Cyclocarya paliurus is a versatile tree species with immense potential for development, as it combines edible, medicinal, and ornamental functions. Low temperature is one of the important abiotic factors that affect plant survival and flourishing but their response mechanism to low temperature is not yet clear. In this study, we utilized annual shoots of four genotypes of C. paliurus, namely T2, W10, M31 and S12, as materials. The physiological responses of annual shoots of C. paliurus to low temperature stress were elaborated by determining and comparing indicators related to cold resistance, such as relative electric conductivity, semi-lethal low temperature, malondialdehyde, soluble sugar, soluble protein, proline, superoxide dismutase and peroxidase. The contents of malondialdehyde, proline, soluble protein and peroxidase activities were not only correlated with the treatment temperature but also related to the genotypes. Osmotic substance (soluble sugar, soluble protein and proline) contents and antioxidant enzyme activities (peroxidase and superoxide dismutase) of the four genotypes showed a trend of increasing and then decreasing with the five decreasing temperatures. Furthermore, a comprehensive evaluation of cold resistance was performed by using a combination of principal component analysis and membership function, with the cold resistance ranked as W10 > M31 > S12 > T2. Results from this study would provide some references for extending the plantation areas.
The content of PAHs in surface soils of northeastern China is high, which causes long-term soil pollution and potential harm to human health. Influenced by the temperature, the soil in the northeast region is characterized by a long-term freeze–thaw seasonal climate, which greatly affects the process of soil remediation work. Therefore, it is necessary to study the remediation strategies of PAHs in low-temperature soils. Our group discovered that the combination of cold-tolerant fungi and bacteria was effective in degrading soil PAHs. However, we are required to further explore the choice of immobilization vector. In this study, four different types of biochar (C300, C500, B300, B500) were prepared at 300 °C and 500 °C using corn cob and wheat straw of industrial and agricultural waste as precursors. We then used the cross-mixing of these four types of biochar as the carrier for Pseudomonas sp. S4 and Mortierella alpina J7, which are bacteria capable of degrading PAHs. We used the adsorption immobilization method to prepare the repair materials for PAHs degradation mixed bacteria. Through comparison, the low-temperature and high-temperature mixed biochar (C300 + B500) was selected as the carrier. The results showed that mixed biochar immobilized degrading bacteria are the most effective in degrading Phe and Pyr in soil and their degradation effect was related to the mixing ratio. After 30 days of remediation at 15 °C, the best remediation effect was add immobilized mixed fungicide agent, mix biochar 1:2 using 0.67
种植绿肥是培肥改良果园土壤、提高水果产量品质的有效措施.为筛选适宜江西红壤幼龄橘园种植的冬绿肥品种,在橘园行间播种毛叶苕子(Viciavillosa Roth)、肥田萝卜(Raphanus sativus)、黑麦草(Lolium perenne)、鼠茅草(Vulpia myuros)等4种冬绿肥,研究种植不同冬绿肥对土壤化学性质、微生物量碳、氮和酶活性的影响.结果表明,与自然生草相比,短期种植冬绿肥对土壤pH、有机质和全氮的影响较小,对土壤速效养分有一定的提升效果,但均未发生显著变化.种植冬绿肥明显改善了土壤生化性质,使土壤 MBC 和 MBN 分别增加 47.9%-114%和 75.9%-292%,使 MBC/MBN 降低 14.2%-53.7%,其中鼠茅草和黑麦草处理效果最佳;种植冬绿肥还提高了土壤过氧化氢酶(1.70%-20.0%)、酸性磷酸酶(15.8%-78.9%)、脲酶(13.8%-46.6%)、转化酶(13.7%-55.5%)、过氧化物酶(120%-218%)、多酚氧化酶(4.70%-55.2%)等6种酶的活性,仍以鼠茅草和黑麦草的效果最佳.运用主成分分析对各处理的土壤生化性质进行综合评价,其得分排序为:鼠茅草(1.07)＞黑麦草(0.93)＞毛叶苕子(0.20)＞肥田萝卜(-0.24)＞自然生草(-2.31),进一步运用聚类分析可将其分为 3 类:鼠茅草和黑麦草(第Ⅰ类)、毛叶苕子和肥田萝卜(第Ⅱ类)、自然生草(第Ⅲ类).综上,种植冬绿肥可明显改善红壤幼龄橘园的土壤肥力状况,对土壤微生物量碳、氮含量和酶活性等生化性质的提升尤为明显,在实际生产中优先推荐鼠茅草、黑麦草作为冬绿肥品种.该研究为红壤区幼龄果园的土壤肥力培育、绿色生态种植提供了技术参考,有助于南方特色水果的量质协同提升和相关产业的健康可持续发展.
