纳米零价铁改性生物炭对污染土壤中Cd稳定化效果及作用机制研究

为研究纳米零价铁改性生物炭（nZVI-BC）对土壤镉（Cd）的长效稳定机制,特别是生物炭（BC）老化过程中nZVI-BC与Cd的界面相互作用,本研究以玉米秸秆为原料制备了nZVI-BC,采用批吸附与养护试验相结合的方法并利用现代光谱分析手段探究了nZVI-BC对液相Cd （Ⅱ）的吸附和对土壤中Cd的稳定化效果与作用机制。结果表明： nZVI负载显著提高了生物炭对Cd （Ⅱ）的吸附能力,nZVI-BC对Cd （Ⅱ）的饱和吸附量是BC的4.3倍（125.5 mg·g^-1 vs 23.61 mg·g^-1）。nZVI-BC对Cd （Ⅱ）的吸附更符合伪二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主;其等温吸附更符合Langmuir模型,属于单层吸附。随着养护时间的增加,生物炭表面的Cd负载量逐渐增加,老化后BC表面形成的含氧官能团是Cd饱和吸附力增加的主要原因。相比而言,nZVI-BC上Cd的负载量呈先增加后逐渐降低的趋势。沉淀与表面络合是nZVI-BC固定土壤中Cd的主要机制,而Fe含量的降低和Fe的氧化则是导致其Cd固定量降低的主要原因。尽管如此,nZVI-BC对Cd的吸附仍保持在较高水平且远高于BC。综上所述,nZVI-BC可以作为一种能够适用于中度污染农田中Cd修复的高效稳定化材料。     

减氮配施硝化抑制剂对大白菜农学和环境效应评价

为优化我国蔬菜系统氮肥管理，实现蔬菜绿色生产，以西南地区露地大白菜为研究对象，采用田间试验和生命周期评价相结合的方法，对不施氮肥（CK）、农户习惯（FP）和减氮配施硝化抑制剂（DMP衍生物）处理（硫基复合肥与硝酸铵钙OPT1和硫基复合肥与尿素OPT2）4种不同氮肥管理策略下的大白菜产量、氮肥利用率、经济效益和生态系统净经济效益以及氮足迹和碳足迹等进行综合评价。结果表明：与FP相比，OPT1和OPT2处理分别显著提高大白菜平均总产量（6.7%和4.2%）、商品产量（16.4%和9.0%）和氮肥利用率（9.6%和11.2%），同时，显著减少平均单位面积上的活性氮损失75.0%和温室气体排放68.0%，故分别显著降低76.4%和76.1%的氮足迹以及69.9%和69.4%的碳足迹。综合而言，OPT1和OPT2处理较FP处理分别提高106.0%和97.9%的生态经济净效益（NEEB），显著降低了单位NEEB温室气体排放（GHG_-NEEB）和单位NEEB活性氮损失（Nr_-NEEB）。研究表明，氮肥减量配施硝化抑制剂在减少氮肥用量和增加蔬菜产量的同时，降低了蔬菜系统环境代价并提高了生态系统经济效益，是实现蔬菜绿色生产的有效措施之一。     

新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量和氮素吸收利用的影响

甜玉米是西南地区主要蔬菜作物之一。当前氮肥用量高、施肥次数频繁、施肥后大水漫灌等不合理管理方式制约着甜玉米绿色高效生产。为优化我国甜玉米生产氮肥管理,于2018至2019年在云南省玉溪市通海县开展田间试验,探究减氮配施新型硝化抑制剂DMPSA对甜玉米产量、植株氮素吸收和氮肥利用率的影响。共设不施氮肥、农民习惯和减氮配施新型硝化抑制剂DMPSA的硫铵、硝酸铵钙和尿素5个处理。结果表明:与农民习惯处理相比,添加新型硝化抑制剂DMPSA的优化施肥处理在降低66.8%～76.8%氮肥用量条件下使产量保持稳定,有利于促进植株氮吸收,同时优化施肥处理显著降低氮盈余约90%并显著提高了195%～210%的氮肥偏生产力、170%～240%的氮肥农学效率和14.5%～20.3%的氮肥回收利用率。在经济效益方面,优化施肥处理平均净收入提高了2703元/hm²。不同氮形态配施硝化抑制剂DMPSA处理间在产量、植株氮吸收、氮盈余、氮肥利用率上没有显著差异。综上所述,减氮配施DMPSA策略在甜玉米生产中具有减氮增效、稳产增产,并兼顾经济效益最大化和环境友好的特点,有助于实现西南地区甜玉米绿色生产。     

