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洱海流域不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响

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农业环境科学学报 2021年第11期40卷 2494-2502页

作者：万辰马瑛骏张克强王风沈仕洲农业农村部环境保护科研监测所天津300191 云南农业大学资源与环境学院昆明650201 云南大理农田生态系统国家野外观测研究站云南大理671004 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

为探究洱海流域油菜种植合理的施肥方式,研究不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响,在云南大理农田生态系统国家野外观测研究站进行油菜田间试验。田间试验设置不施肥(CK);常规化肥施用(CF);以CF氮素折纯计算,设30%固体、液体... 详细信息

为探究洱海流域油菜种植合理的施肥方式,研究不同有机肥替代对土壤理化性质及油菜产量的影响,在云南大理农田生态系统国家野外观测研究站进行油菜田间试验。田间试验设置不施肥(CK);常规化肥施用(CF);以CF氮素折纯计算,设30%固体、液体有机肥替代(T1、T4);70%固体、液体有机肥替代(T2、T5);100%固体、液体有机肥替代(T3、T6),共8个处理。结果表明:与试验前土壤相比,除CF和T6处理土壤全氮含量提升2.66%和6.57%外,各施肥处理土壤全氮和全磷含量有下降趋势,T1、T2、T3土壤全磷含量与有机肥配施比例增加呈正相关,而T4、T5、T6呈负相关,施用液体有机肥使土壤铵态氮、硝态氮、有效磷含量在短时间内大幅提高;除T4处理外,有机肥的施用对土壤有机质含量均有提升作用,其中T5处理效果最好,提升了28.66%;T1、T2、T4处理均导致土壤容重较试验前土壤上升,上升幅度分别为15.84%、16.83%、17.82%;液体有机肥替代处理均导致土壤pH值较试验前土壤有所下降,单施液体有机肥下降幅度最大,降低5.17%;与CF处理相比,随着有机肥替代比例增加,油菜株高、角果长度、单株角果数、千粒质量、油菜产量均呈下降趋势,T1~T6处理油菜产量减少18.06%~76.65%,30%有机肥替代(T1、T4)与CF处理差异较小。综合考虑不同施肥处理对环境和油菜产量的影响,30%固体有机肥替代(T1)是较优的施肥方式。

关键词：洱海流域有机肥油菜土壤理化性质产量

不同比例有机肥替代化肥对水稻氮磷利用率和稻田氮磷平衡的影响

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江苏农业科学 2024年第1期52卷 93-98页

作者：万辰马瑛骏陈思玮张克强王风沈仕洲农业农村部环境保护科研监测所天津300191 云南大理农田生态系统国家野外观测研究站云南大理671004 云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201 东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150030

为了探究不同比例有机肥替代化肥条件下稻田氮磷养分利用特征,为肥料利用率提高和氮磷减排提供理论技术支撑,在云南省洱海流域进行田间试验,试验设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、30%有机肥替代(T1)、50%有机肥替代(T2)、70%有机肥替代(T3... 详细信息

为了探究不同比例有机肥替代化肥条件下稻田氮磷养分利用特征,为肥料利用率提高和氮磷减排提供理论技术支撑,在云南省洱海流域进行田间试验,试验设置不施肥(CK)、单施化肥(CF)、30%有机肥替代(T1)、50%有机肥替代(T2)、70%有机肥替代(T3)、100%有机肥(T4)共6个处理。结果表明,T1~T4处理水稻总产量与CF相比分别下降9.74%、22.30%、27.26%和36.47%,施用有机肥水稻有效穗数下降趋势明显;随着有机肥替代比例增加,氮素农学利用率呈先下降后上升趋势,单施有机肥处理达到最大值14.63 kg/kg,磷素农学利用率呈持续下降趋势,氮素及磷素生理利用率均呈上升趋势,水稻氮素偏生产力呈先上升后下降的趋势,在50%有机肥替代下达到最大值39.24 kg/kg,磷素偏生产力呈不断下降趋势;单施化肥水稻氮素及磷素吸收利用率均达到最大值(43.63%和24.75%);氮素携出量随着有机肥配比增加而提高,与CF处理相比T1~T4提高16.21%~61.74%,而磷素携出量降低19.84%~23.80%,氮表观损失呈下降趋势,而磷表观损失呈上升趋势,单施化肥处理土壤氮素盈余达到最大值93.74 kg/hm^(2),单施有机肥处理土壤磷素盈余达到最大值167.63 kg/hm^(2)。不同比例有机肥替代施肥均导致水稻减产和土壤氮素磷素养分盈余,水稻氮素利用率上升,磷素利用率下降;推荐施肥量下,30%有机肥替代化肥为最佳施肥方案。

