作者：董心亮

单位：中国农业大学

文献来源：中国农业大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：生物质炭对土壤碳库不同组分的影响是精确评价其在陆地碳汇中作用的重要前提。以往关于生物质炭对土壤碳库影响的研究大学多采用培养方法,不能反映田间条件下真实的土壤过程。本研究于2009年6月在中国农业大学学上庄长期定位试验站开展,分别向土壤中施用0,30,60和90t ha-1 400℃下裂解4小时废弃蘑菇培养基制备的生物质炭(记为CK,B30,B60和B90),结合小麦玉米秸秆还田,分析了 5年后土壤有机碳和无机碳含量,土壤有机碳δ13C,生物质炭在土壤中含量和性质的变化,以及7年后土壤理化性质和作物产量,结果表明:(1)长期施用生物质炭增加了土壤全碳含量,施用30,60和90 t ha-1生物质炭分别增加了土壤全碳含量的31.4%,65.7%和101.8%。不同用量生物质炭分别增加了土壤总有机碳含量为2.53,5.29和8.21 g kg-1,不同用量生物质炭分别增加了土壤总无机碳含量为0.12,0.26和0.38 g kg-1。针对土壤本身碳库,生物质炭降低了土壤本身有机碳含量的11.1%,21.4%和31.3%,但增加了土壤本身无机碳含量7.8%,20.2%和28.3%。(2)生物质炭施用5年后,显著降低了土壤活跃性有机碳的含量和来源于小麦的有机碳含量,但是对土壤稳定性有机碳和来源于玉米的有机碳含量没有影响。(3)生物质炭施用5年后对土壤含水量,溶解性有机碳含量和组分均没有显著影响。本研究也发现土壤溶解性有机碳含量与土壤含水量,以及溶解性有机碳的组分(还原糖,可溶性酚和芳香物质)含量呈显著正相关关系。(4)向0-20 cm 土壤中施用生物质炭5年后,该土层内生物质炭的损失率约为40%,损失率与添加量无关。通过测定其物理化学性质发现,与新鲜生物质炭相比,老化的生物质炭表面有新的小坑或小孔形成,孔隙通透性增强,表面更加光滑,比表面积增加为原来的2倍,孔隙总体积增大学,可能是物理侵蚀或生物分解的原因。但是,生物质炭的化学性质变化不显著。(5)长期施用生物质炭对土壤物理性质影响不显著,长期施用生物质炭仍然可以增加土壤有机碳和土壤有效钾含量,但是对其他土壤化学性质影响不显著。施用生物质炭对单季或短期内作物产量的效果不明显,但是生物质炭提高了 7年作物平均产量的6.5%。综上,本研究采用长期定位试验发现,施用生物质炭降低了小麦秸秆还田形成有机碳的积累,但是促进了土壤无机碳的形成。随着生物质炭的垂直或水平移动,以及生物质炭的老化进程,生物质炭对土壤含水量、溶解性有机碳含量和组分、土壤养分和作物产量无显著影响。本研究为正确评估生物质炭对潮土碳封存及理化性质的影响提供了有力证据。

