南方稻田机械化降解重金属污染的研究

南方稻田重金属污染严重,严重影响粮食品质安全。如何通过机械化技术手段来降解稻田污染,改良土壤、提升稻田耕作力已经迫在眉睫。文章对当前政府主推的机械化技术手段降解稻田重金属污染进行分析,通过调查法、定性分析法来研究,提出如何更好的采用机械化技术手段来降解稻田重金属污染,保障国家粮食安全。     

再生水灌溉对稻田重金属分布的影响

以南方稻田为研究对象,以再生水安全灌溉调控为目标,基于田间试验,研究了不同灌溉水源(农村生活污水一级处理水R1、二级处理水R2、生态塘净化水R3和河道清水R4)、不同灌溉调控(低水位W1、中水位W2和高水位W3)对土壤-作物典型重金属(镉Cd、铅Pb、铬Cr、铜Cu、锌Zn)质量比变化的影响,分析了农村生活再生水灌溉调控对土壤重金属生态风险.研究表明,农村生活污水再生灌溉稻田Cd, Pb质量比略有升高,Cr, Cu, Zn含量下降;水稻植株各部分器官重金属质量比按植株器官排序从大到小依次为茎,稻米≈叶,重金属组成从大到小依次为Zn, Cr, Pb, Cd,相对灌溉水源,水位调控对水稻植株各部分器官重金属质量比累积影响较小,再生水灌溉条件下水稻籽粒重金属质量比并未明显增加,符合稻谷污染物的限量要求;农村生活污水再生灌溉稻田Cd生态风险系数最高,Cu和Pb次之,Cr和Zn风险系数较低,R3水源灌溉下土壤重金属污染潜在生态风险最低,总体上,再生水灌溉并未对土壤造成严重污染,但长期进行再生水灌溉是否会造成重金属污染风险持续增加有待研究.     

矿区农田土壤重金属分布特征与污染风险研究

对渭北旱原矿区130个农田土壤样品的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn含量进行了测定,结果显示,Cd、Cu、Pb平均含量均高于陕西省土壤背景值,而Cr和Zn含量低于背景值。利用地统计方法得到的土壤重金属含量分布图显示,土壤各重金属含量由西向东呈下降趋势,水泥厂周边土壤重金属含量最高。相关性分析和主成分分析结果表明,5种重金属之间呈极显著正相关,说明其存在较高的同源性或复合关系。第1主成分主要由Cd构成,且主要反映了人为活动的影响,而第2主成分中的Cr所占负荷最高,体现了成土母质的作用,Cu、Pb和Zn含量受人为活动和成土母质共同影响。分别利用污染负荷指数(PLI)法和潜在生态危害指数(PER)法对研究区域土壤污染风险进行了评价,评价结果为煤矿区呈无污染或轻微到中度污染,水泥厂区土壤呈中度污染水平,单一元素污染程度由高到低依次为Cd、Pb、Cu、Cr、Zn。     

风干对淹水稻田土重金属形态及其作物有效性的影响

为探索淹水稻田土风干处理后重金属形态及作物有效性的变化规律,在长江三角洲典型地区采集淹水土壤样品,原样与风干样均采用BCR连续提取方法结合原子吸收分光光度法测定Cd、Cr、Cu、Ni、Pb等重金属不同形态含量.结果表明:淹水状态下各形态占全量质量分数为酸可溶态11.5％、可氧化态21.5％、可还原态33.7％、残留态29.2％.风干后重金属酸可溶态、可还原态明显减少,可氧化态有增有减,残留态增加;对风干处理敏感程度从大到小依次为Ni、Pb、Cd、Cu,Cr保持稳定.田间淹水状态Cd、Ni、Cu作物有效性较高,Pb次之,Cr较低;样品风干处理后Ni、Cd、Cu表观活性降低,Pb反而明显增加,Cr保持稳定.主要结论是土壤风干样品不能如实反映田间淹水状态重金属形态分布,低估了土壤重金属作物有效性.     

氮掺杂石墨烯修饰电极检测稻田水中重金属污染的研究

水稻是我国主要粮食作物,在粮食安全中占有极其重要的地位,镉(Cd~(2+))和铅(Pb~(2+))是稻田水中常见的重金属污染物,受到污染的水用于下游农田的灌溉,将进一步扩大重金属的污染,给人们食品安全和身体健康造成威胁,因此稻田水中重金属污染的检测非常重要。本文以差分脉冲阳极溶出伏安法,制备了氮掺杂石墨烯修饰的电极并使用该电极对稻田水溶液中镉(Cd~(2+))、铅(Pb~(2+))两种重金属的含量进行检测,并在华南农业大学跃进农场水稻田采集了水样,经过室内试验测得,该水样质量达标。     

基于深度特征的稻田苗期杂草识别方法研究

稻田杂草主要在水稻秧苗封行前与其竞争水肥光等资源,也为病虫害提供滋生条件.由于目前主要防控方式为除草剂无选择性地喷施,造成大量的农药浪费和环境污染.由于除草剂针对杂草的靶向喷施可大量减少农药使用量,笔者提出了一种基于深度卷积特征的稻田苗期杂草识别方法,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM...     