关键词：有机肥水稻产量氮素利用率磷素利用率氮磷平衡

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生态风险与生态系统健康对生态系统服务的影响

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地理学报 2024年第5期79卷 1303-1317页

作者：朱青蔡永立上海交通大学设计学院风景园林系上海200240 自然资源部国土空间生态治理数字工程技术创新中心上海200240 云南洱海湖泊生态系统国家野外科学观测研究站大理671000

生态风险、生态系统健康和生态系统服务是描述区域生态安全的关键特征。生态风险和生态系统健康分别代表生态系统的压力侧和状态侧,二者相互作用共同影响着生态系统服务。鲜有研究将生态风险、生态系统健康和生态系统服务联系起来分析... 详细信息

生态风险、生态系统健康和生态系统服务是描述区域生态安全的关键特征。生态风险和生态系统健康分别代表生态系统的压力侧和状态侧,二者相互作用共同影响着生态系统服务。鲜有研究将生态风险、生态系统健康和生态系统服务联系起来分析三者之间的影响机制。本文选择淮河流域为研究区,通过InVEST模型和最大熵模型从空间上量化生态系统的供给服务、调节服务和文化服务;采用增强回归树算法和结构方程模型探究生态风险要素(自然灾害风险、人类活动风险和景观格局风险)和生态系统健康要素(活力、组织力和恢复力)对不同生态系统服务类型的影响程度和路径。结果表明,2020年淮河流域的生态系统供给服务、调节服务和文化服务的空间异质性明显,三者整体处于较低等级水平。区域生态安全特征之间的作用路径包括生态风险→生态系统服务和生态风险→生态系统健康→生态系统服务,其中活力对供给服务的直接正向影响较大,但恢复力的直接抑制作用更为明显,相对重要性为32.79%;恢复力对调节服务的直接促进作用最强,相对重要性为70.52%,其次是人类活动风险的间接抑制作用;人类活动风险对文化服务具有最高的直接正向影响和较弱的间接负向影响,相对重要性为55.40%。研究结果有助于深化人们对生态风险、生态系统健康与生态系统服务之间内在关系的认识,为区域生态系统管理和决策提供科学依据。

关键词：生态安全特征内在关系影响机制淮河流域

抗生素残留对施用牛粪土壤氮素矿化的影响及amoA、nxrA基因的响应

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环境污染与防治 2022年第12期44卷 1616-1621,1627页

作者：万辰陈思玮马瑛骏张克强王风沈仕洲农业农村部环境保护科研监测所天津300191 大理农田生态系统国家野外观测研究站云南大理671004 云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201 东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150030

以恩诺沙星(ENR)、四环素(TCY)和金霉素(CTC)3种常用抗生素为供试材料,通过室内培养试验,探究抗生素对施用牛粪土壤氮素矿化过程的影响。结果表明:ENR、TCY对氮素矿化具有抑制作用,抑制强度随培养时间的延长呈先增加后减小的趋势。ENR、... 详细信息

