水稻田土—水系统中磷素行为及其环境影响研究

土壤测试表明供试土壤已富P．大田试验结果表明,P肥投入提高了土壤树脂P和田面水总P水平,且两者随着时间的推移而下降,但施P后的20d内,有机无机配施P肥对土壤有效P的贡献大于单施化肥P,在施P第7天时,有机无机配施P的田面水总P水平是单施化肥P的3．4倍,是施P量2倍的处理III的2．8倍,与有机肥配施的处理,其田表水P素流失潜能较单施化肥大,经33d后,P肥结构对田面水P素的影响不明显,两次水稻季节性排水而导致的P素净流失负荷和P素表观流失率变幅分别为－0．039－0．076kg.hm^-2和0.034-0.100% ,从减少水稻田排水P素流失角度考虑,可以认为,施P或土层被搅动后1周内是控制P素流失的主要环节。     

北京西南地区区域生态安全评价

根据陆地表层气候-植被-土壤自然综合体的地带性分布规律,综合区域自然环境背景、生态系统稳定性、景观结构和外界干扰4个方面,以地理信息系统和模糊数学作为支撑,构建了区域生态安全评价指标体系和评价方法,并依据北京西南地区近30年来的气候、土壤等背景数据,计算了整个区域2004年的生态安全指数．结果表明：北京西南地区中部及西部山区、浅山区的区域生态安全程度较高,南部及东南部平原地区的区域生态安全状况较差;山区的各种采矿行为已经影响了北京西南地区西部山区的生态安全,必须采取一定的关停措施．对北京西南地区的案例研究表明：该评价方法可以克服目前区域生态安全评价中存在的问题,评价结果能够反映区域生态问题和区域各个局部位置的生态安全状况．     

典型抗生素在土壤-水-蔬菜系统中迁移分布的研究

通过施用畜禽废物和抗生素污染进行芥菜盆栽试验,从而研究典型抗生素(QNs、SAs和TCs)在土壤.水一蔬菜系统的迁移分布规律.研究结果表明:蔬菜、渗漏水、土壤中均检测到多类抗生素,抗生素在不同介质中的含量与施加抗生素的种类及其含量等因素有关.盆栽后,土壤中抗生素残留量为:QNsTCsSAs,施加猪粪总体上不会造成土壤抗生素污染(ENF除外);只施用畜禽废物的土壤渗漏水中抗生素含量较低(<40.77 μg·L-1),而添加抗生素污染的土壤渗漏水中抗生素含量明显升高(<2.28 mg·L-1),施加猪粪会造成渗漏水抗生素污染;SMT、ENF、OTC、TC这四种药物在盆栽芥菜中均被检出,其中OTC检出率最高,而SMZ则未检出,施加猪粪会造成芥菜抗生素污染.     

基于投入产出的中国省际农业水-土-碳足迹流动分析

水-土-碳多要素耦合研究是近年来资源环境领域的热点之一。开展农业水-土-碳足迹流动分析有助于揭示农业生产和贸易带来的跨区域环境影响,对不同区域资源可持续管理和协同减排具有重要意义。以中国30个省级行政区为研究对象,基于投入产出方法科学识别不同省区农业水、土、碳足迹的空间格局、流动特征及关联状况。主要结论如下：（1）省域尺度农业水、土、碳足迹具有较大的空间差异,这归因于自然条件、社会经济、产业结构、耕作方式及种植结构等的区域差异;（2）农业水、土、碳足迹流动主要从西部和北部流向东部和东南部地区,这与农产品市场供需关系密切相关,表明东部和东南部地区农产品消费导致了西部和北部地区资源的虚拟占用和隐含碳排放;（3）农业水、土、碳足迹及其强度之间存在一定程度的关联关系,经济发展状况、地区产业结构、自然条件状况等因素均会影响某一要素或几种要素的消耗强度,进而影响其关联作用;农业水、土、碳足迹流动表现出明显的关联性特征,空间关联网络存在不均衡性,关联渠道有待丰富;（4）建议未来加强农业技术革新,提高机械化、智能化生产水平;通过土地规模化经营实现水土资源的节约集约利用;开展基于水-土-碳跨区域影响的横向农业生态补偿,实现中国省际协同减排和资源优化。     

农业系统中磷肥残效及磷循环研究Ⅲ.投料中磷和氮在饲养-堆腐环中的循环率及有机肥料中养分的利用率

5年试验结果表明,农产品中N经由饲养-堆腐环的损失率平均为36％,P为25％。在丰产条件下,一农业系统80％收获产品经由饲养-堆腐环可循环回田的养分量约为80kgN/ha,14kgP/ha,相当于这一系统中每年化肥N用量的一半和化肥P用量的全部。有机肥料中N和P的表观利用率随施肥年限延长而有增长趋势,表明有残效迭加效应存在。5年平均,有机肥料中N和P的当季表观利用率分别约为40％和43％。     

