长江流域农田生态排水沟渠氮削减效应研究

为研究长江流域农田生态排水沟渠对总氮(TN)的削减效果,本研究收集长江流域生态排水沟渠的639项野外现场试验数据,通过Mann-Whitney U检验和K-W检验方法探究了不同植被类型、沟渠类型、强化措施类型、温度范围和进水浓度范围等因子对生态排水沟渠TN削减效率的影响。结果表明:在农田生态排水沟渠中,不同植被类型中的多种人工植被对TN削减效果最好,平均削减效率为47.72%;沟渠类型为边坡半衬砌(沟壁材质为部分混凝土,沟底材质为全土)对TN去除效果最佳,其平均削减率为58.18%;强化措施类型中,添加基质类和设置拦截类强化措施的生态排水沟渠对TN削减效果最好,其平均削减效率为54.24%;气温处于>25~35℃时生态排水沟渠TN削减效果更有效,而在低温环境下可以通过种植耐寒植物(绿狐尾藻、黑麦草等)提高削减率;沟渠进口TN浓度多数集中在>2~4 mg·L^(-1)之间,沟渠出口TN浓度主要分布在0~2 mg·L^(-1)之间,TN进口浓度为>2~4 mg·L^(-1)时沟渠TN削减效果最佳;不同浓度条件下,沟渠选择种植多种人工植被,对沟壁进行半衬砌,设有强化措施都能有效提高TN的净化效果;TN削减效率与水力停留时间、沟渠长度、水深呈现正相关;在多种因素最优的情形下,TN表面去除负荷随着TN进口浓度增大而增大。研究表明,长江流域农田生态排水沟渠选择多种人工挑选的植被、沟渠类型选择边坡半衬砌、同时添加基质类和设置拦截类强化措施更能有效地削减TN,并且控制气温在>25~35℃和进口浓度为>2~4 mg·L^(-1)来削减TN,另外延长沟渠长度和控制水体的水深、水力停留时间可更好地削减TN。

多时空景观格局对南淝河水质的影响

为分析景观格局对合肥市南淝河水质的影响,基于南淝河流域的土地利用数据和水质实测数据,通过Mann-Whitney U检验、Spearman相关性分析和冗余分析等方法探究了水质的季节性变化以及不同时空尺度下水质与景观组成、景观指数之间的相关性。结果表明:南淝河非汛期水质总体优于汛期,且水质污染指标在空间分布上的离散程度较大。建设用地在非汛期、汛期均与高锰酸盐指数(CODMn)、硝态氮(NO_(3)-N)、氨氮(NH_(3)-N)、总氮(TN)、磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)和总磷(TP)呈正相关,是“源景观”;林地和水域则是“汇景观”。200、300 m河岸带缓冲区为非汛期、汛期景观指数对水质解释率最高的空间尺度,斑块密度(PD)、景观形状指数(LSI)、面积加权平均斑块分维数(FRAC_AM)、周长-面积分形维度(PAFRAC)、散布与并列指数(IJI)、平均欧式最近邻近距离(ENN_MN)是造成南淝河水质污染的主要影响因子。研究发现景观组成和景观指数对南淝河水质均有较大影响,未来的水质管理要从流域源、汇景观的连通性、破碎度、优势度、多样性方面针对性优化。

