长江三角洲近岸水域表层沉积物重金属分布特征及其影响因子

采用ICP-MS测定了不同季节长江三角洲沉积物中重金属(Ni,Cu,Cr,Zn,Cd和Pb)含量并探讨了其影响因子。结果表明:(1)长江三角洲沉积物中Pb和Zn占重金属总量比例最高,Hg和Cd占重金属总量比例较小;沉积物重金属含量均以秋季和冬季最高,夏季次之,春季最低。(2)长江三角洲沉积物中Cr,Cu和Ni元素均以残渣态为主,Zn和Cd主要以弱酸提取态为主,Pb较均匀地分布于不同形态中。(3)长江三角洲沉积物中pH值和电导率基本表现为春季夏季秋季冬季,其中秋季和冬季pH值差异不显著(p0.05),二者显著低于春季和夏季(p0.05);沉积物中全碳、全氮、全磷和全钾含量均以秋季和冬季最高,夏季次之,春季最低,其中不同季节全氮和全钾含量差异均显著(p0.05)。(4)Pearson相关性分析可知,长江三角洲沉积物中Cr,Pb,Cd的弱酸浸提与重金属总量之间表现出显著的正相关关系(p0.05),而6种重金属元素的可还原态与重金属残渣态之间没有显著的相关性(p0.05);Cr,Cu,Pb的弱酸浸提与可还原态没有显著的相关性(p0.05),Ni,Zn和Cd的弱酸浸提与可还原态具有显著的相关性(p0.05)。(5)长江三角洲沉积物中6种重金属元素的不同形态均与养分等指标存在显著的正相关性,而pH值和电导率与不同形态重金属呈负相关,全碳含量是控制长江三角洲沉积物重金属元素分布的主要因素。     

松嫩平原湿地水质及土壤重金属季节分布特征

以松嫩平原湿地植物多样性为基础调查值,连续2a野外调查和室内化验相结合的方法研究了不同季节水质状况(TN、NH4+-N、TP、高锰酸钾指数、BOD5和CODCr)及土壤重金属(Hg、Cu、Zn、Pb、Cd和Cr)分布特征,并运用主成分提取和冗余分析(RDA)的方法研究了植被多样性与环境因子(土壤和水质)之间的关系。研究结果表明:(1)松嫩平原湿地植被Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数总体变化为秋季最高,夏季次之,春季最低,随季节均表现为先增加后降低趋势,具体表现为秋季夏季冬季春季。(2)松嫩平原湿地水质中TN、NH4+-N、TP、高锰酸钾指数、BOD5和CODCr和土壤As、Cd、Cu、Zn、Ni和Pb含量与植物多样性指数变化趋势相一致。(3)偏相关分析显示,影响松嫩平原湿地春季和冬季植物多样性主要的环境因子是土壤重金属含量,而影响松嫩平原湿地夏季和秋季植物多样性主要的环境因子是水质状况。主成分分析结果表明,松嫩平原湿地土壤中Pb和Cd含量、水质中BOD5浓度和CODCr浓度是松嫩平原湿地的主要影响因子。(4)冗余分析结果显示,松嫩平原湿地植物多样性影响最大的是BOD5浓度、CODCr浓度和土壤Cu、Pb含量,而水质BOD5、CODCr和土壤Cu和Pb在某种程度上能够表征松嫩平原湿地植物的多样性。     