大豆-柑桔间作系统中作物对磷的吸收利用特性

微区试验和^32P同位素示踪技术研究大豆-柑桔间作系统中大豆和柑桔对不同土层中磷的吸收特征表明,大豆-柑桔间作大豆与柑桔对浅层磷具有强烈竞争作用,大豆和柑桔对浅层磷的利用率分别降低41．5％和14．7％,浅层磷肥对大豆和柑桔的供应量分别降低346．8mg／区和148．1mg／区。柑桔对土壤深层磷的吸收能力比大豆强,单作大豆对浅层磷的利用率比单作柑桔高104．8％,而对35cm和55cm土层磷的利用率分别比单作柑桔低25．6％和878．3％。大豆基本不能利用55cm及其以下的磷,利用率小于0．1％。大豆-柑桔间作可以提高大豆对深层磷肥的利用率,间作大豆对35cm和55cm土层磷肥的利用率比单作大豆分别高32．3％和175．0％。     

东北三省“水-能源-碳”系统仿真模拟——基于系统动力学模型

水资源和能源消费量及碳排放制约区域发展水平,也影响区域生态环境质量,区域多要素资源耦合作用与协同管理成为近年来的研究热点。水资源、能源和碳排放三个系统通过不同的流程相互连接,探究"水-能源-碳"系统耦合关系,是区域探索绿色协调发展的重要基础。以东北三省为研究对象,采用系统动力学研究方法,从自然、社会、经济三个维度来探索水-能源-碳三者的关联模式。以2001-2019年东北三省的水资源、能源、碳排放现状为基础数据,梳理三个子系统的耦合关系,并对未来二十年其发展变化仿真模拟。结果表明：（1）水资源、能源、碳排放在未来二十年均呈现增长的趋势,水资源增长趋势最快,在仿真情景5下,与2020年相比2040年水资源、能源消费量和碳排放量分别增长230.4%、210.7%和36.9%;（2）决策变量对"水-能源-碳"系统的影响程度依次是清洁节能>产业调控>国内生产总值（GDP）增长率,随着GDP增长率升高,水资源和能源消耗量、碳排放量升增加,随着产业转型升级,居民意识提高及清洁能源增加,水资源和能源消耗量、碳排放量减少。在综合调控情景下,未来水资源消耗量高于基础情景,能源消耗量和碳排放量则得到了良好的控制;（3）2020-2040年,水资源、能源消费量和碳排放量呈现强相关性,纽带关系呈协同优化方向改善,供需缺口减小,有效的缓解了环境压力;（4）情景3的能源结构调整和居民意识的提高可有效降低碳排放量,情景4产业结构的调整对水资源和能源的影响较为明显。情景5权衡经济发展与节能节水以减少碳排放,严格按照"双碳"目标,将水资源、能源向较高质量发展的可持续发展方向推进,更具参考性。研究结果有利于东北三省"水-能源-碳"系统可持续发展,促进经济发展水平。     

利钠肽系统与肾素-血管紧张素-醛固酮系统在心力衰竭中交互作用

慢性心力衰竭是以高发病率、高入院率及高死亡率为特征的临床综合征,也是各种心血管疾病发展的终末阶段。神经激素系统的激活在心力衰竭病理生理中起着关键作用,其以肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)、交感神经系统(SNS)及利钠肽系统(NPs)为主要组成部分。在心衰的病理生理中,NPs与RAAS存在交互作用,其对于与心功能不全相关的血液动力学改变与组织重塑起重要的作用,并且最终可导致心衰的恶化。因此,能够同时作用于RAAS与NPs,并且能够纠正两者间调节紊乱的干预措施,对于慢性心衰的治疗将具有良好的疗效。本文将主要对RAAS、NPs及NPs与RAAS的交互作用在心衰中的病理生理作用进行综述,并展望针对NPs与RAAS的交互作用的临床应用前景。     

白骨壤模拟湿地系统中磷的分配循环及其净化效应

在温室中建立红树林植物白骨壤模拟湿地系统 ,分别用正常、5倍和 10倍 3种不同浓度的人工配置的污水每周定时定量对模拟系统进行污灌 1a。研究营养污染物 P在系统中的分配、循环及其被净化的效果。结果表明 :随污水处理浓度的升高 ,被更换的潮汐水中的含 P量和土壤含 P量都有明显提高 ;植物体各部分含 P量的高低顺序排列为 :叶 >茎 >根 ;在植物 -土壤系统中4个组分 CA0 、CA1 、CA5和 CA1 0 植物中 P元素的周转期依次为 4 .70 a、4 .6 1a、3.80 a和 5 .4 4 a;模拟植物 -土壤系统对污水中 P的净化效果显著 ,CA1 、CA5和 CA1 0 组的净化率分别为 81.2 3%、94 .4 0 %和 95 .6 3%。     

