易利用态有机物质对水稻土甲烷排放的激发作用

为探讨外源有机物质对淹水稻田土壤CH4排放的激发作用,对比不同外源有机物质对土壤CH4排放的贡献差别,本研究选取3种标记的易利用态有机物(葡萄糖、乙酸和草酸)分别加入水稻土,进行了为期1个月的培养。结果表明:培养30 d后不同处理CH4的累计排放量差异显著(P0.05),其中,乙酸葡萄糖草酸对照;双因素方差分析结果显示,外源有机物质的添加加速了土壤易利用态有机质的矿化(即产生正激发效应);不同处理条件下激发作用产生的CH4分别占各处理CH4总累计排放量的73.3%(葡萄糖处理)、71.5%(乙酸处理)和40.9%(草酸处理),且CH4排放量与CH4激发效应之间极显著正相关关系说明土壤CH4排放主要要来自于土壤原有机质的分解,外源有机物质可能主要对土壤微生物活性及代谢途径有影响。     

农业大数据关键技术及应用进展

【目的】为了保障我国的粮食安全,促进农业大数据在农业领域的充分应用。【方法】通过对国内外大数据文献的调研和分析,对大数据理论的提出、发展和应用做了简单回顾。以此为背景,对农业大数据的关键技术和瓶颈问题进行分析,指出中国农业大数据发展中存在的主要问题,在此基础上,探索了农业大数据发展的理论、应用方法以及相关案例等,并对未来农业大数据发展进行了展望。【结果 /结论】我国农业现代化需要大数据技术提供决策支持,并结合人工智能技术、物联网技术、互联网技术在农业全产业链中的发挥合力,促进农业转型升级,实现我国农业全要素的现代化、信息化发展。     

不同固体碳源释碳特征及其对反硝化脱氮效果研究

碳源是低碳氮比废水反硝化过程的限制性因素之一,外加固体碳源可以强化微生物反硝化脱氮效果。为筛选出合适的外加碳源,本研究选用廉价的农业废弃物(稻草和锯木屑)和水生植物(绿狐尾藻和梭鱼草)作为固体碳源材料,分析不同固体碳源材料的释碳特征,比较其对反硝化过程的脱氮效果。结果表明,4种材料的释碳过程均符合二级动力学方程,其释碳能力大小为:稻草(25.64 mg/(g·L))梭鱼草(23.64 mg/(g·L))锯木屑(22.37 mg/(g·L))绿狐尾藻(20.45 mg/(g·L)),其中,绿狐尾藻的释放速率最快,其COD释放浓度达饱和浓度一半时所用时间仅为3.56 h。4种材料作为外加固体碳源可显著提高反硝化脱氮效率,其对水体硝态氮的去除率均达80%以上。由于梭鱼草在试验后期出现氨氮的大量积累,会造成水体二次污染。因此,稻草、锯木屑和绿狐尾藻适合作为外加碳源材料利用。     

亚热带稻田土壤持续固碳机制研究进展

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况,进一步提升稻田土壤肥力,从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地,其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程,促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控,从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。本文提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望：基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性,提出了系统研究稻田生态系统中土壤有机碳累积和转化的作用机制,构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法,以助力提升农田土壤肥力,加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。     

金井流域景观格局对地下水硝态氮时空分布的影响

以湖南省长沙县的金井流域为例,于2013—2014年春夏秋冬四季随机采集流域内120口饮用水井水体样品,研究景观格局对地下水硝态氮(NO_3~--N)浓度的影响。研究结果表明:金井流域地下水存在NO_3~--N污染,NO_3~--N浓度超过世界卫生组织饮用水标准(10 mg N·L~(-1))样品数占总样品数的4.9%~17.5%,且夏季和冬季NO_3~--N浓度超过世界卫生组织饮用水标准的频率高于春季和秋季;地下水文系统对NO_3~--N的输移使得流域地下水NO_3~--N浓度呈现明显的空间自相关性,采用Moran′s I全局指数评价方法的分析结果表明,夏季和秋季的空间自相关性较强(0.254~0.277),而冬季和春季的空间自相关性较弱(0.152~0.170);采样空间滞后模型对地下水NO_3~--N浓度与土地利用景观格局指数的拟合结果表明,地下水NO_3~--N浓度与农田、林地、居民地的面积比例显著相关(P0.05),且模型模拟的决定系数随季节和距离水井半径不同而变化。     

