从沱江流域生态安全预警入手,基于压力-状态-响应(pressure status response,PSR)模型构建生态安全评价指标体系,采用层次分析、时间序列预测、模糊综合评判、主成分分析方法对流域2010、2015、2020年的生态安全状态进行评价与预警研究。结果表明:(1)沱江流域各区段在2010、2015、2020年3个时段内,整体上呈现全流域生态安全跃升的趋势,生态安全状态逐步好转;(2)纵观2010-2020年期间流域内各区段的生态安全变化,上游区段的生态安全状态明显好于中下游区段,其次为中游区段,下游区段的生态安全状态最为令人担忧。因此,沱江下游是流域内生态安全建设的重点;(3)沱江流域2010-2020年生态安全预警分为3类:安全区域、持续危险区域和退化区域。安全区域包括沱江上、中、下游的21个市县区;持续危险区域涵盖了中、下游的8个县区;退化区域为中游的2个县;(4)沱江流域生态安全预警的主要预警因子可以归纳为植被覆盖与农业灾害因子、人口素质因子、土地承载力因子、景观格局因子、面源污染因子、水土流失因子6大类。针对沱江流域生态安全预警因子的分析结果,提出以下生态调控对策:(1)积极修复植被,改善生态环境;(2)增强农业的防灾减灾能力;(3)加强技能培训,提高人口素质;(4)合理利用土地资源,提高土地承载力;(5)优化土地利用结构,加大景观多样性;(6)提倡生物防治,控制面源污染;(7)大力进行水土保持建设。

以区域关系的实质为着眼点,将协调度的内涵界定为度量系统之间或系统内部之间协调状况好坏的定量指标,以此为基础,从社会经济和资源环境2个子系统之间的协调性入手,选择指标构建评价模型,对1990—2003年新疆区域发展的协调性进行了阶段性分析,结果表明社会经济子系统及资源环境子系统发展水平在波动中提升,2个子系统之间的协调性整体上在逐步改善;从空间上对新疆87个县市协调性进行了对比分析,结果表明空间差异性较大。

基于1982—2003年间GIMMS发布的NOAA/AVHRR遥感数据和新疆自治区53个地面国家标准站点的气象数据,研究新疆归一化植被指数(NDVI)动态变化及其与气候的时空关系。结果表明,22a间新疆植被NDVI年际变化总体上呈显著增长趋势,年平均增长率为0.59%,显著增长区域位于准噶尔盆地南缘和塔里木盆地西南缘;生长季、夏季和秋季NDVI与同季降水相关显著,春季、秋季NDVI与同季温度相关显著;NDVI与温度呈显著正相关的区域主要分布于阿尔泰山、天山和昆仑山等山区,与降水呈显著正相关的区域分布于平原、低山带和绿洲。

通过对崇明岛5年生人工马褂木林下草本植物分布及生长状况的调查,研究了不同郁闭度下草本植物物种多样性与林分郁闭度的关系。结果表明:在马褂木幼龄林中,随着林分郁闭度的增大,林下草本植物种数呈先增加后减少的趋势,郁闭度为0、(0,0.2]、(0.2,0.4]、(0.4,0.6]、(0.6,0.8]、(0.8,1.0]下的草本植物种数分别为16、16、19、15、9和7种;林下草本植物的平均盖度、平均密度与林分郁闭度在α=0.01水平上呈显著负相关(r_{盖度-郁闭度}=-0.9643,r_{密度-郁闭度}=-0.9815);林分郁闭度为(0.2,0.4]林下草本植物多样性指数最高,其中辛普森指数为0.7548,香农-威纳指数为1.3273,均匀度指数为0.8806。

