在详细论述生态安全概念和内涵的基础上,阐述了维护国家生态安全在保障国家安全、维持中华民族的生存与发展和维护人民群众切身利益等方面的重要性,分析了我国面临的环境严重污染、生态赤字扩大、物种资源破坏和自然灾害频发等方面严峻的生态安全形势,提出了规范国土空间开发秩序、完善生态保护政策法规、建立生态监测评价体系、强化资源开发环境监管和提高全民生态安全意识等维护国家生态安全的对策措施。

采用尼龙网分解袋法,从枯落物的分解量、组分含量和分解残留物的热能值3方面,研究了土壤动物对三江平原毛果苔草(Carex lasiocarpa)湿地枯落物分解的影响。结果表明,土壤动物加速了枯落物的分解,大中型土壤动物的分解作用大于小型土壤动物;土壤动物增加了枯落物中腐殖酸、纤维素和木质素等物质含量以及C/N比值的变化幅度,促进了枯落物组分的释放;土壤动物影响枯落物分解过程中的能量流动;但土壤动物并未影响枯落物分解的总体变化趋势,土壤动物对枯落物分解不起决定性作用。

对稻鸭萍共作体系的主要生态效应研究结果表明,稻鸭萍共作有利于提高土壤肥力,水稻收获后的土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾分别比对照增加7.95%、7.05%、6.47%和4.46%;稻鸭萍共作对杂草的控制效果达到98.94%,明显削弱了稻田优势杂草的发生与危害,稻田残存杂草为数甚少,P ielou均匀度指数显著提高;稻鸭萍共作对稻田飞虱有显著的控制效应,从而明显抑制主要由灰飞虱传毒危害的水稻条纹叶枯病的发病率;稻鸭萍共作虽然对水稻纹枯病也有明显防治效果,但不能阻止纹枯病的发生;由于绿萍吸附了稻田水体中部分有机物、腐殖质等,稻鸭萍共作区水体的化学需氧量比稻鸭共作区降低8.70%。

根据天津市宝坻区的自然条件、区位优势和现有的农业种植结构,提出了稻藕轮作与稻鱼蟹混养相结合的高效生产模式并分析其生态优势。借助Ecopath软件,从系统可持续性和净产值角度,比较分析了稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合生产模式与稻田养鱼、稻田养蟹、稻鱼蟹混养、单一种稻4种稻田生产模式的优劣。结果表明:5种稻田生产模式Finn′s指数值从大到小依次为稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合、稻田养鱼、稻田养蟹、稻鱼蟹混养和单一种稻;稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合生产模式的可持续性指标优于其他3种生态种植模式,其净生产力、生物量/输出量、输出量/输入量和稳定性指标分别是单一种稻模式的2.63、4.25、2.03和3.56倍;与其他4种稻田生产模式相比,稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合模式的净产值很高,是适合于在北方推广的最优生态种植模式。

以层次分析法和模糊模式识别为基础,建立生态承载力综合评价模型,重点分析祁连山自然保护区森林、草地和农田3种受人类活动干扰最强烈的生态系统的生态承载力和生态荷载,在此基础上进一步分析整个保护区的总体生态承载力和生态荷载。结果显示,祁连山区域生态系统已经受到人类活动的强烈干扰,生态荷载总体处于严重超载状态。但区域生态系统内部各子系统之间以及生态荷载的空间分布存在差异。其中,森林子系统和草地子系统属于严重超载,农田子系统属于中度超载;在总体生态荷载的空间分布上,西北部地区比东南部地区超载更为严重;就各子系统的生态荷载状况而言,森林子系统和草地子系统的超载程度均表现为东南部地区略低于西北部地区,但农田子系统东南部地区超载程度高于西北部地区。

2005年4月至12月,对苏州河4个断面大型底栖动物群落密度、生物量、多样性指数以及优势种组成进行调查,并与1999年、2001年和2003年的调查数据相比较,探讨苏州河底栖动物群落结构的变化。结果表明:苏州河底栖动物种数从2001年最多的14种降至2005年最少的8种;平均密度由1999年最高值34 445.1 m^-2降至2001年最低值3 746.6 m^-2,其后又上升至2005年的22 770.8 m^-2;生物量由1999年最高值285.33 g.m^-2降至2005年最低值31.78 g.m^-2;Shannon-W iener多样性指数平均值则由2001年最高值1.20降至2003年最低值0.49;P ielou均匀性指数由2001年的0.67降至2003年的0.40。赵屯、黄渡断面优势种从1999年、2001年的铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)变为2003年、2005年的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffm eisteri),而北新泾、浙江路桥断面优势种未发生变化。根据苏州河底栖动物群落结构变化,将苏州河底栖动物群落的恢复划分为2个阶段:1999年、2001年苏州河底栖动物恢复较快,2003年、2005年恢复较缓。

