基于“本土化需求”的环境类专业“环境学概论”课程教学改革与探索

“环境学概论”是环境专业的重要导论课程,也是非环境专业的必修课。文章以南阳师范学院水质科学与技术专业为例,针对课程内容多、课时少等问题,结合区域优势和本专业的自身特点,对教学内容实施了优化,将多种教学手段和方法相融合,旨在提高学生的学习积极性,对后续专业课程的学习起着引领作用。

南水北调中线工程水源区农村经济和环境的协调发展

南水北调中线工程水源区是我国粮食生产的核心区和生态建设涵养区,以南水北调中线工程水源地源头河南省南阳市为例,在剖析水源区经济和环境协调发展现状和存在问题的基础上,提出实现水源区经济环境协调发展的路径,以期为水源区实施乡村振兴提供有益借鉴。

电解技术治理河湖富营养化水体的研究综述

针对河湖富营养化水体中的氮磷污染物,电解技术展现出去除效率高和回收效果良好等特点,具有巨大潜力。综述了电解技术在河湖富营养化水体治理中的应用,主要介绍了利用电解技术去除水体中氮磷污染物的机理和相关影响因素、氮磷资源的回收方法以及电解技术对水生生态系统的调节作用,为进一步提高电解技术对水体中氮磷污染物的处理效果提供新的思路,促进电解技术在河湖富营养化水体治理领域的推广应用。

南阳地区发展软籽石榴的冻害风险分析

冻害是软籽石榴在南阳地区种植的主要限制因素.通过分析软籽石榴不同器官的冻害农业气象指标,调查南阳地区2018年软籽石榴冻害情况,结合南阳地区12个国家气象站最低气温空间分布状况及历史变化趋势,对发展软籽石榴的冻害风险进行综合分析.分析认为:软籽石榴冻害的农业气象指标为非嫁接苗在低于-9℃时冻害较重,-13℃时冻害严重;嫁接苗-11℃时有轻微冻害;软籽石榴种植在山坡地有利于减轻冻害,种植在低凹地容易发生冻害;树势弱和有病虫危害的软籽石榴植株在同等气温条件下更容易发生冻害或冻害加重;南阳地区软籽石榴发生低温冻害风险的空间分布由西向东逐渐增高.历史趋势分析软籽石榴冻害具有降低趋势.

南水北调中线受水区水资源利用效率及影响因素

为提升南水北调中线工程受水区水资源利用效率,以工程沿线北京、天津2个直辖市和河南、河北18个省辖市共计20个地域单元为研究区域,基于2015—2021年面板数据,采用Super-SBM模型、GML模型及sys-GMM估计法对受水区水资源利用效率进行测度,对影响因素进行识别。结果表明:全区水资源静态利用效率总体偏低但呈波动上升态势,区域差异较大,呈京津板块>河南板块>河北板块格局,空间上呈现以京津冀、郑州2个都市圈为核心向外围逐渐递减的“核心-外围”结构;全区水资源动态利用效率整体呈波动上升趋势,主要源于技术进步,而技术效率作用有限;经济发展水平、水资源禀赋、科技水平、城镇化进程、人口密度与水资源利用效率显著正相关,水污染程度、产业结构、环境规制与水资源利用效率显著负相关。

植物根系对土壤水力参数影响的定量研究综述

植物根系是土壤结构以及土壤水力参数变化的重要影响要素。目前不仅缺乏定量描述“根-孔隙-土壤水力参数”相互作用的研究方法,在更大尺度上根系作用的客观表达也尚不明确,由此导致降雨入渗、径流和蒸发等流域水文过程的精细刻画与模拟预测具有很大的不确定性。基于文献检索,本文对国内外相关研究进行了回顾与梳理,量化了植物根系对土壤水力参数的改变和影响,并提出其与植被、土壤类型的响应方式,总结了植物根系动态性生长下的土壤水力参数定量表述及其预测模型进展。同时分析了在定量研究根-土复合系统中存在的问题及未来研究的发展方向,指出目前根系影响土壤水力参数的研究主要集中在小尺度控制实验方面,忽略了大尺度下土壤空间异质性及外部环境因素的干扰,强调大尺度根系作用和根系参数纳入土壤结构的重要性和实际意义,进一步与水文模型的深度耦合逐渐成为未来研究的热点。

