丛枝菌根真菌对不同铅锌矿渣处理模式生态拦截效果的影响

【目的】丛枝菌根真菌(AMF)作为大多数植物的共生真菌,对植物富集重金属和提高植物耐受性具有积极作用,本研究通过分析丛枝菌根真菌的孢子数和侵染率对不同矿渣处理模式的土壤相关指标、植物生长指标、根系形态、土壤重金属流失量的差异性和相关性变化,揭示AMF对4种处理模式生态拦截效果的影响。【方法】以栾树为主要供试植物,设计4个处理组:CK(100%矿渣)、K0(90%矿渣+5%蘑菇渣+5%CaCO_(3))、S(栾树)、CP(栾树+夹竹桃+香根草),通过模拟矿山玻璃装置系统进行实验。【结果】1)4种矿渣处理模式的AMF土壤孢子密度CP>S>K0>CK,4种矿渣处理模式的土壤孔隙度、含水率、有机质含量变化趋势与孢子数变化趋势一致。脲酶、磷酸酶随着改良剂的增加和植物的种植而增加,与孢子数正相关,过氧化氢酶总体呈现出CK>K0>CP>S组的规律,且差异性显著,与4个处理组AMF孢子数呈现负相关。2)S组与CP组株高、生物量差异明显,S组AMF与植物生物量显著相关,复合种植后,AMF与植物株高、地上生物量和总生物量显著相关与地下生物量极显著相关,植物根系形态提升明显。3)Pb流失量呈现出CK>K0>S>CP的规律,与AMF孢子数负相关,添加改良剂后,土壤Pb流失量大幅度降低。栽种栾树后,土壤流失量逐渐趋于稳定,Zn流失量呈现出K0>CK>S>CP的规律,添加改良剂后,孢子数增加,Zn流失量高于空白组,种植栾树,AMF提升明显,Zn流失量显著减少,稳定性增加。【结论】AMF对土壤的酸碱度具有调节作用,同时AMF对植物的生长与发育存在一定的正向促进作用。植物复合种植根系更复杂,更能促进AMF的生长和传播以及增加植物之间的养分和水分共享,还能够渗透入土壤深层影响Pb和Zn元素的迁移和转化。植物Zn、Pb含量主要集中在根系部分,AMF与流入植物的Zn、Pb金属相关性主要体现在茎叶上。地下部分AMF对Zn元素的影响显著,在栾树生长阶段AMF作用主要体现在是提高Zn的迁移与转化,以及将其转运至地上茎叶部分,但该作用对于Pb元素的影响效果不明显。

用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统设计与效果研究

生态拦截沟渠是应对农田非点源污染的有效策略。以嘉兴市善县3处农田为研究对象,根据当地农业生产状况和生态条件,设计了一种以生态拦截为核心机制的沟渠结构,通过对该沟渠末端不同时间节点排水中氮磷含量的监测,验证了生态拦截沟渠在农田非点源污染控制中的有效性,结合监测结果提出了意见与建议。

农田氮磷生态拦截沟工程对粮食功能区氮磷减排效果

农业生产中的氮、磷等养分流失是农田生态系统、水体与湿地生态系统中养分盈余的主要来源,是造成面源污染的重要原因。生态沟渠对传统农田排水沟渠系统进行升级与改造,通过土壤-微生物-植物形成生态链平衡系统,利用其新陈代谢协同降解农田排水中的有机物、氮、磷等污染物,同时辅助脱氮除磷装置、拦截转化池和底泥污染捕获系统等功能性设备,进一步提高农田排水中污染物的拦截效果。在该沟渠建设实例中,通过对农田氮磷生态沟渠水质中的总氮、总磷、氨氮和高锰酸盐指数进行监测分析并得出有效去除率,观测到农田氮磷生态沟渠能够显著降低农田排水中氨氮、总氮和总磷的浓度,并且沟渠中的拦截设施对污染物的去除效果明显,为萧山区粮食功能区农业面源减排提供技术模板,为进一步推动绿色农业发展创造了有利条件。