采用Chl b/Chl a比值指示2种藻相对数量的方法研究了一株椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)之间的生长竞争关系。结果表明,分别在20和30℃条件下,BG-11培养基中和发生水华的天然湖水中小球藻的生长均远高于微囊藻。在低光照下,小球藻也同样具有较高的生长竞争能力。小球藻不是通过产生毒害物质而获得生长竞争优势,2种藻对氮磷吸收利用的研究结果显示:在高氮含量的BG-11培养基中,2种藻对氮的利用无显著差异,但小球藻对磷的吸收能力远高于微囊藻;将BG-11培养基中氮含量减少至原来的1/10,与微囊藻相比,小球藻对氮磷均具有较高的吸收。可见,小球藻是通过竞争氮磷营养而抑制微囊藻生长。因此,利用椭圆小球藻的种间生长竞争优势来抑制微囊藻具有潜在的可利用性。

以碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶和中性蛋白酶4种蛋白酶为水解酶制备玉米蛋白水解肽,用培养皿生物分析法检测在不同浓度(0.5、1.0、2.0和5.0 mg·mL^-1)下的4种玉米蛋白水解肽对光鳞水蜈蚣(Kyllingabrevitoliavar.leiolepis)种子萌发过程中根系生长的抑制活性;采用超滤法制备相对分子质量不同的肽段并比较其除草活性。结果表明:不同浓度下的4种玉米蛋白水解肽对光鳞水蜈蚣种子萌发过程中根系生长均有抑制作用,且随着水解肽浓度的增高,其对根系生长的抑制活性增强;碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶制备的玉米蛋白粉水解肽对根系生长的抑制活性明显高于风味蛋白酶和中性蛋白酶制备的玉米蛋白粉水解肽。相对分子质量不同的玉米蛋白粉水解肽对根系生长的抑制活性存在差异,5 000 u以下的小分子肽具有更高的抑制活性。

对不同利用方式下红壤的溶磷菌进行筛选,得到7株优势菌株,观察并测定了各初选菌株的菌落特征、生长速度及溶磷能力。结果表明,7株溶磷菌株的HD/CD值（溶磷圈直径HD与菌落直径CD的比值）范围在1.47~3.45之间,有效溶磷量在11.27～136.27 mg·L^-1之间,均具有较强溶磷作用。其中,CY06菌株在固体培养条件下的HD/CD值和液体培养条件下的有效溶磷量均显著高于其他菌株,且该菌株对磷酸铝的有效溶磷量显著高于其他难溶磷酸盐,有望成为开发红壤高效微生物磷肥的优良微生物资源。

以10 mmol·L^-1CaCl₂溶液喷洒海滨锦葵(Kosteletzkya virginica)幼苗叶片,7 d后将其转移至40℃培养箱中高温培养,定期测定有关生理生化指标。结果表明:Ca²⁺处理组海滨锦葵幼苗的脯氨酸和可溶性糖含量较对照组低,萎蔫程度明显轻于对照组,根系活力下降幅度小于对照组;Ca²⁺处理可有效抑制膜透性的加大,提高Ca²⁺-ATPase活性。Ca²⁺处理能提高海滨锦葵幼苗的耐热性。

以江苏省宿迁市潮土为供试土壤,设置DOC220、DOC440和DOC880 3个添加水溶性有机质(DOM)处理,分别含有机碳(DOC)220、440和880 mg·L^-1。试验结果表明,DOM对硝化过程有一定的抑制作用,在培养第16天时,未添加DOM的对照中NH₄⁺-N几乎100%已经转化为NO₃^--N,而添加DOM的3个处理硝化率分别比对照降低7.83%、13.60%和19.12%;与对照相比,添加DOM的处理中NH₄⁺-N含量降低缓慢,但培养过程中亚硝酸盐的积累显著增加,对照在第12天时NO₂^--N达到最大积累量67.83 mg·L^-1,而DOC220、DOC440和DOC880处理土壤中NO₂^--N积累量分别在第12、14和16天达到最大值,与对照相比积累量分别增加21.17%、33.91%和59.90%。此外,DOM的添加也降低了NO₃^--N的生成速率,到第16天时,对照已经达到最大积累量143.61 mg·L^-1NO₃^--N,但此时DOC220、DOC440和DOC880处理中NO₃^--N含量比对照分别低41.97、78.09和91.30 mg·L^-1。为排除因添加DOM带来外源氮所引起的影响,同时进行了相同初始氮量下添加DOM与单施(NH₄)₂SO₄对硝化作用影响的比较试验,结果同样表现出亚硝酸盐积累量的增加和NO₃^--N生成速率的降低,表明DOM中所含的有机碳及小分子化合物影响了硝化作用。高有机质环境下存在潜在的亚硝酸盐积累风险,对土壤和水体生态系统健康可能有一定影响。