厌氧环境下黏土矿物结构Fe(Ⅲ)还原对Cd(Ⅱ)固持特性的影响

黏土矿物结构Fe(Ⅲ)是土壤铁元素主要赋存形态之一,稻田淹水环境下矿物结构Fe(Ⅲ)易发生还原反应,改变矿物晶体微结构和表面化学性质,为研究这种变化对矿物固持Cd(Ⅱ)特性的影响,以合成含铁黏土矿物绿脱石为研究对象,通过化学还原,探讨了厌氧条件下绿脱石结构态Fe(Ⅲ)还原对Cd(Ⅱ)吸附性能的影响及作用机制。结果表明:合成绿脱石中总铁含量为31.3%,结构态Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的含量占总铁的98.6%。还原处理后,矿物结构中Fe(Ⅱ)含量由还原前的3.9%显著提高至67.4%。XRD、SEM、BET和XPS分析表明,还原后绿脱石矿物层间距增大,分散程度更高,比表面积由151.6 m^(2)·g^(-1)增加至184.0 m^(2)·g^(-1),矿物表面的羟基基团数量增加。结构Fe(Ⅲ)还原降低了矿物对Cd(Ⅱ)的吸附和固持性能,Langmuir模型拟合还原后矿物对Cd(Ⅱ)的最大吸附量为23.5 mg·g-1,明显低于还原前矿物对Cd(Ⅱ)的吸附量(33.4 mg·g-1)。还原前后矿物对Cd(Ⅱ)的吸附性能均随着离子强度增大而降低,但还原矿物吸附Cd(Ⅱ)的降幅明显低于未还原矿物。黏土矿物结构Fe(Ⅲ)还原后吸附Cd(Ⅱ)的性能降低主要是由于还原过程中结构Fe(Ⅱ)迁移进入层间,抑制了吸附过程中Cd(Ⅱ)进入矿物层间。研究表明,厌氧环境中黏土矿物结构Fe(Ⅲ)显著降低了矿物对Cd(Ⅱ)的固持特性。

有机肥减量配施外源碳基肥对设施菜地氨挥发及黄瓜产量的影响

针对我国农业源氨排放过高的问题,本研究通过探究有机肥减量配施外源碳基肥(生物炭及腐植酸)对设施菜地土壤氨挥发及黄瓜产量的影响,并结合高通量qPCR基因芯片技术,研究影响氨挥发的微生物学机制,明晰设施菜地有效的氨减排措施。以天津市武清区设施菜地为研究对象,本研究共设置5个处理:不施氮CK、推荐施肥量N1(37500 kg·hm^(-2)有机肥)、推荐施肥量配施腐植酸N1F(37500kg·hm^(-2)有机肥+2250kg·hm^(-2)腐植酸)、推荐施肥量配施生物炭N1B(37500kg·hm^(-2)有机肥+40t·hm^(-2)生物炭)、农民常规用量N_(2)(60000 kg·hm^(-2)有机肥)。结果表明:不同处理氨挥发动态基本一致,N_(2)处理氨挥发速率处于较高水平。随着施肥量的增加,土壤氨挥发累积量逐渐增加,氨挥发累积量从高到低依次为N_(2)、N1、N1B、N1F、CK,N1F处理和N1B处理较N_(2)处理显著降低了24.5%和21.0%的氨挥发累积量(P<0.05)。N_(2)处理土壤在末果期铵态氮含量显著高于其他处理;N1、N1F、N1B处理在盛果期和末果期土壤硝态氮含量显著高于N_(2)处理。施肥以及配施生物炭和腐植酸均能显著增加AOA-amoA基因丰度,与CK相比,N1、N_(2)的AOA-amoA基因丰度显著提高(P<0.05);与N_(2)、N1相比,N1F和N1B处理AOA-amoA基因丰度显著提高(P<0.05)。推荐施肥量增加了土壤AOB-amoA的基因丰度,配施腐植酸和生物炭无显著影响。Mantel test+结果表明,NH4-N含量、AOA-amoA、AOB-amoA能够显著影响设施菜地土壤氨挥发。减量施肥配施生物炭和腐植酸能够在一定程度上降低设施菜地土壤的氨挥发量,且腐植酸配施效果更好,并能够有效固持土壤的无机氮。N1、N1F、N1B各处理保证了作物产量并较N_(2)处理显著提高了氮素利用率。综合考虑农学和环境效益,有机肥减量配施腐植酸N1F为适宜的施肥方式。