施用河道污泥对水稻和土壤重金属含量及 水稻氮素利用的影响

2013—2014年以苏州市相城区望亭镇某河道污泥为研究对象,以农田施用污泥20 kg?m~(-2)和不施用污泥为主处理,以施氮肥120 kg(N)?hm~(-2)(LN)和240 kg(N)?hm~(-2)(NN)为副处理,连续两季种植粳稻品种‘武运粳24’,研究河道污泥农田施用对水稻和土壤重金属含量及水稻氮素利用的影响。结果表明:1)河道污泥农田施用,显著提高了稻田土壤有机质含量、速效氮含量和重金属Cu、Zn、Pb含量,水稻产量平均增加7.05%,水稻籽粒中重金属Cu、Zn、Pb含量分别增加53.66%、18.71%和802.29%,水稻吸氮量显著增加,氮素利用效率显著降低。2)河道污泥施用后,较高施氮量(NN)增加了稻田土壤有机质含量和速效氮含量,对稻田土壤重金属含量和水稻籽粒中重金属含量影响不大,水稻产量、水稻吸氮量显著增加,但氮素利用效率显著降低。3)污泥处理条件下,与第1季相比较,第2季稻田土壤重金属Cu、Zn、Pb含量平均下降5.0%左右、籽粒中重金属Cu、Zn、Pb含量下降7.27%~12.65%,但均显著大于不施河道污泥的对照处理。4)污泥×氮肥、污泥×年度、氮肥×年度和污泥×氮肥×年度的互作效应对稻田土壤养分含量、重金属含量,水稻产量、籽粒重金属含量和水稻氮素吸收利用的影响均未达显著水平。     

不同早实核桃品种叶片矿质元素含量变化及其与产量的关系

试验于2010~2011年连续2年以济源市4个早实核桃品种香玲、鲁光、中林1号、薄丰为试材进行了对比试验,研究了不同采样时期叶片中N、 P、 K、 Ca、 Mg、 Fe、 Cu、 Mn、 Zn 9种矿质营养元素的含量变化及其与产量的关系。结果表明,早实核桃叶片中9种元素的含量在年周期内呈规律性变化,含量高低依次为 Ca＞N＞Mg＞P＞K,Fe＞Mn＞Zn＞Cu。不同品种各元素的含量变幅最大为127.69~169.53 mg/kg（Mn）,最小为2.1~92.26 g/kg（K）。不同早实核桃品种叶片内矿质元素含量的年变化趋势表现为N、 P、 K总体上呈下降趋势,最高含量为展叶期（4月20日）分别为36.79、 5.54、 2.93 g/kg,最低在落叶前期（9月28日）,分别为17.45、 2.66、 1.86 g/kg;Ca、 Mg、 Fe、 Mn 4元素含量的变化总体上表现为前期低后期高;Cu、Zn含量的变化有差异但差异不明显。总的来看, 5~7月份,即新梢速长期（5月20日）至硬核期（7月20日）是核桃树养分稳定的时期, 叶片中N、 P、 K含量之间呈极显著的正相关, N、 P与Ca、 Mg、 Mn、 Cu间呈极显著的负相关,可以认为N、 P、 K之间存在增效作用,Ca、 Mg、 Mn、 Cu 对N、 P 和 K 均存在一定的拮抗作用。元素含量与产量的相关分析表明,N、 P、 K在新梢速长期均与产量达（极）显著正相关,相关系数分别为0.819、 0.843和0.895。因此, 利用叶片进行营养诊断最佳,采样时间以新梢速长期（5月20日前后）为宜。     

九个食用型甘薯新品种薯块矿物质成分和粗蛋白含量分析

甘薯薯块富含的蛋白质、矿物质是其重要营养成分。于2017年在重庆市彭水县选择三个地点(郁山镇、绍庆街道、石柳乡)开展了九个食用型甘薯新品种薯块矿物质成分、粗蛋白含量的测定工作。结果:被测矿物质元素中,K含量最高,九个品种三个地点平均值为2.08 g·kg~(-1),其次为Ca、P、Mg,分别为0.62,0.43,0.28 g·kg~(-1)。Fe、Mn、Zn、B、Cu含量分别为45.78,6.59,3.23,0.81,0.20mg·kg~(-1)。Se含量为7.24μg·kg~(-1)。九个品种三个地点的粗蛋白平均值为20.19 g·kg~(-1)。矿物质元素(P、K、Ca、Mg、Mn、Zn)、粗蛋白质含量与干物质含量之间有极显著的正相关关系。仅就矿物质和粗蛋白质含量而言,渝薯17、秦薯5号综合表现最好,值得开发利用。矿物质元素Ca、Fe、Mn、Cu、Zn和粗蛋白质含量在不同地点间存在显著差异,在富钙、富铁等区域特色品种的开发中可加以利用。     