以恩诺沙星(ENR)、四环素(TCY)和金霉素(CTC)3种常用抗生素为供试材料,通过室内培养试验,探究抗生素对施用牛粪土壤氮素矿化过程的影响。结果表明:ENR、TCY对氮素矿化具有抑制作用,抑制强度随培养时间的延长呈先增加后减小的趋势。ENR、TCY均在试验6~9 d的抑制作用最明显,该阶段ENR、TCY为100 mg/kg处理组对土样净氮矿化速率的抑制率分别达71.79%、45.61%,第16天后,ENR、TCY对氮素矿化抑制强度减弱,各处理组间无显著差异(P>0.05),说明抗生素对氮素矿化及硝化的影响不会持续存在。ENR、TCY对氮素矿化作用的抑制主要体现在对硝化作用的影响上。与ENR、TCY相比,CTC对土壤氮素矿化影响不明显。从功能基因丰度上看,ENR、TCY对氮素矿化的抑制存在差异,ENR主要通过降低主导氮素矿化的微生物酶活性来抑制氮素矿化,而TCY对相关的功能微生物菌群数量产生影响。综上可知,若土壤中有ENR或TCY残留时,会抑制有机物料的矿质氮释放,可能造成作物减产和品质下降。

关键词：抗生素畜禽粪便氮素矿化 amoA 基因 nxrA 基因

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不同浮游植物对17β-雌二醇的去除与降解

生态学报 2024年第23期44卷 10650-10661页

作者：黄中情沈剑封吉猛杨艳芬孙天阳熊雨院王欣泽上海交通大学环境科学与工程学院上海200240 云南洱海湖泊生态系统国家野外科学观测研究站大理671000 上海交通大学云南(大理)研究院大理671000

甾体雌激素(SEs)即使在低浓度(ng/L)级别,也会干扰人类和水生生物内分泌系统的正常生理功能,对水生态系统健康造成威胁。浮游植是湖泊生态系统的重要组成部分,藻细胞个体小、数量多、比表面积大,具有去除和降解环境中类固醇雌激素的能... 详细信息

甾体雌激素(SEs)即使在低浓度(ng/L)级别,也会干扰人类和水生生物内分泌系统的正常生理功能,对水生态系统健康造成威胁。浮游植是湖泊生态系统的重要组成部分,藻细胞个体小、数量多、比表面积大,具有去除和降解环境中类固醇雌激素的能力。筛选出适合修复SEs污染水体的浮游植物对降低SEs的生态风险具有重要意义。该研究以长孢藻(Dolichospermum sp.)、水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)、铜绿微囊藻(Microcysis aeruginosa)、盘星藻(Pediastrum sp.)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和直链藻(Melosira sp.),6种洱海常见优势藻类为研究对象,探讨了不同浓度梯度(10、50、100和1000 ng/L)的17β-雌二醇(E2β)对不同藻类生长的影响,以及不同藻类对E2β的去除与降解能力。结果表明:不同浮游植物对E2β的生理响应存在明显差异。10、50和100 ng/L的E2β促进水华束丝藻、铜绿微囊藻、盘星藻和四尾栅藻的光合作用和比生长速率升高,1000 ng/L的E2β暴露体系则表现出抑制作用。不同浓度的E2β对直链藻生长呈现“低抑高促”的影响。藻细胞对暴露试验浓度的E2β具有较强的去除能力,强化了E2β的降解代谢作用,促进活性高、危害性大的E2β降解为活性较小的E1和E3,降低了水环境中E2β的生态风险。相较于其他藻类,长孢藻对E2β的耐受性较弱,不适用于修复E2β污染水体。铜绿微囊藻对10和50 ng/L的E2β的去除率达88%和93%,降解率达60%和73%,适用于修复10和50 ng/L的E2β污染水体。水华束丝藻、盘星藻和四尾栅藻对50和100 ng/L的E2β的去除率范围分别为75%—76%、86%—89%和83%—89%,降解率分别为64%—66%、63%—64%和70%,适用于修复50 ng/L和100 ng/L的E2β污染水体。直链藻对1000 ng/L的E2β的去除率和降解率分别达84%和54%,可作为修复1000 ng/L E2β污染水体的优势藻种。

关键词： 17β-雌二醇藻类生长去除降解

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洱海浮游植物群落结构变化及影响因素

环境科学 2024年

作者：黄中情张志萍沈剑田春梅李炜封吉猛王欣泽上海交通大学环境科学与工程学院云南洱海湖泊生态系统国家野外科学观测研究站上海交通大学云南(大理)研究院

浮游植物作为湖泊中最重要的初级生产者，其群落结构可以反映湖泊生态系统变化。为了解高原湖泊洱海浮游植物功能群落结构变化规律及其影响因素，于2022～2023年每季度连续观测洱海浮游植物群落组成、水质变化、浮游动物和底栖动物丰度... 详细信息

