基于cDNA克隆的亚热带阔叶林和针叶林生态系统担子菌漆酶基因多样性及其群落结构研究

作为木质素降解的关键酶之一,漆酶在森林生态系统养分循环过程中占有重要的地位。通过构建cDNA克隆文库,从mRNA水平上研究了亚热带喀斯特原生林(常绿落叶阔叶混交林)和红壤马尾松林(针叶林)凋落物层(O层)及表土层(A层,0—20 cm)中担子菌漆酶基因多样性及其群落结构。结果发现,O层担子菌漆酶基因多样性、丰富度和均匀度均以原生林远远高于马尾松林,而A层与O层的趋势相反;同一森林生态系统,原生林土壤O层中担子菌漆酶基因多样性和种群丰富度高于土壤A层,而马尾松林则O层明显低于A层。"目"分类地位上,伞菌目在两森林生态系统中占绝对优势,且在马尾松林O层中比例高达90.2%;原生林O层和马尾松林A层中存在丰富的多孔菌目和钉菇目;红菇目仅在原生林A层中检测到,且比例为12.4%。群落结构上,与原生林O层和马尾松林A层相比,原生林A层和马尾松林O层含漆酶基因的担子菌种群分布极不均匀,分别存在1和2个绝对优势种群(克隆子数占各克隆库20%以上),且分别与伞菌属、小菇属和侧耳属有较高的氨基酸相似性。此外,两森林土壤中漆酶活性、碳、氮、木质素含量均以原生林显著高于马尾松林,且O层显著高于A层。这些结果表明亚热带阔叶林和针叶林不同土壤层位中降解木质素的担子菌漆酶基因多样性和群落结构有着极大的差异,而这种差异与微生物底物的可利用性、多样性以及土壤pH等因素的综合作用密切相关。

亚热带典型农业流域河流水质多元线性回归预测

理解河流水体氮磷浓度与景观格局之间的关系是流域水环境质量科学管理的前提。选取湖南省长沙县石燕河流域,基于Pearson相关性分析、方差分解分析和多元线性回归方法,研究景观格局对流域出口水体氮磷浓度的影响并构建氮磷浓度预测模型。结果表明,流域出口水质长期处于劣V类,铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)和总磷(TP)质量浓度分别为5.67~22.46、0.76~2.85、13.41~45.55、0.86~5.00和1.99~9.94 mg·L^(-1);流域出口水体氮磷浓度与土地利用方式组成、景观格局指数、人口和养殖密度相关性显著(P<0.05)。流域出口水体TN和TP浓度与林地面积比例、养殖密度呈显著正相关(P<0.05),与农田、居民地面积比例和人口密度呈显著负相关(P<0.05);TN和TP浓度与景观格局最大斑块指数(LPI)呈显著正相关(P<0.05),与景观斑块形状指数(LSI)呈显著负相关(P<0.05);流域出口水体氮磷浓度可用土地利用方式组成(农田、居民地、茶园)和景观格局指数[斑块密度(PD)、LPI、LSI、蔓延度(CONTAG)、景观分割度(DIVISION)]的多元线性回归模型预测(校正后R2为0.132~0.320),且多元线性回归模型对NO_3^--N浓度的预测效果最佳。研究结果可为亚热带丘陵区农业流域水环境保护与景观合理规划、利用和管理提供科学依据。

中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶林空间结构特征

喀斯特常绿落叶阔叶林是中国西南喀斯特地区非地带性顶极森林群落,该研究基于相邻木关系的角尺度、混交度和大小比数3个结构参数,对木论国家级自然保护区常绿落叶阔叶林25 hm^(2)大型固定监测样地整体、上木层、下木层及其优势物种的空间结构特征进行了分析,以期揭示其森林空间结构现状,为喀斯特植被恢复重建提供依据。结果表明:(1)样地群落整体为轻度聚集分布格局,接近随机分布,物种高度混交且个体间大小分化程度相近,上木层呈现随机分布、强度混交和中庸偏亚优势状态,下木层呈现聚集分布、强度混交和中庸偏劣势状态。(2)样地内优势物种大多处于轻度聚集分布、强度混交且中庸偏劣势的状态。(3)林木大小比数与胸径、树高均呈显著负相关关系,混交度与胸径、树高均呈显著正相关关系,随林木的生长发育,树种优势度逐渐增大,物种多样性逐渐增强。研究认为,木论常绿落叶阔叶林空间结构尚未完全稳定,正处于演替中后期,具有发育成顶极群落的潜力。