基于大数据价值挖掘的配电网运维检修管理

分析了数据挖掘方法的优缺点及在电力系统中的技术流程与操作方法后,结合生产实际,具体介绍了数据挖掘在本文配电网故障分析中的实际应用。在采取了建立数据互联逻辑、打通信息系统壁垒,开展配网故障全数据多维度分析、明确故障类型和原因,总结提炼分析方法、形成常态化机制等一系列措施后,并针对分析结果采取措施后,取得了有效的成果。     

土壤重金属胁迫对经济树种的光合响应特征研究

为揭示土壤重金属胁迫对经济树种的光合响应特征及其相关性,选取北京市常见经济树种(核桃树(Juglansregia L.)、桃树(Amygdaluspersica L.)和李树(Prunussalicina Lindl.))作为研究对象,研究了不同土壤重金属(Cr、As、Cu、Pb)含量下的叶绿素相对含量及相关性,分析了3种经济树种对4种常见重金属元素胁迫的抗性机制。结果表明:在不同重金属含量的土壤环境中,由于重金属胁迫的复合影响,植物的叶绿素相对含量存在较显著的差异,说明土壤重金属对植物生长存在明显影响。单因子指数法和内梅罗综合评价法的计算结果表明,试验果园土壤重金属As、Cr元素综合污染等级分别为轻度污染等级和警戒线等级,而Cu、Pb元素处于安全等级。总体来看,单因子污染指数与内梅罗综合污染指数由大到小均为As、Cr、Cu、Pb。3种经济树种的叶绿素相对含量由大到小依次为李树(25.9±6.5)、桃树(24.3±7.1)、核桃树(18.55±4.8)。叶绿素相对含量与4种土壤重金属含量存在显著的负相关关系,这说明重金属胁迫抑制了植物光合作用的途径,从而降低了其光合能力,随着胁迫强度的增大,对叶绿素相对含量的抑制作用越强。3种经济树种中,核桃树对土壤重金属胁迫的抗性较强,李树次之,桃树较差。     

基于PMF模型的山区农用地土壤重金属来源分析

为了解山区农用地土壤重金属的污染情况以及查明八种重金属的污染来源,在研究区内采集土壤表层(0-20cm)样品1311个,分析化验了pH、As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等指标。采用了内梅罗综合指数法、地统计学法、相关分析、单因素方差分析以及正定矩阵(PMF)模型等方法,研究山区农用地土壤重金属污染特征及可能的污染来源。结果表明：研究区土壤中八种重金属含量均明显高于重庆市土壤背景值;除局部区域呈现重度污染之外,研究区土壤整体上呈清洁或轻度污染,主要污染元素为Cd;PMF模型结果显示,研究区土壤重金属污染来源主要有三种,分别为Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn(自然母质源)、As、Cr、Hg、Pb、Zn(采矿活动源)、As、Cd、Cr、Hg(农业活动源)。     

水氮耦合对黑土稻田土壤呼吸与碳平衡的影响

为探明不同水氮耦合方式对东北黑土区稻田碳循环的影响,以黑龙江省黑土稻田为研究对象,于2018年进行大田试验,试验设置常规灌溉(F)与控制灌溉(C)两种灌水方式,全生育期施氮量设置0、85、110、135 kg/hm24个水平(N0、N1、N2、N3),测定了8种不同水氮耦合方式下水稻不同生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率的变化以及水稻收获后各器官的固碳量。结果表明,水稻植株总固碳量为446.49~716.92 g/m2,各处理水稻收获后各器官固碳量从大到小依次为穗、茎、叶、根,分别占植株总固碳量的53.69%~59.44%、27.42%~30.12%、7.24%~8.96%、4.71%~8.35%。控制灌溉模式能提高水稻植株固碳量,其中CN2处理的总固碳量最大。相同施氮量、控制灌溉模式下,茎、叶、根固碳量均大于常规灌溉模式,除CN0处理穗固碳量低于FN0处理外,其余相同施氮量、控制灌溉模式下的穗固碳量均大于常规灌溉模式。不同水氮耦合方式下,水稻从返青期至乳熟期各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率、根呼吸速率均呈先升高、后降低的趋势,且均在分蘖期达到峰值。除返青期外,与不施肥处理相比,施肥后各生育期平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均增大,且随着施氮量的增加而增大。控制灌溉模式下各施氮量处理水稻各生育期(除返青期外)平均土壤呼吸速率、微生物呼吸速率和根呼吸速率均高于常规灌溉模式下相同施氮量处理。8种不同水氮耦合方式下黑土稻田均表现为较强的碳“汇”,控制灌溉模式能够增加碳“汇”强度,其中CN2处理碳“汇”强度最大。本研究结果可为提高黑土稻田固碳减排潜力提供理论基础,为估算区域乃至全球碳平衡提供数据支撑。     