氮磷生态拦截集成技术治理湖泊岸区农业面源污染分析研究

农业面源污染是造成湖泊水体富营养化的重要原因之一,中国湖泊边岸广泛分布的自然村落使污染问题日益严峻,氮磷生态拦截集成技术已经作为一种经济有效的技术措施逐渐得到推广应用。通过分析国内外所采用的几种适合湖泊岸区的氮磷生态拦截技术,不同区域采用的氮磷生态拦截集成技术要因地制宜,需结合当地的农作物种植、植物种类分布、地形地貌、气候环境等因素,科学地选择净化植物与处理工艺,才能取得较好的治理效果。

组合水生态修复技术在环湖农业面源污染治理中的应用

减少农业面源污染物对水体的污染,对保障人民生命、生产活动具有重要意义。以余干县门前湖水体治理工程为例,采用面源污染生态拦截、尾水提升、湖区水质提升与水生态修复这种组合式的水生态修复技术进行水体模拟治理。计算结果表明,门前湖的面源污染大幅下降,各项污染物的年削减量分别为:化学需氧量503.23 t、氨氮27.09 t、总氮49.84 t、总磷4.34 t,水质得到明显提升,构建水生态系统,水体能够实现自净。所提组合式水生态修复技术对农业面源污染的治理具有明显的效用。

基于生态安全的流域水污染综合整治应用探讨

随着工业化和城市化的快速发展,流域水污染问题日益突出,对生态环境和人类健康造成了严重威胁。以浙江省嘉兴市X区河湖水域为例,针对该流域水体水质恶化、污染底泥二次污染释放、生态系统结构失衡等问题,在进行污染源分区分类识别的基础上,探索生态拦截净化、污染底泥生态修复、水质强化净化与水生态系统结构调整等技术进行流域水污染综合整治应用,以期能促进该流域水环境的可持续发展和生态安全。

太湖典型菜地土壤氮磷向水体径流输出与生态草带拦截控制

农业面源氮磷输出是导致太湖流域地表水富营养化主要原因之一,查明该地区农田土壤地表径流氮磷向水体迁移形态与通量,并实施径流控制,对水体富营养化治理具有重要现实意义。蔬菜地是太湖流域重要的农业种植方式。通过设置野外径流小区,观测了春夏季蔬菜地土壤氮磷径流输出,并探讨了生态拦截草带对径流中不同形态氮磷拦截效果。结果表明,2004年10月25日至2005年8月17日,菜地土壤氮磷径流输出总量分别为3 010.9和695.0 g.hm-2;其中颗粒态为主,分别占64%和75%。可溶态氮中,NH4+-N为主,占50%,可溶态磷中H2PO4-为主,占87%。生态拦截草带对径流氮和磷拦截效率分别为42%~91%,30%~92%。生态草带对颗粒态氮磷拦截效率大于可溶态。拦截草带可有效地控制蔬菜地土壤氮、磷通过径流向水体迁移。

用于农田非点源污染控制的生态拦截型沟渠系统及其效果

针对太湖流域农田非点源污染严重的现状,结合当地实际情况提出了一种新的生态工程学解决方法———生态拦截型沟渠系统,它主要由工程部分和植物部分组成,能减缓水速,促进流水携带颗粒物质的沉淀,有利于构建植物对沟壁、水体和沟底中逸出养分的立体式吸收和拦截,从而实现对农田排出养分的控制。试验区沟渠植物具有一定的经济价值,且景观效果良好。沟渠系统对农田径流中总氮、总磷的去除效果分别达到48.36%和40.53%。此外,该生态工程的另一个显著优点就是不另外占用土地,符合平原水网地区农田沟渠的实际,具有很好的推广应用潜力。