亚热带丘陵区集约化养猪场氨气近源沉降的土壤和植物氮素响应

选取中国亚热带丘陵区一集约化育肥猪场为研究对象,采用环形扩散管大气采样系统(DELTA),开展为期1 a养殖场500 m近源区大气氨浓度监测,采用双向交换模型,估算氨沉降量。采集养猪场近源区土壤、植株样品,探究大型集约化养殖场近源区土壤、植物氮素对氨沉降梯度的响应特征。结果表明:养猪场近源区土壤无机氮含量为2.3—32.4 mg·kg^(-1)(以铵态氮为主),随氨沉降量增加而增加。草本(白茅)盖度随氨沉降量增加而增加,500 m范围内增幅平均可达45.7%;灌木(黄荆)盖度随氨沉降量增加而减小,降幅平均为27.5%。植株叶片氮含量与氨沉降间关系不明显,灌木、苔藓叶片δ^(15)N值为-13‰—-2‰,且随氨沉降增加而减小。δ^(15)N可用于识别植物叶片氮素来源,与植株叶片总氮含量相比,植株叶片δ^(15)N对氨沉降具有更好的生物指示作用。

亚热带区稻田土壤氮磷淋失特征试验研究

土壤氮磷淋失是农业面源污染的一种重要形式。以亚热带稻田为研究对象,采用陶土头定位观测法比较研究了施肥对稻田土壤氮(N)磷(P)淋失特征的影响。2010—2011年连续近2年的试验结果表明,与不施肥对照(CK)相比,施肥会显著增加稻田土壤N、P的淋失。稻田土壤N的淋失形态有显著差异(P<0.05),水稻生长期(4—10月)淹水条件下淋失形态主要为NH4+-N,而闲田期(10—翌年3月)非淹水条件下则主要为NO3--N。这与土壤通气状况的变化有密切关系。研究区10—12月(闲田期)稻田P的淋失明显高于其他时期,是稻田土壤P淋失的主要阶段。控制土壤N、P累积是降低稻田土壤N、P淋失的重要途径。

我国中亚热带典型红壤丘陵区季节性干旱

以湖南省桃源县 (总土地面积 4 4 5 8.4 km2 )为代表 ,采集该县 196 0～ 2 0 0 1年的气象资料 ,结合有关科研成果 ,深入研究我国典型红壤丘陵区季节性干旱的成因、发生规律及其合理调蓄利用水资源的依据 ,提出了抗御该区季节性干旱的指导思想与基本对策。研究结果表明 ,7月～翌年 2月份是该区季节性干旱的易发期 ,年发生概率在 85 %以上 ,中等和中等以上干旱的年发生概率在 5 0 %左右 ,7～ 8月份和 11～ 12月份为年内的两个高发期 ,且发生概率和危害程度均是 2 0世纪 90年代 >80年代 >70年代 >6 0年代 ,但只要高标准、规范化地采取水土保持措施 ,恢复植被覆盖 ,完善现有水利设施 ,充分发挥“土壤水库”、“生物水库”和现有工程水库的蓄水抗旱潜力 ,以集水区或小流域为基本地理单元再适当兴建小型水利工程 ,确保占土地总面积 10 %左右的塘堰等蓄水面积 ,将 70 %～ 80 %的自然降水通过陆面拦截 (含蒸散 )方式截留并蓄存下来 ,使排出集水区或小流域的水量控制在年降水量的 10 %～ 2 0 % ,并积极推广应用农业节水技术 。