浮游植物作为湖泊中最重要的初级生产者，其群落结构可以反映湖泊生态系统变化。为了解高原湖泊洱海浮游植物功能群落结构变化规律及其影响因素，于2022～2023年每季度连续观测洱海浮游植物群落组成、水质变化、浮游动物和底栖动物丰度。结果表明，2022～2023年共鉴定出浮游植物7门81属，硅藻密度和生物量降低，蓝藻、绿藻和隐藻增加。浮游植物分布存在明显的时空差异，藻密度春季低，秋季高，生物量夏季达到峰值。北部湖区藻密度和生物量较高，中部和南部部分区域升高。Shannon-Wiener（H）多样性指数和Pielou（J）均匀度指数分别为0.82～2.43和0.34～0.97，均降低。2022～2023年，洱海优势浮游植物有16属，划分为13个功能群，浮游植物群落结构由P功能群向M、H1和K功能群转变，浮游植物由脆杆藻和长孢藻向直链藻、丝状蓝藻和微囊藻演变，优势功能群数目增多，功能群落结构变化不稳定。水温（WT）、浊度（NTU）、pH、水面风速（WS）、总氮（TN）、电导率（EC）和透明度（SD）是影响浮游植物功能群变化的关键环境因子。P功能群生物量与SD和EC正相关，M和H1功能群密度与pH、NTU和WT正相关，K功能群密度和生物量与NTU、WT和WS呈正相关。枝角类和桡足类浮游动物，以及水生昆虫、腹足类和甲壳类底栖动物与H1、S1、SN和P功能群正相关，原生动物、双壳类、寡毛类和蛭类与K、C、B、X2和Lo浮游植物功能群正相关。T和E功能群与轮虫和原生动物正相关。M和Y功能群与浮游动物和底栖动物的相关性作用不明显或负相关。

关键词：高原湖泊浮游植物功能群环境因子浮游动物底栖动物

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库塘湿地净化效果与植被分布的关系研究

环境科学与技术 2024年第7期47卷 27-34页

作者：杨蕾霖黄中情熊雨院字建婷那近霞李炜刘德才昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650500 云南洱海湖泊生态系统国家野外科学观测研究站云南大理671000 上海交通大学云南(大理)研究院云南大理671000

该研究以洱海流域263座库塘湿地为研究对象,探讨了库塘湿地对氮、磷和有机质的净化效果,以及植被分布情况对库塘湿地净化效果的影响。结果表明:农田尾水、污水尾水和河流异位净化型库塘湿地对TN和TP的去除率高于COD,且3种功能类型库塘... 详细信息

该研究以洱海流域263座库塘湿地为研究对象,探讨了库塘湿地对氮、磷和有机质的净化效果,以及植被分布情况对库塘湿地净化效果的影响。结果表明:农田尾水、污水尾水和河流异位净化型库塘湿地对TN和TP的去除率高于COD,且3种功能类型库塘湿地对TN、TP和COD的净化效果表现为旱季高于雨季。库塘湿地植被种类单一,挺水植被是主要植被,超70%的库塘湿地挺水植被覆盖度范围为25%~75%,入侵植被分布广泛,总覆盖度超11%。物种数和覆盖度均与净化效果正相关,且物种数和覆盖度对TP的影响大于TN,覆盖度对TN、TP去除率的影响大于物种数。

关键词：洱海流域库塘湿地净化效果植被分布

菌藻共生系统净化污水处理厂尾水的条件探究与优化

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环境工程技术学报 2022年第4期12卷 1177-1184页