关键词：生物质炭;土壤有机碳;土壤无机碳;溶解性有机碳;老化;作物产量

作者：蒋宝

单位：中国农业大学

文献来源：中国农业大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：土壤重金属生物毒性是评价其生态风险的重要指标,也是建立生态风险阈值和环境污染基准的科学依据。本论文旨在通过化学提取性和生物毒性两个方面,研究老化和土壤性质对土壤中铜、镍的影响,构建铜的EDTA提取态与外源添加总量的量化关系和基于EDTA提取态铜的生物毒性模型,结合以EDTA提取态为基础的物种敏感性分布(SSD)曲线,为确定土壤重金属的生态阈值和环境污染基准提供更合理的方法和指标。首先,以老化过程中铜、镍的生物毒性和化学提取性的变化程度及其影响因素为依据,得到更合理地表征重金属老化的指标。根据1到6年的田间老化试验结果,铜、镍的植物毒性仅在中性土壤中显著降低,并不能很好地表征重金属的老化效应,一方面归因于田间试验中气候和耕作条件的变异掩盖了老化导致的植物毒性的变异,另一方面归因于重金属在1年内完成的快速老化要大学于1到6年的缓慢老化效应,导致后者容易被忽略。相对于植物毒性来说,化学提取性更能够表现出土壤铜、镍的老化效应,在中性和碱性土壤中,铜的化学提取性要高于镍,但是在酸性土壤中没有显著差异。其次,构建土壤中铜的EDTA提取态与外源添加总量的线性回归关系,量化土壤性质对化学提取性的影响程度。根据不同次数的提取结果,发现在淋洗和非淋洗土壤中,1次EDTA提取率为60%～75%,3次提取率能够达到80%以上,尤其是在中性淋洗土壤中,3次提取率高达97%。结合土壤理化性质,基于1次和3次的EDTA提取量分别构建了土壤中铜的EDTA提取量与外源添加总量的线性回归关系,发现土壤性质参数的增加并不能显著提高模型的拟合效果,而以外源添加总量作为单一影响因子能够解释高于95%的EDTA提取量的变异。结合土壤性质,基于EDTA提取态铜浓度,采用不同生态毒性终点建立生物毒性模型,发现对不同提取次数下的铜毒性产生影响的土壤性质并不完全一致,在对大学麦的毒性预测中,基于三次EDTA提取的铜毒性主要是与CEC、pH和OC有关;在对西红柿的毒性预测中,基于一次和三次提取的毒性,影响因子主要包括OC、pH和柠檬酸盐提取态的Fe;在对小白菜的毒性预测中,影响因子只有OC和CaCO3,其中OC作为单一影响因子能够解释毒性阈值变异的41.9%～60.7%。最后,利用铜的化学提取态预测模型和三种不同生态学毒性终点的毒性预测模型对毒理学数据进行归一化处理,修正了土壤性质和淋洗作用的影响,明显降低了种内变异,并利用Weibull和BurrⅢ分布函数拟合出了基于我国四类土壤性质的SSD曲线,推导出对应的铜的生态阈值,为我国土壤重金属基准的制定提供了科学依据。

关键词：铜;镍;化学提取性;植物毒性

作者：常瑞雪

单位：中国农业大学

文献来源：中国农业大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：随着我国农业产业结构的调整,蔬菜废弃物产生量随着种植面积和产量的逐年增加而快速增加,这些废弃物因缺乏适用技术无法实现安全的资源化利用,浪费资源、污染环境的同时还势必威胁蔬菜的安全生产,因此建立适用于蔬菜废弃物的超高温堆肥工艺对于推动蔬菜产业的可持续发展具有重要意义。本文通过实验室模拟小试和中试堆肥系统分析了初始物料的容重条件(0.30、0.35和0.40 kg·L-1)、易生物降解有机质含量(27%、36%、45%、51%)和微生物菌剂对堆肥超高温实现的影响,并确定了高温可达的极限温度和持续时间,建立了蔬菜废弃物的超高温堆肥工艺体系;在此基础上分析了超高温条件对氮素转化和损失的影响,和不同类别的原位氮素损失控制措施(添加K2HP04和MgO、添加木本泥炭和间歇通风对氮损控制效果、超高温工艺、堆肥进程和产品质量等的影响,旨在建立蔬菜废弃物超高温低氮损的堆肥工艺,实现蔬菜废弃物的安全高效资源转化。所得结论如下:(1)蔬菜废弃物的超高温堆肥工艺条件为:调节初始物料容重为0.35 kg·L-1,易降解有机质比例为45%,这时可以实现最高堆肥达70℃以上;微生物菌剂的使用可以促进物料中木质素的降解,提高堆温并有效延长高温期的持续时间;蔬菜废弃物堆肥的最高堆温应当不高于75℃,75℃高温的持续时间越长,对物料降解产生的影响越大学,恢复活性所需时间越长,但持续时间超过24小时后,会对堆肥进程产生不可恢复的抑制作用。(2)调节初始物料提高堆温的过程中,初始物料容重为0.3 kg·L-1时,氨气释放量大学于其它容重条件,而易生物降解有机质含量为45%时,氨气释放量大学于其它处理;初始物料条件相同时,氨气逸失量随温度的升高而逐渐增加。(3)蔬菜废弃物超高温堆肥过程中的氮素损失率为26.12%,微生物菌剂的使用会促进氮素的转化和氨气的逸失,最终氮素的损失率为33.00%;氨气逸失所损失的氮素在总氮损失中所占比例超过90%。(4)3种氮素损失控制措施均可以有效降低堆肥过程中的氮素损失,与对照处理相比,木本泥炭在降低氨气释放(57.54%)和控制氮素损失(54.23%)方面的效果均优于添加K2HP04和MgO(27.93%和27.50%)和间歇通风(24.17%和16.12%),但木本泥炭的添加会影响超高温条件实现。3种措施均可以促进堆肥的腐熟进程,7天可以达到完全腐熟的标准,缩短堆肥周期可以有效降低堆肥过程中的氨气逸失和氮素损失。综上,调节物料的初始容重和易生物降解有机质含量分别为0.35 kg·L-1和45%,辅以微生物菌剂和磷酸镁盐(K2HP04和MgO)进行蔬菜废弃物堆肥,堆肥周期不低于7天,即可实现蔬菜废弃物的安全资源转化并有效控制氮素损失,提高堆肥质量。