不同气象驱动下CLM4.5陆面模式对黄河流域蒸散发模拟表现评估

气象驱动数据的质量会显著影响陆面模式的模拟表现。针对目前出现的多源气象数据集,选取GSWP3和WFDE5分别驱动CLM4.5陆面模式,对黄河流域地表蒸散发过程模拟,并结合多个评价指标从多个时空尺度评估模式表现。结果表明:相比于基准蒸散发,GSWP3和WFDE5模拟的多年平均蒸散发的RMSE值分别为61.5和49.5 mm/a,KGE值为0.83和0.87。时间上,模拟蒸散发和基准蒸散发均表现显著增加的趋势。空间上,两种气象驱动都在黄河中游表现最佳,黄河源区则存在不同程度高估。季节性上,GSWP3在春、冬季的模拟表现优于WFDE5,在夏、秋季的表现劣于GSWP3。综合分析,WFDE5驱动下CLM4.5的总体表现优于GSWP3。研究结论可为陆面模式蒸散发模块改进提供动力和方向。

基于成果导向教育理念(OBE)普通植物病理学课程教学过程设计

为解决普通植物病理学课程教学过程中存在的问题,以学生为中心,以目标教育为导向,采用“线上线下+对分课堂”混合教学,提高学生的自主学习、沟通能力、创新能力和理论联系实际能力,实现预期教学目标.通过梳理知识点与能力培养目标、更新教学资源,设置量化和非量化评价指标,使学生成为线上线下教学过程中的真正主导者,同时,教学中注重个性化培养,提高创新协作精神,培养解决问题的能力.

专业学位研究生实践创新与科技服务平台建设的思考——以现代园艺“蔷-微庭院”科技服务平台为例

由于地方高校人才培养和行业需求存在脱节等问题,导致地方高校专业学位研究生的培养无法真正实现为地方经济发展服务.南阳师范学院现代园艺“蔷-微庭院”实践创新与科技服务平台以河南省月季种质创新与栽培技术工程研究中心为依托,发挥植物学科人才优势,结合行业龙头企业,以月季工程中心的研究为建设导向,选择“月季相关产品的开发”为主要研发方向;构建集观赏园艺科技创新、示范推广和人才培养于一体的科技服务平台;用以促进生物技术与工程领域专业学位研究生实践创新能力培养,提升月季品质,提高月季产业的竞争能力,全方位服务地方经济、行业发展.

动态调水过程水文和理化因子共同驱动丹江口水库库湾浮游植物季节变化

丹江口水库是南水北调中线工程水源地,库湾是水库型湖泊水质安全敏感区,动态调水过程库湾水质直接关系到调水安全.为探究动态调水过程中丹江口水库库湾浮游植物季节变化规律和驱动因子,2018年7月2019年7月,从丹库入库口到渠首调水口,按季节对18个样点进行水质和浮游植物群落组成分析.从整个丹库来看,浮游植物全年总丰度变化范围为0.43×10^(3)~4.7×10^(6)cells/L,夏季最高,秋季最低;Shannon-Wiener指数春季最高,秋季最低.春季群落为硅藻绿藻型,夏季为绿藻硅藻型,秋季为蓝藻型,冬季为蓝藻绿藻硅藻型,秋季蓝藻相对丰度最高.位于丹库准保护区内的库湾胡寨,秋季水体电导率、总氮、总磷和叶绿素a浓度最大,蓝藻丰度最高.从入库口经库湾到调水口,浮游植物群落组成存在明显演替.从水文因子来看,秋季水库水位较高,调水流速和流量增加,线性回归分析表明,水位对Shannon-Wiener指数的影响最为明显,水位越高则多样性指数越低;流量和流速与Shannon-Wiener指数也呈负相关,但相关性较低.方差分解分析发现,水文因子和理化因子共同影响了浮游植物群落组成;偏Mantel分析显示3个库湾浮游植物群落组成与水温、氧化还原电位、化学需氧量、总氮和总磷浓度相关;典范对应分析也表明,总氮是影响库湾浮游植物群落组成最显著的环境因子.人类干扰活动改变了库湾水质理化性质,强干扰提高了蓝藻门丰度.因此,控制库湾人类干扰强度,尤其在水位和调水量较高的秋季,对于改善水体藻类组成、保护整个丹江口水库水质具有重要意义.

