基于质量法的土壤水溶性盐总量测定方法改进

  目的  利用现有常规测定方法批量测定土壤水溶性盐总量时存在浸提液用水质量不统一、浸提液获取慢、浸提液吸液量大、蒸干时间长导致测试效率低等突出问题。因此,探究基于质量法对土壤水溶性盐总量的测定方法进行改进。  方法  试验利用不同盐分水平的土壤对现有常规土壤盐分含量测定方法中的浸提方式、浸提液用量及试验用水质量进行改进研究。  结果  在中度及以下盐化土壤条件下,将浸提方式由抽滤改为离心,并将离心参数设置为转速4000 r min?1,离心8 min即可保证测试结果准确度,提高测试效率;无论浸提液盐分含量高低,当浸提液的吸液量由50 ml或100 ml降为20 ml时均可保证盐分测定结果的精密度和准确度,有效缩短蒸干时间;蒸馏水可以替代去CO₂的蒸馏水或超纯水作为土壤水溶性盐测定用水,既避免了进一步制水的时间消耗,又可以进一步降低测试成本。  结论  试验所得中度盐化及以下土壤含盐量测定方法可在保证改良方法合理性及应用效果条件下,从试验准确度、效率和成本等方面对现有方法进行了有效改进。     

气相色谱-质谱法同时测定资源化利用畜禽粪污中16种多环芳烃

多环芳烃是畜禽粪污中的重要有机污染物,我国目前尚未建立畜禽粪污中多环芳烃测定的标准方法,制约了畜禽粪污资源安全利用。建立了气相色谱-质谱法同时测定畜禽粪污中16种多环芳烃的新方法。结果表明,16种多环芳烃在0.02～2.00 mg/L范围内呈现良好的线性关系,方法检出限在0.005～0.046 mg/kg之间,相对标准偏差在2.0%～9.8%之间,加标回收率在67.5%～111.6%之间。该方法准确度高,精密度好,检出限低,且操作简便,适用于资源化利用畜禽粪污中多环芳烃的快速筛查、确证及定量分析。     

超声提取-离子色谱法测定土壤中10种水溶性阴离子

采用超声提取–离子色谱法测定了土壤中F~–、CN~–、BrO_3~–、Cl~–、NO_2~–、Br~–、NO_3~–、PO_4~(3–)、SO_4~(2–)、C_2O_4~(2–)等10种水溶性阴离子含量。样品中阴离子用水浸提,提取条件为:固液比1:10,温度30℃,超声振荡时间30 min。提取完成后离心,取上清液通过0.22μm滤膜过滤后测定。在选定的离子色谱测定条件下,10种被测阴离子的检出限为0.009 7～0.31 mg/kg,不同阴离子的加标回收率为84.0%～112%,相对标准偏差(n=7)为0.09%～4.3%。     

高碘酸钾氧化-全差示光度法测定水中痕量锰

探讨和试验了高碘酸钾氧化—全差示光度法测定水中锰。与原方法 (高碘酸钾氧化光度法 )相比较 ,提高了灵敏度 ,精密度与准确度较好。方法相对标准偏差为 0 .8%～ 4.8% ;加标回收率为 96 %～ 1 0 6 % ,最低检出限为 0 .0 0 4mg/L。     

离子色谱法与离子选择电极法测定肥料和土壤调理剂中水溶性氟含量的比较研究

建立了离子色谱和离子选择电极两种不同方法测定肥料和土壤调理剂中水溶性氟含量。对样品前处理条件进行优化,结果表明,常温超声30 min为最佳的提取条件。实验发现,离子色谱法和离子选择电极法均具有良好的线性关系以及较高的精密度和准确度,加标回收率均在91.0%～108.0%之间,而且对同一样品的测定结果一致性较好,说明这两种方法均能满足肥料和土壤调理剂中水溶性氟含量的分析要求。与离子选择电极法相比较,离子色谱法具有分析速度快,干扰因素少等特点。     

