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当期目录

2017年 第33卷 第12期
刊出日期:2017-12-25
  
区域环境与发展
基于增强回归树的农田总氮流失强度省际差异及其影响因素分析
王迪, 王明新, 钱中平, 周杰, 季彩亚
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1057-1063.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.001
摘要 ( 473 )   HTML   PDF (1093KB) ( 1088 )  
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采用增强回归树(boosting regression tree,BRT)方法分析我国2012-2014年农田总氮流失强度省际差异的影响因素,测算各影响因素的贡献率,分析农田总氮流失强度与各影响因素的关系。结果表明:2012-2014年我国农田总氮流失强度年平均值为9.40~9.50 kg·hm-2,其中,华北、华南和华东地区农田总氮流失强度较高,3年平均值分别为16.51、15.16和14.01 kg·hm-2;农田总氮流失强度较低的地区是东北,3年平均值为3.41 kg·hm-2,其次是西南地区(7.02 kg·hm-2)和西北地区(8.18 kg·hm-2)。结构因素、技术因素和区域因素对农田总氮流失强度省际差异的贡献份额分别为20.9%、28.5%和42.6%。区域因素对于农田总氮流失强度省际差异的贡献最大,影响程度也较大,华北、华东、华南和华中地区农田氮素更容易流失,是农田总氮流失的重点控制区。粮食作物和蔬菜播种面积比例、氮肥投入强度和有效灌溉面积比例对农田总氮流失强度的影响总体上呈增加趋势,复种指数、人均种植业产值和人均耕地面积的影响则总体上呈减少趋势。建议根据区域自然地理条件和农业经济特征,通过优化农业结构、统筹水肥管理和改善土地利用来降低氮肥投入强度和提高氮肥利用效率,从而削减农田总氮流失强度。

广西西江流域土壤Zn积累和分布特征及生态风险
杨子杰, 宋波, 陈同斌, 王佛鹏, 曾炜铨, 李藜, 李海翔, 蒋金平
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1064-1074.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.002
摘要 ( 756 )   HTML   PDF (4798KB) ( 924 )  
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为了解广西西江流域土壤Zn积累和分布特征,评估其生态风险,采集有色金属矿区土壤、农田(水田和旱地)土壤和自然土壤样品共2 534个,结合各样点类型和各地区状况进行大规模调查分析。结果表明:西江流域土壤Zn背景值为67.3 mg·kg-1,显著高于广西土壤Zn背景值;矿区、旱地和水田土壤Zn含量均值分别为2 134、148.5和71.6 mg·kg-1。以基线值为标准,矿区、旱地和水田土壤Zn含量超标率分别为77.3%、7.56%和3.59%,矿区土壤表现出明显的Zn积累趋势;流域内土壤Zn空间分布具有中等程度空间自相关性,为结构性因素和随机性因素共同作用;从空间分布状况可知,流域内高Zn污染区主要集中于河池市南丹县的南部局部区域,轻-中污染区出现在都安县和环江县小区域,轻污染区出现在大化县、罗城县、都安县、柳城县、武宣县、金秀县和忻城县等一带小区域,其余区域处于比较清洁的状态。总的来说,河池市的南丹县、环江县、都安县等个别矿业密集的地区或矿厂、冶炼厂遗址、尾砂库等周边矿区土壤及小部分农田土壤存在高污染风险,其余区域风险较低或无风险。对于高含量Zn污染区域,建议加强监管,开展环境生态风险和人群健康风险评估,必要时采取措施以控制风险。

自然保护与生态
基于CLUE-S和InVEST模型的五马河流域生态系统服务多情景评估
雷军成, 刘纪新, 雍凡, 刘慧明, 吴军, 丁晖, 汪金梅, 吴松钦, 成市, 崔鹏
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1084-1093.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.004
摘要 ( 639 )   HTML   PDF (2821KB) ( 1468 )  
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开展生态系统服务量化评估是科学进行生态系统管理的前提,对保障区域可持续发展和人类福祉意义重大。基于生态系统服务和交易的综合评估模型(InVEST),耦合小区域土地利用转换及其效应模型(CLUE-S),对五马河流域当前土地覆盖条件下及2030年2种土地覆盖情景[经济发展情景(SED)和生态保护情景(SEP)]下的产水、营养物质输移和沉积物持留3项生态系统服务进行量化评估。结果表明,当前流域的总产水量、总氮输出量、总磷输出量、沉积物持留量分别约为2.7×108 m3、630 t、142 t和2×108 t。经济发展情景下2030年流域上述3项生态系统服务的物质量相对于当前变化均不明显。生态保护情景下2030年流域总产水量相对于当前将减少约600×104 m3,总氮和总磷输出量分别减少约34.8%和35.4%,沉积物持留量增加约0.7×106 t。总体而言,五马河流域上述3项生态系统服务与土地覆盖状况密切相关,生态保护情景下2030年上述3项生态系统服务功能较当前将有明显提高。