在广西南宁市北郊的杉木林采伐迹地上,经过炼山清理,营造厚荚相思林和尾巨桉林以及灌草坡自然恢复3种植被类型,分别对主要气象要素进行连续4a的对比观测。结果表明:(1)厚荚相思林和尾巨桉林内太阳辐[射]照度日平均值分别为126.6和90.8W.m^-2,分别占灌草坡植被的50.4%和36.1%;并随着林龄增大林内太阳辐[射]照度呈波浪式下降趋势。(2)厚荚相思林和尾巨桉林内年平均空气温度和地面温度分别比灌草坡植被降低0.7～0.8和1.8～2.7℃,并随着林龄增大温度逐渐降低。2种林分各年份空气相对湿度比灌草坡植被提高1～3百分点;并随着林龄增大而使林分内的增湿作用越明显。(3)2种短周期工业用材林种植恢复到5年生时,对林内小气候的调节作用已达到了成熟林分的水平,且厚荚相思林优于尾巨桉林。

采用GIS查询统计与Voronoi图C_V值相结合的分析方法,研究了地形、公路及河流等环境因素对北京市昌平区农村居民点空间分布特征的影响。结果表明:地形是影响农村居民点空间分布的主导因素,平原地区农村居民点用地比例较高,规模较大,密度较高;山区农村居民点用地比例较低,规模相对较小,密度也较低。公路交通是影响农村居民点空间分布的重要因素,91.19%的农村居民点分布在距离主要公路距离小于1500m的范围内;河流对农村居民点分布也有一定影响,距离河流越远,农村居民点密度越低。

以三江平原小叶章湿地为对象,对比研究了典型草甸小叶章湿地和沼泽化草甸小叶章湿地土壤硫的组成与垂直分布特征。结果表明,在2种小叶章湿地类型中,土壤总硫含量分别为303.39～520.83和303.74～1219.81mg·kg^-1,平均值为391.62和513.03mg·kg^-1,均低于世界平均土壤硫含量(700mg·kg^-1)。硫主要富集在土壤表层,且主要以有机硫形式存在,有机硫占总硫比例约为90%,而在有机硫中,则以碳键硫所占比例最大,占总硫比例分别为45.34%和37.24%。沼泽化草甸小叶章湿地土壤各形态硫含量及其变异性均高于典型草甸小叶章湿地。在2种湿地土壤中各形态硫都具有明显的垂直分布特征和变异性。土壤有机质含量是影响硫含量的重要因素,同时也受到土壤各粒级含量的影响,并且土壤各形态硫含量之间存在一定的相关关系。

基于模拟试验,通过对比分析氮素含量在有/无泥鳅活动时的差异,探讨了底栖鱼类对水田上覆水中氮素动态的生物扰动效应。结果表明,泥鳅对水田上覆水中氮素动态具有强烈的扰动作用。泥鳅扰动组上覆水中氨氮和硝态氮含量在整个试验期间均高于对照组。泥鳅扰动对上覆水中亚硝态氮含量的影响未表现出明显的规律性,但显著增加了溶解性无机氮和总氮的含量。在试验前期扰动组上覆水中氨氮/总氮比值高于对照组,在试验中、后期则低于对照组。试验期间扰动组上覆水中溶解性无机氮/总氮比值明显高于对照组,说明泥鳅扰动显著增加了水田上覆水中溶解性无机氮占总氮的比例。

研究了苏南丘陵地区马尾松、毛竹、麻栎、杉木4种林分土壤的蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶活性及其与土壤理化性质的关系。结果表明,马尾松林土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性最高,毛竹林土壤脲酶活性最高,裸地土壤3种酶活性均最低;3种酶活性在土壤剖面中呈自上而下逐渐减小的趋势,蔗糖酶、酸性磷酸酶活性随土层深度的变化较大,脲酶活性相对变化较小。相关分析结果表明,蔗糖酶和酸性磷酸酶分别与全N、有效P、有机质在α=0.01水平下呈显著正相关,且2种酶之间在α=0.01水平下呈显著正相关;蔗糖酶与Pb在α=0.05水平下呈显著正相关,酸性磷酸酶与Cu、Pb在α=0.01水平下呈显著正相关;脲酶与全P、有机质、Pb在α=0.01水平下呈显著正相关,与容重在α=0.01水平下呈显著负相关,与全N、酸性磷酸酶、Cu在α=0.05水平下呈显著正相关。回归分析结果表明,3种酶与全N、有效P、有机质、Cu、Pb之间呈非线性关系。主成分分析结果表明,对4种林分土壤肥力起主要作用的因子主要包括:土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、全N、有效P、速效K、有机质。3种酶可作为较理想的土壤质量评价指标。

