土壤-作物系统中微囊藻毒素生态毒性的研究进展和展望

随着蓝藻水华环境问题的日益严重,微囊藻毒素(MCs)的污染问题也越来越受到重视.一些藻毒素污染严重的湖泊、水库等周边区域的土壤也受到了影响.用含有藻毒素的地表水及地下水进行灌溉、将蓝藻作为有机肥等措施都会将MCs带入土壤.一旦MCs进入到土壤,它将会随着降水从地表迁移到土壤深层.这将会对作物的生长以及土壤生态系统造成影响,而且会对人类身体健康造成威胁.本文介绍了土壤中不同种类的MCs对一些粮食作物和蔬菜作物生长的影响、在作物体内的积累情况,以及对地下水的污染情况,概述了MCs的致毒机理,分析了其对土壤生物造成影响的可能性,并对今后的研究方向进行了展望.     

鄱阳湖洲滩湿地植物演替对土壤微生物量的影响

湿地植物演替对土壤微生物量具有显著影响,但不同土壤理化环境下的植物演替对湿地土壤微生物量影响的具体差异还不清楚。以鄱阳湖土壤理化性质不同的4个碟形子湖(包括相对肥沃的东湖和白沙湖以及相对贫瘠的蚌湖和大湖池)为研究对象,运用空间代替时间的方法,在泥滩带、湿生植被带(苔草)和挺水植被带(南荻或芦苇)采集0～10 cm表层土壤,分析不同土壤理化性质条件下植物群落演替对土壤微生物量的影响。采用土壤微生物量碳(MBC)和微生物熵(qMB)指示土壤微生物量。蚌湖、大湖池、东湖和白沙湖洲滩湿地表层土壤MBC的平均值分别为1077.27、888.29、942.45和1162.46 mg/kg,土壤qMB的平均值分别为6.07%、6.17%、3.60%和3.79%。在泥滩—苔草—南荻植物演替洲滩,土壤MBC先增加后减少;但是在泥滩—苔草—芦苇植物演替洲滩,土壤MBC持续增加。植物演替没有显著改变土壤qMB。尽管植物的生长会增加所有洲滩湿地的土壤MBC,但增加的幅度在相对贫瘠的蚌湖和大湖池明显强于相对肥沃的东湖和白沙湖。蚌湖和大湖池的土壤qMB也显著高于东湖和白沙湖。在植被演替梯度上,洲滩湿地土壤MBC和...     

三峡消落带土壤-植物-微生物作用下的氮循环关键过程研究进展

流域氮污染问题是世界面临的共同难题,大型水利水电工程极大地改变了流域氮循环过程。三峡水库作为我国重要的优质淡水资源库,却面临着支流水华频繁暴发的水安全问题。如何有效削减氮污染并维持水库消落带生态系统的稳定性,是三峡水库生态安全运行中亟待解决的实际问题。水库消落带作为邻近水体的“生物地球化学循环热区”,在营养元素循环、面源污染截留、温室气体排放等过程中扮演着重要角色。随着生物信息学、分子生物学等新型研究手段在环境研究中广泛应用,氮循环过程与机理得到了更微观的诠释,氮循环功能微生物的多样性和生态位分化等方面的研究也取得了突出成果。本文基于对三峡水库消落带土壤-植物-微生物作用下的氮循环关键过程所开展的最新研究,结合消落带水陆交错的特殊环境条件,综述水库消落带中氮循环的关键过程和机理,分析水库消落带对流域水环境和温室气体排放的潜在影响,并对未来消落带亟待解决的问题做了进一步展望,以期为大型水库消落带生态系统的综合管理提供科学支撑。     

中国土壤的形成因素与分类

土壤是动植物生存及生长的自然体。人类生存依靠土壤,人们的生活水平往往取决于土壤的质量以及依土壤生存的动植物种类、数量和质量。肥沃的土壤是昌盛文化的重要自然资源之一,对土壤利用和管理不善以及土壤遭到破坏之时,会给动植物生存及生长带来灾难,使人们的生活水平下降,使文化陷入衰落。     

大震前的霜冻与生物冰核数量增大

文章列举震前霜冻灾害与强震相对应的案例,指出这种对应关系的内在机制是：震前地壳内应力增强裂隙增多,使大量土壤微生物逸出地表;这些微生物可附着在农作物上,作为细菌冰核提高作物细胞间水分的过冷却点温度,导致霜冻灾害。     

利用地球化学元素与矿物关系识别GS油田下干柴沟组地层岩性

GS油田下干柴组上段地层石灰石、泥质成分含量较高,二者含量差别不大,粉砂质成分含量较低,并分布不均,造成地层岩性复杂,常规测井响应易引起较大误差.文中利用地球化学元素测井得到的矿物含量可识别地层岩性.首先从地层元素与γ射线,元素与矿物关系介绍了地球化学元素测井原理,利用地球化学元素测井资料处理结果得到地层岩性命名规则,通过与常规测井资料对比,并用岩心分析结果验证,说明这种方法可靠性.结果表明对于复杂岩性地层,该技术可以识别地层岩性,并为用测井方法识别这类复杂岩性提供一种选择.     