选择三江平原小叶章湿地不同水分带上草甸沼泽土和腐殖质沼泽土2种土壤类型作为研究对象,以KNO₃为示踪剂,模拟研究硝态氮在湿地土壤中的水平运移过程。结果表明,2种土壤各土层硝态氮水平运移浓度和速率均与运移距离呈极显著负相关(P<0.01),并随运移距离增加呈一阶指数衰减曲线变化,各土层硝态氮水平运移速率主要受浓度梯度、水势梯度及土壤基质势的控制;土壤各土层中硝态氮水平运移速率与土壤含水量呈显著正相关(P<0.05),并随土壤含水量增加呈指数增长曲线变化;土壤各土层中硝态氮水平运移浓度与土壤水分扩散率呈极显著正相关(P<0.01),0—20 cm土层硝态氮水平运移浓度随水分扩散率升高呈Boltzmann曲线变化,其他土层则呈指数增长曲线变化;草甸沼泽土比腐殖质沼泽土相应土层更利于硝态氮的水平运移,这主要与土层颗粒组成和孔隙度等物理性质的显著差异有关,而湿地水文条件可能对2种土壤物理性质的塑造有着重要影响。

利用中国第2次土壤普查数据,分析了稻作和旱作方式下农田耕层土壤有机碳和全氮特征及其区域差异。结果表明,水田土壤有机碳和全氮含量分别为旱地的147.8%和145.5%,但水田碳氮含量的区域变异低于旱地。全国水田和旱地土壤有机碳氮比值分别为10.8和9.9,各区域水田土壤碳氮比值普遍高于旱地,其中东北水田最高,而华东旱地和西北旱地最低。旱地碳氮比值的区域变异显著,水田则不显著。农田耕层土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关,除华北地区外,各区域无论水田还是旱地其碳氮含量之间相关系数都超过0.8,达极显著水平。由此可见,我国农田耕层土壤有机碳和全氮含量之间存在显著耦合关系,而且不同利用方式和区域之间差异显著;相同氮水平下,水田土壤可能储存更多的有机碳。

在宜兴地区随机采集13个土壤剖面和38个表层土壤样品,研究土壤全硒含量随土种和土壤深度的变化。结果表明,表土全硒变幅在0.33².25μg·g^-1之间,平均1.03μg·g^-1,80%以上的样品处于富硒水平。土种间表土硒含量存在显著差异,并且水田土壤显著高于旱地;土壤全硒含量的剖面深度变化依土地利用方式而异,在旱地土壤中呈线性递降,水稻土中呈指数递降,表土硒含量变异主要受有机质含量的控制。

用一次平衡法研究了2种水稻土表面吸附态Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为及柠檬酸和酒石酸对2种重金属离子解吸的影响。结果表明,虽然2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量比Cu(Ⅱ)高得多,但无论在单一重金属体系还是Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)共存体系中,Cu(Ⅱ)的解吸量均大于Pb(Ⅱ),湖州水稻土Cu(Ⅱ)的解吸量大于嘉兴水稻土,说明土壤对重金属离子的吸附亲和力越大,吸附的重金属离子越不易解吸。用E lovich方程拟合动力学数据可以获得比较满意的结果。解吸速率与时间的关系曲线表明,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率随时间的增加迅速减小。Cu(Ⅱ)的解吸速率大于Pb(Ⅱ),柠檬酸和酒石酸不仅使重金属的解吸量增加,而且使Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率大大提高。2种有机酸对Cu(Ⅱ)解吸的促进作用大于Pb(Ⅱ),柠檬酸的促进作用大于酒石酸。

通过田间调查及盆栽试验,探讨砷、镉元素在茶树中的分布规律及吸收累积特性。结果表明,砷、镉元素在茶树体内活性较低,大部分被吸收根固定,向地上部运输的比例较低。正常状况下,砷、镉元素在茶树体内由高到低的分布次序是:吸收根>茎(生产枝)或主根>老叶(当年生成熟叶)>新梢(1芽2叶)。茶树受砷、镉污染时,吸收根对阻止土壤砷、镉向新梢转移起到明显的缓冲及屏障作用。当镉添加量为6 mg·kg^-1时,茶树的叶绿素含量开始受到显著的负面影响,但光合速率、蒸腾速率及气孔导度变化不明显;当镉添加量为20 mg·kg^-1时,上述4项指标均显著降低。砷添加量为50 mg·kg^-1时,对茶树光合速率、蒸腾速率及气孔导度产生显著负面影响,但对叶绿素含量的影响不明显;砷添加量为200 mg·kg^-1时,则对光合速率、蒸腾速率及气孔导度无显著影响。