通过田间试验研究盖草、覆膜、裸露、水作4种种稻方式对后茬大麦产量、生物量、土壤微生物量和氮肥利用率的影响。结果表明,大麦籽粒产量以盖草后茬最高,比覆膜、裸露和水作后茬增产6.0%、16.4%和37.0%。大麦收获期地上部生物量也是盖草后茬最高,分别比覆膜、裸露和水作3个处理增加3424、6059、6961kg·hm^-2。4个处理后茬大麦生长期间土壤微生物量碳、氮随着大麦生育期进程呈先升高后降低的趋势,且各个生育期均表现为盖草>覆膜>裸露>水作。盖草处理氮肥农学利用率比覆膜、裸露、水作高0.9、2.2和8.0kg·kg^-1;氮肥生产率也表现出上述趋势,分别高2.8、7.0和13.3kg·kg^-1。说明旱作水稻覆盖秸秆下的稻-麦轮作是一种优化的种植模式,具有良好的生态效益和社会效益。

地膜覆盖(覆膜)是一种国际上广泛采用的农作物栽培方式,极大地改变了土壤的水热生态效应,从而影响土壤中重金属元素的生物有效性。通过田间对比试验,研究覆膜对土壤-青菜体系中Cu和Zn迁移及分布特征的影响。结果表明:覆膜栽培方式在促进青菜生长的同时,显著地改变了土壤的理化性质。覆膜地块中土壤pH值和SO24-含量比不覆膜地块分别降低12.77%和33.90%,差异达到显著水平(P<0.05)。覆膜对Cu形态分布和迁移影响很小,对Zn影响则大得多。土壤中Zn的BCR(community bureau of reference)3步提取态含量分别降低25.87%、35.80%和28.17%。覆膜地块青菜根和叶中Zn含量分别较不覆膜地块增加130.9%和13.6%,但茎中减少了23.7%。覆膜栽培对土壤中Zn有一定活化作用,释放出来的Zn大部分被青菜根吸收,因此覆膜地块中青菜根对Zn的吸收量远远大于不覆膜地块。

从土壤对养分消纳能力和作物养分需求角度出发,利用空间分析和地统计学方法,以北京市大兴区为例,进行了以地块为单元的农用地土壤-作物系统对畜禽粪便养分消纳能力评价。结果表明,大兴区农用地土壤-作物系统对畜禽粪便养分消纳能力整体一般,81.65%的农用地处于中下水平。除了因为大兴区的土壤保肥吸收能力整体不强外,还与大兴区的种植结构与种植面积有关,特别是高肥力的耕地与设施农业用地占地比例较小。

营养物质和有害元素的状况直接影响畜禽粪的利用价值。从浙江省代表性规模化养殖场收集19个鸡粪样,分析其营养物质、污染元素含量及P、Cu、Zn的化学形态。结果表明,鸡粪中含有较为丰富的粗蛋白和矿物质,但同时也含有较高量的Cu、Zn及可溶性盐分。鸡粪中P、Cu和Zn主要以可提取态存在,有较高的生物有效性和移动性。鸡粪中微量元素和重金属含量明显高于饲料,并受饲料中相应元素含量的影响;鸡粪与饲料之间的Ca、Mg、P、K、As、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Pb和Zn含量显著相关,饲料质量是影响鸡粪重金属元素含量的主要因素。

