于80%时O_(3)质量浓度显著降低,由75.0μg·m^(-3)降低至58.7μg·m^(-3)。O_(3)平均质量浓度与前体物VOCs和NO_(2)质量浓度呈负相关关系(P=0.005),O_(3)平均质量浓度最大值对应的NO_(2)质量浓度区间为20.0-30.0μg·m^(-3)。2019年沈阳市大气VOCs的臭氧生成潜势依次表现为烯烃>芳香烃>烷烃>炔烃,烯烃在4个季节均为最大贡献者,表明烯烃对沈阳市O_(3)生成具有重要贡献。夏季沈阳市VOCs主要来源于石油化工源、溶剂使用源、液化石油气污染源、燃烧源和机动车排放源。沈阳作为我国传统重工业基地,加强对石油化工、溶剂使用和燃料挥发等方面的监管是降低沈阳市大气O_(3)质量浓度水平的有效途径。该研究可以为沈阳市O_(3)污染治理提供重要参考。