不同灌溉模式寒区稻田温室气体排放与土壤矿质氮特征

为探究东北黑土区不同灌溉模式下稻田温室气体排放和土壤矿质氮特征,于2019年在黑龙江省庆安国家灌溉试验重点站测坑内进行了试验观测,按照不同的灌溉模式设置了控制灌溉（KG）、间歇灌溉（JG）和湿润灌溉（CI）3个试验处理,以当地常规的插秧淹灌（CK）为对照,研究了不同处理的稻田温室气体甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放量、全球增温潜势值、以产量为基准的全球变暖潜势值及0～60cm土壤NH+4N含量和NO-3N含量的变化过程,以及0～20cm土层土壤温度和矿质氮含量与CH4和N2O排放量的相关关系。结果表明,随着水稻生长发育进程的推进,各处理稻田土壤各土层温度均呈先升高后降低的变化趋势;各处理CH4和N2O排放量均呈先增加后减少的倒“V”形变化趋势,CH4和N2O的排放峰值分别出现在拔节孕穗期和抽穗开花期。从时间上来看,CK、JG、CI处理的稻田土壤NH+4N含量拐点在分蘖中期和抽穗开花期,KG处理拐点在拔节孕穗期和乳熟期,而所有处理的土壤NO-3N含量最大值均出现在分蘖前期;从空间上来看,不同处理稻田土壤NH+4N平均含量随着土层深度增加而逐渐减少,而NO-3N平均含量CK处理随土层深度逐步增加,其余各处理为先减少再增加变化趋势。土壤温度与CH4排放量有显著相关性,而与N2O排放量相关性不显著;各处理土壤NH+4N含量与CH4和N2O排放量呈正相关,而土壤NO-3N含量与CH4和N2O排放量呈负相关。各处理稻田CH4累积排放量由大到小依次为CK、JG、KG、CI,N2O累积排放量由大到小依次为CI、KG、JG、CK,各处理CH4和N2O累积排放量均与CK处理差异显著（P＜0.05）,从单位产量温室效应(GWPy)来看,KG、JG、CI处理分别较CK处理降低24.98%、27.69%和24.06%。研究结果可为东北黑土区稻田减排和提高土壤矿质氮利用率提供理论依据和技术支撑。     

水氮耦合下黑土区稻田生态系统碳源汇效应分析

为探寻不同水氮耦合方式对黑土区稻田生态系统碳平衡的影响,于2022年开展田间试验,试验设置常规淹灌(F)和稻作控制灌溉(C)两种灌溉模式,同时设置常规施氮水平(N,110 kg/hm²)、减氮10%水平(N1,99 kg/hm²)、减氮20%水平(N2,88 kg/hm²)3种施氮水平,分析不同水氮耦合方式对水稻各器官干物质量、碳含量、稻田土壤呼吸CO₂排放通量和CH₄排放通量及两者排放总量的影响,并采用净生态系统碳收支(NECB)评价体系对黑土区稻田生态系统碳源汇效应进行分析。结果表明：不同水氮耦合方式下,各处理水稻穗固碳量与根固碳量分别占其总固碳量的26.61%～40.92%、24.63%～31.95%。相同施氮量下,稻作控制灌溉相较于常规灌溉能提高水稻各器官碳含量、干物质量。在水稻全生育期内,各处理CH₄排放通量呈现先增加后减小再增加的变化趋势,均在分蘖期与拔节孕穗期出现峰值;各处理土壤呼吸CO₂排放通量呈现单峰变化,在分蘖期出...     

节水灌溉下秸秆还田形式对黑土区稻田N2O排放与产量的影响

为探寻不同灌溉模式下秸秆还田形式对黑土区稻田N2O排放与产量的影响,于2023年进行大田试验,设置常规灌溉（F）与控制灌溉（C）两种灌溉模式,同时设置秸秆还田（S）、秸秆炭化为生物炭还田（B）、秸秆过牛腹为有机肥还田（O）3种还田形式,以及秸秆不还田（N）作为对照组,共计8个处理。分析不同灌溉模式下秸秆还田形式对稻田N2O排放通量与水稻产量的影响,测定了水稻各生育期稻田土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量、pH值,并分析了N2O排放总量和水稻产量与土壤环境因子之间的关系。结果表明：除返青期外,与秸秆不还田处理相比,秸秆还田与有机肥还田处理土壤铵态氮含量、硝态氮含量、微生物氮含量均表现为增加。相同秸秆还田形式下,控制灌溉模式下各处理生育期内土壤平均铵态氮含量、硝态氮含量较常规灌溉模式高36.23%~60.82%、14.16%~19.61%。同时,秸秆还田与生物炭还田能提高稻田土壤pH值。相同灌溉模式下,与秸秆不还田处理相比较,秸秆还田与有机肥还田处理N2O排放总量分别增加14.44%~24.09%、8.22%~14.44%,生物炭还田处理N2O排放总量降低14.31%~23.90%。生物炭还田与有机肥还田各处理水稻产量提高3.28%~13.07%,其中控制灌溉模式下生物炭还田处理产量最高。综上所述,控制灌溉下生物炭还田可以实现节水、增产、减排的目的。     