苏州生态涵养区农业土壤中农药残留的分布特征及风险评估

为评价苏州生态涵养发展实验区农业土壤中农药的污染状况与潜在风险,运用气相色谱-质谱法(GC-MS)检测了苏州生态涵养区63个位点的农业土壤中46种农药的残留水平,结合非度量多维尺度分析其时空分布特征,并以风险商法评估其生态风险。结果显示:土壤样品中共检出有机氯、有机磷、噻二嗪及拟除虫菊酯4类农药,其平均浓度分别为31.8、56.9、109.8μg·kg-1和71.9μg·kg^(-1)。p′p-DDE检出范围最广(检出率91%~100%),噻嗪酮检出浓度最高(1061.1μg·kg^(-1))。生态风险评估显示,27%的土壤样点存在潜在生态高风险,风险来自p,p′-DDE、噻嗪酮、水胺硫磷、联苯菊酯、氯氰菊酯、氰戊菊酯、溴氰菊酯7种农药。

生物炭对四环素污染土壤微生物群落结构的影响及环境因子关联的剂量效应分析

为研究不同剂量生物炭对四环素污染的土壤的原位修复效果,本研究以甘蔗渣为原材料制备生物炭,并通过不同剂量的添加(1%、2%、3%,分别记作BC-1、BC-2、BC-3)明确了修复过程中四环素去除效率、土壤理化性质、酶活性和降解微生物的变化情况。结果表明:生物炭施入显著加速了土壤中四环素的降解,其中BC-2处理(79.50%)显著高于BC-3(62.50%)和BC-1(50.30%)处理。同时生物炭处理显著提高了土壤pH及有机质和腐殖质含量,在培养结束后,各处理的pH较CK(四环素污染土壤)分别提升了0.46、0.54、0.80,有机质分别提升了1.37、2.82、5.12 g·kg^(-1),腐殖质分别提升了4.48、6.55、5.21 g·kg^(-1)。生物炭处理显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,其中BC-2处理提升效果最好,较CK分别提升40.00%、183.30%、65.30%和157.10%。在生物炭处理中,具有降解作用的潜在降解菌Achromobacter(无色杆菌属)、Sphingomonas(鞘脂单胞菌属)、Stenotrophomonas(寡养单胞菌属)、Trichosporon(毛孢子菌属)、Shewanella(希瓦氏菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)和Klebsiella(克雷伯菌属)的丰度显著提升,其中BC-2处理对潜在降解菌丰度的促进效果最好。研究表明,生物炭可以通过改善土壤理化性质、提高酶活性、改变土壤微生物群落结构、促进潜在降解菌的相对丰度来加速土壤中四环素的去除。作为一种成本低、修复效果好的富碳材料,生物炭在四环素污染场地原位修复中具有巨大的应用潜力。

葡萄枝堆肥腐殖化的微生物养分限制机理探讨

胞外酶活性及其化学计量变化可以反映微生物的养分限制类型,调理剂添加或超高温预处理可促进好氧堆肥腐殖化效果,为研究其对葡萄枝堆肥养分限制及其调节机制,本研究以葡萄枝+鸡粪(CK)为基本堆肥原料,另设置添加15%(m/m)菇渣组(M)和进行高温预处理组(H)两个处理,在60 L强制曝气好氧发酵罐中进行45 d的堆肥化试验,测定不同阶段堆肥理化指标及参与C、N、P转化的功能酶活性和化学计量比,旨在从微生物养分限制的角度探讨这两种措施对葡萄枝高温堆肥腐殖化的影响机理。结果表明:添加菇渣和高温预处理改变了堆肥基质的特性,加速有机质降解,提升养分含量,并促进了腐殖化。CK、M、H的高温期(>50℃)分别保持了19、15、19 d,均能满足种子发芽指数≥70%,pH值在5.5~8.5之间等腐熟标准指标。堆肥结束时,M和H相比CK分别提升了9.81%、12.44%的TN含量和9.84%、9.04%的TP含量。M和H使堆肥中胡敏酸碳含量在第14~44天分别较CK提升7.64%~37.62%和9.26%~36.96%;第0~7天,M的碱性磷酸酶(AP)、β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的酶活性显著高于CK(P<0.05),第14~21天,H的AP、BG、NAG的酶活性显著高于其他两组(P<0.05)。M和H中的微生物受到N和P养分的限制,结构方程模型显示,这两个处理的微生物群落会分泌较多的N和P获取酶来对有机氮和有机磷进行矿化以应对养分限制,提升TN、TP的含量,促进胡敏酸的生成。研究表明,在葡萄枝鸡粪堆肥中添加菇渣以及使用高温预处理可以增强胞外酶活性、提升养分含量,促进胡敏酸的形成。