京郊畜禽粪肥资源现状及其替代化肥潜力分析

随着都市型规模化养殖业快速发展,畜禽粪尿废物大量排放因缺乏足够面积土地消纳所带来的环境压力很大,而粪尿中的氮磷钾养分与化肥一样对作物同等重要,如何合理利用这些废物资源决定了都市化农业的可持续发展。该文针对京郊养殖业和农用地面积现状,结合调研、收集畜禽养分排泄系数和农田养分需求等参数,估算京郊固液粪便养分资源现状及其替代化肥的潜力。结果表明:京郊畜禽固液粪便中N、P、K养分量分别为58.7×103、21.3×103、29.8×103 t,其中固体粪便N、P、K养分分别为43.1×103、20.3×103和19.7×103 t,京郊畜禽固液粪便可分别满足农田N、P、K养分需求量的99.3%、185.2%、62.7%。大部分区县粪肥中P养分产生量超过作物P需求量,粮田秸秆还田可带入的N、P、K养分分别为11.0×103、1.6×103和15.0×103 t,情景分析表明在秸秆还田条件下,按照磷素平衡原则估算本地区所能消纳的粪肥所带入N、P和K养分数量分别为18.3×103、9.9×103和10.3×103 t,同时需要补充N、K化肥分别为29.8×103和22.2×103 t,其余粪肥则需经过堆肥化处理并输往外地。经过堆肥处理,固体粪肥可提供的N、P、K养分分别下降了23%、11%和12%,外输固体粪肥堆肥可进一步减少农田氮磷负荷以及可能的环境风险。     

中国东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式分析

为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明：东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。     

宜兴市温室土壤理化性质的调查和分析

对宜兴市的温室和露天土壤的理化性质(包括pH,电导率,各种水溶性离子的含量以及全盐量)进行调查测定,结果表明:宜兴市温室土壤pH值0-20 cm土层比深层低,有酸化趋势;土壤全盐量显著高于露天土壤,盐分已明显在0～20cm土层富集,表层土壤全盐含量均在2.00 g/kg以上;在盐分的离子组成中,阳离子以Ca2 为主,平均占全盐总量的14%,阴离子以NO3-和SO42-为主,分别平均占全盐总量的56%和23%.说明该地区温室土壤己达到中度盐渍化水平.     

风化煤对苏打盐化土盐分运移的影响

针对山西省大同盆地中度苏打盐化土,利用山西灵石风化煤作为改良材料,进行室内培养试验和原状土柱模拟试验,研究风化煤不同施用量对苏打盐化土的pH、电导率(EC)、水溶性全盐量、水溶性Na~+的影响,以及风化煤对水溶性全盐量、水溶性Na~+在土壤中运移规律的影响。研究表明:通过培养试验发现15g/kg的风化煤处理的效果最佳,pH和碱化度(ESP)分别降低4.1%和34.6%。通过风化煤和纯水淋洗的共同作用下,试验中5个处理土壤0—10cm的pH值分别降低3.0%,7.2%,9.6%,10.6%和9.1%。风化煤15g/kg的处理,使0—10cm土壤中盐分占总盐分的比例从39.0%下降到11.8%。15g/kg的处理,能降低土壤中28.4%水溶性Na~+。结果表明,在大同盆地苏打盐化土改良,风化煤能有效降低土壤表层pH、水溶性盐分和水溶性Na~+,最佳用量是15g/kg。     

基于低速离心分离技术的水禽粪污预处理装置研发

针对水禽粪污和沼液类较黏稠、固形物颗粒小的污水,现有分离技术存在能耗高、分离效率低等问题,该研究提出一种绿色节能的离心分离方法。通过单因素试验,明确筛网目数、离心转速和分离时间对水禽粪污中主要污染物去除效果的影响。采用二次通用旋转设计进行优化试验,得到低速离心分离技术的优化参数组合。经过离心分离机试验验证,当分离时间为3 min、筛网目数为120目（孔径大小为0.13 mm）、离心转速为700 r/min时取得较好分离效果,此时水禽粪污总固体（total solid,TS）去除率为50.20%,挥发性固体（volatile solid,VS）去除率为57.59%,化学需氧量去除率为5.39%,氨氮去除率为4.39%,总磷去除率为5.76%。以试验结果为依据研发分离装置并实地运行,分离效果（TS去除率为53.21%,VS去除率为58.61%）与高速离心机械相当,且每吨污水处理成本相较卧式螺旋离心机降低近22%,表明低速离心分离技术可行,为去除水禽粪污中悬浮性固体提供了一种新方案,具备工程化推广意义。     