采用实验室模拟试验研究了微生物及不同环境条件对土壤中碘甲磺隆钠盐降解的影响。结果表明,微生物对土壤中碘甲磺隆钠盐的降解影响甚为明显;碘甲磺隆钠盐降解速率与土壤温度、湿度及葡萄糖含量呈正相关,与该农药初始用量呈负相关。

对施入不同剂量P肥的稻田土壤进行培养,测定不同时期土壤O lsen-P和CaC l₂-P含量变化。结果表明,在施P量为100~600 kg·hm^-2条件下,200 d时不同处理土壤O lsen-P含量降低量均接近于施P后的50%,不同施P量下土壤对O lsen-P的固定量均接近50%,表明在本试验施P量范围内该土壤仍未达到P吸附饱和,土壤对O lsen-P的固定量与施P量近似呈正比;当施P量低时,CaC l2-P含量低,且变化不明显;当施P量高于400 kg·hm^-2时,CaC l₂-P含量迅速增高。随着施P量提高,进入土壤缓效P库的比例降低,而进入速效P库和可溶性P库的比例增加,土壤对P的固定能力也逐渐降低,产生P损失的可能性增加,易于导致面源污染。预测结果表明,该土壤发生P素地表径流损失及在亚表层径流中P浓度猛增的O lsen-P含量“转折点”为81.3 kg·hm^-1,与其对应的施P量约为524 kg·hm^-2。可见,该土壤施P量一旦高于500 kg·hm^-2,通过各种途径产生P损失的可能性增加。

对川中丘陵区典型小流域地下水N素含量及形态分配的监测结果表明,硝酸盐(NO₃^--N)是该地区地下水N素存在的主要形态。川中丘陵区54.5%的地下水NO₃^--N含量超过世界卫生组织(WHO)饮用水准则规定的10mg·L^-1标准,另有27.3%的地下水NO₃^--N含量接近这一标准,表明该区地下水已经大范围地受到NO₃^--N污染的威胁。土地利用状况可能是影响川中丘陵区地下水NO₃^--N含量的主要因素。降雨量和水井深度也影响该区地下水NO₃^--N含量。紫色土坡耕地NO₃^--N随壤中流向浅层地下水迁移,可能是造成该区地下水NO₃^--N含量较高的最重要原因。

对太湖地区稻麦轮作黄泥土进行23 a长期施肥试验,设14种处理:不施肥(C₀)、氮肥(C_N)、氮钾肥(C_NK)、氮磷肥(C_NP)、磷钾肥(C_PK)、氮磷钾肥(C_NPK)、稻草加氮肥(C_RN)、有机肥(M₀)、有机肥加氮(M_N)、有机肥加氮钾(M_NK)、有机肥加氮磷(M_NP)、有机肥加磷钾(M_PK)、有机肥加氮磷钾(M_NPK)、有机肥加稻草加氮(M_RN)。结果表明:(1)与无磷处理比较,耕层(0—15 cm)全磷(TP)、有效磷(O lsen-P)和无机磷(I-P)含量均显著增加,有机磷(O-P)含量仅在M_NP、M_PK、M_NPK和C_PK处理中显著增加;耕层以下O-P无显著增加,M_NPK、M_NP、M_RN和M_N处理中I-P下移可达25 cm,而M_NPK处理中TP及M_NPK、C_NP处理中Olsen-P下移可达30 cm;耕层磷素积累量及磷素下移深度与施磷量、施肥模式(化肥磷、有机肥磷;单施、混施)和磷素形态有关。(2)有机肥I-P下移深度比化肥I-P深。(3)不同施肥处理对水体环境存在不同的污染风险,其中以M_NPK处理下土壤磷素对水体环境的污染风险最大;地表水的污染风险大于地下水,稻季的污染风险大于麦季,丰水年的污染风险大于平水年。

比较不同时期提出的稀土元素日允许摄入量(ADI)的差异性发现,随着研究的深入,近期提出的AD I值明显低于早期的AD I值,反映了人们对稀土元素毒性效应有了进一步的认识。根据农产品中稀土元素残留量及其可通过食物链为人们所摄入的现状,分析了稀土农用、稀土厂“三废”对生态环境的污染影响以及潜在的食品安全性问题。