纳米碳溶胶配施尿素对土壤N_(2)O排放的影响

为研究纳米碳材料对土壤N_(2)O排放的影响,选用纳米碳溶胶(一种纳米级材料,利用电解石墨制备而成)作为供试材料,以未经秸秆还田改良(秸秆离田)和秸秆还田改良的潮土为供试土壤,通过培养试验探讨纳米碳溶胶对潮土N_(2)O排放的影响,培养条件为25℃和80%田间持水量。结果表明:施氮条件下,添加纳米碳溶胶显著增加了秸秆离田土壤N_(2)O排放,但显著降低了秸秆还田土壤N_(2)O排放,减排效率达63%。纳米碳溶胶显著提`高了两种处理土壤的硝化潜势(PNR),但降低了秸秆还田土壤反硝化潜势(PDR)。然而,秸秆离田土壤PDR对纳米碳溶胶无显著响应。纳米碳溶胶通过促进秸秆离田土壤的硝化作用提高N_(2)O排放。对于秸秆还田土壤,纳米碳溶胶减排N_(2)O的机理可能是土壤可溶性有机碳含量的增加一方面激发了土壤异养微生物对底物无机氮的固持,另一方面促进了土壤彻底反硝化过程。

超级稻田碳氮库管理指数在等养分不同有机物料处理下的动态变化

为比较等养分条件下不同有机物料还田对稻田土壤碳氮库管理指数的影响,揭示水稻不同生育期碳氮库管理指数动态变化及其与产量和收获指数的关系,在湖南省长沙市,选择超级稻种植系统为研究对象进行大田试验。共设置5个等养分投入处理,分别为单施化肥(F)、化肥+水稻秸秆全量还田(FS)、化肥+紫云英全量还田(FM)、化肥+秸秆、紫云英全量还田(FMS)、化肥+秸秆、紫云英全量还田+熟石灰(FMS+Ca),并在水稻5个不同生育期(移栽返青期、分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期)采集土样,测定土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、总氮(TN)、可溶性总氮(TDN)含量,计算碳库管理指数(CPMI)、氮库管理指数(NPMI)。结果表明:不同处理下的CPMI整体动态变化趋势为移栽返青期降低后缓慢回升,在水稻生育末期紫云英-秸秆联合还田处理FMS(87.18)和FMS+Ca(80.59)的CPMI显著高于F处理(62.53)和FS处理(62.64)(P<0.05);NPMI在分蘖期与成熟期出现了两次急剧下降,并在水稻生育末期FMS+Ca处理(57.58)的NPMI显著高于F处理(45.64)和FS处理(42.70)(P<0.05);与F处理相比,有机无机配施(FS、FM、FMS)处理下作物产量提高了2.19%~2.94%;水稻灌浆期的CPMI与产量和收获指数均呈显著正相关关系。研究表明,紫云英还田代替部分化肥施用能在保证产量的基础上扩容稻田土壤碳氮库,紫云英-秸秆联合还田对提升水稻不同生育期CPMI、NPMI的综合效果最佳。

