不同竹炭施用量对稻田甲烷和氧化亚氮排放的影响

以来源于竹材废弃物的生物炭为试验材料,采集宁绍平原典型稻田土壤进行水稻盆栽试验,探究不同竹炭施用量条件下生物炭对稻田温室气体排放的影响。研究结果表明:与空白对照处理相比,来源于竹材废弃物的生物质经炭化后还田对稻田温室气体CH4和N2O排放有显著的抑制作用,且减排效果随着竹炭施用量的增加而增强,生物炭处理的水稻产量亦比空白和常规施肥处理有所提高。施用竹炭条件下,CH4和N2O季节累积排放量比对照处理分别降低了58.2%~91.7%和25.8%~83.8%;相对常规施肥处理而言,降低幅度分别高达64.3%~92.9%和72.3%~93.9%。这可能是由于竹炭所包含的有机碳高度芳香化而具有生物化学和热稳定性,同时竹炭有很大的比表面积和表面吸附能,竹炭的施用可能改善了水稻土理化特性并抑制相关微生物的活性,从而降低了稻田温室气体排放。     

硒对水稻镉毒性的影响及其机制的研究

为探究外源四价硒[Se(Ⅳ)]对水稻镉(Cd)吸收和分布的影响,采用水培试验方法,参考稻田土壤淹水后硒的主要存在形态,研究外源Se(Ⅳ)对不同浓度Cd处理下水稻Cd吸收、转运的影响及其解毒机制。结果表明,在低浓度Cd处理(0.5μmol·L-1)下,外源Se(Ⅳ)对水稻Cd的积累和分布影响不显著,但在高浓度Cd处理(5.0μmol·L-1)下,外源Se(Ⅳ)会显著降低水稻对Cd的吸收和转运。不同浓度Cd处理均会增加水稻对Se的吸收,影响Se在水稻体内的分布,并且显著减少Se向地上部的转运。Cd、Se复合处理会导致水稻地下部非蛋白巯基(NPT)含量增加,同时改变Cd在地下部的亚细胞分布,使细胞壁组分的Cd含量上升,细胞可溶物质组分和细胞器组分的Cd含量下降,从而减少Cd向茎叶的转运,降低地上部的膜脂过氧化程度。由于试验所选用的水稻品种对Cd、Se抗性较强,不同处理下水稻地上部抗氧化酶活性与总抗氧化容量差异均不显著,且水稻生物量及表型特征也无显著差异。     

含Cd磷肥不同施用量对水稻产量及Cd累积的影响

采用2年大田试验,研究低镉(Cd)磷肥不同施用量对水稻产量及地上部Cd累积的影响。结果表明,施低Cd磷肥显著增加水稻稻谷和稻秆产量,但不同施磷量间稻谷产量差异不显著。随施磷量的增加,稻谷Cd含量呈先增加后下降的趋势,但均在国家粮食卫生控制标准0.2 mg·kg-1规定内。当施磷(P2O5)量为63 kg·hm-2时,稻谷Cd含量及稻谷、茎叶和地上部Cd累积量最高,显著高于对照;但施磷量增至252 kg·hm-2时,稻谷Cd含量与对照相当,而茎叶Cd含量显著下降。水稻对磷肥中Cd的吸收率随施磷量的增加而显著下降。当施磷量低于81 kg·hm-2时,水稻地上部对磷肥中Cd的吸收率超过100%。指数回归方程表明,随磷肥进入土壤的Cd含量基本被水稻地上部完全吸收时的磷肥施用量早、晚稻分别为116.6、174.6 kg·hm-2。因此,生产上按当前适宜施磷量施用,既能兼顾水稻产量,又能保障稻谷和土壤生态安全。     

Wood chips and wheat straw as alternative biofilter media for denitrification reactors treating aquaculture and other wastewaters with high nitrate concentrations

This study evaluated wood chips and wheat straw as inexpensive and readily available alternatives to more expensive plastic media for denitrification processes in treating aquaculture wastewaters or other high nitrate waters. Nine 3.8-L laboratory scale reactors (40 cm packed height × 10 cm diameter) were used to compare the performance of wood chips, wheat straw, and Kaldnes plastic media in the removal of nitrate from synthetic aquaculture wastewater. These upflow bioreactors were loaded at a constant flow rate and three influent NO₃–N concentrations of 50, 120, and 200 mg/L each for at least 4 weeks, in sequence. These experiments showed that both wood chips and wheat straw produced comparable denitrification rates to the Kaldnes plastic media. As much as 99% of nitrate was removed from the wastewater of 200 mg NO₃–N/L influent concentration. Pseudo-steady state denitrification rates for 200 mg NO₃–N/L influent concentrations averaged (1360 ± 40) g N/(m³ d) for wood chips, (1360 ± 80) g N/(m³ d) for wheat straw, and (1330 ± 70) g N/(m³ d) for Kaldnes media. These values were not the maximum potential of the reactors as nitrate profiles up through the reactors indicated that nitrate reductions in the lower half of the reactors were more than double the averages for the whole reactor. COD consumption per unit of NO₃–N removed was highest with the Kaldnes media (3.41–3.95) compared to wood chips (3.34–3.64) and wheat straw (3.26–3.46). Effluent ammonia concentrations were near zero while nitrites were around 2.0 mg NO₂–N/L for all reactor types and loading rates. During the denitrification process, alkalinity and pH increased while the oxidation–reduction potential decreased with nitrate removal.