生态用地碳汇为从增汇角度实现"双碳"目标提供重要途径,综合分区优化对促进生态保护与经济高质量发展融合具有重要指导意义.在测算中国 31 省(市、区)各类生态用地碳汇总量及单位面积碳汇量的基础上,运用探索性空间数据分析、核密度估计,探究2000-2020年生态用地碳汇空间集聚特征和时空演进趋势,并基于碳汇与绿色GDP的脱钩关系和协调状态构建综合分区,结合重要生态功能区分布开展优化治理.研究表明,1)研究期内生态用地碳汇总量呈波动上升态势,年均增速为 0.077%;在空间上呈显著的集聚效应,湖南、贵州、广西属于高-高集聚区,形成高值辐射中心,山东属于低-低类型,为低值塌陷区.2)生态用地碳汇总量空间差异明显,高碳汇区碳汇能力强于其他地区;核密度估计显示高碳汇区和低碳汇区碳汇呈增加趋势,中碳汇区保持相对稳定,且三者均存在区内集聚特征.3)单位国土面积生态用地碳汇与单位生态用地面积碳汇均以高-高集聚类型和低-低集聚类型为主,呈现出较强的空间集聚特征,尤其南部地区的省(市、区)具有单位面积生态用地碳汇优势和潜力.4)生态用地碳汇与绿色GDP两者以脱钩和多元协调状态为主,大部分省(市、区)单位面积生态用地碳汇处于多元协调区,重要生态功能区的碳汇积极作用显现.研究结果为改善生态用地碳汇能力和潜力,推进生态领域实现"双碳"目标提供有益参考.
为揭示天山云杉森林的水源涵养功能,探究天山云杉林枯落物层和土壤层水文效应特征.以天山北麓中段的天山云杉森林为研究对象,沿海拔梯度(1500-2300 m)布设系列样地,采用样地调查法和室内浸泡法对天山云杉森林枯落物层和土壤层的水源涵养能力进行定量分析,明确其在海拔梯度上的分异特征.结果表明,1)天山云杉森林枯落物层厚度(2.50-3.38 cm)和蓄积量(13.6-21.7 t·hm-2),两者均随海拔的升高而显著减小(P＜0.05);天山云杉森林枯落物层最大持水量(50.9-65.0 t·hm-2)和有效拦蓄量(21.6-25.8 t·hm-2)均随海拔升高先增大后减小;对比不同海拔梯度枯落物的持水过程发现,其在浸水1h内持水量迅速增加,此时吸水速率最大;相同时间内,半分解层枯落物持水量均大于未分解层.2)在1500-1700、1700-1900、1900-2100、2100-2300 m 4个海拔段的土壤容重(0.481、0.621、0.643、0.452 g·cm-3)、毛管孔隙度(72.6%、77.5%、70.5%、75.8%)和总孔隙度(76.1%、81.0%、73.4%、78.8%)均表现为随海拔升高先增大后减小的趋势;各海拔梯度土壤饱和持水量与毛管持水量排序为1700-1900 m＞1500-1700 m＞2100-2300 m＞1900-2100 m,土壤有效持水量排序为:1700-1900 m＞1500-1700 m＞1900-2100 m＞2100-2300 m,均随海拔的升高表现为先增大后减小.3)枯落物层和土壤层总的有效持水量(83.4-95.9 t·hm-2)和总最大持水量(1390-1662 t·hm-2)均随海拔的升高先增大后减小,在各海拔段间无显著差异(P＞0.05).通过研究发现天山云杉森林生态系统的水源涵养能力总体呈现沿海拔梯度先增大后减小的趋势,中低海拔区域(1500-1900 m)水源涵养能力较好.
快速城市化过程引起的城市热环境变化,对人类健康和城市可持续发展产生了重要影响.通过科学规划与管理改善城市热环境对于提高城市宜居性具有重要意义.以西安市主城区为例,基于2019-2022年9期70 m分辨率的ECOSTRESS数据,结合局地气候区(Local Climate Zone,LCZ)分类,利用相关性分析及分区统计等方法,对城市热环境变化及其影响因素进行了分析,可为城市科学规划与管理提供决策依据.研究结果表明,1)研究区以建筑类型(LCZ1-7)局地气候区为主,占区域总面积的72.94%.其中紧凑型中低层建筑(LCZ2-3)局地气候区分布在城市一环路以内,开敞型建筑类型(LCZ4-7)局地气候区分布在城市一环和绕城高速之间,自然类型(LCZA,LCZB)局地气候区和大型低层和硬地面(LCZ7)局地气候区分布于绕城高速周边.2)日间,紧凑型建筑类型(LCZ3)局地气候区地表温度最高,水体(LCZA)地表温度最低;夜间,水体(LCZA)地表温度最高,植被(LCZB)地表温度最低.紧凑型建筑类型(LCZ1-3)地表温度高于开敞型建筑类型(LCZ4-6),且日间地表温度表现为紧凑型高层(LCZ1)＜紧凑型中层(LCZ2)＜紧凑型低层(LCZ3),夜间反之.3)日间,地表温度高值区主要分布于以紧凑型建筑类型(LCZ1-3)局地气候区为主的城市二环路内,地表温度低值区分布于研究区东北部、研究区东南部和二环西北部边缘区域的植被(LCZA)和水体(LCZB)局地气候区内;夜间地表温度高值区分布于研究区东北部水体(LCZB)和绕城高速内的建筑类型(LCZ1-6)区域,地表温度低值区与日间相似.4)地表温度与NDVI呈显著负相关,与人口和夜间灯光呈显著正相关.研究认为西安市未来建筑类型应多以开敞型建筑为主,并在开敞型建筑类型(LCZ4-7)局地气候区中加强城市绿化,同时,在紧凑型建筑类型(LCZ1-3)局地气候区中建设通风廊道,可起到改善城市热环境的作用.