关于沟渠生态拦截氮磷的研究

为研究沟渠拦截氮磷的效果,在不同时间对沟渠不同断面水体进行了监测。结果显示,河水自然净化和水生植物拦截净化作用,都会降低沟渠水中的氮磷含量,并且全氮、全磷含量的降低幅度一般要高于铵态氮、硝态氮以及可溶磷的变化幅度;相对河水自然净化而言,水生植物拦截净化能力明显更强,几种形态养分含量的降低幅度在5.7%～32.9%之间,明显高于降低幅度在0.30%～6.6%之间的河水自然净化。结果还显示,在降雨结束以后,沟渠水中全氮、铵态氮含量都呈现先增加后降低的变化趋势,全磷、可溶磷、硝态氮含量总体呈现波动渐增的变化趋势。

蔬菜地面源污染生态拦截系统与效果

针对蔬菜种植业面源污染日益严重的现状,该文选取浙江省太湖流域典型的蔬菜集约化种植区为研究对象,以因地制宜、实用高效、维护便捷、成本合理为原则,在研究区域构建了农田生态沟渠—生态消纳塘水肥一体化—过滤型主排水渠生态拦截系统,并对拦截系统效果进行综合分析研究,探索高效实用的农田面源污染生态拦截技术。结果表明,与2010年相比,工程建成运行后2011年、2012年总氮去除率分别达33%~52%、43%~67%,总磷去除率达23%~59%、43%~82%,在雨季6-9月间,去除效果最佳,且2012年效果优于2011年。该系统有效削减了菜地废水氮、磷等营养元素的排放,达到改善水质、美化景观、提升经济的综合效果,为蔬菜种植区面源污染控制提供技术工程示范,具有典型的推广应用价值。该文可为农田面源污染拦截技术研究及应用提供参考。

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——生态拦截技术

农村面源污染因其排放路径的随机性、排放区域的广泛性以及排放量大面广等特征,即使在实施源头控制后,仍然不可避免地有一部分污染物随各排放途径输移,对下游水体水质造成很大的影响,因此,实施生态拦截技术,高效阻断污染物输移是农村面源污染治理技术中非常重要的一环。研究表明,生态拦截沟渠技术不额外占用土地,能高效拦截净化氮磷污染物,并兼具生态景观美化之功能。人工湿地技术、稻田消纳技术以及前置库技术,也能有效拦截氮磷污染物,在农村面源污染治理实践中得到了一定的应用,但其占地面积大的缺点限制了在我国经济发达地区的推广。以丁型潜坝技术为代表的陆-水交接面污染拦截净化技术在我国农村面源污染物的过程阻断方面开始崭露头角,具有较高的应用潜力。缓冲带、生草覆盖、脱氮沟以及湿地-多级塘等技术也有一定的应用前景。生态拦截技术的应用需结合区域环境特征和地形地貌现状,因地制宜,兼顾生态功能、环境功能和景观功能,在充分利用和改良现有沟渠塘的基础上注重氮磷养分资源的回用,从而提高拦截效率,实现水体生态系统的生态修复。

覆盖与生态拦截对旱地土壤地表径流和氮素流失的影响

采用田间径流小区定点观测试验,研究旱地土壤在降雨条件下产流量,氮素流失的特征。结果表明,旱地土壤上,采用秸秆覆盖与厢沟种植大豆,可有效的减少地表径流量以及因地表径流引起的氮素流失,且两者共同作用时,效果更明显。与传统的种植方式相比,秸秆覆盖、厢沟种植大豆、秸秆覆盖+厢沟种植大豆的径流总量分别减少21.7%,24.2%,39.5%;NH+4-N流失量分别减少40.8%,49.3%,64.4%;总氮流失总量分别减少23%,34.1%,62.2%;水溶性氮流失总量分别减少31.4%,60.3%,62.2%。同时,秸秆覆盖与厢沟种植大豆共同作用时比两者单独作用更能有效的减少NO-3-N流失总量。

