Effects of different concentrations of super-absorbent polymers on soil structure and hydro-physical properties following continuous wetting and drying cycles

Super-absorbent polymers (SAPs) are widely used chemical water-saving materials, which play an active role in the accumulation of soil water and the improvement of soil structure. Little is known about their performance with repeated usage or about factors influencing their efficiency under alternate wetting and drying cycles. In this study, various concentrations of SAP (0, 0.1, 0.2 and 0.3%) in soil following three continuous wetting and drying cycles (T1, T2 and T3), were studied to determine effects on soil structure stability and hydro-physical properties. The results indicated that the SAP improved soil water supply capacity under conditions of mild drought (T2) and sufficient irrigation (T3) at concentrations of 0.2 and 0.3%, but a reduction was observed under severe drought conditions (T1), which was negatively correlated with the SAP concentration. The physical adsorption of the SAP by soil and the chemical connection between the SAP and soil mineral colloids as Si-O-Si bonds, -OH bonds and different crystalline silica were the important factors that directly lead to the reduction of water retention capacities of the SAP with alternating wet and dry conditions. Compared with the control, the soil liquid phase ratios of the SAP treatments were increased by 8.8–202.7% in the T1 and T2 cycles, which would have led to a decrease in the soil air phase ratios. After repeated wetting and drying cycles, the SAP treatments increased the amount of >0.25 mm soil aggregates and the contents of water-stable macro-aggregate (R_0.25), and decreased the amount of <0.053 mm soil aggregates, especially with higher concentrations of the SAP. Increases in mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD), and declines in fractal dimension (D) and unstable aggregates index (E_LT) were all observed with the SAP treatments, which indicated an improvement in soil stability and structure. It was concluded that the distribution and stability of soil aggregates and soil water supply capacity was closely related to SAP concentration, soil moisture condition and the interaction between the SAP and soil particles.     

水分胁迫与小麦产量性状及籽粒容重的关联度研究

本研究利用相关性分析及灰色关联度分析法,对10个小麦新品种的产量、容重等7个主要性状进行了分析,结果表明：相关性分析结果显示小麦产量性状及容重受水分的影响不同的性状表现不同幅度的减小,灰色关联度结果表明水旱地条件下各性状对单株产量及容重的关联度大小并不一致,各性状对单株产量及容重的关联度大小不同。在沧州地区选择小麦品种时品种的分蘖力和成穗率是首要考虑的条件,穗粒数也要兼顾考虑,小麦籽粒产量及小麦籽粒容重是比较复杂的综合性状,由许多因素相互结合、互相作用。因此,应用灰色关联度分析方法评价性状间的影响程度是客观可行的,可用于今后的育种实践中。     

小球藻水环境毒理学研究进展及应用前景

小球藻作为水体中的初级生产者,是水生生态系统不可或缺的一部分,对促进物质循环、能量流动有着重要意义,同时也是水环境毒理学评价的标准试验藻种。为了给小球藻的水生态风险评估及相应产品的开发提供参考数据,本文系统分析了小球藻培养影响因素,概括了其产生的毒理效应,并对其营养价值与应用前景等进行了综述。本文认为温度、光照、pH、营养盐、氮磷比是小球藻规模化培养过程中的影响因素,重金属、农药、新型纳米材料、抗生素等污染物可对小球藻产生毒性效应,小球藻在污水处理、生物能源等领域具有较好的应用前景。     

设施土壤障碍分析与平衡肥施用效果研究

对宿城区设施土壤进行采样测定与分析,明确土壤养分污染的主要障碍因子,根据土壤所缺养分设计平衡肥配方,研究平衡肥施用在作物增产提质与消除土壤污染方面的作用效果。实验室分析测定与田间试验结果表明：（1）宿城区代表性设施土壤总体上存在有机质含量和有效磷水平偏低的问题;部分土壤存在次生盐渍化现象,土壤速效氮、速效钾含量水平总体偏高,但变异较大,少数土壤仍存在氮素和钾素供应不足的问题。（2）土壤水溶性盐含量变异很大,高浓度导致土壤存在盐渍化危害,低浓度导致土壤养分供应强度不能满足作物生长基本需求;部分土壤水溶性K⁺/Mg²偏高、部分土壤K⁺/Mg²偏低,多数土壤Mg²⁺/Ca²⁺严重偏低。（3）根据土壤养分、盐分状况配制的平衡肥,具有促进作物高产优质、降低土壤污染负荷的作用,其中以450 kg/hm²处理效果较为突出。     