冻融是影响高寒草地土壤理化和生物学特性的重要因素,冻融期放牧牲畜粪便沉积及其降解特性也可能受到冻融作用复杂且不容忽视的重要影响,而目前关于冻融对高寒草地牲畜粪便降解及养分变化的影响效应和作用机制尚不清楚.选取季节性冻融藏北高原牦牛和藏绵羊粪便开展30 d室内冻融模拟试验,分别在冻融0、5、15和30 d后采集两种粪便样品进行理化和养分指标测定,探究不同冻融时间对牛羊粪便降解及其主要养分变化的影响.结果表明,1)冻融试验期内牛粪含水量与干物质量在前15 d冻融循环中均显著降低(P＜0.05),羊粪含水量在前5 d冻融中下降了82.6%;反复冻融易破坏粪便降解初期的物理结构,加速粪便含水量及牛粪干物质量的损耗.2)牛粪铵态氮(NH4+-N)含量在冻融后第5 d达到最大值(415 mg·kg-1),且牛羊粪硝态氮(NO3--N)含量在 0-15 d冻融过程中显著降低(P＜0.05),冻融初期有机氮矿化增加和反硝化速率增强可能是导致NH4+-N含量短暂增加和NO3--N含量持续下降的主要原因.3)牛粪有效磷(AP)含量在15-30 d冻融中显著降低 21.2%(P＜0.05),而羊粪AP在整个试验期呈现反复增加-降低的波动变化特性,表明斑块状牛粪AP受后期冻融的影响较大,而颗粒状羊粪AP受冻融作用的影响更为复杂多变.综上,反复冻融通过不同程度改变牛羊粪便斑块结构、理化和微生物特性,使得氮磷迁移转化及活性氮磷养分含量呈现较大的差异性变化特征.研究结论可为优化季节性冻融期草地牲畜粪便管理模式和促进草地生态系统健康发展等提供理论参考.
土壤放射性污染、特别是天然放射性核素产生的污染因其半衰期长、治理难度大一直是重点关注领域;目前对土壤放射性污染研究集中在核设施、铀矿冶等领域,伴生放射性矿运行对周围土壤的放射性污染关注较少,广东省伴生放射性矿周围土壤放射性水平分析研究尚处于探索阶段.为掌握广东省伴生放射性矿周围土壤放射性水平,按照《土壤中放射性核素的γ能谱分析方法》(GB/T 11743-2013),分析广东省26家伴生放射性矿企业厂界下风向、周围居民点和对照点土壤中U-238、Ra-226、Th-232 等关键核素活度浓度.结果表明,厂界土壤中U-238、Ra-226、Th-232 活度浓度最大值分别为(378±15)、(207±8)、(487±19)Bq·kg-1,居民点土壤中U-238、Ra-226、Th-232活度浓度最大值分别为(337±13)、(139±6)、(233±9)Bq·kg-1,伴生放射性矿开发利用企业厂界外土壤没有放射性污染;有8家企业生产活动可能使得厂界周围土壤放射性水平超过当地环境本底水平,其余企业厂界土壤放射性水平与本底水平相当,反映出部分企业生产抬升周围土壤放射性水平;或与本底水平掌握不够精细有关.约2/3企业厂界下风向土壤中放射性核素活度浓度高于敏感点和对照点,企业生产经营活动存在含放射性渣料洒落、飘逸出厂界等现象;另约1/3 企业厂界下风向土壤放射性水平与周围居民点处无明显差异,企业日常辐射环境管理规范.通过对广东省伴生放射性矿周围土壤放射性水平进行分析,对伴生放射性矿开发利用企业提出日常辐射环境管理要求,向生态环境主管部门提出建议,以促进伴生放射性矿开发利用行业健康发展.
