纳米技术有望在一定程度上缓解因人口增长带来的粮食危机,纳米级农化品(纳米肥料和纳米农药)展现出的缓释和高效低剂量特性减少了传统农用化学品带来的不利环境影响。该研究着重介绍了工程纳米材料(ENMs)通过直接和间接方式防治作物病害的内在机理,重点阐述了ENMs通过调控植物营养、诱导抗氧化酶活性和改善植物光合作用的方式来抵抗病原入侵对植物造成的氧化胁迫;同时,研究亦指出ENMs能够通过诱导植物产生系统获得抗性(SAR)的方式增强植物的抗病能力。对ENMs抗病机理的深入探究能够有效提高植物病害管理,实现作物产量和质量的增加,并极大程度减轻传统农药化学品对农业生态环境的负面影响。

农业文化遗产地拥有独特的自然与文化资本禀赋,文化资本是这些地区获得农业文化遗产地称号的文化资源,也是区别于其他社群的文化符号,构成了当地农户生计资本的一部分,保障了人与自然的兼容互惠、和谐共生。基于敖汉旗农户的实地调研数据,在可持续生计分析框架下加入文化资本,定量分析农业文化遗产地农户文化资本对其亲环境行为的影响。主要结论有:(1)在农户资本结构中,文化资本和人力资本得分占比较高,金融资本和物质资本偏低。(2)文化资本、人力资本和自然资本均正向显著影响其亲环境程度。(3)当农户对土地依赖程度较低时,在农户农牧业收入占比较低的状况下,文化资本的增加会抑制其亲环境行为。在自然资本水平较低的情况下,农户物质资本、金融资本和社会资本的增加会负向影响其亲环境生产。对土地依赖程度较高时,农户文化资本显著正向影响其亲环境行为。在此基础上提出关注传统农业文化力量、提升农户农牧业收入、积极推进农地适度规模化经营、实现农户文化资本在亲环境生产方面的持续性促进作用等建议。

农业是中国的立国之本,也是重要的碳排放源,发展低碳农业有助于中国总体碳减排目标的实现。选择农资投入、农田利用、畜禽养殖及秸秆焚烧4类碳源,利用IPCC碳排放模型对江西省2000-2020年的农业碳排放量予以测算,利用LMDI模型进行影响因素分解,并运用XGBoost模型预测2021-2050年碳排放量。结果表明:(1)2000-2020年江西省农业碳排放总量呈现先下降后上升再下降的波动趋势,总体呈上升趋势,但农业碳排放强度逐年降低。农业碳排放源中农田土壤利用贡献率最高,其次为畜禽养殖、农资投入和秸秆焚烧。2000-2020年江西省11个地级市农业碳排放量及排放强度均呈现明显的区域差异,且差异不断扩大,其中宜春市的农业碳排放量和平均碳排放强度均居于首位。(2)地区经济发展水平的提高和城镇化率的增加是导致农业碳排放量增加的主要因素,而农业生产效率、农业产业结构、地区产业结构和劳动力对碳减排的作用比较有限。(3)预测结果显示,2030年前江西省农业碳排放总量及11个地级市农业碳排放量已达到峰值。其中,新余市在2005年最早达到峰值,景德镇市和赣州市在2016年最晚达到峰值。2020年后,江西省碳排放量在经历一段时间攀升后呈现出震荡回落的趋势,其中宜春市和新余市震荡幅度较大,南昌市、抚州市及九江市碳排放量有上升趋势,其他地区均在一段时间后趋于较小振幅的回落趋势。

浙江省实现碳达峰碳中和的目标是贯彻党中央提出的新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求。研究基于浙江省2000-2019年能源消费等统计数据,以长期能源替代规划系统模型(LEAP)和可拓展的随机性环境影响评估模型(STIRPAT)相结合,识别浙江省碳排放主要影响因素,构建并预测6种不同情景下浙江省2015-2060年的碳排放趋势、达峰时间和减排路径。结果表明,能源结构升级、能效提升和数字经济深耕高碳排放产业是浙江省当前低碳转型发展的关键驱动力。浙江省实现"双碳"目标需要所有终端能源使用部门实现低碳转型,优先考虑电力、工业和交通部门,其次是商业、居民生活、住宅、农业等部门。在各项节能减排举措的综合作用下,部分电力替代(PES)情景和综合电力替代(CES)情景下浙江省碳达峰时间分别为2024和2025年,达峰总量分别为3.88亿和3.70亿 t,可如期实现碳中和。考虑到进行碳统计时存在碳泄漏问题,浙江省应从PES情景出发,力争于2025年达到碳峰值,逐步提升可再生能源在其外购电中的比例,同时发挥数字经济在低碳治理中的作用,采取谨慎的碳中和路径过渡到CES情景,通过各终端能源使用部门利用碳捕捉、碳封存等降碳技术,如期甚至提早实现碳中和。