丹江口水库叶绿素a浓度的时空特征及影响因子分析

2017年5月-2019年10月,对"南水北调"中线水源水库--丹江口水库库区水体7个监测位点、0~20 m间4个水层的垂向叶绿素a(Chl.a)浓度与水质因子进行了季度性调查,以期了解不同位点、不同水层Chl.a分布的主要驱动因子.结果表明,丹江口水库各位点营养状态指数(TSI)均为中营养化状态.水体Chl.a浓度具有逐年增加的趋势,且极高值有逐渐增加的趋势.营养盐和Chl.a浓度均存在较大的空间异质性,入库区具有较高的总磷和氨氮浓度,汉江库区具有最高的Chl.a浓度,源头污染源控制和监测仍然是丹江口水库管理的重中之重.不同位点Chl.a浓度的驱动因子存在较大差异,汉江入库和大坝区Chl.a浓度分别受到硝态氮和p H的影响,而出水口大坝位点主要受到了水深、水温和氨氮的影响.丹江入库区Chl.a浓度受到了水深、氨氮、总磷和水温的影响,但丹江库区表现出了与其他生态区较大的区别,其Chl.a浓度主要受到水深和有机质输入的影响.因此,对丹江口水库各位点的管理,应该分不同生态区采取针对性的管理措施.本研究旨在为南水北调中线工程可持续的生态调度提供基础生态数据支持,为完善水库水源地的有效管理提供理论支撑.

软籽石榴果园土壤养分与果实品质关系的多元分析及其优化方案

为优化土壤养分以获得最佳果实品质,于2020年对河南省淅川县5个石榴园的土壤养分与果实品质的多元关系进行了研究。采用偏最小二乘回归(PLSR)筛选出对果实品质影响最为显著的土壤养分指标并建立回归方程,通过线性规划的方法将能使果实品质达到最优时的土壤养分指标量化。结果表明,单果质量主要受有机质、硝态氮和碱解氮含量的影响,百粒质量主要受土壤pH值、总氮和速效钾含量的影响,种子硬度主要受土壤pH值、硝态氮、铵态氮和碱解氮含量的影响,出汁率主要受土壤pH值、有机质和有效磷含量的影响,维生素C含量受除土壤pH值和速效钾含量外所有指标的影响,可溶性固形物含量主要受土壤pH值、铵态氮和速效钾含量的影响,可滴定酸含量主要受土壤pH值、铵态氮、碱解氮和速效钾含量的影响,可溶性糖含量主要受土壤pH值、有机质、总氮、铵态氮、碱解氮和速效钾含量的影响。当土壤pH值为6.70~7.50,土壤有机质、总氮、硝态氮、铵态氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为27.49~65.20 g/kg、8.73~12.91 g/kg、7.51~28.93 mg/kg、42.43~50.03 mg/kg、65.50 mg/kg、19.33~73.53 mg/kg和160.31 mg/kg时,软籽石榴果实能达到以下最佳品质:单果质量、百粒质量、种子硬度、出汁率、维生素C含量、可溶性固形物含量、可滴定酸含量和可溶性糖含量分别达到776.46 g、59.56 g、0.44 kg/cm^(2)、82.58%、15.90×10^(-2)mg/g、17.90%、0.97 mg/mL和23.34%。

丹江口库区不同坡度对土壤肥力特征的影响

丹江口库区是典型的农业区域,随着库区社会经济的发展,农业生产对库区生态环境的影响不断提升,掌握土壤肥力特征及坡度对其的影响,为优化丹江口农田土壤质量和提高养分效率提供科学依据。选择丹江口库区淅川县为研究区,基于不同坡度下采集160个土壤样点进行调查和综合分析,可定量地评估农田坡度对土壤肥力的影响。结果显示,淅川县农田土壤养分处于中等水平,与全量养分相比,土壤有效养分变异系数较大,土壤有效磷和碱解氮分别为1.10和0.40;不同坡度条件下,农田土壤肥力指标存在显著性差异,与10~15°农田相比,0~5和5~10°农田有机质含量分别增加27.1%和17.2%,且0~5和5~10°农田土壤有效磷含量分别增加52.7%和115%,有效磷流失较为严重;结合CCA分析表明土壤肥力指标能较好地响应土壤坡度变化程度。因此,研究区>10°的农田土壤的养分易淋溶,水土流失严重,原因是土壤有效磷具有流失风险,为了维持丹江口库区生态平衡,应将>10°的农田区域作为土壤改良重要区域;将0~10°农田区域作为灌河流域土壤质量管理的重点对象。