作为中国重要生态安全屏障的秦岭,随着经济社会的不断发展,大量人为活动穿梭其中,使得外来植物得以侵入并迅速蔓延和扩张,势必影响当地生物多样性保护,然而这些外来种的入侵现状、危害与风险等信息还缺乏全面详细的研究,为秦岭生物多样性保护埋下巨大"安全隐患",因此亟待全面系统地研究秦岭林区外来植物的相关现状信息,并对其进行科学有效的入侵风险评估.通过野外调查秦岭中段南北坡外来植物的种类、分布现状、生境类型、扩散趋势等,采用层次分析法构建秦岭外来植物入侵风险评价体系,对该区外来植物进行风险等级划分并提出防范管控措施.结果表明:1)秦岭外来植物有131种,隶属33科87 属,主要集中在菊科(Asteraceae)、苋科(Amaranthaceae)、禾本科(Poaceae)、豆科(Fabaceae),其中菊科植物数量最多(35种),占总种数的26.7%;2)秦岭外来植物传入年限主要集中在50-150 a之间(54.2%),大部分通过有意引入和无意引进带入国内(75.6%);3)秦岭外来植物入侵风险评价体系涵盖外来植物入侵性、已入侵分布现状、扩散性和危害与影响4个方面,共设置了13个指标.131 种外来植物中极高风险、高风险、中风险和低风险植物分别为4、18、29和80种.这些结果说明,秦岭外来植物种类多,分布范围较广,入侵风险不一,亟需有针对性地监控和管理不同入侵风险等级的外来种,重点监管高风险植物的蔓延扩散动态,关注中低风险植物的潜在危害,最大限度确保生物多样性和生态环境完整性.
煤矿开采区矸石山由于其有机质含量低、土壤物理结构不良,致使植物生长困难,复垦难度大.针对上述问题,将微生物菌剂与废弃资源配施,以期在矸石山建立适宜先锋植物定植的复垦环境并筛选最优施用方案.以黑麦草(Lolium perenne)为供试植物,选取废弃资源古龙酸母液(RAE)、长枝木霉菌(TL)与剩余活性污泥(AS)为改良剂在矸石山基质生境条件下进行盆栽试验,设置8 种不同处理,分别为RAE、TL、AS、RAE+TL、RAE+AS、TL+AS、RAE+TL+AS及CK,评估不同处理对黑麦草生长生理、土壤酶活性及微生物量的影响.结果表明,1)各处理均能够提高黑麦草的生长指标,其中RAE+TL+AS三施对黑麦草总生物量的提高效果最好,比CK提高了2.52倍;同时各处理总体上能够降低叶片丙二醛含量,提高叶片过氧化氢酶活性、脯氨酸和可溶性糖含量,表明TL、RAE、AS是通过提高植物抗氧化功能而不是通过提高渗透压的方式来提高抗逆性.其中AS单施对提高黑麦草生长、生理性质的效果最好,其生长生理综合指数(PGPI)比CK提高了3.88 倍.2)在土壤酶活性方面,单施处理中AS,配施处理中TL+AS,对蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性提升效果最好.3)在土壤微生物量方面,RAE+TL+AS三施对微生物量碳的提高幅度最大,比CK提高了1.64倍.各处理中,AS单施处理的土壤微生物质量综合指数(SMQI)最高,但考虑到总生物量(复垦效果),建议矸石山复垦采用三施处理;从成本角度考虑,建议采用AS单施处理.该研究为矿区矸石山复垦提供有益的技术探索,也为古龙酸母液和剩余活性污泥的资源化利用提供了全新的见解和技术支持.