为探究大气CO₂浓度缓增、骤增和不同施氮水平对稻田CH₄排放的影响,基于CO₂浓度自动调控平台开展水稻试验,以"南粳9108"为试验品种,采用静态箱-气相色谱法测定CH₄通量。在背景大气CO₂浓度(CK)的基础上,设置CO₂浓度缓增(C₁处理,从2016年开始逐年增加40 μmol·mol^-1,至2018年增加120 μmol·mol^-1)和骤增(C₂处理,CO₂浓度每年均增加200 μmol·mol^-1)处理;在常规施氮量(N₁处理,25 g·m^-2)的基础上设置氮肥减施处理(N₂处理,15 g·m^-2)。结果表明,CO₂浓度缓增、骤增和不同施氮量均没有改变稻田CH₄通量的季节变化规律,总体上呈现先增加后减小的趋势。在整个生育期,CO₂浓度缓增、骤增对稻田单位产量CH₄排放量无显著影响。在C₂条件下,与N₁处理相比,N₂处理水稻产量显著降低45.2%(P=0.037),同时稻田单位产量CH₄排放量显著增加63.3%(P=0.008)。综上所述,随着CO₂浓度升高,氮肥减施至15 g·m^-2会减少水稻产量,同时增加稻田单位产量CH₄排放。

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMSs)因进入环境后存在潜在生态风险而受到广泛关注。研究采样测定滁河南京段地表水、沉积物及周边土壤中八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)3种cVMSs的浓度水平,并对其生态风险进行了评价。结果表明:地表水中D4、D5、D6的检出率分别为38.1%、95.2%、100%,总含量范围为13.66~77.90 ng·L^-1,平均值为47.82 ng·L^-1;沉积物中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、86.7%、100%,总含量范围为0.56~49.74 μg·kg^-1,平均值为13.95 μg·kg^-1;土壤中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、20%、100%,总含量范围为1.90~7.05 μg·kg^-1,平均值为3.57 μg·kg^-1。地表水和土壤中D6的检出浓度最高,沉积物中则为D5,对比国内外其他地区的相关结果,cVMSs处于中低水平。生态风险评价结果显示,滁河南京段水体中cVMSs存在中高风险。

小麂(Muntiacus reevesi)是偶蹄目鹿科麂属动物,在我国种群数量丰富,分布广泛,但关于小麂在不同区域的空间分布及活动节律的差异性研究相对较少。为掌握小麂的活动节律及其影响因素,2018年3月至2019年2月利用红外相机技术对江西省桃红岭梅花鹿国家级自然保护区、九岭山国家级自然保护区和齐云山国家级自然保护区的小麂进行了监测,每个保护区的红外相机数量均为60台,相机工作日分别为9 692、9 659、14 582 d,小麂的独立有效照片数分别为603、665、1 032张,并运用单季节占域模型估算了各地区小麂的占域率和探测率,分析了海拔、坡度、植被覆盖度以及距水源地距离等环境变量对小麂活动规律以及分布范围的影响。结果表明,桃红岭保护区和九岭山保护区的小麂偏好于海拔较低、坡度较小、植被指数较低、距水源地距离较近的区域;齐云山保护区的小麂偏好于海拔较高、坡度较大、植被指数较高、距水源地距离较近的区域。小麂为明显的晨昏性动物,日活动高峰出现在06:00-08:00和17:00-19:00。其日活动节律在齐云山存在显著季节差异,桃红岭保护区和九岭山保护区则无显著季节差异,各保护区之间的年活动节律不存在显著差异。该研究结果有助于进一步了解小麂的活动节律模式及其季节性变化,进一步了解小麂在自然状态下的生态习性,为这一物种的保护和管理提供数据支撑。