干旱地区土壤-植被-水文耦合、响应与适应机制

从单个植株、坡面和流域三个尺度综述了干旱地区土壤-植被-水文耦合与响应的研究进展,并提出今后研究中需要关注的科学问题.未来研究需要通过多学科交叉与融合手段,加强土壤-植被系统整体性综合集成研究,主要包括地上与地下过程、植被退化与恢复过程、自然与人为扰动过程、多尺度与多要素综合观测与模拟.初步提出干旱地区植被的水分聚集适应理论,分析并讨论了树干茎流水分聚集系统、灌丛斑块水分聚集系统和沟道河网水分聚集系统的组成、结构和特点,揭示了不同水分聚集系统对水分胁迫的适应机制,可为干旱地区植被恢复提供理论支撑和实践指导.     

河西走廊黑河山区土壤-植被-大气系统能水平衡模拟研究

在河西走廊内陆河黑河山区植被带生长期的5~9月份, 应用土壤-植被-大气传输(SVAT)系统的热水耦合SHAW模型, 在野外观测试验的基础上, 以大气总辐射和常规气象站的基本观测要素为模型的初始输入, 对阴坡云杉林、林旁草地和阳坡草地的土壤层-残留层-植被冠层系统的能量和水量平衡进行了模拟研究. 能量平衡的模拟结果表明, 阳坡草地净辐射量大于阴坡云杉林和林旁草地, 而草地能量支出项主要是潜热, 其次是感热; 云杉林的能量支出主要是感热, 其次是潜热. 阴坡云杉林和林旁草地土壤层-残留层-植被冠层的能量平衡组成和分布使得土壤层吸收的能量少, 具有涵养水源的能量基础, 而森林土壤层吸收的能量更少. 水量平衡的模拟结果表明, 阳坡草地水量基本上是消耗于土壤蒸发, 而阴坡云杉林和林旁草地蒸散发量比阳坡草地少, 并且其中近一半是消耗于植物的蒸腾, 降雨后土壤水量储存增加较多. 因此, 阴坡云杉林和林旁草地具有涵养水源的土壤水储存条件, 并且森林土壤层的水储存条件更好.     

两种形态分析方法对冰川退缩时间序列土壤中磷的生物有效性评价

土壤磷的生物有效性是陆地生态系统安全和初始生产力的重要影响因素.土壤中磷的生物有效性由其形态组成决定.常用的磷形态分类方法是Hedley提出的连续提取法,即通过不同化学强度的提取剂对土壤样品进行分步提取,各级提取剂提取出的磷被定义为不同形态的磷.近年来又推出了X射线吸收近边结构法(XANES),利用在分子水平上给出目标元素周围的局部结构和化学信息的优势,能区分出与Fe,Al和Ca等金属结合的磷的形态.本文利用改进的Hedley连续提取法和XANES方法对贡嘎山海螺沟冰川退缩迹地上土壤中磷的形态进行了分析,在比较两种方法优缺点的基础上,获得了海螺沟冰川退缩120年序列上土壤磷的生物有效性的变化.结果表明:Hedley连续提取法对即时生物可利用磷能有准确的判识(Resin-P和NaCHO3-P),而XANES方法对金属结合态的磷有很好的判识.海螺沟冰川退缩时间序列土壤中钙铝结合态的磷主要为原生矿物磷,随成土作用增强而减少.即时生物可利用磷从30年后迅速增加,促使了植被形成和演替.     

阳原盆地北缘断裂带中段土壤气体地球化学特征与断裂活动性

有研究认为1989年和1991年阳原盆地西侧冀晋交界附近发生的2次中强地震震群导致盆地东侧应力随之调整,意味着阳原盆地开启了新的地震活跃周期。盆地东侧地震活动主要集中在盆地北缘断裂附近,其中段大蟒沟至台家庄为该北缘断裂最活动段,该断裂带的最新活动情况对于震情形势分析具有重要意义。本研究在河北阳原盆地北缘断裂带中段的大蟒沟、姚家庄、南口村、台家庄布设了4条测线开展2期Rn、CO₂及Hg浓度测量,在南口村、台家庄剖面开展一期土壤化学成分分析,以研究该盆地北缘断裂带中段土壤气体地球化学特征空间差异及其与断裂活动的关系。结果表明:气体浓度高值点分布在断层陡坎、破碎带上,利用断层气在该区域探测隐伏断裂的浅层位置具有可行性;南口村剖面土壤气体释放强度相对高于其他剖面,这种浓度空间分布差异性可能是由于地质构造结构与断裂活动性引起的断裂破碎程度不同所致;土壤中总汞(THg)含量与气体浓度空间分布上具有一定吻合性,基于土壤中总有机碳(TOC)能够吸附Hg元素的特征,THg浓度分布特征能反映一段时间内断层活动状态;结合断裂带周边定点前兆连续观测数据及地震活动性分析认为,该断裂目前活动水平相对较弱。     