基于RF-XGBoost的土壤镉污染影响因子及空间分布研究

为降低土壤重金属研究中人工采样成本,宏观掌握大尺度研究区内土壤重金属污染的空间分布特征,本研究以贵阳市、遵义市和毕节市为研究区,以镉(Cadmium,Cd)元素为研究对象,提出利用随机森林(Random Forest,RF)分析评估影响因子的贡献率,并根据贡献率进行影响因子筛选后构建极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)模型,即RF-XGBoost模型,用以预测研究区内土壤Cd污染的空间分布特征。结果表明:研究区内土壤Cd含量平均值仅比贵州省背景值高出0.02 mg·kg^(-1),污染程度较低,变异系数为125.37%,属于强变异;研究区内对土壤Cd污染贡献率最高的影响因子为土壤侵蚀程度、高程和年平均气温,贡献率分别为0.100、0.088和0.084,说明在大尺度研究区中自然环境对土壤Cd富集影响最大;RF-XGBoost模型的精度和稳定性高于RF和XGBoost模型,准确率提升了0.0393,Kappa系数分别提升了0.0592、0.0914,F1_score分别提升了0.2504、0.2701;研究区内土壤Cd污染整体程度较低,但在毕节市西南部出现多个中度-中强污染带。研究表明,RF-XGBoost模型可准确预测大尺度范围的土壤Cd污染空间分布,有助于宏观掌握土壤Cd污染的空间分布特征。

有机污染土壤生物修复效果的限制因素及提升措施

土壤中的有机污染物主要来源于有机农药、石油污染、工业生产等,其对生态环境和人体健康造成了极大的危害。受有机物污染的土壤能通过物理、化学、生物等一系列的修复技术进行治理,其中生物修复技术被认为是处理有机污染土壤最有效、经济且环境友好的修复技术,但其修复效率受诸多因素影响。本文从气候地理条件、有机污染物的存在形态和土壤自身环境与营养3个方面系统地分析了生物修复技术的限制因素,并从物种选择、生物有效性提升(引入微生物或土壤动物、添加表面活性剂和有机溶剂)及稳定生态系统的构建(添加生物炭、营养补充剂,采用电强化生物修复技术)3个角度科学地提出了提升生物修复技术效率的方法,最后对加强有机物污染土壤复合修复技术的研究进行了展望。

三七主根皂苷组分含量与生态因子的关系

为探究生态因子对三七[Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen]主根皂苷组分的影响,明确影响三七皂苷组分的主导因子,采用相关、逐步回归、通径和决策等分析方法逐层剖析,阐明三七主根皂苷组分含量与生态因子的数量关系。结果表明:三七主根三七皂苷R1含量与土壤pH、纬度、7月均温呈显著负相关,其中土壤pH、纬度是其主要决定性因子,7月平均温是其主要限制因子;三七主根人参皂苷Rg含量主要受1月最低温、7月最高温和纬度的制约,其中以1月最低温影响最大;三七主根人参皂苷Rb1含量主要受大气湿度和主根钙含量的影响,这两者均为其决定性因子;三七主根总皂苷含量主要受1月最低温、纬度、主根钙含量、主根铜含量的影响。研究表明,三七主根总皂苷含量以及各皂苷组分含量具有明显的地域特征,较高的1月低温、大气湿度、土壤钙含量,较低的纬度、7月平均温是获得三七主根高皂苷含量的关键。

减排固碳目标纳入农业绿色发展政策的协同机制

碳达峰、碳中和目标对我国农业绿色发展提出了更高要求,实现农业减排固碳目标与农业绿色发展政策协同发展至关重要。本文综合运用文献归纳、政策文本分析等方法,全面分析梳理了农业温室气体排放核算框架、农业减排固碳措施研究进展,刻画了1978年以来我国与农业减排固碳相关的农业绿色发展政策的演进历程,定性评价了农业绿色发展政策与农业减排固碳目标之间的协同关系,并且以黑土区齐齐哈尔市为研究区模拟了不同农业减排固碳与农业绿色发展政策协同情景下的农业减排固碳演变趋势。结果表明:农业减排固碳目标与大部分现行农业绿色发展政策目标是协同推进的,但在水稻种植、畜禽养殖、秸秆利用、种植结构调整等方面也存在无作用甚至负协同的目标;通过政策目标调整,在不同的农业减排固碳技术组合情景下,黑土区能够促进农业温室气体减排与固碳的脱耦,最终实现减排与固碳的双赢。基于此,提出了重视农业减排固碳在促进“双碳”目标中的基础性作用,统筹将农业减排固碳、促进“双碳”目标纳入政策目标,并理顺二者政策目标关系的对策建议,以期为“双碳”目标下的农业绿色发展政策制定提供参考借鉴。