武夷山市生态系统服务价值评估
龚溪, 曹铭昌, 孙孝平, 乐志芳, 李双, 徐海根
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1094-1101.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.005
摘要 ( 448 )   HTML   PDF (1449KB) ( 1382 )  
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生态系统服务是人类赖以生存和发展的基础。选择福建省武夷山市作为研究区域,定量评估全市的产品供给、水源供给、水质净化、气候调节、土壤保持、固碳释氧、旅游娱乐和生物多样性保护共8类生态系统服务的经济价值。结果表明,2015年武夷山市生态系统服务总价值为550.64亿元。其中,旅游娱乐提供的价值所占比例最高,为28.84%;其次是土壤保持服务,占总价值的22.15%。通过对武夷山市生态系统服务重要性综合分区进行评价,发现武夷山市生态系统服务重要性的空间差异明显,南部的武夷山国家级风景名胜区、兴田镇和武夷山国家级自然保护区一带为生态系统服务极重要区和很重要区,东北部的岚谷乡-吴屯乡一带以及东南部的五夫镇附近为生态系统服务重要区和一般重要区。生态系统服务的价值评估结果可以为武夷山市生态系统和生态关键区的科学管理提供理论依据,有助于将当地国家级生态市建设融入经济发展之中。

西藏雅鲁藏布江流域植物物候变化及其海拔效应
李海东, 陈斌, 叶尔纳尔·胡马尔汗, 曹学章
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1102-1108.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.006
摘要 ( 609 )   HTML   PDF (1721KB) ( 1034 )  
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雅鲁藏布江流域位于青藏高原南部,海拔跨度较大,平均海拔4 600 m,是研究高海拔大流域气候变化生态响应的代表性区域。以雅鲁藏布江流域为例,综合运用1999-2013年的SPOT-VGT NDVI旬数据集和SRTM数字高程模型(DEM),利用阈值法提取物候特征,研究雅鲁藏布江流域植物物候变化及其海拔效应。结果表明,流域植物返青期提前的区域占流域总面积的61.3%,推迟的区域占38.7%;植物枯黄期提前的区域占45.3%,推迟的区域占54.7%。雅鲁藏布江流域植物生长季长度存在缩短现象,年变化率的像元平均值为-0.47 d·a-1。自下游至上游,流域植物返青期逐渐推迟,枯黄期逐渐提前,植物生长季长度总体上呈缩短趋势。随着海拔的增加,雅鲁藏布江流域植物生长季长度和年变化率总体上呈减小趋势。

浙江仙居典型中亚热带常绿阔叶林样地的群落特征
陈水飞, 李垚, 葛晓敏, 周旭, 王乐, 陈婷婷, 丁晖
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1109-1116.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.007
摘要 ( 568 )   HTML   PDF (1547KB) ( 1266 )  
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括苍山省级自然保护区是浙江省内少有的一个天然植物"基因库"和"植物博物馆"。2016年,在括苍山省级自然保护区建立了1 hm2的森林动态监测样地,完成了第1次野外调查,并从物种组成、区系特征、径级结构和空间分布格局等方面分析了其群落特征。结果显示:样地内有维管植物68科126属194种。其中乔木层胸径≥ 1 cm的木本植物36科67属121种;热带性质的科和属分别占总科和属数的66.67%和59.70%,温带性质的科和属分别占33.33%和38.81%。样地内国家Ⅰ、Ⅱ级重点保护野生植物分别有1和2种。列入《中国生物多样性红色名录:高等植物卷》中的"近危"以上等级的物种10种,被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录Ⅱ 1种,中国特有种53种,具有良好的保护和研究价值。稀有种23种,占总树种数的19.01%。重要值最大的为甜槠(Castanopsis eyrei)8.69%,其次为鹿角杜鹃(Rhododendron latoucheae)6.80%和木荷(Schima superba)5.92%。平均胸径为6.95 cm,小径级木较多。空间分布格局分析结果表明,不同的物种在空间分布上存在一定的规律。