关键词：蔬菜废弃物;堆肥;超高温;氮素损失;原位控制

作者：纪莎莎

单位：中国农业大学

文献来源：中国农业大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：为高效、精准调控作物蒸腾耗水,本研究以西北旱区典型C3作物(大学豆和葡萄)和C4作物(玉米)为试验对象,采用田间试验和模型模拟相结合的方法,于2012～2015年在甘肃省武威市中国农业大学学农业部作物高效用水武威科学观测实验站开展了田间作物气孔-光合-蒸腾关系的试验和新型抗蒸腾剂FZ在大学豆上施用的效应试验。分析了不同环境条件下气孔在日尺度上的节律行为以及蒸腾速率、光合速率与气孔导度的关系,探讨了奢侈蒸腾的发生条件;建立了碳同化的边际水分消耗λ与土壤水分的关系,改进了水分亏缺条件下的气孔导度优化模型,评价了改进后的模型(OSRM)与其他气孔导度模型对大学豆、葡萄和玉米叶片气孔导度的模拟结果;推导出基于环境因子的最优气孔-光合-蒸腾耦合模型(OSRJ),量化了不同环境条件下奢侈蒸腾的可调控区间;并以指导生产实践为导向,探索了新型抗蒸腾剂在西北旱区典型作物大学豆上的调控效果。主要结果如下:(1)大学豆、葡萄和玉米叶片在不同水分和天气条件下气孔导度、光合速率和蒸腾速率的日变化规律基本相似。土壤水分较高时,气孔导度、光合速率和蒸腾速率的日变化同步,呈单峰曲线,峰值均出现在辐射最强的阶段;大学豆叶片在辐射稳定阶段会出现气孔振荡现象,振荡频率稳定在7～16min。土壤水分较低时,大学豆、玉米和葡萄叶片气孔导度、光合速率和蒸腾速率的日变化不同步,在辐射稳定阶段均未出现气孔振荡现象。(2)明确了奢侈蒸腾的存在条件。作物奢侈蒸腾的存在与土壤水分状况和光合有效辐射关系密切。只有土壤水分和环境光合有效辐射都比较高才会出现奢侈蒸腾。当土壤水分较高时,在典型晴天9:00～15:00作物叶片易出现奢侈蒸腾。(3)改进了基于气孔和光合线性关系的气孔导度优化模型OSR,提高了大学豆、葡萄和玉米全生育期叶气孔导度的估算精度。对于不同年份大学豆、葡萄和玉米叶气孔导度,改进后的OSRM1和OSRM2模型估算比较稳定,较之OSR模型、Jarvis模型和BBL模型估算精度平均分别提高了8%、37%和56%;在大学豆、葡萄和玉米叶气孔导度日变化的模拟上,无论是否水分亏缺,OSRM1和OSRM2模型估算精度最高。(4)建立了基于环境因子的最优气孔-光合-蒸腾耦合模型(OSRJ),量化了不同水分条件下大学豆和葡萄叶片气孔导度可调控区间。无论是大学豆还是葡萄,严重亏水时,叶片气孔导度在白天基本一直处于最优状态。中度亏水时,奢侈蒸腾一般出现在11:00-14:00。水分充足时,9:00-17:00出现奢侈蒸腾,如果用外源激素调控大学豆叶片气孔导度,使之在一天内平均降低23.4%,蒸腾速率会减小19.1%,光合速率降低0.9%,WUEi则提升41.5%。(5)评价了不同水分条件下喷施FZ的应用效果。常规灌溉条件下,结荚期喷施FZ分别提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性38%和33%,但对气孔开度、气孔频率气孔导度、蒸腾速率和光合速率没有显著影响;从结荚期到鼓粒期连续3次喷施FZ分别提高子粒产量和水分利用效率23%和22%。亏缺灌溉条件下,结荚期喷施FZ后7天内气孔导度和蒸腾速率显著降低,但是光合速率和瞬时水分利用效率未受显著影响;从结荚期到鼓粒期连续3次喷施FZ未显著影响大学豆最终生物量、耗水量、子粒产量和WUE。