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。

低磷红壤的玉米磷肥农学效应与农学阈值

为促进红壤磷肥高效利用,实现磷肥减施增效,通过连续3 a田间定位试验,在低磷红壤和4个施磷(PO)水平(0、60、90、120 kg·hm^(-2),分别记为P0、P60、P90、P120)下,研究施磷量对玉米产量、磷肥利用效率的影响,以及磷肥农学阈值对不同施磷水平的响应。结果表明:在低磷红壤上,施用磷肥显著增加了玉米产量,提高了玉米产量可持续指数,且玉米产量随施磷量增加而增加,在P120处理下产量最高,平均比P0处理显著增加210.48%,但与P90处理差异不显著。玉米当季磷肥偏生产力、磷肥表观利用率均呈现随磷肥施用量增加而减少的趋势,其中以P60处理效果最佳。施磷显著增加土壤有效磷含量,其中以P120处理有效磷含量最高,平均比P0处理显著增加313.44%。土壤磷平衡时的磷肥施用量为19.89~23.00 kg·hm^(-2)。低磷红壤玉米磷肥农学阈值为97.04 kg·hm^(-2)。研究表明,在西南低磷酸性红壤中,合理施用磷肥可提高玉米产量和玉米当季磷肥农学利用率,在本试验磷的基础养分条件下,按P90处理施磷,可实现玉米减肥增效、促进农业绿色发展的目标。

有机酸对土壤磷的活化利用研究进展

近年来,随着磷肥的大量投入,我国农田土壤中的磷大量累积且呈增长趋势,进而加剧了水体污染和磷矿耗竭的风险,因此,合理利用土壤中的累积磷对农业生产可持续发展和生态环境保护至关重要。本文运用VOSviewer关键词共现分析、数据统计分析等方法,对土壤磷活化文献进行了分析,包括有机酸的种类、有机酸活化磷素的研究概况、有机酸活化磷素的效果、影响因素及活化机制。结果表明:有机酸活化磷的研究在国际上依然是热点;有机酸可以通过促进高稳性磷向活性磷转化,显著提高土壤有效磷含量,提高幅度达到10~1 000倍;有机酸的活化效果受其种类、浓度以及土壤类型的影响,其中柠檬酸和草酸在众多有机酸中的活化效果最为显著,且磷素活化量随有机酸浓度的升高而增加;在石灰性和中性土壤上草酸的活化效果最强,在酸性土壤上柠檬酸的活化效果最强;活化机制主要包括酸溶解作用、络合作用和竞争吸附,三者协同作用促进磷素活化。在此基础上,对有机酸活化土壤磷素进行了总结及展望,以期为我国土壤磷资源的高效利用及水环境保护提供理论依据和实践方法。

广东省农科院农业资源与环境研究所土壤环境研究团队

艾绍英,1997年毕业于原西北农业大学植物营养与施肥专业,获博士学位。主要从事农业环境质量监测与评价、农田土壤改良与重金属污染修复、农业面源污染治理等研发工作。现任世界银行贷款广东农业面源污染治理项目化肥污染治理专家、中国农业生态环境保护协会理事、广东省土壤学会第十一届理事会农业面源污染治理专业委员会主任;获全国第-次污染源普查先进个人;承担完成了广东省第二次污染源普查农业源普查技术支撑任务。