基于土地消纳粪便能力的畜禽养殖承载力

为了评估北京市平谷区畜禽养殖承载潜力及其污染潜势,该文针对生态涵养区果园占农用地比例大这一特点,参考欧洲标准和相关文献设定了耕地和果园的氮(磷)限量标准,并分析平谷区及其各乡镇耕地和果园对畜禽养殖的承载潜力。结果表明:1)全区农用地平均粪便负荷为16.7 t/hm2,低于30 t/hm2的国家标准,果园对粪便的负荷占农用地总负荷量的66.42%,是最主要的消纳畜禽粪便的载体;2)全区尚有一定的畜禽承载潜力,以氮、磷计分别为6.25万头猪当量和9.48万头猪当量,但各乡镇承载潜力差异显著,兴谷等8个乡镇属于过量承载,具有很高的污染风险,而大华山等9个乡镇仍有较大的承载潜力。研究结果可为平谷区养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

湖北省秸秆和畜禽粪污还田化肥替减潜力与环境承载力分析

湖北省畜禽业规模化养殖水平显著提高,秸秆资源量逐年提升,农业废弃物还田不仅可以减少农业面源污染,还可以减少化肥施用。该文将湖北省分为5个种植区域（即鄂东南低山丘陵区、鄂北低山丘岗区、鄂西北山地区、鄂中平原区以及鄂西南山地区）。基于2019年－2020年统计数据,收集不同区域主要畜禽（猪、肉牛、奶牛、羊、肉鸡、蛋鸡）的存栏量、出栏量以及饲养周期,主要农作物种植面积和经济产量,计算湖北省畜禽粪污的养分供给量,评估不同区域的畜禽养殖现状是否超过土地承载畜禽粪污的最大容许数量。根据不同农作物的草谷比以及秸秆养分含量,计算出湖北省农作物秸秆的养分资源量以及养分还田量。湖北省不同区域畜禽养殖量均未超出当地最大承载容纳量,其中鄂北地区的土地承载力指数最高,达到了0.35～0.78,鄂中地区的土地承载力指数仅在0.17～0.54,有较大的空间来发展畜禽养殖业。2019年湖北省畜禽粪污养分资源量分别为36.89万t N、14.03万t P2O5、52.06万t K2O。按照畜禽粪污肥料化还田率65%计算,畜禽粪肥的养分还田总量分别为23.98万t N、9.12万t P2O5、33.70万t K2O,理论可替减化肥比例分别为17.3%、11.9%、56.2%。湖北省主要农作物秸秆资源总量以鄂中地区秸秆资源量最高,鄂西北地区最低。当前湖北省秸秆养分资源为31.07万t N、9.98万t P2O5、68.30万t K2O,理论可替减化肥比例分别为22.5%、13.1%、114.0%。湖北省主要农业废弃物还田理论可基本满足主要农作物的钾素需求,实现氮肥消费量减少39.8%、磷肥消费量减少25.0%。该文通过计算湖北省主要农业废弃物（畜禽粪污、秸秆）的养分资源量,评估农业废弃物还田的化肥可替减潜力以及畜禽粪污土地承载力,为湖北省农业绿色发展提供理论依据和数据支撑。     

安徽省畜禽养殖粪污土地承载力的时空分布特征

[目的] 探明畜禽粪便资源对农田土壤和环境造成的潜在污染风险,为防治面源污染、畜禽粪污资源利用提供科学依据。[方法] 以安徽省为研究区域,依据2009—2018年畜禽养殖、作物产量等数据资料,量化分析区域作物粪污养分需求量、畜禽粪污养分供应量,并结合已有研究成果,开展畜禽粪污土地承载力时空演化特征的分析研究。[结果] 安徽省粪、尿排放量由2009年的6.19×10⁷ t上升至2015年的7.09×10⁷ t,后下降至2018年的5.00×10⁷ t,其中猪尿排放量最大,牛尿排放量最小。全省畜禽粪污排放总量与氮磷养分供给量均呈现北高南低的特点,不同畜禽粪尿在氮素的养分供给中所占比例均衡,而在磷素中差异较大。全省农田畜禽污染风险主要集中在安徽中部和南部地区的合肥、黄山和宣城等地,2018年全省土地承载力指数有所下降,农田对畜禽粪便仍具有一定的消纳空间。[结论] 安徽省农田畜禽养殖在局部地区存在着污染风险,需加强重点地区的化肥施用规划和畜禽养殖结构调整,推动农业可持续发展。     