松原MS5.1地震前断层土壤气H2、Hg地球化学特征与热红外异常响应研究

利用多种气体开展联合观测是捕捉地震前兆异常的有效途径。氢、汞观测作为地震短临预测主要手段和前兆指标,在揭示地下(断裂带)流体与地震孕育、发生关系中发挥着重要的作用。通过在黑龙江肇东观测井开展断裂带土壤气H₂、Hg野外定点联合观测试验,对2019年5月18日吉林松原宁江M_S5.1主震及其余震序列的震兆关系进行对比分析,结果表明：(1)断裂带土壤气H₂、Hg浓度在宁江M_S5.1地震前分别存在3个月的短期异常和3天的临震异常,二者在主震前后表现形式以及频谱特征均存在较大差异,这可能与氢、汞特性和孕震机理有关;(2)断裂带土壤气H₂、Hg浓度在宁江M_S5.1主震及余震时段均存在高值异常,主要表现为“高值异常—恢复正常—发生主震—震后高值异常—恢复正常—发生较强余震”,具有持续性、可重复性和配套性的特点;(3)吉林松原宁江M_S5.1地震前后肇东断裂带土壤气H₂、Hg地球化学特征与震中区附近热红外异常具有响应特征,主要表现为...     

西安东郊S5土壤中AgSO4等矿物的发现与研究

根据西安东郊任家坡黄土剖面中第5层古土壤样品的电子显微镜观察和能谱分析,在该层古土壤中发现了极少见的能够指示典型干旱气候环境的AgSO4矿物和钼矿物等.次生银矿物一般呈现椭球形结晶粒状形态,具有孔洞和裂隙化学沉淀结晶的特点,钼矿物具有胶体物质的特点.次生银矿物有两种类型,一是AgSO4矿物,二是氧化银矿物.次生银、钼和钴矿物与新生粘土矿物及Fe2O3和Al2O3的明显迁移指示该层土壤发育时经历了较为强烈的化学风化和矿物分解作用,银、钼和钴能够从原生矿物中释放出来,当时西安地区降水量丰富,达到了酸性化学风化阶段.在西安地区S5下部分层古土壤发育末期,出现了由温暖湿润季风气候向非季风干旱气候的大变化.在比CaSO4还易于溶解的AgSO4形成时期,关中平原为非季风干旱气候,强烈的蒸发造成了土壤水溶液中SO42的富集和AgSO4的形成.当时东亚夏季风活动极弱,一般不能越过秦岭到关中平原地区,那时西安地区年降水量为300mm以下,比现今兰州地区的气候还要冷干.     

地热温泉井与土壤逸出气中痕量氢的特征及差异性分析

地下氢气是反映地壳应力应变灵敏的气体地球化学组分,逸出气痕量氢是一项新型的气体地球化学观测手段,在我国很多省份进行了试观测。本项目实现逸出氢在高温自流井和土壤中的连续、并行观测,重点对痕量氢的动态变化特征进行分析,研究其差异性,并讨论温泉地热井逸出氢高值突跳异常的成因。经频谱分析发现地热温泉井中的逸出氢与土壤中逸出氢都存在日变,前者的浓度与井水位、水温有关,与地表环境因素无关,而后者主要受地表环境因素影响。庐江地震台地热温泉井逸出氢浓度的高值突跳来源于深部水体上涌过程中的气泡携带,为非震兆异常。     

中国地震网格试验系统中资源管理与作业调度研究-资源管理和作业动态分配模型ProRMJS的建立me

通过分析与研究建立资源管理和作业动态分配ProRMJS模型,解决了中国地震灾害仿真网格试验系统（CEDAGrid）中网格科学计算平台在初期建设中存在的一些资源管理方面的问题. 针对网格科学计算平台默认各个计算节点均能提供计算服务的问题,ProRMJS通过ldquo;计算池rdquo;这一虚拟组织为调度器分发作业提供支撑;而调度器则根据计算池中各个节点的计算能力和状态,动态分配任务,这样就保证了计算平台的稳定性. 针对默认各个计算节点均能完成任务的问题, ProRMJS通过监控各个节点所负担作业的运行进度和设定作业时间阈值来管理作业运行. 对于各个节点计算能力大小的区别, ProRMJS通过对各个节点计算性能的权值量化,实行按ldquo;需rdquo;分配作业. 对各个节点计算性能的权值量化, ProRMJS是通过综合考虑各个因素对机器计算能力大小的影响后通过加权计算的方式完成的,从而提高了整个计算平台的工作效率. 最后通过实现地震应力触发科学计算实例验证了方案的有效性,为网格技术在地震领域内的进一步应用作了有意义的探索.