土地利用对亚热带红壤区典型景观单元土壤溶解有机碳含量的影响

【目的】在亚热带典型景观尺度上系统分析土地利用方式对土壤溶解有机碳(DOC)含量的影响。【方法】分别以广西肯福和湖南盘塘作为亚热带红壤低山与红壤丘陵典型景观单元,对两个景观单元进行密集采样(0～20cm)分析。【结果】红壤低山和红壤丘陵景观单元土壤DOC的平均含量分别为(159.2±75.8)mg·kg-1和(90.0±35.4)mg·kg-1,其中低含量样本均以稻田土壤为主,其平均值分别为(46.7±14.9)mg·kg-1和(68.0±23.1)mg·kg-1。高含量样本以旱地、果园和林地土壤为主,红壤低山景观单元旱地、果园和林地土壤DOC含量分别比稻田土壤高271%、278%和315%,红壤丘陵景观单元比稻田土壤高37%、69%和77%。土壤溶解有机碳与土壤总有机碳的比值(DOC/TOC)显示,两个景观单元稻田土壤DOC/TOC值(0.24%和0.44%)亦明显低于其它利用方式土壤(0.90%～1.50%)。【结论】土地利用方式影响土壤DOC含量,同一景观单元长期处于淹水条件下的稻田土壤DOC含量明显低于旱作土壤(如旱地和果园),林地开垦为旱地或果园后土壤DOC含量降低。同时土壤DOC含量存在区域差异,位于亚热带南部的红壤低山景观单元土壤DOC的含量明显高于北部的红壤丘陵景观单元。

中亚热带山区深层土壤有机碳库对土地利用变化的响应

通过对中亚热带丘陵山区4种典型的土地利用方式(天然林以及由此转变而来的杉木人工林、板栗园和坡耕地)1 m深土壤剖面碳储量、δ13C值和细根生物量的研究,结果表明:土地利用变化7a后,土壤剖面(1 m)有机碳储量与天然林相比降低了26%—36%,且40 cm以下深层矿质土壤碳储量下降了19%—45%。1 m深土壤δ13C平均则升高1‰—3‰,说明植物群落的光合类型发生了变化,C4植物种对土壤有机碳的贡献增加。天然林转变后,严重的水土流失、人为扰动和植物物种组成的变化,诱发深层土壤碳输入减少以及碳流失和矿化损失增加,是导致深层土壤碳储量大幅下降的主因。土地利用变化后,60 cm深细根生物量锐减50%—99%,且细根主要集中于表土层。这主要与土壤理化性状劣化、资源有效性大幅降低及天然林转变后植被幼龄化有关,反映土地利用变化后土地生产力大幅退化。上述研究结果揭示在中亚热带山地开发、利用和土地转变过程中,加强天然林保育和中幼林抚育,创新减轻坡土扰动的农艺措施和加强陡坡地退耕,严控水土流失,科学施肥补充损失的土壤有机质和养分,对于维系山地土壤生产力和山区可持续经营具有长远意义。