生猪养殖全生产周期氮排泄参数及全国生猪粪尿氮排泄研究

为完善生猪养殖氮排泄参数体系,准确计算生猪养殖粪尿氮排泄量,本研究通过对生猪养殖全生产周期(繁殖—断奶—生长—育肥)持续开展285d的全收粪尿法代谢试验,每天记录采食量、粪尿产生量,采集样品测定水分和氮含量,系统性获取了能繁母猪空怀期、妊娠前期、妊娠中期、妊娠后期和哺乳期,以及生长肉猪保育期、生长前期、生长后期和育肥期氮的摄入与排泄参数,并结合生猪生产性能参数计算生猪氮年排泄系数。并基于中国各省生猪养殖统计数据和耕地面积,核算2000—2018年生猪养殖粪尿氮产生量变化及区域分布情况。结果表明:生猪不同生长生理阶段氮摄入量和排泄量差异显著,其中空怀期母猪为72.32 g·d~(–1)和49.42 g·d~(–1),妊娠前期为55.79 g·d~(–1)和45.36 g·d~(–1),妊娠中期为56.25 g·d~(–1)和22.27 g·d~(–1),妊娠后期为72.41 g·d~(–1)和26.36g·d~(–1),泌乳期为114.28g·d~(–1)和38.84g·d~(–1),商品猪保育期为22.86g·d~(–1)和10.96g·d~(–1),生长前期为34.87 g·d~(–1)和18.34g·d~(–1),生长后期为54.67 g·d~(–1)和34.50 g·d~(–1),肥育期为55.15g·d~(–1)和35.79 g·d~(–1)。而且各阶段尿氮排泄量都比粪氮高。商品肉猪和能繁母猪年排泄系数分别为9.00kg·头~(–1)·a~(–1)和11.75kg·头~(–1)·a~(–1)。2000—2018年,我国生猪养殖粪尿氮排泄总量呈先增后缓慢下降的趋势,而单位猪肉产品氮排泄量逐年下降,商品肉猪氮排泄量占生猪养殖粪尿氮排泄总量比重达84.03%。四川、河南、湖南、山东是我国生猪养殖氮排泄总量最大的4个省,占全国生猪养殖氮排泄总量的33.67%;而单位耕地面积生猪养殖氮承载负荷最大的省份是福建、广东、湖南、北京、上海。因此,在生猪生产中应根据群体结构和相应的氮排泄系数科学核算其氮排放量,在产业发展规划时要充分考虑环境承载力。     

猪粪中重金属元素含量及其变化特征分析

为研究猪粪中重金属含量及其变化特征,以天津市某猪场为例,连续4年开展猪粪中7种主要重金属的定位监测,分析猪粪中重金属元素含量及其季节性和周年性变化规律。结果表明:猪粪中重金属种类以锌(Zn)、铜(Cu)、铬(Cr)为主,平均含量分别为(1 192.37±153.33)、(188.67±40.53)mg·kg~(-1)和(83.76±58.79)mg·kg~(-1),铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)和汞(Hg)含量相对较低,平均含量分别为(4.51±2.57)、(0.98±0.75)、(0.22±0.04)mg·kg~(-1)和(0.021±0.004)mg·kg~(-1)。猪粪中主要重金属含量在不同年份、不同季节均表现出一定的差异性:Zn含量的年度差异在秋季最小、冬季最大;Cu含量年度差异在春季最小、夏季最大;Cr含量年度差异在秋季最小、夏季最大;Pb含量年度差异在冬季最小、夏季最大;Cd含量年度差异在夏季最小、秋季最大;不同季节As和Hg含量的年度差异均表现明显,且在冬季差异最大。研究表明,猪粪中重金属含量受季节、生长阶段、饲料配比以及防病抗病等因素的影响,应从源头严格控制饲料添加剂的用量,确保猪粪的高效资源化利用和粪肥的农田安全利用。     

季节对羊同期发情和胚胎移植效果的影响研究

采用放置CIDR栓结合激素处理的方法,对204只供体和受体羊分别在冬季和春季进行同期发情处理和胚胎移植试验。结果表明,供体羊只冬季的发情率为90.9%,显著高于春季的发情率75.0%(P ＜ 0.05);受体羊冬季的发情率84.0%,显著高于春季的发情率76.4%(P ＜ 0.05)。季节对供体母羊超数排卵个数、可利用卵子个数及卵子回收率均有不同影响,冬季供体羊只可利用卵子个数高于春季;冬季卵子回收率85.3%,显著高于春季的67.4%(P ＜ 0.05)。季节对受体母羊受胎率和繁殖率均有不同的影响,冬季受体羊的受胎率65.0%和春季受体羊的受胎率60.0%差异不显著(P ＞ 0.05);冬季受体羊的繁殖率达到100.0%,显著高于春季受体羊的繁殖率82.0%(P ＜0.05)。     