秸秆还田能改变农田土壤微生物生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon,SMBC)含量,分析秸秆还田条件下SMBC 含量变化及其相关影响因素,对理解秸秆还田下土壤养分周转与碳循环机制具有重要意义.基于中国知网和 Web of Science数据库2001-2022年公开发表的68篇文献,建立了839组包含秸秆还田和秸秆不还田下SMBC含量的数据库,按照气候类型、种植方式、耕作方式、秸秆种类、施氮量、秸秆还田量进行分组,采用Meta分析对秸秆还田条件下SMBC含量变化的特征进行综合分析.结果表明,与秸秆不还田相比,1)秸秆还田显著提升SMBC含量(51.4%,置信区间为0.373-0.654),且对不同土层SMBC含量的提升效果不同,浅层和深层SMBC含量分别提升 47.9%和 42.7%.2)秸秆还田下温带季风气候区和亚热带季风气候区SMBC含量分别增加 71.0%和 35.8%,但在温带大陆气候区对SMBC含量影响表现出显著负效应,降低幅度为 35.6%.3)不同耕作方式下旋耕(99.2%)对 SMBC 含量的增幅影响最为明显,约为常规耕作和免耕下的2.4倍和4倍.4)旱地秸秆还田SMBC含量的增幅明显高于稻田.玉米秸秆对SMBC含量的响应度最高,增幅达到 99.5%,水稻秸秆次之,增幅为 30.8%;小麦秸秆最低,降低幅度为 5.8%.5)施氮量对 SMBC 含量增幅在-34.5%-183.9%之间,0-100 kg·hm-2和101-225 kg·hm-2施氮量下秸秆还田可显著提升SMBC含量,而在226-325 kg·hm-2 和326-425 kg·hm-2 施氮量下秸秆还田对 SMBC 含量的影响表现出显著的负效应;6)对于秸秆还田量而言,当秸秆还田量＜4500 kg·hm-2时增幅52.60%,4500-9000 kg·hm-2时增幅47.7%,＞9000 kg·hm-2 时增幅44.2%,但SMBC含量的增幅表现出随着秸秆还田量的增加呈递减趋势.由此可见,不同的气候类型、种植方式、耕作方式、秸秆种类、施氮量、秸秆还田量等条件下,秸秆还田对中国农田SMBC含量的影响存在显著差异.
森林火灾通过影响土壤生物和非生物部分对土壤氮循环产生长期影响.在全球林火频发背景下,为探讨火灾与土壤氮循环之间的长期响应关系,选择火后 1、6、11 年兴安落叶松林(Larix gmelinii)重度火烧迹地为研究对象,通过测定土壤氮组分、氮循环功能基因和土壤基本理化性质,分析火后土壤氮组分和氮循环功能基因丰度随恢复年限的变化趋势,以及主要影响因子.结果表明,1)土壤全氮、铵态氮和微生物量氮(MBN)含量随恢复年限呈现先降低后增加的趋势,其中MBN恢复较慢.火干扰导致土壤硝态氮含量在火后1年显著增加(P＜0.05),火后6、11年均低于对照样地.2)固氮nifH功能基因在火后11 年恢复到火烧前的水平,而反硝化nirS、nirK和nosZ功能基因在火后6 年显著高于对照样地,火干扰显著提高了硝化amoA-AOA和amoA-AOB功能基因丰度.3)相关性分析表明固氮nifH功能基因与土壤全氮、铵态氮和MBN呈显著的正相关关系(P＜0.05);硝化 amoA-AOA 功能基因与硝态氮呈极显著的正相关关系(P＜0.01);反硝化 nirS、nirK功能基因与硝态氮呈显著负相关关系(P＜0.05).4)冗余分析结果表明土壤有机质、含水率、速效钾是影响火后土壤氮循环功能基因的主要因子,解释度分别为63.8%、18.4%、85.8%.可见,森林火灾对兴安落叶松土壤氮组分和土壤中的氮循环功能基因有着长期的影响,并且火后土壤理化环境的改变也会间接对土壤氮循环的恢复产生影响,研究结果可为北方地区森林火灾对土壤氮循环影响机制提供数据支撑.
水质预测是跨界断面环境风险分析的重要方法,对水质监控和水源保护具有重要作用.GRU是水质预测的常规模型,但广东跨界断面众多、水质数据变化较大,不同断面不同时间段的GRU水质预测需要对超参数进行多次训练调整,以保证模型获得较高的精度.为快速简便地实现GRU模型的迁移使用,提出了PSO-GRU水质预测模型,引入粒子群优化算法,对GRU的超参数进行优化,减少了超参数设置的经验性和随机性,提高模型预测精度.构建PSO-GRU水质预测模型的步骤主要为,1)分析水质特征,确定滑动窗口,构建数据集(训练集、验证集、测试集);2)设置PSO-GRU的相关参数的初始值,通过计算PSO的适应度值来获得新的GRU超参数,经过迭代,追踪超参数局部最优解和全局最优解,最终得到全局最优超参数;3)将最优超参数构建GRU模型进行水质预测.将PSO-GRU用于 8个跨境断面水质预测,并与LSTM、GRU模型进行对比,结果表明,1)PSO-GRU模型拥有较好的泛化性,能够在8个跨境断面水质预测中迁移使用,并取得较好的预测结果,达到应用要求.2)LSTM、GRU超参数的设置需要经过多次试验,且难以获得超参数的全局最优值,PSO-GRU能够自适应调试超参数,预测结果优于其他模型,SRMSE、SMAE、SMAPE较LSTM、GRU分别降低了39.6%、35.6%、38.6%和39.1%、34.8%、37.8%.3)降雨量作为输入能够提高PSO-GRU的预测精度,与历史数据组合输入能取得更高的精度.PSO-GRU结构简单,易于实现,且泛化能力强,能够快速迁移到其他断面进行水质预测,为快速简便水质预测提供了实践依据.