作者：贾晓彤何小娟封吉猛沈剑王欣泽上海交通大学环境科学与工程学院洱海湖泊生态系统野外科学观测研究站上海交通大学云南(大理)研究院

城镇污水处理厂尾水排入水体后,尾水中的氮、磷仍易引起受纳水体富营养化问题,开展尾水深度处理以进一步去除氮、磷营养物质具有现实意义。通过试验研究了不同菌藻共培养对氮、磷的去除效果,筛选出优势菌藻组合,采用响应面法研究了通气... 详细信息

城镇污水处理厂尾水排入水体后,尾水中的氮、磷仍易引起受纳水体富营养化问题,开展尾水深度处理以进一步去除氮、磷营养物质具有现实意义。通过试验研究了不同菌藻共培养对氮、磷的去除效果,筛选出优势菌藻组合,采用响应面法研究了通气量、光波长、细菌接种量对氮、磷去除效果的交互影响,提出最优参数组合,并建立菌藻共生系统,进行验证试验。结果表明:不同菌藻组合中,蛋白核小球藻-地衣芽胞杆菌-恶臭假单胞菌共培养组对TN、TP的去除效果较好;此菌藻共生系统在蓝光、通气量为1.8 L/min及细菌接种量为20%(体积比)条件下,TN去除率最大可达93.7%,1 d后TP基本上完全被去除;在蓝光、通气量为2.0 L/min及细菌接种量为5%条件下,2 d后氮去除率可达98.4%;在红光、通气量为2.0~3.0 L/min及细菌接种量为10%~20%条件下,2 d后氨氮可完全被去除。菌藻共生系统对氮、磷去除效果的最优参数组合为蓝光、通气量为1.8L/min及细菌接种量为20%,最优参数组合验证的结果与预测值相符,系统出水符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质标准,可为菌藻共生系统的实际应用提供理论基础。

关键词：菌藻共生响应面法优化氮、磷去除效果蛋白核小球藻污水处理厂尾水

不同改良材料对红壤酸度的改良作用及玉米生长的影响

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中国土壤与肥料 2023年第1期 199-205页

作者：刘锐金玉霞王好圆杨昌富余发美文石林徐明岗蔡泽江中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站湖南祁阳426182 云南农业大学热带作物学院云南普洱665099

通过盆栽试验分析了4种改良材料(生物炭、炭基肥、猪粪、石灰)及其用量对红壤pH、交换性酸、土壤养分以及玉米生长的影响。共设置10个处理:不添加改良材料的对照(CK),添加1%和3%生物炭(B1、B3),1%和3%炭基肥(BF1、BF3),猪粪替代化学氮肥... 详细信息

通过盆栽试验分析了4种改良材料(生物炭、炭基肥、猪粪、石灰)及其用量对红壤pH、交换性酸、土壤养分以及玉米生长的影响。共设置10个处理:不添加改良材料的对照(CK),添加1%和3%生物炭(B1、B3),1%和3%炭基肥(BF1、BF3),猪粪替代化学氮肥20%和40%(M20、M40),0.02%和0.04%石灰(L0.02、L0.04),M20+L0.02(M20L0.02)。结果表明,与CK相比,BF3、生物炭、有机肥和石灰处理均能维持红壤pH,而BF1处理显著降低了土壤pH,降幅为0.19个单位;B3、BF1、M40和L0.04处理均显著降低了土壤交换性酸含量。BF1和BF3处理较CK土壤碱解氮含量分别增加了83和305 mg/kg;M40处理土壤有效磷含量显著增加4.1 mg/kg,而M20处理无显著差异;B1、B3和BF3处理较CK土壤速效钾含量分别增加46、138和171mg/kg。与CK相比,BF3%处理地上部生物量显著降低37%;各改良措施间以B3处理最高,显著高于BF3、M20、L0.02、L0.04和M20L0.02处理。与CK相比,BF3处理显著增加玉米吸氮量,增幅为32%,而其它处理无显著变化。研究表明,4种改良材料均可以改善红壤酸度;综合作物生长和养分平衡,以生物炭作为红壤酸度改良材料,可适当减少钾肥投入,炭基肥则可减少化学氮、钾肥投入,以猪粪为材料则可减少化学磷肥投入。

关键词：酸度改良红壤 pH 交换性酸养分含量