异色瓢虫视觉系统中5-HT阳性神经元的分布

本文运用树脂石蜡（Colophony-Paraffin,CP;专利号：ZL98125709．7）组织包埋切片技术,结合免疫组织化学链酶菌抗生物素蛋白一过氧化物酶（Streptavidin-Peroxidase,SP）双染法,对异色瓢虫视觉系统中5-羟色胺（5-HT）能神经元的分布进行了初步研究。结果显示,异色瓢虫视觉系统的结构及5-HT免疫反应系统相对比较特殊。5-HT阳性神经元胞体数目较少,染色显著,并聚集成群。根据胞体定位、细胞形态及轴突走向,可大体分为5群,其中包括1群呈弱反应的光感细胞。5-HT阳性膨大纤维支配所有的视神经纤维网,并呈柱状或分层排列模式。结果表明5-HT作为经典的神经递质在昆虫的视觉信息处理过程中可能发挥重要的调节作用,且主要以远距离的广域神经调节模式为主,并在特定区域和GABA有伴随现象。此外,昆虫视觉系统中5-HT的含量还可能与其明暗适应的生理调节方式具有相关性[动物学报51（5）：912—918,2005]。     

提高稻田氮素生态效益的施肥技术

田间试验结果表明,在有水层下把氮肥撒施在土表的“习惯施肥法”易引起氨挥发和硝化-反硝化的N素损失,基肥“全层混施”或“犁沟深施”、追肥“以水带N”的“改进施肥法”可以避免“习惯施肥法”的上述缺点,提高N肥利用率20—30％,提高N肥增产效率25％左右。该施肥法可减少大气和水体环境的污染,且有益于人类社会和增加土壤N素肥力,是一项提高N素生态效益的施肥技术。     

稻田生物群落的能流参数

为了从能流动态来研究稻田生物群落,本文用田间调查和实验室测定等方法,取得了晚稻田生物群落的物种数量、生物量、热值、呼吸量、生产力、同化效率、摄食量等数据。据此,进一步估算了晚稻田生物群落的能量流动参数。根据其能量收支,用能量金字塔总结了晚稻田生物群落各类种群间的能量关系。     

不同耕作方式对稻田土壤动物、微生物及酶活性的影响研究

以长期定位试验为基本材料,研究了不同耕作方式对土壤动物、微生物及酶活性的影响．结果表明,0～20cm土壤层内大、中、小型土壤动物垄作免耕为14700个·m^-22,冬水免耕为10450个·m^-22水旱轮作为7950个·m^-22常规平作为6275个·m^-22,垄作免耕处理土壤动物的数量是常规平作的2．34倍．土壤微生物数量和土壤微生物生物量氮因季节而异,总体上是春秋多而夏季少,土壤酶活性表现出表层高,底层低．土壤微生物数量、土壤微生物生物量氮及土壤酶活性不同处理间仍是垄作免耕>水旱轮作>冬水免耕>常规平作,表明垄作免耕有利于改善稻田土壤生态环境。有利于土壤肥力的提高。     

Resource recovery from paddy field using plant microbial fuel cell

The plant microbial fuel cell (PMFC) is a recently developed energy-generating technology that supports sustainable agriculture. Design configuration is the key bottleneck in optimization and upscaling of paddy based PMFCs. In this study, two designs (Type-I (horizontal) and Type-II (vertical)) of terracotta based ceramic PMFCs (C-PMFC) are incorporated into the paddy field to recover nutrients, energy, and water (“NEW”) resources. The peak voltage generated in Type-I and Type-II C-PMFC was 292.1 mV and 321.7 mV respectively. The polarisation study in the ripening phase of paddy showed a maximum power density of 9.1 mW/m² (type-I) and 16.8 mW/m² (type-II). The volume of catholyte recovered is observed to be dependent on the C-PMFC performance and growth phases of the paddy. In the entire 10 weeks of the experimental period, a total of 451 mL and 943 mL of catholyte was collected at 100Ω load in type-I and type-II, respectively. The collected catholyte is alkaline in nature and maximum catholyte recovery is achieved at the active tillering phase and declined with the advancement of the development stages of the plant. Osmotic and electro-osmotic migration of various nutrients like ammonium from the paddy field to cathode chamber of C-PMFC is observed throughout the experiment.     