厌氧氨氧化反应的启动和生物燃料乙醇废水反应条件优化

【目的】生物燃料乙醇是一种绿色能源,在其生产中会伴随着大量高浓度有机废水的产生,生产工业中高标准的脱氮需求传统的生物脱氮工艺已无法满足,需要探索新的脱氮途径,并筛选出最佳反应条件。【方法】采用改良的上流式厌氧污泥床(UASB)反应器处理生物燃料乙醇废水,控制适合厌氧氨氧化菌生长的条件,实现高氮废水的高效经济处理。厌氧氨氧化启动阶段进水为自配水,逐步提高自配水中氨氮和亚硝酸盐氮浓度,探究实现启动时氮素浓度的最佳范围。在反应成功启动并且运行稳定后,将预处理后的生物燃料乙醇生产厂二级消化液作为进水,厌氧氨氧化反应条件优化通过调节进水pH和反应温度完成,并根据生产中实际状况,确定pH和反应温度的最适范围。【结果】综合分析厌氧氨氧化反应阶段内氮素进、出水浓度、氮去除率、总氮去除负荷和容积负荷,结果发现70 d时厌氧氨氧化反应已能成功启动,氨氮去除率最高达97.8%,总氮去除率最高达96.0%。pH 7.5~8.0、反应温度25~35℃时,除氮效果均较好,在此范围内总氮去除负荷和容积负荷符合方程y=2158x^(-0.94)(R^(2)=0.995,P<0.01)。【结论】在厌氧氨氧化反应器中进行生物燃料乙醇厌氧氨氧化脱氮处理时,控制pH值和反应温度在最佳范围内,可以满足生产废水高效脱氮要求,适宜该类高氮废水处理的工业化运行。

G575东天山隧道施工污水处理工艺研究

隧道施工污水能够通过径流和渗流污染当地土壤和植被,进而污染地表水体。为了考察东天山隧道公路施工污水的污染程度,本研究对隧道污水处理工艺中几个关键段进行了水质指标的现场测定。结果发现,隧道出水口pH为8.80,排放的水流浊度低于29.48 NTU;化学需氧量为7.52 mg/L,氨氮含量为0.33 mg/L;总氮为0.55 mg/L,总磷为0.01 mg/L。各项指标均符合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)的基本项目标准限值,不会对当地地表水造成污染,公路施工没有对东天山隧道水质造成明显的影响。

纳米氢氧化铜暴露对水培生菜生长变化的影响

研究以生菜(Lactuca sativa L.)为考察对象,探讨纳米氢氧化铜[nano-Cu(OH)_(2)]不同暴露浓度(0、1和50 mg/L)与时间(7d、14d、21d和28d)对水培生菜生长变化的影响。在生菜叶片涂抹nano-Cu(OH)_(2)过程中发现,暴露初期(0—14d)Cu主要富集于生菜的老叶(靶器官)中,且导致老叶失绿泛黄。同时,老叶中的Cu会不同程度地向新叶(P<0.05)与根(P>0.05)中转移。在暴露后期(14—28d),nano-Cu(OH)_(2)胁迫对生菜产生不可逆的损伤致使生菜老叶干枯变黄脱落。虽然老叶的脱落阻断了Cu在生菜体内进一步的富集,但前期累积在老叶中的Cu会继续向新叶与根中转移。在28d的nano-Cu(OH)_(2)暴露期间,生菜主要通过调控体内超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的含量来抵御Cu的胁迫伤害,且nano-Cu(OH)_(2)暴露对生菜生长表现出低浓度促进和高浓度抑制的效应。研究表明,nano-Cu(OH)_(2)对生菜的主要致毒机理来源于它溶出的Cu离子。

适合离体微景观月季品种的筛选及应用

以月季‘紫色时代’为主要试材,探究其最佳消毒方法、适宜增殖配方和微型化配方,并推及其他7个月季(Rosa chinensis Jacq.)品种.通过对8个月季品种的田间性状和离体无菌苗植株性状进行比较,筛选适合试管月季微景观造景的月季品种.月季茎段消毒方法为:流水冲洗2 h,75%乙醇浸泡40 s,0.1%氯化汞浸泡5 min,无菌水冲洗3次.可适用于6个月季品种的无菌苗增殖配方为:MS+1.0 mg·L^(-1)6-BA+0.5 mg·L^(-1)IBA+30 g·L^(-1)蔗糖+8 g·L^(-1)琼脂粉;月季‘寒地玫瑰’和‘红柯斯特’的增殖配方为:MS+0.30 mg·L^(-1)6-BA+0.05 mg·L^(-1)IBA+30 g·L^(-1)蔗糖+8 g·L^(-1)琼脂粉.适宜的微型化配方为:MS/4+30 g·L^(-1)蔗糖+8 g·L^(-1)琼脂粉,可有效控制月季无菌苗的生长.适合试管月季微景观造景的月季品种为‘紫色时代’和‘小丁香’.最后,建立了试管月季微景观的制作流程.