水氮耦合对设施土壤N_(2)O和NO排放的影响

为实现设施生产水氮高效利用及N_(2)O和NO减排,基于连续7a的设施水氮定位试验,采用密闭静态箱法,分别对番茄生长季的N_(2)O和NO排放进行田间原位同步观测。通过灌水下限(土壤水吸力W_(1)、W2和W3分别为25、35 kPa和45 kPa)和施氮量(N_(1)、N_(2)和N_(3)分别为75、300 kg·hm^(-2)和525 kg·hm^(-2))两因素三水平随机区组设计,研究了水氮耦合对设施土壤N_(2)O和NO排放特征的影响。结果表明,N_(2)O和NO排放峰值出现在施肥和灌溉后,峰值期的排放通量表现为N_(2)O高于NO,但NO峰值持续时间较长。水分、施氮量和水氮交互作用对设施土壤N_(2)O、NO总累积排放量均有极显著影响,水氮耦合效应使W_(1)N_(1)处理的NO总累积排放量、W_(2)N_(1)处理的N_(2)O和N_(2)O+NO总累积排放量最低,且均与其他处理差异显著。水分、施氮量和水氮交互效应对番茄产量影响效力表现为灌水下限>施氮量>水氮交互。与W_(1)N_(1)、W_(1)N_(2)、W_(1)N_(3)相比,W_(2)N_(1)处理的番茄产量分别显著增加48.92%、50.69%和17.82%。水氮耦合效应使W_(2)N_(1)处理单产N_(2)O和NO累积排放量最低(P<0.01),分别比其他处理降低40.00%~78.57%和21.43%~60.71%。冗余分析表明,N_(2)O和NO排放通量与铵态氮含量、硝态氮含量、amoA-AOA和nirK基因丰度均呈显著正相关关系。综合设施蔬菜经济和环境效应,配施有机肥条件下,灌水下限35 kPa和施氮量75 kg·hm^(-2)的水氮管理更有助于设施土壤N_(2)O和NO减排及产量保证。

基于木质素单体含量的园林生物质降解菌评价

基于降解剩余物中木质素单体含量变化,对园林生物质降解菌的酶解效果进行评价。以羧甲基纤维素钠为唯一碳源,对天然林下腐植质层降解菌进行功能筛选和分子鉴定;通过正交实验优化酶活力、降解试验分析降解失重率,经气相色谱-质谱联用技术测定降解剩余物中木质素单体含量,并综合评价降解效率。结果表明:酶活力较高的株菌QL-1、QL-4分别为曼氏假单胞菌(Pseudomonas mandelii)和烟曲霉(Aspergillus fumigatus),其纤维素酶活力分别为14.10 U·mL^(-1)和8.15 U·mL^(-1);培养10 d时两株菌的降解失重率达到最高,分别为9.48%和13.91%,是未添加降解菌株即空白对照组的2.49倍和3.66倍;愈创木基和紫丁香基木质素单体含量均有显著减少,10 d时QL-4试验组的净降解率为15.57%,是QL-1的3.15倍。研究表明,筛选所得烟曲霉具更强降解活力,其降解剩余物中木质素单体含量均有不同程度下降。

未来发展情景选择对农业面源污染风险的影响分析

为指导区域未来发展模式选择和农业面源污染(Agricultural non-point source pollution,ANSP)典型区域(涪陵区)风险调控,综合CLUE-S、Markov、GIS、改进的输出风险模型等模型和技术的优势,在ANSP典型区域(涪陵区)以2010、2015年土地利用数据为基础,进行未来2020-2030年的自然发展(ND)和耕地保护(CP)两种情景下的ANSP输出风险演变及对输出系数调整的响应分析。研究发现:涪陵区土地利用数据模拟精度较好,Kappa系数为0.75且FoM大于0.21。涪陵区2010-2030年期间ANSP风险等级明显降低,尤其是靠近大木山、武陵山区域的镇街和子流域。风险等级降低速率减缓明显,ND情景下,清溪镇在2010、2015、2020、2025、2030年各年份Ⅶ以上等级风险比例分别为46.20%、29.69%、25.72%、22.20%、20.00%。子流域输出风险等级对于耕地输出系数(即化肥施用水平)变化具有很好的响应关系。未来的情景模拟有利于探寻区域不同发展情景下输出风险与土地利用变化之间的响应关系,有利于聚焦分析各镇街或某子流域风险变化情况。本研究路径与方法有利于区县对各镇街、子流域未来的ANSP风险进行有效防控。