为了定量评估物理生境对鱼类群落结构及物种多样性的影响,基于呼伦湖流域2021年枯水期和丰水期2期鱼类调查数据以及采样点物理生境遥感监测数据,采用聚类分析和RDA冗余分析探究呼伦湖流域鱼类群落分布特征、物种多样性与物理生境因子(包括岸线分维数、水面面积和高程值)之间的关系。结果表明,物理生境和鱼类群落可划分为具有明显空间分布规律的4个组群,且物理生境和鱼类群落空间分布存在较高相似度。呼伦湖流域鱼类群落多样性受到分维数、水面面积和高程值生境因子的影响,其中水面面积和高程值影响较大。此外,不同鱼类群落分布对生境因子响应存在差异,呼伦湖流域鱼类优势种贝氏?(Hemiculter bleekeri)和红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)群落分布与高程值呈正相关,定居杂食性鱼类黑龙江鰟鲏(Rhodeus sericeus)、鲫(Carassius auratus gibelio)和拉氏鱥(Phoxinus lagowskii)群落分布与水面面积呈显著正相关,而肉食性鱼类鲇(Silurus asotus)和黑斑狗鱼(Esox reicherti)群落分布与分维数呈显著正相关。研究结果可为呼伦湖流域鱼类栖息地和种群资源的保护修复提供重要参考。

氨是水体中常见且毒性较强的含氮污染物之一,不仅会对水生生物产生直接毒害作用,甚至在不产生直接危害的情况下严重威胁水生生物的种间关系。诱导型防御是猎物应对捕食风险所表现出的典型的适应性响应,是重要的捕食与防御关系。目前,尚不清楚氨是否会干扰猎物诱导型反捕食防御性状的表达。为此,研究选择浮游动物代表性物种蚤状溞(Daphnia pulex)作为受试生物,检验了不同浓度氨对蚤状溞反捕食(鳑鲏鱼作为捕食风险源)生活史防御策略的影响以及处于诱导防御的蚤状溞对氨胁迫敏感性的变化。结果表明,氨会对蚤状溞的生活史表现产生毒害作用,例如,当氨浓度达到0.6 mg·L^-1时,首窝产卵时间延迟了4.2 h,成熟体长和尾刺长分别缩短了5.72%和3.74%,后代数量降低了39.7%。就蚤状溞的生活史防御而言,随着氨浓度的升高,蚤状溞响应鱼类捕食风险而表现出的体长减小(-11.13%)、生长速率减缓(-24.18%)、产卵提前等防御表现被明显抑制,并且这种对蚤状溞诱导型防御的抑制作用随着氨暴露时间的延长而累积。此外,经捕食者信息素诱导后形成反捕食防御的蚤状溞更容易受到环境压力的胁迫,即捕食风险会削弱蚤状溞对氨的耐受性。该研究不仅从种间关系的角度揭示了氨的广泛负面效应,同时也为捕食风险下生物个体应对环境胁迫能力的变化提供了新的见解。

为明晰镉(Cd)与聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)复合胁迫对小油菜生长发育、生理特征、冠层温度的影响效应及内在机制,采用室内水培实验,以小油菜(Brassica chinensis)为供试植物,系统研究Cd与2种粒径(100和1 000 nm)PS-MPs复合胁迫对小油菜生长发育、光合色素、抗氧化酶活性、营养品质、解剖结构、冠层群体温度以及Cd吸收转运特性的影响。结果表明,单一Cd及PS-MPs胁迫均显著抑制小油菜生长发育和光合生理过程,其表型指标及光合色素等均随Cd与PS-MPs浓度增加而显著降低。Cd与PS-MPs胁迫显著增强了小油菜氧化应激反应能力,降低了小油菜叶片维生素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等品质指标,缩小了小油菜叶片厚度、海绵组织厚度和栅栏组织厚度,显著提升了小油菜植株冠层群体温度。Cd与PS-MPs复合胁迫下低浓度PS-MPs(1 mg·L^-1)可有效缓解其Cd胁迫抑制效应。随PS-MPs浓度升高(20 mg·L^-1),其对小油菜植株生理特征的影响则与Cd胁迫呈协同叠加抑制趋势变化。Cd与PS-MPs复合胁迫对小油菜生长发育及生理特征的影响总体上表现为"低促高抑"的变化趋势。研究结果可为农田土壤Cd及PS-MPs污染生态风险评价提供理论支撑与参考。