再生水盐分在亚热带不同土壤中的迁移特性及其差异

为了合理评价再生水灌溉盐分对土壤环境的影响,分析盐溶液淋溶亚热带土壤流出液盐分变化规律及其对土壤化学性质的影响差异,该文采用定水头入渗法,模拟不同浓度钠盐溶液淋溶黏性潮土、沙性潮土、红壤、紫色土、水稻土等5种亚热带地区土壤,并观测土壤流出液电导率(EC)和pH值的差异。试验结果表明:1)高浓度盐溶液对黏粒含量较高的红壤、紫色土、黏性潮土的穿透能力弱于黏粒含量较低的水稻土和沙性潮土。同等浓度水平处理达到相同的穿透程度,酸性土壤(红壤、紫色土、水稻土)能承受更多的低质水量。2)盐分在土壤中的迁移速度主要由土壤理化性质决定,土壤黏粒含量、交换性铝含量会显著减缓盐分在土壤中的迁移能力,而土壤粉粒含量、EC、pH值以及交换性钙、镁含量会促进盐分在土壤中的迁移。盐分更容易穿透碱性土壤(黏性潮土和沙性潮土)而流出,碱性土壤流出液相对EC最大变化速率比酸性土壤高36%。基于Boltzmann函数拟合表明,入渗水盐浓度及土壤理化性质对模型参数有显著影响(P<0.05)。3)土壤化学性质受入渗液盐分浓度的影响程度不仅与土壤本身的化学性质有关,也与土壤质地中的粉粒、黏粒含量有极显著的关系(P<0.01)。各浓度盐溶液对碱性土壤的pH值影响不明显,对酸性土壤的pH值影响较大,其流出液pH值减少1.6～2.6个单位,其中红壤的pH值变化最大,其次为紫色土。入渗液EC高于4.77dS/m的处理对土壤流出液的稳定pH值影响增幅不明显。因此,利用低质水灌溉时要依据土壤理化性质合理限定水中盐浓度。

亚热带小流域浅层地下水不同形态氮含量的时空变异特征

为了定量研究流域尺度上氮素(N)形态的时空变异特征,以湖南省长沙县亚热带湘江源头小流域(134.4 km^2)为研究对象,2011年(1—12月)定位观测了小流域菜地、茶园、旱地、林地、两季稻田和一季稻田6种土地利用类型下浅层地下水总氮(TN)、硝态氮(NO_3^--N)、铵态氮(NH_4^+-N)浓度的动态变化,运用空间分析技术分析了各观测指标的时空变异特征。结果表明:研究区浅层地下水NH_4^+-N、NO_3^--N和TN均具有强烈的空间自相关性(块金系数分别为0.76%、8.50%、4.41%),结构变异占主导地位,变程分别为540、580、570 m。小流域浅层地下水TN、NH_4^+-N和NO_3^--N月均浓度变化趋势不尽相同,TN和NO_3^--N月均浓度的动态变化相对比较平缓,而NH_4^+-N的变幅较大,TN和NH_4^+-N的峰值出现在2011年7月,NO_3^--N无明显高峰;TN、NO_3^--N和NH_4^+-N的平均浓度分别为2.97、1.12 mg N·L^(-1)和1.32 mg N·L^(-1)。研究区浅层地下水N的浓度分布特征与土地利用类型关系密切,茶园、稻田为浅层地下水N分布高浓度区,且茶园地下水N浓度最高,林地为N分布低浓度区。

模拟降雨对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响

采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度和坡度对亚热带阔叶林土壤坡面产沙产流及养分流失的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,初始产流时间随坡度的增加趋于提前,随降雨强度的增大产流时间提前,降雨强度对初始产流时间的影响大于坡度变化的影响。(2)在同一坡度条件下,产流强度和平均入渗强度随降雨强度的增加而增加;曲线拟合的结果表明产流强度随时间遵循幂函数变化规律,而坡面入渗强度随时间呈对数函数变化。(3)不同降雨强度下,径流量随降雨历时的变化趋势基本一致,径流量均随降雨历时呈"增加—稳定"趋势,在整个降雨过程中,径流量随坡度的增加而增加,相同坡度下,径流量随着降雨量的增加而增加;降雨初始时刻,坡度对径流量的影响较小,而在降雨后期,降雨强度和坡度对径流量的影响较大;产流率与径流量的变化趋势相反,随降雨历时呈"降低—稳定"趋势,在整个降雨过程中,土壤产流率随坡度的增加而降低,在相同坡度下,产流率随着降雨量的增加而增加。(4)侵蚀泥沙量的变化特征表现为坡度越大,坡面侵蚀泥沙的流失量越大;泥沙侵蚀量随降雨历时的增加而增加,在降雨10min左右达到峰值;在相同坡度和降雨历时下,泥沙侵蚀量随降雨强度的增加而增加;不同坡度下的侵蚀泥沙量在峰值前后与产流历时均呈乘幕函数变化,不同坡度下侵蚀泥沙养分含量与产流历时间的关系均可用幂函数表达。(5)不同坡度条件下,泥沙量与侵蚀泥沙中养分的含量均存在不同程度的正相关关系,其中坡度为15°,20°和25°时,侵蚀泥沙养分含量与泥沙流失量间的相关性明显优于坡度为5°和10°时,说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中各类养分含量的增加效应,而不同坡度下的全磷与侵蚀量没有显著的相关关系(P>0.05)。