生物炭施用对土壤氮素及玉米植株吸氮量的影响

生物炭对土壤物理与化学性质具有显著的改变效应。氮素是玉米生长的关键元素,在农业生产中持续使用含氮高的肥料易造成土壤板结和环境危害,因此减少氮肥施用量刻不容缓。生物炭对土壤中氮素含量有一定的调节功能,但现阶段其原理还不清楚。在此基础上,本文以玉米秸秆制成的生物炭为试验原料,研究了同一类型作物在不同施肥条件下的处理效果。通过盆景仿真试验,获得了一组适合玉米幼龄期的最佳生物炭施用量;通过田间试验,获得了不同浓度的生物炭处理对土壤氮素含量及玉米吸氮量的影响效果。结果表明,在生物炭处理为90 g/kg时,对提高土壤酶活性、玉米干物质量、玉米植株氮素吸收量等方面效果最显著。

东天山隧道口附近植物多样性及土壤质量的相关性分析

为了研究东天山隧道公路施工影响、评估植被修复效果,分析各样地植物群落多样性发现:左边坡的植物群落优势度、植被高度、相对重要值与密度均最高,分别为0.08、38.64 cm、0.91和138.08株/m^(2);洞顶的多样性指数和均匀度指数最高分别达到2.58和0.91;路基边坡的物种最为丰富,达到了35种;沿阶草在大多数样地都占据优势,其优势度在左边坡、右边坡、路基边坡分别为0.84、0.53和0.76。分析各样地土壤理化指标发现,速效磷质量分数、有机碳质量分数、速效钾质量分数、TN质量分数、TP质量分数、盐度和电导率最高值分别为23.79 mg/kg、8.68%、251.16 mg/kg、3.87 mg/kg、1.62 mg/kg、82.70 mg/L和140.30μS/cm,土质良好,适合各种植物生长。分析植物群落多样性与土壤因子关系发现,左边坡、右边坡、洞顶与代表各样地植物群落特征、物种优势度指标及各项土壤理化指标相关性都比较强。通过分析,可以认为东天山隧道区域的植物生长良好、土质更加优良,与植物群落多样性分析、土质分析结果吻合。

高密度聚乙烯微塑料与氯嘧磺隆对大豆生长和根际细菌群落的复合胁迫效应

随着我国农业的大力发展,塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中,而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道,但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的影响研究较少.因此,设计高密度聚乙烯微塑料(HDPE,500目)与磺酰脲类除草剂代表品种氯嘧磺隆共处理,研究其对大豆生长的影响,并通过高通量测序技术、互作网络和PICRUSt2功能分析,探究HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫对大豆根际土壤细菌群落多样性、结构组成、菌群网络和土壤功能的影响,阐明HDPE和氯嘧磺隆对大豆的复合毒性.结果表明1%HDPE处理延长氯嘧磺隆在土壤中的半衰期(由11.5 d升至14.3 d),并且HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫较单一污染物对大豆生长的影响更为明显.HiSeq 2500测序表明复合胁迫下的大豆根际细菌群落由20个门、312个属组成,门和属的组成数量显著少于对照和单一处理,并降低具有潜在生物防治特性、植物促生特性等功能菌属的相对丰度(如Nocardioides和Sphingomonas等).Alpha多样性表明复合胁迫显著降低大豆根际细菌群落的丰富度与多样性,Beta多样性则表明复合胁迫显著改变大豆根际细菌群落结构.组间样品LEfSe和PICRUSt2功能分析表明复合胁迫调控根际细菌群落的优势菌群,并减弱土壤氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等二级功能层的丰度占比.由属水平网络分析推测复合胁迫降低土壤细菌间的总连接数和网络密度,使网络结构简单化,维持网络稳定的重要菌群种类也发生变化.研究结果表明HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫显著影响大豆生长,并改变大豆根际细菌群落结构、土壤功能和网络结构,相较于单一处理,复合胁迫的潜在危害更大.研究结果可为评价聚乙烯微塑料和氯嘧磺隆生态风险,以及污染土壤修复提供指导.