水利开发对二滩水库浮游植物及水质状况季节性影响

2010—2014年连续5 a（春季、夏季、秋季、冬季）对四川二滩水库进行浮游植物及水质定点采样调查,研究水利开发对浮游植物种类组成、数量特征、群落多样性及水质状况的影响。结果表明:（1）水利开发区共检出浮游植物7门251种,绿藻门（Chlorophyta）90种,所占比例为35.86%,对照区共检出浮游植物7门166种,绿藻门68种,所占比例为40.96%,水利开发区和对照区浮游植物种类在夏季和秋季较高,春季和冬季较低;（2）二滩水库水利开发区和对照区浮游植物Shannon-Wiener多样性指数（H）、Pielou均匀度指数（J_P）、Margalef种类丰富度指数（S）在夏季和秋季较高,春季和冬季较低,随季节呈先增加后降低趋势,而浮游植物密度（D）在秋季最低,不同季节浮游植物密度和丰富度指数均表现为水利开发区显著或者极显著高于对照区,多样性指数和均匀度指数均表现为对照区极显著高于水利开发区（p < 0.01）;（3）水利开发区和对照区水温、pH,TN,NH₄⁺-N,TP,高锰酸钾指数,BOD₅和COD_cr浓度呈一致的变化规律,随季节的变化呈先增加后降低趋势,秋季最高,春季和冬季较低,其中水温在夏季最高,透明度随季节变化呈“V”字形规律,在春季最高,秋季最低,而水温和TP浓度在水利开发区和对照区并没有明显差异;不同季节pH,TN,NH₄⁺-N,高锰酸钾指数,BOD₅和COD_cr浓度均表现为水利开发区高于对照区,局部有所波动,在冬季二者的差异不明显,说明了水利开发对二滩水库冬季水质的影响较小;（4）相关性分析表明二滩水库浮游植物群落多样性与水温和TN浓度呈显著或极显著正相关,与pH呈显著负相关,说明pH、水温和TN含量是影响二滩水库浮游植物多样性的主要因素。     

不同来源畜禽粪的养分和污染物组成

畜禽粪中养分和有害物质的状况直接影响其利用价值。本文从浙江省采集了155个代表性畜禽粪样(包括93个猪粪样,31个鸡粪样,18个鸭粪样和13个牛粪样),采用化学分析和光谱分析方法鉴定了其营养物质、重金属元素和抗生素残留含量。结果表明,畜禽粪中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金属含量较低,但Cu和Zn含量普遍较高。Cu、Zn和As含量分别在18.56~1 788.04 mg·kg-1、12.46~10 056.68 mg·kg-1和0.69~76.43mg·kg-1之间,平均值分别为525.38 mg·kg-1、897.14 mg·kg-1和10.01 mg·kg-1。与我国农用污泥污染物控制的国家标准(GB4284—84)相比,Cu、Zn和As的超标率分别为53.55%、43.87%和0.65%。畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素等抗生素的残留含量分别为0~16.75 mg·kg-1、0~29.60 mg·kg-1和0~11.63 mg·kg-1,平均残留含量:土霉素(5.10 mg·kg-1)>金霉素(2.17 mg·kg-1)>四环素(2.01 mg·kg-1)。四环素、土霉素和金霉素的检出率分别为61.29%、72.90%和69.03%。N、P和K等营养元素含量分别在9.80~43.60 g·kg-1、7.98~54.30 g·kg-1和8.76~35.20 g·kg-1之间,平均值分别为23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1;P/N在0.40~2.98之间,平均为1.08。规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪。规模化养殖场中,猪粪重金属和抗生素含量高于其他畜禽粪。规模化养殖场畜禽粪中高含量Cu、Zn和抗生素的残留要求畜禽粪应限量施用,或在施用前进行适当前处理。     

