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地下水位和长期秸秆还田对土壤镉有效性及稻米镉含量的影响

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生态环境学报 2023年第1期32卷 150-157页

作者：徐敏许超余光辉尹力初张泉朱捍华朱奇宏张杨珠黄道友湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院湖南湘潭411201 中国科学院亚热带农业生态研究所/亚热带农业生态过程重点实验室/中国科学院长沙农业环境观测研究站湖南长沙410125 湖南农业大学资源环境学院湖南长沙410128

稻田土壤镉(Cd)容易在水稻中积累进而通过食物链危害人体健康,地下水位和长期秸秆还田对水稻土Cd有效性及水稻Cd吸收积累特性的影响效应值得关注。以红壤性水稻土长期定位试验为对象,选取高地下水位(-20 cm)秸秆还田(HRS)、高地下水位... 详细信息

稻田土壤镉(Cd)容易在水稻中积累进而通过食物链危害人体健康,地下水位和长期秸秆还田对水稻土Cd有效性及水稻Cd吸收积累特性的影响效应值得关注。以红壤性水稻土长期定位试验为对象,选取高地下水位(-20 cm)秸秆还田(HRS)、高地下水位施化肥(HCF)、低地下水位(-80 cm)秸秆还田(LRS)、低地下水位施化肥(LCF)4个处理,检测土壤有效态Cd、各形态Cd占比(BCR法)和水稻地上部Cd含量,分析地下水位和秸秆还田对土壤Cd有效性与形态转化和稻米Cd含量的影响。结果表明:相同水位长期秸秆还田增加了土壤Cd有效性,HRS和LRS处理土壤有效态Cd比HCF和LCF处理分别高49.4%和53.2%。相同施肥处理低水位土壤Cd有效性高于高水位,LCF和LRS处理土壤有效态Cd含量比HCF和HRS分别高46.5%和50.2%。RS下高水位促进残渣态Cd向可氧化态和可还原态Cd转化,化肥下高水位促进酸提取态Cd向可还原和可氧化态Cd转化。相同水位秸秆还田处理稻米Cd含量显著高于化肥处理,高水位下RS处理稻米Cd含量比化肥处理高11.6倍,低水位下则高42.3%。相同施肥处理高水位稻米Cd含量显著低于低水位;RS下高水位稻米Cd含量比低水位低57.4%,化肥下则低95.2%。逐步回归分析结果表明,土壤有效态Cd含量显著地受溶解性有机碳含量的影响,稻米和稻草Cd含量显著地受土壤有效态Cd和有效态Fe含量的影响。地下水位和长期秸秆还田通过改变土壤Cd有效性及Cd形态比例,从而影响水稻对土壤中Cd的吸收积累;高低地下水位下稻田秸秆还田提高了土壤Cd有效性和稻米Cd含量,带来了稻米Cd超标风险。

关键词：秸秆还田地下水位镉有效性水稻

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海泡石和铁锰矿粉组配对水稻Cd吸收的影响

中国环境科学 2023年第S1期43卷 205-212页

作者：马梦雪王中元许超王华静张泉黄道友朱奇宏朱捍华四川师范大学地理与资源科学学院中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室中国科学院长沙农业环境观测研究站

组配改良剂在镉(Cd)污染稻田上可降低水稻对Cd的积累,从而提高农产品安全水平.本文通过田间试验,研究了组配改良剂SF(海泡石与铁锰矿粉质量比5:1)在不同施用量(562.5,1125和2250kg/hm2)下对稻田土壤Cd有效性、根表胶膜形成以及水稻吸收... 详细信息

组配改良剂在镉(Cd)污染稻田上可降低水稻对Cd的积累,从而提高农产品安全水平.本文通过田间试验,研究了组配改良剂SF(海泡石与铁锰矿粉质量比5:1)在不同施用量(562.5,1125和2250kg/hm2)下对稻田土壤Cd有效性、根表胶膜形成以及水稻吸收积累Cd的影响.结果表明,施用SF对土壤有效态Cd和Fe含量无显著影响,提高了有效态Mn和交换性Mg含量.与CK相比,SF处理水稻根表胶膜Fe和Mn含量分别提高6.9%～22.1%和15.6%～84.4%,根表胶膜Cd含量降低25.8%～37.3%(p<0.05).SF处理根对Cd的吸收显著降低25.3%～50.2%(p<0.05),稻米Cd含量显著降低35.9%～45.3%(p<0.05).稻米Cd含量与根Cd和根表胶膜Cd含量均显著正相关(p<0.05).组配改良剂SF通过降低水稻根表胶膜对Cd的吸附和根对Cd的吸收,从而显著降低稻米Cd含量.