亚热带典型丘陵坡地马尾松林土壤N_2O的年通量特征

由人类活动所造成的大气中温室气体浓度急剧增加而引起的全球气候变暖和环境变化已引起全世界的广泛关注。氧化亚氮（N2O）是仅次于二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的一种温室气体,在大气中含量较低却十分稳定,具有较大的增温潜能（其单分子的增温潜能是CO2的310倍）和较快的浓度增加速率（以每年0.25%的速率增加）（IPCC,2007）。N2O可吸收红外线,减少地球表面通过大气向外层空间的热辐射,导致地球表面温度增加。N2O能参与大气中许多光化学反应,破坏臭氧层（Crutzen,1970）,导致到达地球表面的紫外线明显增加,给人类健康和生态环境带来多方面的危害。

亚热带几种典型稻田与旱作土壤中外源输入秸秆的分解与转化差异

选取亚热带四种典型母质(花岗岩风化物、第四纪红色粘土、板页岩风化物、近代河流沉积物)发育的稻田土壤,以毗邻的旱作土壤为对比,通过室内模拟培养试验研究45%田间持水量(WHC)条件下稻田和旱作土壤中外源输入秸秆矿化和转化的特征与差异。结果表明:在180 d的培养期内,所选4种稻田土壤中外源输入秸秆的累积矿化率(18%—21%)均显著低于对应的旱作土壤(21%—28%),外源秸秆的输入对土壤原有有机碳矿化的激发效应也是以稻田土壤(5%—30%)明显低于对应的旱作土壤(17%—65%)。外源秸秆在土壤中的分解产物主要向颗粒有机碳(POC)和铁铝结合态有机碳(Fe/Al-OC)分配,分配比例分别为9%—21%和12%—24%,其次为腐殖质碳(HMC)(11%—15%),而向微生物生物量碳(MBC)和溶解性有机碳(DOC)分配的比例极小,分别仅为2%—7%和0.1%-0.7%。与旱作土壤相比,稻田土壤中外源秸秆的分解产物向POC、Fe/Al-OC和MBC分配的比例较高,分别为15%—21%、17%—24%和6%—7%,而旱作土壤为9%—17%、13%—18%和2%—4%。此外,外源秸秆分解产物向2000—250μm水稳性粗团聚体分配的比例也以稻田土壤(10%—13%)高于旱作土壤(6%—7%),其它粒径中稻田与对应的旱作土壤之间并无显著差异。本研究结果说明,稻田土壤中外源输入秸秆的矿化率低于旱作土壤的现象在不同母质类型的土壤中可能普遍存在,这可能与稻田土壤中外源秸秆分解产物受水稳性团聚体的物理保护、与氧化铁铝的化学键合以及向有机碳稳定组分的分配作用较强有关,从而贡献于稻田土壤较高的有机碳积累。

亚热带典型农林混合流域河岸带景观格局对河流磷输出的影响

为进一步明确流域河岸带景观尺度范围差异性及对河流磷(P)输出的影响,量化解析河岸带尺度下景观与河流P之间的关系。以亚热带典型农林混合流域为研究对象,基于长期水文、水质监测数据,利用冗余分析明确不同河岸带尺度景观格局特征与不同水文季节河流P浓度的关系,并采用变点分析量化导致丰水期、平枯水期河流P浓度突变的核心景观指数的阈值范围。结果表明:(1)河岸带景观格局对河流P浓度的影响具有显著的空间尺度性特征,300,400 m分别是影响丰水期和平枯水期河流磷浓度变化的关键临界尺度。(2)河岸带居民地斑块最大斑块面积指数(LPI_(居))和农田斑块分散指数(SPLIT_(农))分别是影响平枯水期和丰水期河流磷浓度的核心景观格局特征指数,当SPLIT_(农)>15.76~23.83,LPI_(居)<28.8%~36.5%时,能够降低河流P浓度的突变概率。研究结果可为以缓解P面源污染为目标的土地利用和景观规划提供重要理论依据。