关键词：奢侈蒸腾;最优气孔导度;耦合模型;抗蒸腾剂

作者：高兆慧

单位：安徽大学

文献来源：安徽大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：畜禽粪便中重金属含量严重超标,这些重金属极易随施肥进入农田土壤,长期施用使得土壤中Cu、Zn等重金属含量日益增加;且重金属会随土壤径流污染地表及地下水,危及人类健康。本研究以廉价易得的粉煤灰为钝化剂,通过堆肥试验、pH-依赖性浸出试验、盆栽实验及室内柱淋溶实验研究粉煤灰对畜禽粪便中重金属有效性的影响;探究粉煤灰对堆肥过程重金属的钝化作用,分析有机肥中重金属的浸出特性,评价土壤-蔬菜系统中重金属的迁移及对人体的影响,模拟有机肥重金属在土壤中的淋溶特征,为畜禽粪便的资源化无害化和降低畜禽粪便重金属的环境效应利用提供理论依据及技术支持。主要结论如下:(1)堆肥过程中添加粉煤灰可降低Cu、Zn的有效性并促进腐殖质由水溶态向更为稳定状态转化。堆肥过程腐殖质总量降低,HA/FA比值增加。腐殖质的变化影响Cu、Zn的有效性,堆肥过程Cu和Zn的有效态含量均有所降低,Cu-OM 和 Cu-RES 的分配率达 90%以上。Zn-Fe/Mn OX、Zn-OM 和 Zn-RES 的分配率达75%以上,较为稳定。添加粉煤灰的F5组有机结合态Cu分配率由82.82%增至84.18%,残渣态Zn较堆肥前后增幅为18.97%,表明粉煤灰对锌的钝化效果较好。(2)堆肥的浸出实验表现出很强的pH依赖性,中性条件下(pH6-8),Cu、Zn和DOM的浸出浓度低;在酸性(pH8)环境中,Cu、Zn和DOM的浸出浓度高,且在实验pH范围内,Cu的浸出浓度整体高于Zn的浸出浓度。添加钝化剂影响重金属的浸出特性,Cu、Zn浸出行为与实验材料及DOM的浸出浓度有关。在3-9的pH范围内,添加粉煤灰可降低Cu和Zn的浸出浓度。(3)盆栽实验表明施用有机肥可显著增加植物鲜重、株高和根长,但不同处理条件下油菜的重金属富集系数不同,添加粉煤灰堆肥可以降低油菜生物富集系数。盆栽后的HE、HM较盆栽前均降低了 30%以上,有机结合态Cu显著降低,铁锰氧化物结合态Zn显著增加。与施用不含钝化剂的堆肥相比,施用含钝化剂的盆栽处理中铁锰氧化物结合态的铜含量显著较高;且添加粉煤灰可能会影响土壤中腐殖质结构,进而影响土壤肥力。(4)室内柱淋溶模拟实验表明添加粉煤灰可减少土壤中重金属浸出;淋溶前后土壤中重金属总量显著降低,其中施10%F5肥的处理淋溶前后土壤中Cu、Zn含量变化差异不显著。滤液中Zn的淋溶浓度远高于铜的淋溶浓度。Cu和Zn在浸出实验中的行为一致,均由高到低减小,粉煤灰的多孔结构使得5%粉煤灰堆肥处理中重金属淋溶浓度较CK堆肥处理偏低。