外来种互花米草对江苏省潮间带生物地球化学过程的影响研究

Spartina alterniflora Loisel, a species vegetating in intertidal flats along the eastern coast of the United States, was introduced in China almost 30 years ago and has become an urgent topic due to its invasiveness in the coastal zone of China. The impacts of this alien species S. alterniflora on intertidal ecosystem processes in the Jiangsu coastland were investigated by comparing the sediment nutrient availability and trace element concentration characteristics in a mud flat and those of a four-year old Spartina salt marsh that had earlier been a mudflat. At each study site, fifteen plots were sampled in different seasons to determine the sediment characteristics along the tidal flats. The results suggested that Spartina salt marsh sediments had significantly higher total N, available P, and water content, but lower pH and bulk density than mudflat sediments. Sediment salinity, water content, total N, organic C, and available P decreased along a seaward gradient in the Spartina salt marsh and increased with vegetation biomass. Furthermore, the concentrations of trace elements and some metal elements in the sediment were higher under Spartina although these increases were not significant. Also, in the Spartina marsh, some heavy metals were concentrated in the surface layer of the sediment. The Spartina salt marsh in this study was only four years old; therefore, it is suggested that further study of this allen species on a longer time frame in the Jiangsu coastland should be carried out.     

Developing an Environmental Manure Test for the Phosphorus Index

Abstract

Widespread implementation of the phosphorus (P) index has focused attention on environmental manure tests that can be used to estimate the relative availability of P in manure to runoff water. This article describes the development and use of a water extractable P (WEP) test to assess the capacity of land‐applied manure to enrich P in runoff water. WEP of surface‐applied manure has been shown to be strongly correlated to dissolved P concentrations in runoff from agricultural soils. WEP tests that have a defined water‐to‐manure‐solids ratio and involve extraction times of 30 to 120 min provide the best prediction of dissolved P in runoff across a wide range of manures. Consistent measurement of manure WEP can be achieved with manure sample storage times of up to 22 days (4°C), acidified extract holding times of 18 days, and solid separation by either centrifugation or paper filtration. Reproducibility of WEP tests is comparable to that of other common manure tests (e.g., total P), as verified by within‐laboratory and inter laboratory evaluations. A survey of 140 livestock manures revealed significant differences in mean WEP among different livestock manures, with swine greater than poultry (turkey, broiler and layer chickens) and dairy cattle greater than beef cattle. Such results support the use of WEP‐based coefficients to modify the source component of the P index.     

