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生态学研究 | 金山银山不如绿水青山

2023-03-31发布于北京

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近日宁夏灵武马家滩村一位林场主跪地求供水的视频引发关注,视频中男子称自己承包万亩林场用于植树治沙,却因附近煤矿没能按约供水面临断水。


在网传视频中,孙先生情绪崩溃跪在地上,自称治沙21年却因煤矿断水,“万亩林场没有水喝”“煤矿把水源给我断掉”“不给我供水从哪里说理”。


曹先生估算,加上后期又陆续承包的1万亩,目前承包的林场大约有20000亩。已经有15000亩林场种上了树苗,本打算今年等供水恢复,把剩余的5000亩也补种上新树苗。如今,供水问题暂未得到解决,林场内的树木都受到了影响,“新种的树苗如果没有灌溉很容易死掉。”


植被、土壤、河流、湖泊等问题一直是环境治理的重中之重。


来看看中科院、农科院等专家教授是如何指导我们从事生态学研究的。








“双碳”目标下草地土壤呼吸特征与测定


碳循环是陆地生态系统的关键生态过程,也是植物生产力形成的重要物质基础。加强碳固定,减少碳排放是新时期生态建设的重要目标,也是实现“双碳”目标的基础。草地是陆地生态系统的重要组成部分,具有生产、生态、经济、资源、服务和文化等多种功能和属性,约占我国陆地总面积的45%以上,在维持区域生态景观和生态防护方面发挥了重要作用。土壤呼吸是是指土壤释放二氧化碳的过程,严格意义上讲是指未扰动土壤中产生二氧化碳的所有代谢作用,包括三个生物学过程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸.上壤动物呼吸》和一个非生物学过程,即含碳矿物质的化学氧化作用。可分为自养呼吸(根呼吸和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和动物呼吸),自养呼吸消耗的底物直接来源于植物光合作用产物向地下分配的部分,而异养呼吸则利用土壤中的有机或无机碳。通过测定分析草地土壤呼吸的日变化、季节变化以及不同类型和管理措施下草地土壤呼吸特征,对于揭示草地碳平衡特征,评价和选择合适的草地碳管理措施具有重要意义。


本研究中,我们将熟悉土壤呼吸概念、构成及其生态学意义,以及相关草地植物、群落和土壤基本知识。学习并掌握草地土壤呼吸的相关研究进展,相关的测定与分析方法。最终指导学生开展草地土壤呼吸简单测定,并系统分析和解释测定数据结果,形成论文报告。






微生物在土壤中的迁移和实时分布



随着我国城市经济的迅猛发展、居民生活水平的大幅提高,对大规模集约化养殖的需求不断增加。含有大量病原微生物的畜禽粪便若处理不当,极有可能污染附近土壤和地表水环境。此外垃圾填埋、农田施肥、医疗废物处理等过程中也有可能发生病原微生物泄漏,从而进入土壤和地表水。降雨等自然活动和灌溉等人类活动可能导致土壤中的微生物向深层渗诱最终进入地下水,并随之迁移。填埋场、化卷池等排放源附近的土壤和地下水中微生物浓度远高于普通地区。人口密集区地下水源受病原微生物污染后,极易引发大规模水源流行病爆发。病原微生物在土壤中迁移性的强弱一定程度上决定了地下水生物污染的情况,是地下水安全保护工作的关注重点。


本研究选用自发光微生物进行柱迁移试验,试验过程中使用实时成像技术连续拍摄微生物的柱内空间分布照片,探究不同条件下微生物的迁移和空间分布。过程中,学生将重点学习微生物培养、储存和检测方法;实时成像系统操作和应用,以及土柱迁移实验系统操作。探究微生物的迁移行为和空间分布,可以对排污区土壤和地下水中微生物的污染情况起到预测作用:同时也可以为判断工程微生物能否到达污染士壤、能否在污染区停留等关键问题提供理论指导。









微纳米气泡技术在水处理中的应用


水污染是当前人类社会广泛关注的环境问题。水中的污染物种类复杂、危害大,尤其是工业生产过程中排放的高浓度有机废水和有毒有害物质等。废水的直接排放会对环境造成长久影响。对于多数废水的处理采用单纯的物理或者化学方法是不能够使其达标排放的,而生物法往往在短时间难以满足环境要求。因此选择合适高效的水处理技术,使之能够有效地对污废水进行治理,成为水环境污染治理的研究重点。微纳米气泡技术是一种新兴的水处理技术。微纳米气泡在粒径分布、传质效率、界面特性、化学性质等方面都表现出的独特优势,例如增加水中氧气的溶解度、强化氧气的传质效率等。


本研究中,我们将介绍微纳米气泡的基本特性、产生方法及其应用在环境污染治理的现状,阐述微纳米泡技术在地下水修复、污废水处理、气浮浮选、强化生物活性等各领域的应用研究进展。重点介绍微纳气泡技术与其他技术的联用在水处理中的应用。实验过程中,我们将利用仪器制造微纳米气泡,同时进行土柱实验,研究微纳米气泡对废水的处理效果。通过以上方法,同学们将学会微纳米气泡仪器使用,并言效掌握污水处理指标(pH、浊度、COD、BOD)测定方法。







碳中和背景下生物质炭的农业领域应用研究


在碳中和碳达峰的大背景下,蔬菜地土壤固碳和减排,是农业实现碳中和的核心目标和技术途径,生物质炭固碳减排的效应正被越来越多的学者认可。科学家比较了多种减排技术,发现生物质炭土壤施用的固碳减排潜力极为显著。生物质炭是生物质材料在缺氧或限氧环境中热解而成的稳定多孔、高度芳香化的富碳物质。本课题拟通过蔬菜地定位实验,在原位蔬菜观测大棚,采集不同处理的土壤样品,利用元素分析仪测定土壤碳含量。同时,通过气体采样装置,利用气相色谱仪监测氧化亚氮气体浓度。从而研究不同生物质炭施用量处理对蔬菜地土壤固碳减排的影响。



不同来源生物质废弃物热解炭化及生物能源转化潜力分析


随着煤、石油等化石燃料的大量消耗,在世界范围内出现了能源短缺,与此同时,环境污染以及二氧化碳排放引起的温室效应等一系列问题,也直接制约了全球经济的发展。生物质热解炭化技术,不仅能有效控制有害气体的排放,并且也逐渐成为发展可再生能源的重要措施。作为生物质能源开发利用的一种重要途径,热解炭化技术已经得到国内外广泛关注。本课题将选取不同来源的生物质原料在统一条件下炭化,分析不同来源原料热解后生物质炭的产出率与性质。同时,以蔬菜盆栽试验,研究生物质炭对蔬菜生长及土壤改良效应,从而评估其在农业领域的应用潜力。








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