为研究焦化厂土壤中多环芳烃(PAHs)的污染特征及其健康风险,以某焦化厂为目标,布设260个点位,根据各点位污染情况,采集不同深度的土壤样品共780件。通过分析样品中18种PAHs含量,探讨了不同判定标准下厂区土壤中PAHs总体污染程度以及不同功能区污染状况特征,同时根据HJ 25.3-2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》对厂区内18种PAHs进行健康风险评价。结果表明:(1)该焦化厂污染水平较高,且厂区污染在空间上表现出强烈非均质性。厂区内PAHs以2~3环为主,占比为58.82%,4~6环PAHs占比为41.48%。厂区内以苯并［a］芘为基准的6种主要风险PAHs的毒性当量浓度(TEQ_Bap)分布特征与总PAHs(∑₁₈PAHs)含量分布具有一致性。(2)不同功能区表层土壤PAHs含量均值从高到低依次为污水处理区>化产区>焦炉区>锅炉发电厂>煤炭储存区>办公区。不同功能区低环与中高环PAHs含量比值不同,表明各区域污染物来源存在差异。(3)厂区内主要健康风险来源于化合物的致癌风险,不同功能区的致癌风险水平差异较大,污水处理区致癌风险超标倍数及超标率远超化产区及焦炉区。由于苯并［j］荧蒽的加入,PAHs总致癌风险增加0.93%~204.46%,厂区内总致癌风险超标点位增加5个。

以中药渣(HR)、小麦秸秆(WS)和稻壳(RH)为辅料工业化生产的鸡粪堆肥中的腐殖酸(HA)和富里酸(FA)为研究对象,系统对比分析了不同类型堆肥腐殖质(HSs)的光谱特性和分子量分布。结果表明,3类堆肥中HA的芳香性均高于FA,HR和RH堆肥中HA和FA的芳香化程度均高于WS堆肥。三维荧光区域体积积分结果显示,HA的类腐殖质含量(Ⅲ+Ⅴ,86%~91%)高于FA(56%~64%),而FA的类蛋白物质(Ⅰ+Ⅱ,28%~37%)远高于HA(5%~9%),表明HA具有更高的腐殖化程度和分子量特征;其次,RH和WS堆肥中FA分别含有更多的类富里酸和类腐殖酸,而HR堆肥中FA的类络氨酸组分更多。傅里叶红外光谱分析发现,FA比HA含有更多的酰胺和羧酸,其中HR、WS和RH堆肥中FA分别富含芳香族羧酸、酰胺和多糖结构。元素分析结果显示,与FA相比,堆肥HA具有较高的C/N比和较低的O/C比,表明HA具有更多的不饱和结构,而FA具有更多的含氧官能团。添加不同辅料的堆肥中,WS堆肥HSs的脂肪化程度最高。高效体积排阻色谱结果显示,HA比FA具有更宽的高分子量分布(>2×10⁴ Da),且HA的重均相对分子质量(M_w)和数均相对分子质量(M_n)分别为FA的2.7~3.1倍和1.5~1.6倍,表明HA含有更多的高分子量有机组分和更高的分子量。不同辅料添加对堆肥中HA和FA的分子量具有重要影响,HA和FA的M_n均呈现HR>RH>WS的规律,表明中药渣添加鸡粪堆肥分子量最大,腐熟度最高。总体而言,不同类型堆肥HA和FA的组成和结构表现出一致的差异性,不同辅料添加对同类HA或FA组成和结构影响显著。

堆肥中溶解性有机质(DOM)对重金属具有显著的络合作用,影响其在环境中的迁移和转化。研究采用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)结合二维相关光谱(2DCOS)分析方法,系统解析蘑菇渣堆肥(MRC)及水稻秸秆堆肥(RSC)中DOM与Cu²⁺的络合机制。EEM-PARAFAC结果表明,MRC-DOM和RSC-DOM主要由类腐殖酸(C1)、类富里酸(C2)和类蛋白质(C3)组成,各组分分别占MRC-DOM总荧光强度的43%、32%和25%,占RSC-DOM的39%、29%和32%。2种堆肥DOM与Cu²⁺作用过程中,3类组分荧光强度均呈不断降低趋势,表明它们均与Cu²⁺发生了显著的络合作用。2种堆肥中不同荧光组分(C1~C3)与Cu²⁺的有效猝灭常数(lg K)在4.54~4.76之间,均表现为C3>C1>C2,表明类蛋白组分(C3)与Cu²⁺结合能力最强,其次为类腐殖酸(C1),类富里酸(C2)最低。2DCOS结果显示,堆肥DOM中类蛋白荧光组分与Cu²⁺结合能力最强,而类富里酸优先与Cu²⁺发生反应。总体而言,MRC-DOM和RSC-DOM中类蛋白和类腐殖质组分是与Cu²⁺发生络合作用的关键物质,且2类堆肥DOM具有类似的Cu²⁺络合机制(包括活性位点、络合能力和反应顺序)。研究结果为进一步了解堆肥对土壤Cu²⁺迁移和转化行为的影响提供了重要的理论基础。