同步硝化反硝化菌（Alcaligenes faecalis WT14）养殖污水脱氮效果研究

为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH_4~+-N、NO_3~--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH_4~+-N以气态形式被去除,4.16%的NH_4~+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH_4~+-N的存在会促进NO_3~--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH_4~+-N和NO_3~--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH_4~+-N去除能力,但是会促进NO_3~--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L~(-1)和5.40 mg·L~(-1),最大NH_4~-N去除率和NO_3~--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO_3~--N和NO_2~--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L~(-1))-微氧(DO 0.50±0.10mg·L~(-1))条件下,WT14对养殖废水的NH_4~+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO_3~--N和NO_2~--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO_3~--N和NO_2~--N的还原,且不影响NH_4~+-N和COD的去除,提高了TN去除率。     

中国科学院华南植物园傅声雷研究员到亚热带农业生态所学术交流

4月9日,中国科学院华南植物园副主任傅声雷研究员应中科院亚热带农业生态研究所所长王克林研究员邀请到该所进行学术交流。期间,傅声雷在中科院亚热带农业生态过程重点实验室作了"植被恢复与土壤生态过程"的学术报告。他针对植被恢复过程中不同人工林生态系统的碳收支、植物配置与管理对     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素，该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地，以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象，研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律；结合线性混合模型，进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明，整个试验期间（2014-07－2015-05），绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen，TN）去除率均较高，其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%，TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明，影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量，其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上，因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。     

亚热带典型农林流域面源磷负荷估算与源解析

选取亚热带典型农林流域——金井河流域为研究对象,构建流域面源磷负荷估算模型,对流域面源磷负荷进行估算,并解析各形态磷负荷的空间分布特征。采用改进的输出系数模型和修订的通用土壤流失方程（RUSLE）分别建立模型的溶解态磷和吸附态磷模块,同时利用贝叶斯统计反演得到输出系数模型的参数后验分布以提高模型模拟精度。模型总磷负荷模拟值与观测值的误差绝对值为3.3%~27.1%,溶解态磷的决定系数（R²）和纳什效率系数（NSE）分别为0.84和0.82,吸附态磷的R²和NSE分别为0.68和0.65,模型对溶解态磷负荷的模拟效果优于吸附态磷。流域面源总磷负荷平均为64.3 kg·km^-2·a^-1,其中溶解态磷为29.6kg·km^-2·a^-1,其空间高值区主要集中在农田和村镇区域,林地、农田、居民地溶解态磷负荷分别为13.4、40.5、31.1 kg·km^-2·a^-1;流域吸附态磷负荷平均为34.7 kg·km^-2·a^-1,其空间高值区多分布在林坡地,林地、农田、居民地吸附态磷负荷分别为43.1、16.5、4.5 kg·km^-2·a^-1。研究表明,亚热带丘陵区面源磷负荷的治理需要根据不同形态磷负荷输出空间分布差异有针对性地开展管控措施。     

绿狐尾藻生态沟渠在低温状态下对磷的去除

为解决冬季生态沟渠磷去除效率低的问题,设置低、中、高水位下3条绿狐尾藻生态沟渠,研究不同水位下绿狐尾藻生态沟渠在低温条件下的总磷(Total phosphorus,TP)去除表现。结果表明:绿狐尾藻生态沟渠在整个冬季均有较高的除磷效果,平均TP去除率为61.9%～73.7%,且在高水位条件下,相对较高的水温和水下空间利于绿狐尾藻的生长,从而促进了TP的去除;而低水位下较高的溶氧(Dissolved oxygen,DO)浓度和根土界面利于基质对TP的吸附。根据磷质量平衡,植物吸收和沉积物吸附分别占进水TP负荷的30.27%～48.75%和18.38%～24.95%。研究表明,绿狐尾藻是一种适合种植于生态沟渠,用于磷去除的耐寒水生植物。