在城市化加速建设的情况下,街道峡谷已成为城市建成环境重要的空间组成部分.街道峡谷中 PM2.5 和 PM10 质量浓度存在显著差异,建筑空间形态是其重要的影响因素.选取安徽省合肥市包河区同安街道为研究对象,监测 PM2.5 和 PM10质量浓度变化并对其进行空气质量评价,从多维度视角出发研究街道峡谷空间形态,并对街道峡谷中下沉广场这一特殊建筑空间形态提出优化策略.结果表明,1)街道峡谷内 PM2.5、PM10 的日均质量浓度均表现出多峰变化的特点,PM2.5 和 PM10质量浓度最大值出现在 8:00-9:00 区间,最小值出现在 13:00-14:00 区间,因此建议同安街道的居民尽量避开工作日早高峰时期,在下午13:00-16:00期间出行,以减少颗粒物对健康的危害.2)运用AQI对同安街道各监测点空气质量进行评价,结果表明其空气质量状况以优良为主,等级多分布在 1 级和 2 级.其中选点E所在的口袋公园空气质量最优,选点B所在的商业下沉广场空气质量最差.3)各个建筑空间形态设计指标对街道峡谷PM2.5 和PM10质量浓度影响程度由大到小排序为:植被覆盖率＞高宽比＞建筑高度比＞相对高程＞建筑退界＞天空开阔度.其中植被覆盖率与街道峡谷中的PM2.5和PM10质量浓度呈显著负相关,在街道退界空间中增加绿化可以显著改善其空气质量.4)适当提高建筑高宽比,采用底层架空以减少建筑物对近地面空气流动的阻碍作用,有利于改善街道峡谷内的空气质量.5)街道峡谷内下沉广场的高度越深,越不利于污染物在场地内的扩散,并对空气质量带来消极影响,而适当地增加下沉广场的宽度,对提高场地内的空气质量有一定作用.该文旨在为城市街道峡谷改善环境质量提供规划策略和科学依据,为城市街道峡谷空间形态优化设计和城市交通出行提供参考依据.
二次无机气溶胶(SIA,Secondary inorganic aerosol)是PM2.5中的重要组成部分,其快速形成是导致大气能见度下降的重要原因.二次无机气溶胶主要包括硫酸根、硝酸根和铵根离子,其来源广、生成途径复杂,识别其来源存在一定的挑战.最近,基于稳定同位素(δ34S-SO42-、δ15N-NO3-、δ18O-NO3-、δ15N-NH4+)的源解析方法被应用到相应污染物的来源解析.选取珠三角鹤山大气超级站作为研究地点,开展了为期 1 年的大气PM2.5 样品采集,在分析了 70 个样品的水溶性离子、痕量金属元素、有机碳、无机碳的基础上,选取其中的37个大气PM2.5样品,分析了相应的δ34S-SO42-、δ15N-NO3-和δ18O-NO3-、δ15N-NH4+同位素值,结合稳定同位素平衡和优化的贝叶斯模型进行源解析,定量了各污染源对二次无机气溶胶的影响.结果表明,PM2.5 年平均质量浓度为39.8 μg∙m-3.PM2.5中SIA占比年均29.8%,呈现春季＞冬季＞夏季＞秋季的季节变化规律,冬季二次污染程度较 2013 年明显下降;年均各 SIA 对颗粒质量浓度贡献顺序为硫酸根＞硝酸根＞铵根.δ34S-SO42-值范围为1.8‰-9.6‰,平均值为4.5‰±1.7‰.源解析结果显示采样期间燃煤、燃油、生物成因硫排放对鹤山SO42-分别贡献了41.8%、32.9%、25.3%.δ15N-NO3-范围为0.8‰-8.3‰,平均值为4.7‰±2.0‰.贝叶斯源解析结果显示,燃煤排放是鹤山NO3-最主要来源,年均贡献率达到41.6%,其余污染源年均贡献率排序为,生物质燃烧(BB)＞汽油车＞船舶＞土壤微生物,贡献率依次为20.9%、15.6%、13.9%、8.0%.将各SIA浓度与对应的源解析结果合并,结果表明非化石源对总SIA贡献最大,为37.2%,其次为燃煤源及燃油源,分别为 35.6%、27.2%.排放清单法可能低估了非化石源对SIA的贡献,在珠三角地区低估值约为10%.清洁大气时期燃油对SIA的贡献显著高于轻度污染与重度污染时期,最高可达48.4%.