洞庭湖红壤坡地玉米生态拦截技术对产量和径流氮磷的影响

坡地氮磷流失是洞庭湖农业面源污染的重要来源。此研究以湖南省湘阴县红壤坡地土壤为研究对象,通过田间小区试验,探讨了生态拦截技术对玉米产量、化肥利用率和氮磷流失量的影响。结果表明,生态拦截技术能有效减少地表径流量和泥沙流失量,径流量减少了5.7%～17.1%,而泥沙流失量减少了40.1%～45.6%。拦截氮磷效果显著,径流中总氮、总磷的去除效果分别达到26.5%～44.9%和29.3%～33.1%。生态拦截处理对玉米产量均表现出增产,比顺坡玉米提高了4%～8.1%;并一定程度提高NP化肥肥效和肥料利用率。

东巢湖湖滨农田生态拦截沟中浮游植物群落结构

在巢湖市烔炀镇西宋村农田示范基地中建立生态拦截沟来处理农业生产排放的农业面源污水,就生态拦截沟中浮游植物丰度、生物量和群落结构进行了研究.实验历时6个月,研究中共检测到浮游植物9门48属75种.研究发现尽管农田生态拦截沟中的水生植被能有效削减水体中的氮、磷营养盐,但对浮游植物群落结构产生的影响不大.生态拦截沟中主要藻类为绿藻、蓝藻和硅藻,且出水口蓝藻所占比例较进水口有显著上升.生态拦截前后浮游植物优势种类的变化不大,主要为蓝藻门的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、绿藻门的微球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)和硅藻门的孟氏小环藻(Cyclotell meneghiniana)等.藻类生物多样性研究表明生态拦截沟中的水体主要为清洁或寡污型水体,仅在夏季的7月份出现了轻微的水体污染.典型对应分析发现,TN/TP对浮游植物种类分布的解释度最高.同时,发现水体总磷的对数、总溶解磷的对数与藻类的生物量呈正比,而TN/TP与藻类的生物量呈反比.研究表明农田生态拦截沟尽管具有削减农业氮、磷营养盐面源污染的作用,但不能有效地降低水体中蓝藻的生物量.农业面源污水中的藻类营养盐限制主要为磷限制,削减农田径流中的磷含量是控制巢湖流域水体富营养化和遏制蓝藻水华的关键环节.

辽河流域上游农田水土流失非点源污染生态拦截控制技术与效果

针对辽河流域上游水土流失所导致的农业非点源污染,结合当地实际情况,构建植被生态拦截带和前置库组成的非点源污染生态拦截工程。初步试验结果表明:植被生态拦截带能有效地减少农田生态系统中氮、磷等营养元素的流失,能使农田土壤水土流失中的氮素向水体中的流失损失减少50%以上,磷素损失减少70%左右,但存在一吸收固定阈值;前置库能有效汇集上游水体中氮、磷等营养元素。表4,参10。