不同有机肥中Cu、 Zn在农田土壤中的有效性与形态归趋

【目的】畜禽粪便有机肥的施用是造成我国农田土壤重金属污染的重要原因之一。本文选用两种典型规模化养殖场畜禽粪便有机肥,研究其在石灰性土壤和酸性土壤上施用1年后Cu、 Zn的有效性和形态归趋,为客观评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的环境行为和生态风险提供理论依据。【方法】采用温室土壤培养试验,在石灰性土壤和酸性土壤上分别设对照(CK)、 施2%鸡粪(CM2%)、 施5%鸡粪(CM5%)、 施与CM2%、 CM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(CS2%、 CS5%)、 施2%猪粪(PM2%)、 施5%猪粪(PM5%)、 施与PM2%、 PM5%含等量Cu、 Zn的重金属无机盐溶液(PS2%、 PS5%)9个处理,每个处理设3次重复,在温室条件下培养1年。测定土壤pH值, EDTA提取有效态Cu、 Zn以及采用改进Tessier连续提取法提取的各形态Cu、 Zn的含量,分析鸡粪、 猪粪及等量无机盐溶液中Cu、 Zn进入土壤后的有效性和形态归趋。【结果】施用鸡粪和猪粪1年后,石灰性土壤的pH值降低,酸性土壤的pH值升高,施用5%猪粪时石灰性土壤pH值降低了0.23个单位,酸性土壤pH值升高了0.87个单位。施入鸡粪、 猪粪1年后,石灰性土壤中有效态Zn和酸性土壤中有效态Cu、 Zn含量显著增加,施用5%猪粪时酸性土壤中有效态Cu含量增加了1.95倍,施用5%鸡粪时2种土壤中有效态Cu的含量均显著低于等量无机盐。施用鸡粪和等量无机盐后,2种土壤中交换态和有机结合态Cu的含量显著增加,交换态、 碳酸盐结合态、 有机结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加; 施用猪粪和等量无机盐后,2种土壤中交换态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态Cu的含量显著增加,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Zn的含量显著增加。【结论】施用鸡粪、 猪粪提高了石灰性土壤中Zn和酸性土壤中Cu、 Zn的有效性,高用量条件下鸡粪中Cu的有效性低于等量无机盐。1年后, 通过畜禽粪便有机肥带入2种土壤中的Cu 主要以交换态和有机结合态的形式存在,Zn则主要以碳酸盐结合态、 铁锰氧化物结合态和有机结合态的形式存在。2种土壤上有机肥带入的Cu、 Zn转化为铁锰氧化物结合态的比例低于等量无机盐,2种有机肥带入2种土壤中的Cu转化为交换态和有机结合态的比例高于等量无机盐。鸡粪带入的Zn转化为交换态的比例在酸性土壤中低于等量无机盐,但在石灰性土壤中则高于等量无机盐。     

碳中和目标下畜牧业低碳发展路径

推动实现碳中和是可持续发展的关键,减少温室气体排放是推动实现碳中和的根本.作为国际低碳行动的引领者和开拓者,中国承诺将力争于2030年前实现二氧化碳排放达峰,努力争取2060年前实现碳中和.农业生产活动是中国温室气体的第三大排放源,其中畜牧业贡献了农业非二氧化碳温室气体排放的80％,是农业主要温室气体排放源.因此,畜牧...     

重庆市规模化畜禽养殖氨排放特征及减排策略研究

随着空气质量和畜禽养殖污染问题日益严峻,快速发展的规模化畜禽养殖面临的环境压力不断增大,明确规模化畜禽养殖的氨排放量及其排放特征,可为大气环境管理和畜禽养殖污染防治提供科学依据及对策。本文根据重庆市规模化畜禽养殖业氨排放系数和活动水平数据,估算了重庆市2013年规模化畜禽养殖业氨排放量,分析氨排放特征,并探讨了相应的氨减排措施。结果表明,2013年重庆市规模化畜禽养殖氨排放总量为17 102.92 t,排放强度为0.21 t·km~(-2);合川、丰都和潼南依次是规模化畜禽养殖业氨排放量最大的3个区县,排放份额共占总排放量的30.19%;从空间分布特征来看,璧山区为氨排放强度最大的区县,其排放强度为1.17 t·km~(-2),氨排放强度最小的是城口县,为0.01 t·km~(-2);在全局空间区域上,重庆市规模化畜禽养殖氨排放空间分布存在显著的空间正相关;局部空间区域上有4个区县呈现"高-高"类型区,5个区县呈现"低-低"类型区,没有出现"高-低"或"低-高"类型区。规模化生猪养殖是重庆市畜禽养殖业最大的氨排放贡献源,排放量达9 538.63 t,贡献率为55.80%;其次是蛋鸡,其贡献率为15.87%。畜禽在圈舍、储存管理和后续利用(施肥)3个阶段的氨排放量不同,家禽在圈舍阶段的氨排放贡献率均超过60%,其次是后续利用(施肥)阶段,尿粪储存阶段氨排放量最小;家畜氨排放贡献率最高的是后续利用(施肥)阶段,其次是圈舍内的排放,储存阶段释放的氨量很少。奶牛养殖是减排的重点控制源,规模化畜禽养殖主要减排措施包括低氮饲料喂养、畜舍改造、粪便加盖或密封以及粪肥注施等。