稻田生物群落的能流参数

为了从能流动态来研究稻田生物群落,本文用田间调查和实验室测定等方法,取得了晚稻田生物群落的物种数量、生物量、热值、呼吸量、生产力、同化效率、摄食量等数据。据此,进一步估算了晚稻田生物群落的能量流动参数。根据其能量收支,用能量金字塔总结了晚稻田生物群落各类种群间的能量关系。     

施氮水平对两种水稻产量影响的动态模拟及施肥优化分析

借助水稻生长模型ORYZA-0和氮肥管理模块,通过田间和水槽的水稻氮肥试验,对水稻模型和N素动态模块进行了验证。结果表明,模型模拟的不同N素水平水稻生物量、产量同实际测定值明显呈正相关。其中,氮肥用量160kg·hm^-2为最佳经济施氮量,通过获得的水稻参数和氮肥应用曲线模拟的氮肥运筹结果表明：1)在低N(N<100kg·hm^-2)水平下,氮肥应在移栽后35d内全部施入;2)当施氮量为100～200kg·hm^-2时,N应在移栽后45d内全部施入;3)当施氮量N>200kg·hm^-2时,氮肥应在移栽后60d内全部施入;4)随着施氮量的增加,后期施肥比重可略为增加。总体来看,模型不仅能较准确地模拟水稻生长动态,而且可以模拟水稻N吸收和积累的行为动态,从大田晚稻的氮肥运筹模拟结果可看出,氮肥应用次数越多,越接近施氮应用积累曲线的连续施氮产量模拟值(6199kg·hm^-2),但是在实际生产中这会增加农民的用工量和生产成本,难以让农民接受。因而在生产实际中既能让生产者接受,又不致较多地影响产量和收入,在160kg·hm^-2(纯N)施用量下的最佳施肥方案为N素化肥分4次按0．2：0．3：0．3：0．2的比例,分别于移栽后5、20、30和40d施入,可获得5916kg·hm^-2的产量。     

黑土区水田化肥氮去向的研究

选取东北北部黑土地区水稻生产上施氮量、施肥方法和主要氮肥品种(尿素)为参数,采用示踪元素微区法和常规尿素小区法,连续2年系统地研究了水田化肥氮的去向。结果表明,化肥氮22．2％～46．1％进入了水稻体内,平均为37．7％,当年进入土壤中的残留氮12．7％～25．4％,氨挥发为8．8％～17．2％,作物对化肥氮的利用高低决定于施氮方法,化肥氮深施、混施均比表层施用利用率高,低施肥量化肥氮利用率比高施肥量利用率高,土壤残留量与施肥方法有关,深施和高施氮量均增加土壤残留,^15N试验证明,由于东北北部黑土比较粘重和土体构型的原因,在土层深度为80cm以下未检测出土壤残留化肥氮,示踪试验和小区试验证明,化肥氮的激发效应(PE)量和土壤残留氮量从该地区总体估算为大致平衡。     

太湖地区稻田土壤养分淋洗特征

通过排水采集器(Lysimeter)模拟试验,研究了太湖地区不同施肥水平下稻季农田养分淋洗特点。结果表明,施肥后田面水NH4^+-N浓度升高很快,2～3d达到峰值,最高值达26．2mg·L^-1,随后下降很快,这一周期约7～10d,渗漏水中NH4^+-N浓度很低,稻季NH4^+-N淋洗的氮仅占施肥量的0．008％～0．074％,渗漏液中NO3^--N含量随着氮肥用量的增加而增加,其浓度范围在0～7．14mg·L^-1,在土壤剖面中呈上低下高的趋势,稻季氮素的淋洗仍以NO3^--N为主,净淋洗量在3．2～8．3kg·hm^-2之间,占总施肥量的1．40％～2．78％,田面水磷浓度在施磷肥后1d即达最高值,随后下降,下层渗漏液中T-P含量很低,几乎不受施肥量的影响,猪粪能促进磷的迁移。     

Effects of cyclic irrigation on water and nitrogen mass balances in a paddy field

Cyclic irrigation is considered an effective water management practice for reducing pollutant loads from a paddy-field district. The objective of this study was to clarify the effects of cyclic irrigation on mass balance in paddy plots. At the study site, cyclic irrigation with a high cyclic irrigation ratio (% reused water in irrigation water) was conducted from late April to late June. We found a complementary relationship between the volume of irrigation water and rainfall, which together totaled about 1400-1600 mm during the irrigation period each year. We concluded that a cyclic irrigation system that enables the paddy-field district to use a high cyclic irrigation ratio may lead to more efficient use of rainfall for crop irrigation. Nitrogen concentrations in both irrigation water and ponded water tended to be higher during the cyclic irrigation period than during the lake water irrigation period. Nitrogen input from irrigated water accounted for about 8-16% of the total input of nitrogen. It is suggested that fertilizer application of nitrogen can be reduced by its return through cyclic irrigation.