玛纳斯河流域土壤水稳定同位素特征及运移机制

干旱区土壤水分垂直方向运移与分配,特别是膜下滴灌绿洲地区土壤水分垂直方向分布现状与运移机制尚不清楚。为探究干旱区农田生态系统水分层贡献问题,阐明农田土壤中水分运移过程,于2019年沿新疆玛纳斯河流域农田土壤进行分层采样,依次为0~5、5~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm。测定了稳定同位素δD和δ¹⁸O值,对同位素δD和δ¹⁸O值进行数据分析。结果表明： δD和δ¹⁸O最大值位于0~5 cm土层,分别为-25.64‰和-0.19‰; δD和δ¹⁸O最小值位于20~40 cm土层,分别为-108.32‰和-8.19‰。0~5 cm土层δD和δ¹⁸O值较高,表明上层比下层更易受水分蒸发作用影响,存在强蒸发效应。随土层深度增加,δD和δ¹⁸O值呈减小趋势,其中80~100 cm土层变化趋势缓慢。氘盈余值表现为山地>平原>荒漠>山前。研究表明,受长期膜下滴灌影响,加之蒸发作用强烈,玛纳斯河流域土壤水分迁移过程发生改变。     

茄子叶面喷施大量元素水溶肥试验初报

大量元素水溶肥具有水溶性好,易被作物吸收,能实现水肥同施,省水省肥省工等优点。采用随机区组设计,研究叶面喷施全福大量元素水溶肥对茄子生产的影响,结果表明：在常规施肥基础上,喷施全福大量元素水溶肥处理能促进茄子生长发育,改善农艺性状,每667㎡增产213.3 kg,增产7.34%,增产达显著水平。     

油菜秸秆纤维对水泥胶砂孔隙特征的影响

为探究油菜秸秆纤维对硅酸盐水泥胶砂孔隙的影响及其作用机理,将处理后的油菜秸秆分别按照0、1%、2%、3%和4%质量分数的比例掺入水泥中,对不同秸秆纤维掺量水泥的标准稠度用水量及凝结时间进行测定,研究不同龄期（3、7、28 d）下油菜秸秆的掺量对水泥胶砂孔隙率和孔隙特征的影响。结果表明,随着油菜秸秆掺量的增加,水泥胶砂试块的表观密度逐渐减小,其中,当掺量为4%时,其表观密度相比基准组降低9.27%;当掺量为1%时,其孔径分布与基准组相近;当掺量为3%和4%时,两组的孔径分布相近,在龄期为28 d时,胶砂的有害孔占比分别为14.2%和15.4%,多害孔占比分别为24.15%和25.01%,与基准组相比,多害孔和有害孔增幅较大,均约为基准组的3.5倍。随着秸秆掺量的增加,水泥胶砂最可几孔径均减小;随着龄期的增加,水泥胶砂最可几孔径减小,多害孔及有害孔比例相对减少。显微形貌分析结果表明,油菜秸秆纤维掺量为1%时,与水泥界面粘接较好;掺量为3%和4%时,多害孔及有害孔增加,主要出现在秸秆纤维周围。     