水分调控降低盐分对夏玉米的影响

环渤海低平原冬小麦夏玉米一年两作种植系统中,冬小麦季微咸水灌溉造成土壤含盐量增加,影响下茬玉米正常出苗。通过水分调控消减根层土壤盐分是有效可行的途径,并利于冬小麦夏玉米一年两作的微咸水安全利用。该研究通过盆栽与田间试验相结合的方法,研究玉米出苗对土壤水盐阈值的响应以及玉米播后灌水对出苗、生长、根层水盐和产量的影响。盆栽试验结果表明:1)玉米在低土壤盐分含量(全盐含量0.8g·kg–1)下,60%田间持水量即可达到正常出苗;2)在高土壤盐分含量(全盐含量3.5 g·kg–1)下,出苗时间延长,出苗率降低;3)土壤盐分对出苗的影响,随着土壤含水量降低而越趋严重。因此在较高的盐分条件下,维持出苗期间一定土壤含水量,更利于缓解土壤盐分对玉米出苗的影响。大田试验中灌溉水盐分梯度为淡水(对照)、3g·L–1、4 g·L–1和5 g·L–1。田间试验结果表明:1)随着灌溉水盐分浓度增加冬小麦收获时0~20 cm土壤盐分含量明显增加;2)淡水、3 g·L–1、4 g·L–1和5 g·L–1灌溉冬小麦,收获期0~20 cm土壤盐分含量分别为1.0 g·kg–1、1.3g·kg–1、1.6 g·kg–1、2.0 g·kg–1;3)夏玉米播种后立即灌溉一次75 mm淡水,玉米出苗期耕层土壤含水量维持在田间持水量的70%以上,土壤含盐量下降到1.0 g·kg–1左右,夏玉米生长进程和产量不受影响。2年(2015年和2016年)淡水、3 g·L–1、4 g·L–1和5 g·L–1微咸水拔节期灌溉冬小麦,下茬夏玉米产量分别为9 510.4 kg·hm–2、9 913.6 kg·hm–2、9 910.6 kg·hm–2、9 986.0 kg·hm–2和9 621.8 kg·hm–2、9 455.3 kg·hm–2、9 460.2 kg·hm–2、9 221.4kg·hm–2,产量差异不显著。考虑该地区降水的时间分布,与玉米生长同期的充足夏季降水的淋洗作用,微咸水灌溉小麦的积盐可得到很好淋洗。因此,该地区在冬小麦生长季实施不超过5 g·L–1微咸水灌溉,利用冬小麦夏玉米关键生育期水分调控,可消减微咸水灌溉土壤盐分积累对玉米出苗影响,结合夏玉米出苗水管理和雨季淋盐,实现周年稳产和水盐平衡,根层土壤不积盐。     

厌氧发酵牛粪对浮萍生长和养分吸收的影响

养分从牛粪到农田的循环利用是养牛场可持续发展、资源利用和环境保护的重点研究内容。利用奶牛场废水种植水生植物被认为是一种有效的废水处理及养分循环的方法。本文研究了3种浮萍[少根紫萍0128（Landoltia punctata 0128）、膨胀浮萍7589（Lemna gibba 7589）和小浮萍9517（Lemna minuta 9517）]在厌氧发酵过的奶牛场废水中种植时的养分吸收和生物质变化。在28 d的测试期间,种植在稀释比例为1：18的厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍01283获得最高的总氮吸收率（11.6%±1.6%）,种植在稀释比例为1：27厌氧发酵过的牛奶场废水中的少根紫萍0128获得最高的总磷吸收率（15.4%±4.4%）;相应地少根紫萍鲜重的增长率分别为0.11 g·d^-1和0.17 g·d^-1。3种浮萍中,少根紫萍最具有吸收牛奶场废水氮、磷并获得较高生物质的潜力。     