关键词：畜禽粪便;堆肥;粉煤灰;重金属;有效性

作者：熊静

单位：中国农业大学

文献来源：中国农业大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：农业环境污染程度的加重和资源性废弃物产生量的增加使得农业环境的治理和资源性废弃物的无害化资源化处理成为我国农业发展的重要课题,发展基质栽培既可保护农业环境又能消纳部分资源性废弃物,是实现以上课题的重要途径。但基质栽培中营养液管理不当时栽培根区会出现养分累积,进而引发栽培周期缩短、养分缺失、产量和品质低下等问题。营养液的管理受营养液供液方式、基质类型和营养液配方等因素的影响。为此,本文系统分析了长季节栽培中开放式和封闭式供液方式下基质栽培根区养分累积强度和特征的差异性,并探究了岩棉、椰糠和草炭蛭石三种基质在栽培过程中各自根区养分含量和组成的变化情况,系统揭示了基质特性对根区养分离子累积强度和特征的影响;最后以惰性基质岩棉为载体从营养液配方调整角度出发研究了开放式供液方式下C1-替代部分NO3-以及不同K/Mg和Ca水平在缓解栽培系统中养分累积的应用效果,主要结论如下:(1)封闭式和开放式供液方式下番茄根区均存在养分累积和离子比例失衡现象。封闭式和开放式供液方式下根区溶液EC值随生育期的延长不断增加,且封闭式的增幅要高于开放式,最高EC值分别为17.2 mS cm-1和11.9 mS cm-1。各养分离子对EC值的贡献率为NO3->K+>Ca2+>Mg2+>SO42->H2PO4-。开放式和封闭式供液方式根区离子比例失衡特征、失衡程度相当,均表现为K+、Ca2+和H2PO4-比例降低,Mg2+、NO3-和SO42-比例上升。高EC值和离子比例失衡会导致番茄产量降低与果实脐腐病患病率增加。与开放式供液方式相比,封闭式供液方式能实现番茄基质栽培的节水节肥和环境友好型发展。(2)基质类型会影响根区溶液EC值和pH值的变化,椰糠和草炭蛭石根区溶液EC值和pH值均高于岩棉处理。采收后期岩棉、椰糠和草炭蛭石处理根区溶液EC分别为12.3 mScm-1、17.2 mS cm-和16.6 mS cm-1;与定植初期相比,采收后期岩棉、椰糠和草炭蛭石处理根区溶液pH值分别下降了 1.4、1.3和0.7个单位。基质类型不同,渗透胁迫程度不同,椰糠和草炭蛭石栽培能有效减缓高EC值对果实脐腐病和产量的影响。(3)基质类型会影响根区养分离子的组成。椰糠栽培会增加根区溶液K+含量;草炭蛭石栽培会降低根区溶液K+和H2PO4-含量,增加Ca2+含量。(4)不同供液方式和不同基质栽培条件下根区溶液EC值均呈阶段性的变化。开放式供液方式下在番茄果实膨大学期-采收初期根区溶液EC值增幅最大学,封闭式供液方式下和不同基质栽培条件下在番茄采收中期根区溶液EC值增幅最大学。(5)营养液中用Cl-替代部分NO3-可提高NO3-利用效率,减少NO3-的排出。高Cl-氐NO3-处理一年内向外界环境中排出的N03-比常规营养液处理减少了 0.6 thm-2。提高营养液中Cl-含量可促进番茄对Ca的吸收。(6)与K/Mg为6.5相比,提高营养液K/Mg水平(13.0)能有效缓解基质栽培中K耗竭和Mg累积问题。提高Ca供应水平能有效提高番茄Ca含量。与常规Ca处理相比,高Ca处理番茄老叶、新叶和果实中Ca含量分别提高了 4.1%、36.3%和8.1%。