灞河流域水环境数值模拟研究

【目的】对灞河流域水环境状况进行数值模拟分析,为湖泊型城市河道水质时空分布特征及水质类型主导性指标的分析提供参考。【方法】利用DHI MIKE21FM中的HD模块耦合Ecolab模块,选取溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、叶绿素a（Chl-a）、氨氮（NH₃-N）和总磷（TP）共5项指标作为水环境模型的状态变量,参考WQ模板中各指标的生化反应方程并对其修改后,以灞河流域下游城区段内灞河和浐河为研究对象,构建了适用于研究区的水环境模型,利用该水环境模型分析了基准年、丰水年、平水年与枯水年条件下灞河口水质特征,采用BP神经网络算法计算了灞河流域的时均综合水质类型,并对其空间分布进行了分析;采用主成分分析法（PCA）评估了灞河流域时均综合水质类型的主导性指标。【结果】灞河口水质超标因子主要为NH₃-N和COD,丰水年与平水年超标时间较基准年有所增加。浐河和灞河交汇前,灞河时均综合水质类型为Ⅱ类,浐河时均综合水质类型为Ⅳ类。浐河和灞河交汇后,灞河时均综合水质类型下降至Ⅳ类。研究区水质类型主导性指标为COD和NH₃-N。【结论】灞河流域时均综合水质类型在不同水文条件下基本都处于Ⅳ类。所构建的水环境模型在湖泊型城市河道水质时空分布特征及水质类型主导性指标分析中具有较好的精度和普适性。     

基于工作流的农业污染模型构建方法与应用

【目的】 农业面源和土壤重金属污染严重威胁了我国农业绿色可持续发展,开发服务于污染监管业务的污染管理决策系统,建立基于工作流的农业污染管理决策模型,有利于为加强土壤污染防治和开展土壤修复工作提供科学的指导和决策。【方法】 文章以工作流技术和污染评价模型组织方法为切入点,将农业污染模型的构建和工作流流程执行分开设计,使得工作流流程设计更加易于理解和分析,同时可以降低了农业污染评价模型和运行环境之间的依赖,使其可以适用于不同粒度和层次的农业面源和重金属污染管理。 【结果/结论】 通过工作流技术建立不同决策场景下农业污染的模型构建、重组、复用和调配的工作流框架,使得农业污染评价模型在计算机环境下自动化运行、控制、管理,最终实现一种灵活的范式组织和使用模型。基于工作流的农业污染模型构建可以保护和合理利用土地资源、规范并简化决策管理过程中的数据分析过程,并且提高数据利用效率。     

等高反坡阶措施下玉米水分利用效率对坡耕地土壤水分变化的响应

【目的】探明坡耕地等高反坡阶措施下作物水分利用效率对土壤水分变化的响应,为云南坡耕地作物种植提供科学依据。【方法】以玉米为供试材料,在2019－2020年进行大田试验,设置等高反坡阶措施（2个不同坡度布设等高反坡阶的坡耕地样地）与原状坡耕地无处理（1个未扰动的对照样地）两种处理方式,通过野外定位监测方法,分别在玉米播种前及拔节期、抽雄期、吐丝期、灌浆期和成熟期,使用时域反射仪（TDR-300）在坡上、坡中、坡下3个坡位随机选点测定0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm和30～40 cm土层的土壤体积含水率,并分析作物群体光合势（LAD）、叶片瞬时水分利用效率(LWUE)的相关响应。【结果】等高反坡阶措施下玉米群体光合势（LAD）高于对照样地,其中以坡中促进效果最为显著,平均增幅为19.3%,且在生长后期保持相对较高的LAD并持续较长时间;等高反坡阶样地玉米蒸腾速率（T_r）与对照样地无显著差异,但净光合速率（P_n）、叶片瞬时水分利用效率（LWUE）均高于原状坡耕地样地;等高反坡阶样地土壤水分表现为坡中＞坡下＞坡上,布设该措施后土壤水分增高,平均增幅为24.4%,同时提高了土壤水分有效性以及中效水和易效水的占比(90%);LWUE与P_n、LAD呈极显著正相关（P<0.01）,与土壤体积含水率呈显著正相关（P<0.05）。通径分析表明,P_n和土壤体积含水率对玉米LWUE起主导作用,等高反坡阶措施可以提高P_n和土壤水分,进而获得较高的LWUE。【结论】布设等高反坡阶措施可以提高坡耕地土壤水分,使玉米叶片维持较高的光合作用并保持最佳的生理状态,可以提高作物叶片瞬时水分利用效率并促进玉米生长发育,进而为玉米干物质生产奠定生理基础。