污染控制与修复
模拟增温和酸雨对水稻土酶活性及温度敏感性的影响
韩玮, 孙晨曦, 苏敬
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1117-1124.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.008
摘要 ( 462 )   HTML   PDF (1001KB) ( 1045 )  
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土壤酶是土壤生态系统物质循环和能量流动的积极参与者,全球温度、酸雨强度可能是同时变化的,研究土壤酶在增温和酸雨背景下的变异规律具有重要意义。以水稻土为研究对象,通过室内培养实验,设置2种温度梯度(25和30℃)和2种降水pH值水平(pH 5.0和pH 6.7),研究了模拟增温和酸雨对水稻土酶活性的影响以及土壤酶温度敏感性指数(Q10)。结果表明:(1)去离子水(pH 6.7)条件下,增温(30℃)处理土壤转化酶、纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶活性比常温(25℃)处理平均升高13.37%、13.57%、6.14%和17.60%;土壤脲酶和过氧化氢酶活性平均降低3.25%和12.89%。常温条件下,酸雨(pH 5.0)处理土壤转化酶、蛋白酶、脲酶和过氧化氢酶活性比去离子水处理平均升高22.91%、7.65%、38.24%和69.98%,纤维素酶和淀粉酶活性平均降低35.73%和19.63%。(2)增温和酸雨的交互作用对土壤转化酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性有显著影响,而对淀粉酶、蛋白酶、脲酶活性则无显著影响。(3)不同种类土壤酶Q10不同,转化酶对温度变化敏感,淀粉酶则不敏感。酸雨处理下,转化酶、纤维素酶、蛋白酶和脲酶的Q10降低,过氧化氢酶的Q10升高,淀粉酶的Q10变化不大。(4)短期内增温和酸雨都提高了土壤酶综合活性,增温酸雨处理土壤酶综合活性最高。这可能意味着气候变暖和短期低浓度酸雨可以提高土壤酶活性,加速土壤物质循环。

镉胁迫条件下淹水时间对水稻吸收累积镉的影响
刘昭兵, 纪雄辉, 官迪, 谢运河, 朱坚, 彭建伟
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1125-1131.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.009
摘要 ( 476 )   HTML   PDF (904KB) ( 829 )  
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采用盆栽试验方法,以外源添加镉(Cd)模拟土壤镉污染,研究水稻不同生育期(分蘖盛期和灌浆期)淹水以及淹水时间对水稻产量及吸收累积Cd的影响。结果表明,与常规灌溉处理(CI)相比,其他不同淹水时间处理均出现一定程度减产,其中全生育期湿润灌溉(WI)、分蘖盛期开始淹水1~4周(T1、T2、T3和T4)5个处理的水稻产量显著下降,降幅分别为23.7%、16.0%、15.5%、20.2%和18.6%。随着淹水时间的延长,糙米Cd含量呈下降趋势,其中以全生育期淹水处理(WF)的糙米Cd含量最低,仅为WI的3.4%。在相同淹水时间条件下,分蘖盛期开始淹水1~4周处理的糙米Cd含量较灌浆开始淹水1~4周处理(F1、F2、F3和F4)分别降低了27.1%(P<0.05)、46.6%(P<0.05)、56.0%(P<0.05)和35.2%,平均降幅为41.2%。水稻茎叶Cd含量与糙米Cd含量的变化趋势基本相同。水稻茎叶对Cd的转运效率随淹水时间的延长呈下降趋势。不同处理的水稻茎叶和糙米Cd富集系数变异极大,其中WI的糙米、茎叶Cd富集系数分别为WF处理的29.0和18.8倍。淹水能有效抑制水稻对Cd的吸收累积,抑制效果与淹水时间呈正相关,且分蘖盛期淹水对水稻茎叶和糙米Cd累积的抑制效果优于灌浆期淹水。