稻草覆盖与生态拦截对春玉米光合特性、养分累积及产量的影响

为了探明稻草覆盖、生态拦截(指在玉米地块边缘厢边种植大豆,下同)对春玉米生长发育及产量的影响,于2014年在湖南农业大学浏阳长期定位试验基地设置了不施肥(T1)、施化肥(T2)、施化肥+稻草覆盖(T3)、施化肥+生态拦截(T4)、施化肥+稻草覆盖+生态拦截(T5)5个试验处理,分析测试了棒三叶的SPAD值与光合特性以及玉米的养分累积、产量指标。结果表明,在施化肥的基础上,稻草覆盖、生态拦截能显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的提高春玉米叶片的叶绿素含量、净光合速率、气孔导度和降低胞间CO2浓度,可使蒸腾速率降低但差异不显著(P>0.05);也能显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的增加春玉米地上部氮磷钾养分的累积量以及穗鲜重、茎叶鲜重、地上部总鲜重、穗粒数、百粒重、籽粒产量。其中以稻草覆盖+生态拦截处理(T5)的影响效果最明显,各指标与单纯施化肥处理(T2)之间的差异均达到极显著水平(P<0.01),氮、磷、钾养分累积量分别增加了28.83%、54.67%、17.67%,地上部总鲜重增加了24.94%,籽粒产量提高了28.13%;与单一的稻草覆盖(T3)相比,除胞间CO2浓度(P>0.05)、蒸腾速率(P<0.05)、籽粒产量(P<0.05)以外,其余指标差异均达到极显著水平(P<0.01);与单一的生态拦截(T4)相比,净光光合速率、气孔导度、磷钾累积量、地上部总鲜重、穗粒数、百粒重差异达到极显著水平(P<0.01),蒸腾速率、氮累积量、穗鲜重差异显著(P<0.05),但叶绿素含量、胞间CO2浓度、茎叶鲜重、籽粒产量没有表现出明显差异(P>0.05);而生态拦截(T4)与稻草覆盖(T3)相比,除叶绿素含量、茎叶鲜重、总鲜重(P<0.05)和钾累积量(P<0.01)以外,其余指标差异均不显著(P>0.05)。这说明稻草覆盖、生态拦截可促进春玉米的生长发育和养分累积,进而提高产量,且两者共同作用的效果更明显;从整体上看,生态拦截的影响效果好于稻草覆盖。

农田生态拦截沟中浮游甲壳动物群落结构研究

2012年5-10月,对安徽省巢湖市烔炀镇西宋村示范基地农田生态拦截沟中的浮游甲壳动物群落结构进行了研究,共检测到浮游甲壳动物21属、27种,其中枝角类11属、13种,桡足类10属、14种。结果显示,生态拦截沟能有效降低水体中的氮磷营养盐浓度,浮游甲壳动物的优势种类也由拦截前的台湾温剑水蚤(Thermocyclops taihokuensis)和中华窄腹水蚤(Limnoithona sinensis)转变为拦截后的角突网纹溞(Ceriodaphni cornuta)、隆线溞(Daphnia carinata)和台湾温剑水蚤,生物量由拦截前的44.90μg/L上升到拦截后的912.50μg/L;此外,浮游甲壳动物平均体长与水体中总溶解磷对数(lgTSP)和氮磷比(TN/TP)存在显著的相关关系(P<0.05),而浮游甲壳动物生物多样性指数(Simpson)在水生植物生物量最高的生态拦截沟中段最高。研究表明,农田生态拦截沟中的水生植被具有拦截农业氮磷营养盐面源污染和庇护浮游甲壳动物的能力。浮游甲壳动物可以通过吸收和储藏水体中的磷造成水体中生物有效利用磷含量的下降和氮磷比的上升,进而影响藻类生物量并净化水质。

太湖流域典型蔬菜地氮磷流失生态拦截工程的实施与成效

近年来,农田径流氮磷流失生态拦截工程在苏州、无锡、镇江、常州等太湖沿岸城市广泛得到推广应用。苏州市新埂村蔬菜地氮磷流失生态拦截工程设计合理,实施规范,成效显著,具有良好的示范作用,可为同类生态拦截工程的实施提供参考。

苏州市农田径流氮磷生态拦截工程实施现状与思考

在总结苏州市农田径流氮磷生态拦截工程实施现状的基础上,分析了苏州市生态拦截工程实施中亟待关注的问题,并提出了推进生态拦截工程建设的建议。

农田面源流失C、N、P元素的生态化学计量与生态拦截沟渠工程

综合生态拦截沟渠内土壤、水体、微生物、浮游植物、浮游动物、水生高等植物中C、N、P元素的生态化学计量研究进行分析,阐明生态拦截沟渠建设对改变农田排水的化学计量学属性、消减农业面源污染、降低水体富营养化程度以及控制藻类水华等方面的影响,以期为生态拦截技术的开发提供理论依据。