关键词：组配改良剂重金属镉有效性根表胶膜水稻

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能源高粱在轻度与中度镉污染稻田的修复研究

中国农学通报 2023年第14期39卷 41-47页

作者：李佰重黄道友许超朱捍华张泉中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125

为明确能源高粱在不同镉(Cd)污染程度稻田中的修复能力,应用5种能源高粱在轻度与中度Cd污染稻田中开展植物修复对比试验,测定了能源高粱各部位Cd的积累量、富集系数、转运系数和土壤Cd变化量,并分析了能源高粱Cd的富集特征与土壤Cd含量... 详细信息

为明确能源高粱在不同镉(Cd)污染程度稻田中的修复能力,应用5种能源高粱在轻度与中度Cd污染稻田中开展植物修复对比试验,测定了能源高粱各部位Cd的积累量、富集系数、转运系数和土壤Cd变化量,并分析了能源高粱Cd的富集特征与土壤Cd含量间的相关性。结果表明:在轻度污染稻田(全Cd含量为0.59 mg/kg),5种能源高粱地上部Cd积累量为13.62~34.70 g/hm^(2),富集系数为1.53~3.38,转移系数为0.25~0.68,‘阿尔托2号’(V4)地上部Cd积累量比‘阿尔托601’(V1)‘、阿尔托901’(V2)和‘阿尔托1号’(V3)分别显著高154.71%、64.90%和30.68%,V3和‘N51M4264’(V5)地上部Cd积累量比V1分别显著高94.89%和141.42%;在中度污染稻田(全Cd含量为1.89 mg/kg),5种能源高粱地上部Cd积累量为14.78~53.35 g/hm^(2),富集系数为0.72~1.65,转移系数为0.24~0.43,V3、V4和V5地上部Cd含量比V1和V2显著高148.26%~260.98%。能源高粱对Cd的富集系数与转移系数呈极显著正相关(P<0.01),与土壤全Cd含量和有效态Cd含量呈显著负相关(P<0.05)。研究表明:5种能源高粱在轻度和中度Cd污染稻田均可以正常生长,其中生物质高粱‘阿尔托2号’具有较好的生物产量及Cd富集与转移能力,可用于中度Cd污染稻田修复;甜高粱‘阿尔托601’的富集与转移能力相对较低,可用于轻度Cd污染稻田安全生产。

关键词： Cd污染稻田能源高粱植物修复安全生产富集系数

110 kV变电站主变过载联切优化控制方法

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机械与电子 2023年第9期41卷 27-31页

作者：黄道友康健王春辉言巍巍国网安徽省电力有限公司安徽合肥230061 南京南瑞信息通信科技有限公司江苏南京211106

为避免主变过载引起110 kV变电站运行出现不稳定的情况,提出110 kV变电站主变过载联切优化控制方法。根据110 kV变电站的供电结构,设计变电站的站间联切架构,制定主变过载联切方案。利用变电站主变线路的容量矩阵,构建约束判断矩阵,通... 详细信息

为避免主变过载引起110 kV变电站运行出现不稳定的情况,提出110 kV变电站主变过载联切优化控制方法。根据110 kV变电站的供电结构,设计变电站的站间联切架构,制定主变过载联切方案。利用变电站主变线路的容量矩阵,构建约束判断矩阵,通过调整主变负荷转移量,计算主变线路需要切除的负荷量,完成主变线路容量的约束。利用改进和声搜索算法生成主变过载联切和声记忆库,通过主变过载的预防性部署,更新和声记忆库,通过制定主变过载联切优化控制方案,实现变电站主变过载联切的优化控制。实验结果表明,所提方法能够有效控制110 kV变电站的主变线路功率、母线电压和发电机功角,并将控制精度提高到85%以上,且在该方法的控制下变压器过载跳闸次数明显降低。

关键词：主变过载联切方案容量约束变电站和声搜索

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土壤微生物量碳周转分析方法及其影响因素

中国生态农业学报 2006年第2期14卷 131-134页

作者：周脚根黄道友中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125

简述了目前国内外常用的3种测定土壤微生物生物量C周转分析方法及其影响因素、改进的土壤微生物生物量C周转动力学测定方法及其应用前景,并分析了国内外不同生态环境、土壤质地和耕作管理制度等的土壤微生物生物量C周转的研究结果。

关键词：土壤微生物生物量C 周转分析方法影响因素

工业区周边典型小流域耕地土壤重金属污染源解析

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农业现代化研究 2022年第3期43卷 541-550页

作者：罗天祥赵霏刘新亮朱捍华朱奇宏许超张泉黄道友中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室湖南长沙410125 中国科学院大学北京100049 武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070

小流域是耕地土壤重金属分布与再迁移的基本景观单元,厘清其污染特征及来源是精准治污与科学治污的重要基础,然而小流域尺度耕地土壤重金属污染源解析研究仍亟待加强。本研究以典型工业区周边小流域耕地为例,利用土壤调查和正定矩阵因子... 详细信息