Petroleum hydrocarbon pollutants in soil are challenging to biodegrade, negatively impacting plant growth as well as the metabolic activity and community structure of soil microorganisms. Microorganisms immobilized by seed carriers can synergistically contribute to the remediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soil. We prepared a rape seed carrier with immobilized microorganism by seed coating (with a mixture of diatomaceous earth and bentonite as fillers) and microbial immobilization. A pot experiment was conducted with the following treatments: control (CK, neither seeds nor microorganisms added), bare rapeseed (T1), rapeseed coated with diatomaceous earth and bentonite (T2), free-living Pseudomonas aeruginosa added (T3), rapeseed coated with diatomaceous earth and bentonite plus free-living P. aeruginosa (T4), and rapeseed coated with diatomaceous earth and bentonite immobilized with P. aeruginosa (T5). We measured rape seed growth, rhizosphere microbial community structure, and petroleum hydrocarbon removal efficiency. The results showed that 1) There were no significant difference in seed germination rate among T1, T2, T4, and T5 treatments. Compared to T1, leaf length, root length, biomass, and soluble protein content of rape seed significantly increased in T4 and T5 treatments, while T2 treatment showed no significant effect. Leaf width, stem length, chlorophyll content, and superoxide dismutase activity of rape seed in T2, T4, and T5 treatments were significantly higher than T1, while malondialdehyde content was signi-ficantly lower. 2) Compared to CK, the removal rate of petroleum hydrocarbon in the T1, T2, T3, T4, and T5 treatments increased by 0.8, 1.6, 0.5, 1.8, and 2.2 times, respectively. The T5 treatment achieved the highest petro-leum hydrocarbon removal rate of 54.0%. Soil dehydrogenase activity in all treatments increased significantly, with a positive correlation with the petroleum hydrocarbon removal rate (r=0.893). 3) The T5 treatment had the highest soil microbial α diversity and the abundances of Chloroflexi and Acidobacteria. In conclusion, seed carriers with immobilized microorganisms could regulate plant growth, modify the structures of microbial communities, enhance the biological activity of soil enzymes, thereby improving petroleum hydrocarbon removal efficiency. This provides a novel environmentally friendly approach for the joint remediation of petroleum hydrocarbon-polluted soil by plants and microorganisms.
了解种植巨菌草对乌兰布和沙漠植物物种多样性及土壤质量状况的影响,可为沙漠生态系统植被恢复与可持续经营提供依据.以巨菌草种植 1 a、5 a、8 a样地为研究对象,以围封裸沙地为对照(CK),比较了CK与不同种植年限巨菌草样地植物物种多样性与土壤理化性质的差异及二者相关性.结果表明:与CK相比,种植巨菌草后更新灌草 11 科31 属 38种,优势种更替明显,改变了沙地群落结构,显著提高了各物种多样性指数;随年限增加,灌草层物种数增加,灌木层各多样性指数在 5 a样地中最佳,草本层各多样性指数在 8 a样地中最佳;CK与 1 年样地间群落相似性指数最大,而后降低.与CK相比,种植巨菌草显著改善了土壤理化环境,降低了土壤容重,提高了孔隙度、含水量、持水量及有机质、氮、磷、钾等养分;随年限增加,8 a和 5 a样地土壤理化条件显著优于 1 a和CK样地.冗余分析(RDA)分析结果表明灌草层丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Pielou均匀度指数与土壤理化因子密切相关,各指数与除容重外其他因子间均呈正相关关系.同时,1 a与 5 a样地间各多样性指数及土壤因子变化幅度明显大于 5 年与8 年样地间.综上,种植巨菌草显著改善了乌兰布和沙漠东缘植物物种多样性与土壤理化性质,随种植年限增加,群落结构与土壤环境不断改善且逐渐稳定,沙漠生态系统朝正向演替发展,5 a可达较好效果,8 a效果最佳.
分析基于本地化参数和国际参数计算的江苏省稻麦周年轮作系统碳足迹,对评估未来农业生态系统碳足迹具有重要意义.基于农户调研数据,采用本地化参数和国际参数计算了稻季和麦季生产系统的碳足迹,并对结果进行了比较分析.结果显示,1)不同排放参数下稻季和稻麦周年轮作系统的碳足迹存在显著差异(P＜0.05),国际参数下的稻麦周年轮作碳足迹比本地化参数下的稻麦周年轮作碳足迹平均高出11.5%,但小麦碳足迹在不同的参数下差异不明显(P＞0.05).2)各项农业活动对碳足迹的贡献也不同,稻麦周年轮作碳足迹主要受到CH4、N2O和氮肥的影响,在本地化和国际参数下分别占比39.7%、7.23%、32.6%和46.4%、8.72%、27.8%.3)江苏稻麦周年轮作系统中,碳足迹与氮肥和柴油的相关度较高,且氮肥和柴油表现为极显著水平(P＜0.001),种植规模与碳足迹呈现显著负相关关系(r=-0.69).4)在稻麦周年轮作中不同种植规模碳足迹存在显著差异(P＜0.05).通过比对发现,在小麦种植中不同排放参数下平均碳足迹都是大规模最小,中规模次之,小规模最大.而在水稻种植中不同排放参数下平均碳足迹都是大规模最小,小规模次之,中规模最大.综上,采用国际排放参数对江苏省稻麦周年轮作碳足迹计算结果会高于本地化排放参数,且CH4 和N2O的不同核算方法是影响差异的关键因素.因此,对中国农业生产系统进行碳足迹评估时,应当选择合适的排放参数和加强实地调查,从而为中国农业生产系统碳足迹的研究制定一套统一的评价体系,为最终构建低碳农业生产体系做支撑.