关键词：开放式;封闭式;岩棉;椰糠;草炭;配方调整;养分累积

作者：孙东宝

单位：中国农业大学

文献来源：中国农业大学发表时间：2017-05-01

• 摘要：北方旱作区是我国重要的粮食生产基地,在保障国家粮食安全中有着重要地位,但该区域粮食生产面临着干旱缺水和土壤供肥不足等资源条件限制,导致作物产量低而不稳。虽然在过去的多年中作物产量大学幅提升,但是该区域旱地小麦、玉米产量和水肥利用特征、提升空间及其主要驱动因素仍不清楚。本研究对我国北方旱作区1970-2015年开展的田间试验进行了系统研究和整合分析,获得如下主要结论:(1)探明了北方旱作区旱地小麦、玉米产量和水肥利用效率的变化特征。1980-2015年北方旱作区旱地小麦和玉米的产量平均为3902 kg/ha和7785 kg/ha,WUE平均为11.6 kg/ha.mm和19.1 kg/ha.mm,NUE平均为30.7%和35.1%。1980s至今,小麦、玉米的产量和WUE大学幅提高。与1980s相比,2011-2015年小麦和玉米的产量分别提高了 60.2%和54.5%,WUE分别提高了 37.0%和70.5%。1980-2015年,小麦和玉米NUE呈先升高后降低的趋势,分别在2000s和1990s达到最高。小麦产量和WUE随着区域降水量的增加显著提高,玉米产量和WUE在年降水量

关键词：北方旱作区;产量;水肥利用效率;提升途径

作者：李东芳;于志佳;张建超;

单位：集宁师范学院化学系;乌丹第三中学;赤峰品诚科贸有限公司;

文献来源：合成材料老化与应用发表时间：2017-04-30

• 摘要：采用不除去丙烯酸中阻聚剂及无氮气保护的新工艺,通过接枝聚合反应合成了马铃薯淀粉接枝丙烯酸/腐植酸钠复合高吸水树脂。实验研究表明,该复合高吸水树脂最高吸水率为1280g/g。该研究采用的新工艺,简化了生产工艺,降低了生产条件要求,同时也节约了生产成本。

关键词：马铃薯淀粉;;丙烯酸;;腐植酸钠;;复合

作者：陈楚楚;黄功洛;魏忠庆;

单位：福州大学环境与资源学院;福州城建设计研究院有限公司;

文献来源：能源与环境发表时间：2017-04-30

• 摘要：垃圾渗滤液处理工程普遍采用MBR+NF典型工艺,该技术在使出水达标的同时不可避免地产生了更难处理的MBR+NF浓缩液。该浓缩液具有可生化性差、有机物含量高、盐度高、色度高和pH中性等特点;回灌、蒸发、高级氧化等无害化技术难于长期稳定运行;采用纳滤+超滤(NF+UF)组合工艺提取MBR+NF浓缩液中腐植酸为水溶肥料、实现其无害化将是极具市场前景的新技术途径。

关键词：垃圾渗滤液;;浓缩液;;无害化;;资源化;;腐植酸

作者：王丽霞;乌日娜;仝宝生;周涛;徐文俊;

单位：内蒙古永业生物科学技术研究院;

文献来源：内蒙古石油化工发表时间：2017-04-30

• 摘要：低质煤炭中含有丰富的大分子腐植酸,通过离子交换、络合、氧化降解等化学方法,提取得到广泛用于农业、畜牧业、医药等行业的高活性腐植酸、黄腐酸等产品,从而实现低质煤炭的高效利用。

关键词：低质煤炭;;腐植酸;;新技术;;高效利用