采用模拟土柱试验方法,通过连续种植2茬蔬菜,研究7种不同施肥模式[即:不施肥,化肥(基施),化肥(基、追肥各半),化肥+双氰胺(基施),化肥+双氰胺(基、追肥各半),化肥+有机肥(N各半),有机肥(基施)]对蔬菜产量、硝酸盐含量及模拟土柱氮、磷随渗漏水淋溶损失的影响。结果表明,"化肥+双氰胺(基施)"和"有机肥(基施)"2种施肥模式,不仅能使蔬菜获得较高的产量、硝酸盐含量较低,还能明显减少蔬菜种植期间模拟土柱硝态氮、铵态氮和水溶性总磷随渗漏水淋溶的损失量,从而有效减少菜地土壤的氮、磷对地下水造成的农业面源污染。

通过盆栽试验,研究了铜陵铜尾矿对油菜生长和生理功能的影响。结果表明,油菜种子能在铜尾矿上萌发,但发芽率和发芽速率均小于正常土壤。尾矿能降低油菜叶绿素含量,而且对叶绿素a/b比值也有影响。在尾矿胁迫下,油菜叶片的细胞膜透性增加,硝酸还原酶活性降低,抗坏血酸含量下降,表明尾矿对油菜具有毒害作用。与对照相比,尾矿处理油菜根系表现为主根变短,侧根数减少,根系体积明显变小。尾矿能明显抑制油菜幼苗的根和茎叶生物量,降低根冠比。随着油菜的生长发育,尾矿的毒害作用更加明显。尾矿对油菜的影响最终反映在油菜的产量上。铜元素的毒害和尾矿的极端贫瘠是影响油菜生长的2个因素。成熟期油菜各器官铜含量大小依次为根>茎叶>籽粒,籽粒中铜含量与土壤和尾矿混合物中有效铜含量在α=0.01水平上显著正相关。

为了研究生物对石油污染土壤的修复效果,在从石油污染土壤中筛选石油降解微生物的基础上,采用盆栽试验,进一步研究了4种植物和筛选到的微生物对石油污染土壤修复的影响。选择中原油田地区的原油和潮土,采取人工污染方法,设计石油污染水平为15g·kg^-1。试验设置3类处理,即单独添加微生物、单独种植植物(分别为向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)、微生物分别与4种植物(向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)组合。结果表明:在石油污染土壤中单独添加石油降解微生物,120d时,石油降解率达到67.0%;向日葵、狗牙根、棉花、高丹草对土壤中石油降解也具有一定效果,120d时,石油降解率分别达到38.23%、36.57%、40.67%、38.67%;添加微生物和种植植物联合对石油降解能力大小顺序为棉花+微生物>向日葵+微生物>狗牙根+微生物>高丹草+微生物。其中,棉花与微生物联合修复120d可以使污染土壤石油降解率达到85.67%,在各种处理中对污染土壤中石油的降解效果最好。

常温常压下,利用零价铁(ZVI)对土壤中间氯硝基苯(MCNB)和间硝基甲苯(MNT)2类污染物进行了修复研究。结果表明:ZVI能有效将MCNB和MNT还原为相应的苯胺类化合物,无进一步脱氯或脱甲基反应发生。反应时间、土壤含水量、土壤初始pH值、ZVI用量和反应温度均对还原效果有较明显的影响,当土壤中2种污染物各自浓度约为2.5×10^-6mol·g^-1,ZVI加入量为25mg·g^-1,土壤含水量为0.75mL·g^-1,初始pH值为6.8时,(25±1)℃条件下反应5h后,2种化合物的还原率均达到80%以上,较长的反应时间、偏酸性的土壤、较高的温度、ZVI用量的增加以及饱和的土壤含水量均能显著提高还原率。