基于Landsat 8数据的亚热带小流域蒸散发估算及时空特征分析

以亚热带典型小流域——金井流域为研究对象,应用Landsat 8遥感数据基于SEBS模型估算了不同季节4个典型日的蒸散发(ET)值。结果表明,春季(5月12日)、夏季(7月31日)、秋季(9月17日)和冬季(次年1月23日)典型日的日ET均值及90%分位数上界分别为2.69和4.14、2.73和5.41、2.75和5.78、1.33和3.25 mm·d^(-1)。为研究ET在不同土地利用类型中的分布差异性,统计了研究区不同土地利用类型的日ET值,结果显示水体日ET值最高〔(4.21±2.63)mm·d^(-1)〕,稻田〔(2.67±1.49)mm·d^(-1)〕次之,再次是林地和茶园〔(2.06±1.35)mm·d^(-1)〕,公路和居民地最低〔(1.17±1.14)mm·d^(-1)〕。对所选4个典型日的ET和归一化植被指数(NDVI)进行相关分析,表明两者存在显著相关性(r值为0.34~0.63,P<0.05)。将ET遥感估算值与Penman-Monteith公式经验值、涡度相关系统的野外观测值进行对比,3者结果较为一致,表明SEBS模型适用于研究区ET估算。

亚热带典型农林流域面源磷负荷估算与源解析

选取亚热带典型农林流域——金井河流域为研究对象,构建流域面源磷负荷估算模型,对流域面源磷负荷进行估算,并解析各形态磷负荷的空间分布特征。采用改进的输出系数模型和修订的通用土壤流失方程(RUSLE)分别建立模型的溶解态磷和吸附态磷模块,同时利用贝叶斯统计反演得到输出系数模型的参数后验分布以提高模型模拟精度。模型总磷负荷模拟值与观测值的误差绝对值为3.3%~27.1%,溶解态磷的决定系数(R^(2))和纳什效率系数(NSE)分别为0.84和0.82,吸附态磷的R^(2)和NSE分别为0.68和0.65,模型对溶解态磷负荷的模拟效果优于吸附态磷。流域面源总磷负荷平均为64.3 kg·km^(-2)·a^(-1),其中溶解态磷为29.6 kg·km^(-2)·a^(-1),其空间高值区主要集中在农田和村镇区域,林地、农田、居民地溶解态磷负荷分别为13.4、40.5、31.1 kg·km^(-2)·a^(-1);流域吸附态磷负荷平均为34.7 kg·km^(-2)·a^(-1),其空间高值区多分布在林坡地,林地、农田、居民地吸附态磷负荷分别为43.1、16.5、4.5 kg·km^(-2)·a^(-1)。研究表明,亚热带丘陵区面源磷负荷的治理需要根据不同形态磷负荷输出空间分布差异有针对性地开展管控措施。

湖南省生态农业研究与示范

论述了湖南省近10年(1994～2003年)在生态农业研究与实践方面取得的主要成就。在编制全省生态农业发展规划和评价标准的同时,按山区、丘陵、平湖、城郊和工矿5大生态经济类型区设置生态农业试点县市,进行大规模的县域生态农业建设与示范,建立了山地"林-药-果"、丘陵"草-粮-牧"、岗地"果-粮-猪"等7种不同区域类型的生态农业模式,并系统地分析其结构、功能与演化过程,及生态农业发展的规律、步骤和原理;针对全省水土流失、化肥农药及"三废"污染等因素导致的农业生态系统退化严重等问题,全面展开丘岗资源保护性开垦、经济绿肥开发、稻草易地还土、有机专用配方肥研制、农药有害残留物控制降解、退化农业生态系统恢复重建等实用技术攻关,均取得了重大突破。通过近10年的生态农业建设与示范,5个试点县市的生态环境质量得到显著改善,农业与农村经济得到巨大发展,累计推广应用了326 7万hm2、新增产值50 9亿元。