不同矿化度微咸水灌溉冬小麦对下季作物产量和周年土壤盐分平衡的影响

冬小麦夏玉米一年两熟是环渤海低平原主要粮食作物种植模式,该区淡水资源匮乏,但浅层微咸水相对丰富,在降水较少的冬小麦生长季,适当利用微咸水代替淡水灌溉对维持冬小麦稳产高产有重要作用。冬小麦季实施微咸水灌溉后土壤盐分累积如何影响下季作物夏玉米生长以及对土壤周年盐分平衡影响,是微咸水能否长期安全利用的关键。为探究上述问题,于2015—2019年连续4年在环渤海低平原中国科学院南皮生态农业试验站进行冬小麦季不同矿化度微咸水灌溉定点试验,共设置含盐量为1 g·L~(-1)淡水(F)、3 g·L~(-1)微咸水(S3)、4 g·L~(-1)微咸水(S4)、5 g·L~(-1)微咸水(S5) 4个梯度,在拔节期灌水1次,灌水量均为70 mm;另以生育期不灌水作为对照(旱作, CK)。结果表明,不同矿化度微咸水灌溉处理间冬小麦产量没有显著差异,但平均比CK显著增产31.6%。同时,冬小麦生长季微咸水灌溉均增加了收获时1 m以上土层的含盐量,并随灌溉水含盐量增加而增加;对1 m以下土层含盐量影响不明显。夏玉米播种时灌溉70 mm淡水不仅解决了土壤墒情不足问题,并可使0～20 cm土层盐分控制在1 g·kg~(-1)以下,保证夏玉米出苗和群体建立,对夏玉米产量没有显著影响。经过夏季降雨的淋洗, S3、S4和S5处理0～40cm土层含盐量降低幅度超过30%,深层土壤含盐量变化不明显,1m以上土层可以实现周年盐分平衡。本研究表明冬小麦-夏玉米一年两季种植,冬小麦耐盐能力较强的特征使其生育期可以通过不大于5g·L~(-1)的微咸水灌溉维持稳产,在保证夏玉米出苗水进行灌溉的条件下,夏玉米季通过雨季降水淋盐维持0～1m主要根层土壤不发生明显积盐过程,可实现长期微咸水灌溉下土壤和作物安全。     

微咸水灌溉对冬小麦叶片抗干热风能力的影响

干热风是华北地区冬小麦生产的主要气象灾害之一,同时该区农业用水资源严重短缺,为缓解灌溉水资源不足,华北地区开展了微咸水灌溉应用技术,而微咸水灌溉对冬小麦抗干热风能力的影响尚无定论。为此,在中国科学院禹城综合试验站设置1 g·L–1(淡水对照)、3 g·L–1和5 g·L–1 3个矿化度微咸水在返青—拔节期和开花—灌浆期分别对冬小麦进行灌溉处理,在灌浆期进行干热风模拟试验,观测冬小麦叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度等生理参数。综合4年(2016—2019年)4次试验结果,发现:1)与1 g·L–1矿化度微咸水灌溉相比, 3 g·L–1和5 g·L–1矿化度微咸水灌溉可以显著降低冬小麦叶片光合速率32.2%和59.3%、蒸腾速率29.2%和51.9%、气孔导度30.7%和54.8%。2)干热风可以显著降低叶片光合速率35.4%～86.6%、蒸腾速率35.6%～67.5%、气孔导度36.4%～69.4%。3)在1 g·L–1、3 g·L–1和5 g·L–1矿化度微咸水灌溉下,叶片光合速率干热风胁迫指数4年均值分别为0.55、0.45和0.74;叶片标准化蒸腾速率(蒸腾速率/水汽压饱和差)热风胁迫指数4年均值分别为0.54、0.26和0.41;气孔导度干热风胁迫指数4年均值分别为0.56、0.28和0.43。这些结果表明:1)微咸水灌溉的生理胁迫作用与干热风的生理胁迫作用对叶片光合蒸腾和气孔行为产生的影响具有相似性;2)3g·L–1矿化度微咸水灌溉比淡水提高了叶片对干热风的生理适应能力,证明适量微咸水灌溉可以提高冬小麦叶片适应干热风的能力。     

冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地改良效果研究

采用田间大区试验,连续3年在河套重盐碱区开展了冬季咸水结冰灌溉试验研究,设置冬季咸水结冰灌溉(FSWI)和无灌溉对照(CK)两个处理,其中FSWI处理的灌水量为180 mm,矿化度为6.79～7.97 g·L~(–1),种植作物为青贮玉米,以分析不同处理下土壤水盐和钠吸附比(SAR)的周年动态以及对作物生长的影响,探究冬季咸水结冰灌溉对河套重盐碱地的改良效果。结果表明:与CK相比,FSWI处理显著改变了春季土壤水盐和SAR动态。0～20 cm土层,春季FSWI处理的土壤含水量显著高于CK处理,玉米苗期, FSWI处理的土壤含水量平均为24.3%,显著高于CK的21.6%; FSWI处理的春季土壤含盐量和SAR显著低于CK处理,其中, FSWI处理的土壤含盐量由灌溉前的33.86 g·kg~(–1)降低至玉米苗期的5 g·kg~(–1)以下,而CK处理土壤含盐量逐渐升高至玉米苗期的34.2 g·kg~(–1); FSWI处理土壤SAR由灌溉前的21.9降低至玉米苗期的9.86, CK土壤SAR则逐渐升高至玉米苗期的25.00。后续地膜覆盖和夏季降雨使FSWI处理的土壤含水量维持在23.0%以上,土壤含盐量保持在5 g·kg~(–1)以下,土壤SAR保持在9左右。20～40 cm土层与0～20 cm土层的土壤水盐和SAR变化趋势与表层一致,但没有表层变化剧烈。此外,随着灌溉年限的延长,同时期土壤含盐量和SAR呈逐年降低的趋势。FSWI处理玉米出苗率在70%以上,干物质产量为9～12t·hm~(–2),而CK处理由于土壤含水量较低(21.0%),并且土壤含盐量和SAR均较高,造成玉米出苗率极低,进而导致绝收。因此冬季咸水结冰灌溉改变了土壤水盐动态过程,变春季积盐为脱盐,显著降低了土壤SAR,并补充了土壤水分,保证了饲用玉米的正常种植和生长,这为该地区盐碱地改良和饲料作物种植提供了技术支持。     

施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%～71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%～49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg~(-1)和14.2mg·kg~(-1);而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg~(-1)、22.60 mg·kg~(-1)和49.73mg·kg~(-1)。综上,等有机质(4 500kg×hm~(-2))的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm~(-2)和221.30 g×hm~(-2),而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm~(-2)和347.04 g×hm~(-2)。     

Comparison of useful terrestrial and aquatic plant species for removal of nitrogen and phosphorus from domestic wastewater

To develop a low cost and energy-saving wastewater treatment technique in combination with resource recycling and amenity functions, we constructed a plant bed filter ditch in which useful terrestrial and aquatic plants can be utilized for nitrogen and phosphorus removal from wastewater. Screening studies were conducted to evaluate and compare the effectiveness of 20 kinds of plant species which are economically important or exhibit on aesthetic value, including 13 terrestrial species, for domestic wastewater treatment. Artificial wastewater containing 20 mg L^-1 of Nand 3.3 mg L^-1 of P, was supplied to the ditch at the rate of about 1.41–2.08 g m^-2 d^-1 for N and 0.20–0.33 g m^-2 d^-1 for P. The experiments were performed in a glass house with windows opened from April to November. The ditches showing high Nand P removal rates were planted with plants which exhibited high biomass production rates. In the case of the papyrus ditch, Nand P removal rates exceeded 0.8 g m^-2 d^-1 for N and 0.15 g m^-2 d^-1 for P from late spring to autumn, in the case of the kenaf ditch and sorghum ditch, from summer to autumn and in the case of the Italian ryegrass ditch and barley ditch, in early spring. These findings indicated that efficient wastewater treatment can be performed consistently except in the winter season, by cultivating these plants in an appropriate combination in the ditches.     