采用溴百里酚(BTB)鉴定培养基和稀释平板法从南京市某市政污水处理厂曝气池污水样本中分离筛选得到1株好氧反硝化细菌,经16SrDNA序列同源性比较和系统发育分析初步鉴定为反硝化产碱杆菌(Alcaligenes denitrificans),并将其命名为菌株BMB-N6。研究了菌株BMB-N6在不同浓度亚硝态氮条件下的反硝化能力,运用正交试验设计探讨了该菌株最适的好氧反硝化条件,并且在实验室和大田条件下分别考察了菌株BMB-N6与蛋白质降解菌BMB-LA和氨氮脱除菌BMB-HKF复配形成的混合菌制剂的反硝化能力。结果表明,菌株BMB-N6在8h内对亚硝态氮的去除率可达94%,其最适亚硝态氮去除条件为摇床转速50 r·min^-1,C/N比值4,pH6,温度35℃。在实验室条件下以菌株BMB-N6为基础制成的混合菌制剂在12h内可去除90%的亚硝态氮,在大田应用中7 d内可去除80%的亚硝态氮。

采用固相微萃取、气-质联用方法,调查了珠江口地区鱼塘、河流及入海口表层水中双酚A(BPA)的污染特征,分析了BPA残留水平与环境因子的关系。结果显示:珠江口地区鱼塘、横门水道、入海口表层水中BPA均值分别为1.19、1.41和2.06μg·L^-1。相关分析表明水体中BPA残留量与pH值显著相关(P<0.05)。根据EC/PNEC(环境中某一污染物的残留水平与该污染物生态风险阈值之比)指标判断,目前珠江口地区表层水中BPA残留水平不会产生生态风险。

运用室内模拟法、样点笼内放养法和直接采样法研究京杭大运河不同污染程度环境对梨形环棱螺内脏团中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明:梨形环棱螺组织抗氧化保护酶系统的SOD、POD、CAT活性是指示污染的敏感指标,其监测结果与水质化学评价结果基本一致。CAT活性在临界范围内随着污染程度加深,抑制作用加强。POD活性在污染环境中被激活,但各时间段的增幅不尽相同。SOD活性变化不稳定,较适合作为短时间内的监测指标。比较而言,这3种测定保护酶分子标志物活性的试验方法以样点笼内放养法最优,直接采样法最不可取。

烟碱类杀虫剂吡虫啉(imidacloprid,IMI)在环境中可代谢为生物活性提高10倍的烯式吡虫啉(olefin IMI)。研究了olefin IMI的光稳定性、光解动力学和光解代谢途径。结果表明:olefin IMI在避光条件下较为稳定,室温下放置400d后,olefin IMI含量仅减少3%;而在室内模拟日光条件下,olefin IMI易于分解,光解反应符合一级动力学方程(r>0.99),半衰期为4d。olefin IMI的光解反应存在2条主要途径:一是羟基化生成4,5-二羟基化吡虫啉,该产物进一步氧化断裂药效基团硝基亚胺基生成羰基化产物;二是直接脱去硝基基团生成胍基产物。

以从湖北公安养殖池塘移殖到三峡库区童庄河自然水域试养1a和仍在原池塘养殖的同1批次三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)为对象,用电感耦合等离子质谱仪测定了2地三角帆蚌软组织中K、Mg、Ca、Fe、Zn、Mn、Cu、As、Al、Cr、Ni、Se、Mo、Ag、Cd、Ti、Pb17种元素的含量。结果表明,虽然2水域中三角帆蚌软组织内各元素含量间的高低差异具有相似的趋势,体现了三角帆蚌对元素积累的特征,但自然水域蚌中有9种元素的水平高于养殖水域,提示不同栖息环境背景对元素的积累水平能产生重要影响。自然水域单个三角帆蚌体内软组织中元素积累的平均负荷量普遍高于养殖池塘的个体,提示三角帆蚌具有显著的元素吸收、净化能力。本研究为今后通过大规模移殖双壳贝类来监测自然水域元素污染提供了依据。