岩溶山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境的关系

对2015年所采集的0~20 cm、20~40 cm土壤水样品和对应的土壤样品进行了测试分析,运用灰度关联和典范对应分析的方法研究了岩溶峰丛山区土壤水的地球化学特征及其与土壤环境条件的关系。结果表明:岩溶峰丛山区土壤水地球化学性质及其对应的土壤环境指标均存在不同程度的空间异质性,其中土壤水和土壤中的p H值变异系数在2.48%~10.44%,变异最小;除了镁离子和氯离子,土壤水的其他地球化学指标的变异系数均表现为0~20 cm大于20~40 cm,20~40 cm土壤水地球化学性质更为稳定。土壤水的HCO-3、Ca2+、SO2-4浓度是影响土壤水地球化学特征的主要因子,且HCO-3起到主导作用。典范对应分析结果显示,不同的土壤水地球化学性质与土壤环境因子关联性差异明显,影响土壤水地球化学特征的主要土壤环境因子中的全钾含量、交换性镁含量、有效锌含量、0.2~2.0 mm粒径和0.002~0.020 mm粒径的土壤颗粒等因子对土壤水中的Mg2+浓度、HCO-3浓度、p H值影响较大,有效铜含量、胡敏酸含量、胡敏素含量主要影响土壤水中Na+浓度、K+浓度,而速效钾含量、土壤含水率、小于0.002 mm粒径机械组成等土壤因子则主要是通过Na+浓度、K+浓度、Cl-浓度、SO2-4浓度等指标影响土壤水的地球化学特征。     

隔沟灌溉下水肥供应频率对芥菜生理与镉富集特性影响

研究隔沟灌溉下芥菜生物量及重金属富集与转移特性,对土壤重金属污染植物修复具有重要作用。试验于2014年3月—2015年11月实施,设置灌水频率(I3、I4、I5分别为灌水3、4、5次,灌溉总量为0.15 m)及追肥频率(基肥0.74 g/m3,施肥总量1.3 g/m3,追肥次数F0、F1、F2、F3、F4)2因素处理,结果表明在灌溉频率影响下,芥菜叶片的超氧化歧化酶活性、脯氨酸随灌水频率增加而呈增长,丙二醛呈下降趋势。生物量、镉质量比、镉富集系数、镉累积总量I4比I3分别提高12.33%~89.71%、5.00%~44.33%、0.50%~55.36%、22.22%~114.81%;I5比I3提高19.21%~87.37%、24.00%~93.51%、13.44%~112.30%、77.42%~168.75%。其中地上部生物量增幅大于根部,镉质量比、镉富集系数和镉累积总量增幅则根部大于地上部。在施肥频率影响下生物量、镉质量比、镉富集系数和镉累积总量,高频施肥(F4)比低频施肥(F1)分别增长22.55%~99.71%、30.68%~87.40%、37.80%~112.20%、71.43%~213.51%,且低频灌溉情况下根部增幅大于地上部,中、高频率灌溉下地上部大于根部。另外转移系数随水肥供应频率增加略有下降,但整体维持较高水平。通过模型模拟与验证,表明年际间芥菜重金属修复能力对水肥供应频率响应趋于一致。     

苹果树液流变化规律研究

利用液流传感器(sapflowsensor)监测苹果树液流,并用自动气象站和土壤水分测定仪(TRIME-FM)对气象因素和土壤水分进行同步监测。分析了苹果树液流日变化和日际变化与太阳辐射强度的关系、苹果树液流Tr与参考作物蒸发蒸腾量ET0的相关性,以及Tr/ET0和100cm深的平均土壤相对含水率AW的关系。运用回归分析方法建立了液流通量与气象因子间的经验公式,并比较了预测值与实测值。其结果表明:液流变化曲线与太阳辐射的变化曲线较一致,太阳辐射是果树液流的首要影响因子;Tr和ET0变化曲线相似;相对含水率越大,Tr/ET0的值越大;反之越小;用经验公式预测的液流值与实测值相比较,二者最大相差10.13%,最小相差3.45%。