小流域是耕地土壤重金属分布与再迁移的基本景观单元,厘清其污染特征及来源是精准治污与科学治污的重要基础,然而小流域尺度耕地土壤重金属污染源解析研究仍亟待加强。本研究以典型工业区周边小流域耕地为例,利用土壤调查和正定矩阵因子法(PMF)结合源排放清单法,研究土壤重金属污染特征并解析耕地土壤重金属污染来源。结果表明,受污染耕地主要分布在小流域中部工业企业密集区域以及小流域西南部,主要为Cd污染,污染点位比例为90.5%;As、Hg和Pb污染点位比例1.1%~6.3%,无Cr污染。表层土壤Cd和Hg累积明显,地质累积指数均值为1.41和0.87;而Pb、As和Cr地质累积指数均值均小于或接近0。灌溉水和肥料等农业投入品重金属含量均未超标。当前耕地土壤主要污染物的输入途径中,Cd和Pb主要为大气沉降,占比71.0%~82.6%;As和Hg主要为大气沉降和灌溉水输入,占比39.0%~58.9%。农业投入品使用对耕地土壤Cd、Hg、As、Pb和Cr的输入通量占比较小,仅2.1%~18.7%。PMF模型分析显示,耕地土壤重金属污染来源包括土壤母质与工业企业混合源、工业企业源和农业源,相对贡献依次为38.8%、32.6%和28.6%,应加强涉重金属行业和畜禽养殖等企业重金属排放的监督管理与源头防控。因此,受体模型结合源排放清单法可有效解析小流域耕地土壤重金属污染来源。本研究结果对区域耕地土壤重金属污染来源精准识别和源头防控具有重要意义。

关键词：土壤重金属污染源解析小流域受污染耕地正定矩阵因子模型

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中亚热带红壤丘陵集水区不同开发利用模式

长江流域资源与环境 2004年第3期13卷 246-251页

作者：黄道友王克林陈桂秋黄敏张广平中国科学院亚热带农业生态研究所湖南长沙410125 湖南省农业科学研究院信息研究所湖南长沙410125

以湖南省桃源县3个地貌完整且地理条件基本一致的集水区为代表,设置耕地集约型、土地半集约型和土地全面集约型3种垦殖模式。11年的定位观测与研究表明:(1)3种模式耕地的产、投水平基本相同,但非耕地的产、投差异甚大,形成了显著不同的... 详细信息

以湖南省桃源县3个地貌完整且地理条件基本一致的集水区为代表,设置耕地集约型、土地半集约型和土地全面集约型3种垦殖模式。11年的定位观测与研究表明:(1)3种模式耕地的产、投水平基本相同,但非耕地的产、投差异甚大,形成了显著不同的土壤肥力演变特点、生物产量和经济效益,即土地集约经营的集水区,土壤侵蚀模数已接近或低于土壤允许流失值(500t/km2·a),土壤有机质、N等的养分含量稳步提高(增幅>10%),坡地和旱地的土壤贮水量在少雨季节增加20%以上,农作物大幅增产(增幅>20%),林、果、茶、鱼等的产量以及土地生产率成倍增长;(2)不同垦殖模式代表了红壤丘陵集水区开发利用的三个发展阶段,即集水区的开发利用将由耕地集约型向土地半集约型、土地全面集约型方向发展,发展进程的快慢主要取决于主导产业或项目的生产要素容量大小、比较利益高低以及科技进步推动等的作用机制;(3)集水区土地开发利用的潜力是水面>坡地>旱地>稻田,合理开发与利用非耕地土地资源的效益巨大。

关键词：开垦利用模式集水区红壤丘陵区土壤肥力农作物土地资源经济效益

^(14)C示踪技术在土壤有机质周转研究中的应用

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生态学杂志 2005年第6期24卷 685-690页

作者：李玲肖和艾黄道友吴金水中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点试验室

采用碳同位素标记有机材料能够较真实地反映其在土壤中的分解和转化过程,是研究土壤有机质周转动力学的必要方法。本文介绍了14C示踪技术在土壤腐殖质的形成与分解过程、有机底物在土壤中的分解和转化及其对原有土壤有机质分解的影响、... 详细信息

采用碳同位素标记有机材料能够较真实地反映其在土壤中的分解和转化过程,是研究土壤有机质周转动力学的必要方法。本文介绍了14C示踪技术在土壤腐殖质的形成与分解过程、有机底物在土壤中的分解和转化及其对原有土壤有机质分解的影响、土壤微生物生物量碳及其周转以及温室气体排放等方面研究中的应用进展。

关键词：土壤有机质周转 ^14C标记

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锌肥区域开发应用基础及初步效益

农业现代化研究 1990年第3期11卷 49-51页

作者：王秀泉黄道友陈欣陈焱国金明义中国科学院长沙农业现代化研究所桃源试验站

我国缺锌低产的耕地土壤面积约2.5亿亩,南方低产田缺锌更为突出。而目前施用锌肥面积仅为缺锌总面积的1/6。本文通过在常德、桃源等10多个市、县近50万亩稻田实施锌肥区域开发的多点试验和示范,对常德地区中低产田的缺锌状况和施用锌肥... 详细信息

我国缺锌低产的耕地土壤面积约2.5亿亩,南方低产田缺锌更为突出。而目前施用锌肥面积仅为缺锌总面积的1/6。本文通过在常德、桃源等10多个市、县近50万亩稻田实施锌肥区域开发的多点试验和示范,对常德地区中低产田的缺锌状况和施用锌肥的技术和经济效果有了比较全面的了解,其结果将为南方大面积的缺锌中低产田的改良提供可供借鉴的经验和依据。

关键词：锌肥区域开发应用