离子界面行为在土壤有机无机复合体形成中的作用

土壤有机物质与土壤矿物质表面之间的相互作用普遍存在,有关土壤有机无机复合体形成理论的研究倍受关注,土壤有机质与矿物质结合的紧密程度直接关系到土壤碳库的稳定性,在环境科学与农业资源利用领域有重要意义。但关于土壤有机无机复合体形成机制还不完善,土壤宏观、介观及微观各尺度间的作用机制未能衔接。本文综述了土壤有机无机复合胶体的形成(形成学说、作用机制与影响因子)及此过程中离子的界面行为;系统地梳理了离子在土壤有机无机复合体形成中的作用机制;回顾了土壤有机无机组分相互作用的研究方法;最后强调了离子特异性效应在土壤有机无机复合体形成中的作用,特别是化合价相同的不同离子对土壤系统的性质与过程具有不同的影响。即离子电子层数和外层电子排布的微小差异在土壤表面附近的强电场中被放大,通过极化作用提高离子的有效电荷,增强离子所受的库仑作用力。离子的有效电荷数可以定量表征该土壤胶体复合过程中界面上离子作用的强弱程度。结论不断完善土壤有机无机复合体形成理论,为土壤培肥和污染土壤修复提供理论依据,对促进土壤有机无机复合体环境化学和微粒污染物迁移动力学的研究具有重要的科学意义与实践意义。     

西北地区制种玉米产量及氮素吸收对供氮水平的响应

【目的】针对我国制种玉米氮素吸收与累积规律不明确的问题,研究制种玉米生物量累积、产量形成和氮素吸收对供氮水平的响应,旨在为制种玉米高产高效绿色生产提供理论依据。【方法】以大面积制种的品种组合为试验材料,于2019—2020年开展田间定位试验。采用完全随机区组设计,共设置4个供氮水平,分别为只施底肥对照(CK)、168 kg N·hm^-2、240 kg N·hm^-2和320 kg N·hm^-2,研究不同供氮水平对制种玉米父母本生物量、杂交种产量和氮素吸收累积的影响。【结果】制种玉米父母本生物量累积随供氮水平的提高而提高,产量随供氮水平的提高先增加后保持稳定,N240处理同时实现了较高的产量、氮肥利用率和籽粒氮浓度,两年结果较为一致。N168处理在试验第2年达到较高产量,但氮浓度低于N240处理。母本秸秆及父本整株氮浓度均为高氮处理高于低氮处理;灌浆期母本实现最大生物量的临界氮浓度为15.08 g·kg^-1,收获期母本生物量与氮浓度呈线性相关。各追施氮肥处理的花后生物量两年间均大于花前,且随供氮水平的提...     

长期施氮对酸性紫色土氨氧化微生物群落及其硝化作用的影响

[目的]研究长期施氮对酸性紫色土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落特征的影响,揭示氨氧化微生物群落的驱动因子及其调控硝化作用的微生物学机制.[方法]依托四川雅安玉米体系施氮长期定位试验(始于2010年),试验处理包括5个供氮水平,即0(N0)、90(N90)、180(N180)、270(N270)和36...     

重庆稻油轮作区土壤养分状况评价

近年来，重庆市稻油轮作区存在施肥不当导致肥料利用率低、生态环境恶化等问题，这制约了水稻和油菜的健康生产。土壤养分状况与肥力评价是合理施肥的重要依据。本文在重庆稻油轮作区南川、永川和合川典型样田进行耕层土壤样品采集，并测定土壤有机质和全量及速效氮磷钾等20个养分指标来表征土壤肥力，同时采用SPSS软件进行因子-聚类分析，将所有样本的IFI值（土壤养分综合评价值）分为5个等级并进行土壤肥力评价。结果表明，三个稻油轮作区土壤酸化严重，有机质和总磷及有效磷含量较低，总氮、碱解氮、交换性钙和交换性镁及绝大多数微量元素丰富，但有效硼含量缺乏。因子分析显示有效硼、碱解氮、有机质、速效钾、交换性钾、有效磷、pH和交换性钙是影响重庆稻油轮作区土壤肥力的主要因素。土壤养分综合评价值IFI的聚类分析表明，重庆稻油轮作区土壤肥力表现为南川>永川>合川，且南川以中高肥力为主，永川和合川以低肥力为主。