Wood chips and wheat straw lost 16.2% and 37.7% of their masses, respectively, during the 140-day experiment. There were signs of physical degradation that included discoloration and structural transformation. The carbon to nitrogen ratio of the media also decreased. Both wood chips and wheat straw can be used as filter media for biological denitrification, but time limitations for the life of both materials must be considered.     

秸秆腐解物覆盖对园林土壤理化性质的影响

为了了解不同类型不同厚度的作物秸秆腐解物的覆盖在园林上的应用效果,采用玉米、小麦、棉花秸秆的腐解物为覆盖材料,覆盖3、6、9 cm,研究了不同秸秆腐解物及不同厚度覆盖对土壤理化性状的影响。结果表明,覆盖可以显著降低表层（0～10 cm）土壤体积质量,提高土壤渗透性,具有显著的保水作用,如覆盖1 a,各材料覆盖6 cm效果理想,如覆盖2 a,玉米秸秆和小麦秸秆覆盖最佳覆盖厚度为9 cm,棉花秸秆最佳覆盖厚度为6 cm;3种秸秆覆盖6 cm时,杂草减少96%以上,覆盖9 cm时,杂草抑制率达100%;覆盖1 a后土壤中有机质和养分含量显著增加;覆盖后地面径流浑浊度减少90%以上;覆盖还能减缓土壤温度变化幅度。农业废弃物园林覆盖省水、省肥、省工,符合节约型园林的要求,生态效益显著,值得推广应用。     

基于Penman-Monteith方程的节水灌溉稻田蒸散量模型

为利用Penman-Monteith方程直接计算非充分灌溉条件下的稻田蒸散量,该文根据国家“863”节水农业重大专项试验资料,在K-P表层阻抗模型修正研究基础上,提出改进的稻田蒸散量模拟模型。结果表明：根据土壤相对含水率修正后的K-P模型较好地模拟了水稻表层阻抗,且反映出不同土壤水分状况下表层阻抗的变化规律;采用改进的Penman-Monteith方程模拟水分胁迫条件下的稻田蒸散量后,误差从改进前的18.57%降低至10.84%,且对冠层未完全覆盖条件下的稻田蒸散量也具有较好的模拟效果;土壤含水率、空气温度和空气湿度是改进的Penman-Monteith方程最为敏感的因子,它们的准确观测对于提高模型的估算精度至关重要;模型回归系数（c1、c0）的变化对模型估算结果的影响较小。表明当某一特定作物的回归系数值确定后,改进的Penman-Monteith方程可应用于不同地区、不同灌溉模式下作物蒸发蒸腾量的估算。     

玉米秸秆生产燃料乙醇的经济性分析

为了分析目前秸秆纤维乙醇的经济性,该文基于生产运行的300 t/a玉米秸秆纤维乙醇示范厂作为案例,在对生产工艺的技术指标分析的基础上进行了生产成本估算研究,以及过程单元所占生产成本的比例。结果表明：玉米秸秆糖化率达到51.6%,乙醇质量浓度达到 23 g/L,乙醇产率达到18.1%,生产成本约为7385元/t,能耗为3.26×107 kJ/t,水耗为12.8 t/t;纤维素酶成本是影响秸秆乙醇成本的关键性因素之一。随着秸秆纤维乙醇关键技术研究不断深入和技术工程化研究循序完善,秸秆纤维乙醇生产成本将进一步降低,呈现广阔的发展潜力和应用前景。     

拨禾指式不对行玉米收获装置的试验

为解决玉米收获机不对行收获问题,采用先割断秸秆、再拨禾摘穗技术,提高玉米收获机对种植行距的适应性;通过对拨禾指、甩刀与摘穗机构的优化组合,设计、制作出拨禾指式玉米收获装置,对关键技术及影响因素进行了分析,提出了拨禾指将玉米秸秆分禾、喂入、输送过程中的技术条件。通过在中国东北高产垄作和黄淮海一年两熟玉米种植区进行试验表明,各项技术指标符合国家标准,行距的适应范围为300～800 mm,对机具跨区作业、机器利用率和增加农机户收入具有现实意义和实用性。     

玉米收获机茎秆堆放装置设计

机械化整秆回收可提高玉米茎秆回收效率、降低回收成本,是玉米茎秆综合开发利用的一个重要环节。在现有玉米收获机械化技术的基础上,开发了玉米茎秆堆放装置,采用铣切刀、搅龙和压送器等部件将玉米茎秆割下、切断并条铺成行,然后由安装在玉米收获机后下方的搂草机构将其集成草堆。堆放装置采用机电液一体化技术,操作人员可通过调节旋钮,方便地改变玉米茎秆的堆间距,机具在地头转向时,操作人员可以通过操作相应按键,方便地控制搂草过程的启、停。试验表明：该玉米收获机茎秆堆放装置工作安全、可靠,与传统的收获相比,玉米茎秆整秆回收效率可提高50%以上。该装置的设计,为玉米茎秆回收和高效生态化利用创造了条件。     

稻壳发电残余物稻壳灰对有机物的吸附作用

为解决稻壳发电残余物——稻壳灰的利用问题,该文研究了稻壳灰在不同条件下对有机污染物的吸附作用。结果表明,稻壳灰在经过碱洗处理后,其对有机污染物的吸附性能明显提高。当溶液pH值小于7.0时,稻壳灰对有机污染物的吸附效果要好于pH值大于7.0时的吸附效果。该研究表明,稻壳灰经过碱洗处理后,可以用作吸附剂,吸附污水中的有机污染物,实现废物的再次利用。