轮作绿肥对盐碱地土壤性质、后作青贮玉米产量及品质的影响

为明确种植和翻压绿肥改良和培肥盐碱地的效果,采用田间试验研究了种植和翻压毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、田菁(Sesbania cannabina Poir.)、草木樨(Melilotus officinalis L.)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、箭筈豌豆(Vicia sativa L.)和黑麦草(Lolium perenne L.)6种绿肥对中度苏打盐碱地土壤理化性质、返还土壤的N、P_2O_5和K_2O数量、后作青贮玉米(Zea mays L.)鲜草产量及蛋白质含量的影响。结果表明:与对照(不种植绿肥)相比,绿肥生长后期可显著提高土壤含水量1.0%~6.2%,使pH降低0.03~0.43,EC降低0.12~1.50 mS×cm~(-1);翻压绿肥可返还土壤N 15.6~195.4 kg×hm~(-2)、P_2O_5 5.3~58.8 kg×hm~(-2)和K_2O 34.5~127.9 kg×hm~(-2),使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾分别提高0.42~1.86 g×kg~(-1)、0.05~0.34 g×kg~(-1)、0.5~32.3 mg×kg~(-1)、0.42~4.65 mg×kg~(-1)和3.8~26.1 mg×kg~(-1);与对照相比,青贮玉米的鲜草产量和蛋白质含量分别增加1 294~19 391 kg×hm~(-2)和0.4~23.9 mg×g~(-1)。总体而言,种植和翻压豆科绿肥在保蓄土壤水分,降低土壤pH和EC,提升土壤有机质含量和N、P_2O_5、K_2O养分数量(特别是N素数量),提高青贮玉米鲜草产量与蛋白质等方面的效果均显著优于禾本科绿肥,其中以适应性强、生长快、生物量大的毛叶苕子处理的改良、培肥土壤,生产优质牧草的效果最好;其次是草木樨处理。种植和翻压豆科绿肥可有效改良中度苏打盐碱地,显著提高土壤肥力,提供无机养分替代部分化肥,提高优质牧草的生产,是适合大同盆地中度苏打盐碱地经济、有效和环保的改良模式,对稳定耕地面积、保证粮食安全具有重要意义。     

Effects of Green Manures and Zinc Fertilizer Sources on DTPA-Extractable Zinc in Soil and Zinc Content in Basmati Rice Plants at Different Growth Stages

Rice is very sensitive to low zinc(Zn) supply in submerged paddy soils and Zn deficiency is one of the major limiting factors in determining rice production in India. A field experiment was conducted during the summer-rainy seasons of 2009 and 2010 at the research farm of the Indian Agricultural Research Institute, New Delhi, to determine the effects of summer green manure crops and Zn fertilizers on diethylenetriaminepentaacetic acid(DTPA)-extractable(available) Zn concentration in soil and total Zn content in Basmati rice cultivar Pusa Basmati 1 at periodic intervals. Summer green manure crops included Sesbania aculeata(Dhaincha),Crotalaria juncea(Sunhemp), and Vigna unguiculata(Cowpea) and the Zn fertilizers used were ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA)-chelated Zn, ZnSO_4·7H_2O, ZnSO_4·H_2O, ZnO, and ZnSO_4·7H_2O + ZnO. Beneficial effects of summer green manure crops and Zn fertilizers on DTPA-extractable Zn concentration in soil and total Zn content in dry matter of Basmati rice at periodic intervals were observed, with significant increases in all the determined parameters, in comparison with those in the control(no Zn application or summer fallow). The rate of increase varied among summer green manure crops and Zn fertilizers during both years. Among the summer green manures, incorporation of S. aculeata led to a significant increase in mean Zn content in Basmati rice grain and straw when compared with C. juncea, V. unguiculata, and summer fallow treatments. Among the Zn fertilizers, significant increases in Zn content in Basmati rice dry matter and DTPA-extractable Zn concentration in soil during various growth stages of the plant were recorded with EDTA-chelated Zn application, followed by the application of ZnSO_4·7H_2O, ZnSO_4·H_2O, ZnSO_4·7H_2O + ZnO, ZnO,and no Zn. The highest mean Zn content in Basmati rice grain and straw was recorded with EDTA-chelated Zn application in 2009 and 2010, respectively. The application of ZnSO_4·7H_2O was the second best treatment after EDTA-chelated Zn; however, it was statistically inferior to EDTA-chelated Zn. The lowest values were recorded with the control(no Zn application) during both years of study. The amount of Zn concentration in soil was found to be significantly positively correlated with the Zn content in Basmati rice dry matter during both years. Significantly higher levels of residual fertility in soil after the harvest of Basmati rice were observed with application of EDTA-chelated Zn and incorporation of S. aculeata when compared with those of other Zn sources and summer green manures.