珠江河流微塑料入海通量在世界河流中处于中上水平,流经广州市区的珠江各支流带来的陆基微塑料是珠江入海微塑料的主要来源,其微塑料污染特征和潜在生态风险值得进一步研究.分别在秋季和冬季在珠江广州段的 19 个监测点的微塑料污染现状开展了调查,采用Manta拖网过滤法采集水体表面 0-0.5 m深的微塑料样品.结果显示,珠江广州段河流水体微塑料丰度在秋季和冬季分别为0.092-26.4 pieces∙m-3和0.044-2.07 pieces∙m-3,在全国乃至全世界范围内处于中等水平.处于广州市中心区的采样点微塑料丰度远高于入海口,水体微塑料丰度的最高点(26.4 pieces∙m-3)出现在位于市内区域的采样点,该点位于广州市老城区,主要以生活区为主,人口密集,证实了人为活动对水体微塑料分布的影响.聚酰胺/尼龙、聚丙烯和聚乙烯这三类聚合物是检出的主要聚合物类型,占据所有微塑料样品的80%以上.在所有微塑料中,透明色和白色居多,其他颜色未发现明显的规律特征,粒径小于2 mm的小尺寸微塑料丰度占比高于大尺寸微塑料,碎片类和纤维类的微塑料在所有样品中均频繁检出,微塑料在颜色、尺寸和形态上的变化可能与微塑料在环境中的不断老化有关.综合考虑各采样点微塑料的类型和丰度评估珠江广州段水体微塑料的生态风险,其生态风险指数(H)和污染负荷指数(PL)分别为0.72-63.1和1.31-16.9.绝大多数采样点位的风险等级为I级,仅少数采样位点的风险等级为Ⅱ级,且明显受到采样区域内人为活动的影响,亟需采取适当的微塑料管控措施来控制重点区域塑料垃圾的入河量.
厌氧条件下土壤铁还原与碳循环紧密相关,然而针对稻田土壤中异化铁还原与碳矿化关系的认识尚有不足.采用黄河中下游地区河南孟津稻田土壤为研究对象,分别将 50.0、100、200、400 mg磁铁矿(Fe3O4)粉末添加至 3.00 g稻田土壤,设置恒温厌氧泥浆培养实验,期间动态监测土壤 0.5 mol·L-1 HCl可提取态Fe(Ⅱ)、水溶性有机碳(WSOC)、水溶性无机碳(WSIC)、铁氧化物形态、CO2 和CH4 排放的变化.结果表明,外源添加Fe3O4 可显著提高土壤铁还原潜势,增幅为0.883-4.53 mg·kg-1,但对最大铁还原速率和铁还原速率常数无显著影响;添加 Fe3O4 显著提高了 WSIC 含量,增加值达88.4 mg·kg-1,降低了 WSOC含量,降低值为 62.7 mg·kg-1,减弱微生物对土壤有机碳分解作用及 CO2 的外排风险;提高Fe3O4 添加量对CO2 累积排放量无显著影响,但显著抑制了土壤CH4 的累积排放量,降低值介于 11.1-76.3 mg·kg-1,降幅最高达 56.3%,表明外源添加Fe3O4 降低了土壤碳矿化风险;培养结束后矿化产物CO2 与CH4 累积排放量占比呈现显著增长趋势,最高值可达 174%,表明培养周期内 CH4 排放随外源 Fe3O4 添加量增加而被显著抑制,液相矿化产物分配占比则随外源Fe3O4 添加量增加显著增加,增幅最大达 15%,表明厌氧培养中外源Fe3O4 添加可显著抑制温室气体排放.相关分析显示,土壤Fe还原潜势、游离态铁氧化物(Fed)与CH4 累积排放量和CH4 排放速率均呈现出极显著负相关关系,表明外源添加 Fe3O4 增强的异化铁还原显著抑制了土壤有机碳的矿化.研究结果对进一步理解水稻土壤异化铁还原及其耦合的碳转化机理具有重要意义.