沉水植物生物炭对Cr6+和磷的吸附特性
郑孟杰, 李继洲, 靳红梅, 张松贺
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1132-1139.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.010
摘要 ( 535 )   HTML   PDF (1598KB) ( 952 )  
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生物炭作为吸附剂已广泛应用于重金属及磷污染废水处理,成为环境科学领域研究的前沿热点。沉水植物量大源广,可作为生物炭的制备原料,但其对Cr6+和磷的去除研究相对缺乏。选取常见的沉水植物(眼子菜、苦草和金鱼藻),在350、450和600℃温度下热解,研究其在不同初始pH值与平衡时间下对Cr6+和磷的吸附性能。结果表明:酸性条件更有利于沉水植物生物炭对Cr6+和磷的吸附,其中350℃条件下制备的金鱼藻生物炭和眼子菜生物炭对Cr6+和磷的吸附量最大,分别为0.094 2(pH=4)和0.338 1 mmol·g-1(pH=6)。沉水植物生物炭对Cr6+和磷的吸附遵循准二级动力学模型,表明吸附过程由化学吸附占主导地位。沉水植物生物炭富含羧基、羟基等含氧官能团,除450℃条件下制备的苦草生物炭零电荷点(pHzpc)是6以外,其余样品pHzpc均为8。吸附Cr6+和磷后,生物炭表面变得更粗糙,褶皱明显并出现亮斑,Cr6+和磷含量明显增加。沉水植物生物炭因其独特的物理化学结构,可制备多孔炭用于污染物吸附等领域。

蓝藻生物炭的制备及对过硫酸盐的活化效能
史宸菲, 李雨濛, 冯瑞杰, 贾淑敏, 薛瑞杰, 王国祥
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1140-1145.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.011
摘要 ( 674 )   HTML   PDF (873KB) ( 1400 )  
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以蓝藻为原料制备生物炭,将其作为过硫酸盐活化剂用于橙黄G的降解去除。考察了制备条件对生物炭元素组成、孔径结构及活化过硫酸盐性能的影响,研究了生物炭/过硫酸盐体系对橙黄G的降解过程及影响因素。结果表明,与氢氧化钠预处理相比,磷酸预处理后制得的生物炭碳元素含量高,孔径结构不发达,但对过硫酸盐活化性能优良。升高热解温度可以进一步提高生物炭的活化性能。采用磷酸预处理后在500℃条件下热解制得的生物炭(CHB500)具有非常好的过硫酸盐活化性能,CHB500/过硫酸盐体系可以在pH 2.7~10.7的范围内实现橙黄G的高效降解去除,该过程中自由基和非自由基机制共同发挥作用。

研究方法
pH值对AOA-SBR处理污水过程中COD三维荧光法表征的影响
黄健, 吴兆亮, 张华, 张勇, 张雄, 于孝坤, 凌玲
生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  1146-1152.  doi:10.11934/j.issn.1673-4831.2017.12.012
摘要 ( 668 )   HTML   PDF (1220KB) ( 844 )  
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为探究在AOA-SBR工艺处理城市污水过程中不同pH值对COD快速表征的影响,利用三维荧光光谱技术研究溶解性有机物(DOM)的荧光强度与COD浓度的相关性,并进一步研究不同pH值对其相关性的影响。根据三维荧光光谱及相关性分析得知,污水处理过程中DOM主要有低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸和类腐殖酸3种物质,且2种色氨酸及两者之和的荧光强度与COD有很强的正相关关系,R2分别为0.982 3、0.977 4和0.980 9。当pH值为4时,低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸及色氨酸荧光强度之和与COD的R2为0.871 1、0.856 7和0.873 3;当6 ≤ pH值≤ 8时,相关性呈平稳变化趋势,R2波动范围分别为0.926 2~0.983 4、0.969 3~0.982 7和0.952 1~0.988 8;当pH值>8时,相关性随pH值增大呈下降趋势,R2波动范围分别为0.845 7~0.749 0、0.900 8~0.869 9和0.889 5~0.837 6。认为当pH值为6~8时DOM与COD的相关性较好。

目录
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生态与农村环境学报. 2017, 33(12):  0-0. 
摘要 ( 127 )   PDF (429KB) ( 426 )  
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