亚热带农区生态沟渠对农业径流中氮素迁移拦截效应研究

以我国亚热带农业面源污染防控工程——生态沟渠为研究对象,在2013~2014年对其径流量和每月进出口水质中NH^+_4-N、NO^-_3-N和TN的质量浓度进行监测,通过分析生态沟渠在不同时间段对不同形态氮素的去除差异,探讨了生态沟渠对面源污染中氮素迁移的拦截效应.结果表明,2 a内生态沟渠对NH^+_4-N、NO^-_3-N和TN的平均去除率分别为77.8%、58.3%和48.7%;拦截量分别为38.4、59.6和171.1 kg·a^(-1);进水中无机态氮NO^-_3-N和NH^+_4-N之和占TN质量分数的平均值为47.5%,出水中平均值为33.6%,比进水显著降低(P<0.01).2014年生态沟渠中水生植物全部改种为绿狐尾藻后,对NO^-_3-N和TN的拦截率比2013年分别增加了30.5%和18.2%,表明种植绿狐尾藻进一步提升了生态沟渠对氮素的拦截能力.可见,生态沟渠对农区地表径流中氮素迁移有较好的拦截作用,可作为一项重要的农业面源氮污染防控技术.

基流对亚热带农业流域氮素输出的贡献研究

随着经济的迅猛发展和人民生活水平的逐步提高,亚热带农业小流域的面源污染日趋严峻,恶化的水体环境质量已经成为该区域可持续发展和生态文明建设的重要障碍.基流过程对流域生态水文过程有重要影响,因此本研究选取湖南省长沙县的脱甲和涧山两个农业小流域作为调查对象,通过流域观测和模型估算方法,对比分析2011年1月至2013年12月间流域基流过程对总氮(TN)输出的贡献.结果表明,在较高强度水稻种植的脱甲流域的月平均基流流量、平均基流TN流量加权浓度和平均基流对TN输出贡献[15.2 mm·month^(-1)、4.14 mg·L^(-1)和0.54 kg·(hm^2·month)^(-1)],均大于较低强度水稻种植的涧山流域[11.4 mm·month^(-1)、1.72 mg·L^(-1)和0.20 kg·(hm2·month)^(-1)].基流对TN输出贡献呈现明显的季节性变化,如在水稻生长季,脱甲和涧山流域基流对TN输出贡献分别为23.2%和18.6%,均低于休耕季的46.9%和40.0%,表明水稻种植会提高休耕季的流域基流过程对TN输出的贡献.因此,为缓解农业小流域水体面源污染,应当在农业小流域中实施合理的稻田管理措施来降低基流对TN输出的贡献.

人工湿地氮去除关键功能微生物生态学研究进展

人工湿地是一种能有效处理水体氮素污染的生态技术,其中微生物是驱动人工湿地系统中氮素去除的重要引擎。近20年来,随着分子生物学技术的广泛应用,有关人工湿地氮去除功能微生物生态学方面研究取得了一些重要进展。以硝化-反硝化作用和厌氧氨氧化作用这两种重要的人工湿地微生物脱氮途径为主,针对氨氧化细菌/古菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌等关键脱氮功能微生物的研究,重点归纳总结了目前有关这几类关键功能菌群在人工湿地中的丰度、活性、多样性、分布特征与影响因素,及其对废水中氮去除的作用,并在此基础上对今后的重点研究工作提出了展望。面向未来人工湿地氮去除关键功能微生物的研究应侧重其在污水净化和温室气体减排等方面的生态功能研究,同时加强其代谢过程与机制以及不同功能菌群间的关联研究。