Water quality,ecological processes and management procedures in a periphyton biofiltration system in mariculture: A statistical analysis

A periphyton biofiltration system of mariculture effluents was studied to identify ecological processes and management procedures that strongly affect the biofilter functioning, in order to attain optimal biomass production and nutrient removal. The multivariate statistical technique of factor analysis allowed reducing the large amount of data available into three main factors. The first factor, which accounted for 49% of the overall data variability, was herein called “biological activity” as it represents the joint effects on the variables measured of photosynthesis, N and P uptake, respiration and decomposition of organic matter. The second and third factors were “autotrophic biomass density” and “nitrite and phosphate uptake/release balance”, which, respectively, accounted for further 20% and 14% of the data variability. A conceptual model, describing the functioning of the periphyton biofilters, revealed a delicate equilibrium among the different processes, whose understanding help to manage the biofilters towards optimal production of periphytic biomass and nutrient removal. Raising flow rate raised the overall nutrient uptake rate but reduced uptake efficiency and diluted nitrifying particles. A reduced flow rate led to sedimentation of organic particles, decomposition and nutrients re‐mineralization. Apparently, control of water flow and nutrient content, periphyton substrate area and the cleaning of the effluent supply system are key management elements for the operation of a periphyton‐based biofilter system that maximizes both periphyton biomass production and nutrient removal.     

猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种土地利用方式对土壤养分状况的影响

为深入了解不同土地利用方式下土壤养分水平的差异及施肥和管理中存在的问题,选取陕西省周至县农耕区为研究区域,采用地统计分析和GIS相结合的方法,研究了猕猴桃园和小麦—玉米轮作田两种不同土地利用类型下土壤养分含量、养分相关性、空间变异特征及其分布格局。结果表明:猕猴桃园有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.55±3.13)g·kg~(~(-1)),(80.58±14.69)mg·kg~(~(-1)),(23.37±6.09)mg·kg~(~(-1)),(102.79±12.74)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.32±0.49;小麦—玉米农田有机质、碱解氮、有效磷和速效钾4种养分含量分别为:(19.43±2.63)g·kg~(~(-1)),(78.80±11.39)mg·kg~(~(-1)),(24.83±6.06)mg·kg~(~(-1)),(95.03±11.75)mg·kg~(~(-1)),pH值为7.41±0.58。猕猴桃园土壤有机质、碱解氮和速效钾含量均高于小麦—玉米农田,仅有效磷含量比小麦—玉米农田偏低。研究区主要养分要素的变异系数都处于10%~100%,属于中等空间变异性。在猕猴桃园中,有机质、碱解氮、有效磷、速效钾两两之间均呈极显著或显著正相关;在小麦—玉米农田,pH值与有机质表现出显著负相关。研究区土壤有效磷含量较为丰富,碱解氮含量处于中等偏高水平,有机质含量处于中等偏低水平,而速效钾含量总体缺乏。整体上猕猴桃园比小麦—玉米农田养分水平高,这主要与不同的田间管理和施肥状况有关。因此,今后应采取维持氮肥、控制磷肥、增加钾肥的措施,并十分重视有机肥的使用。此外,针对不同土地利用类型和土壤肥力状况进行分区培肥管理,普及科学施肥,提高肥料利用效率也是提升土壤肥力水平的重要措施。     

不同坡位植被生长状况与土壤养分空间分布特征

地形和土壤是影响植被群落的重要因素,植被生长状况与土壤养分含量随地形而变化。以吴起县枣庄沟小流域为研究区,采用样方法对不同坡位草地植被群落进行了植被调查,采集0—20cm的表层土壤测定土壤有机质、全氮、全磷含量,研究不同坡位上植被群落与土壤养分变化关系,以期了解黄土高原丘陵沟壑区地形对植被恢复的影响机制,为当地生态恢复提供科学依据与指导。结果表明:不同坡位上草地植被群落物种多样性、丰富度及地上生物量虽无显著差异,但各项指标均表现出坡下>坡中>坡上的趋势,这与土壤养分含量变化趋势相同。其中坡下位置各项土壤养分含量均为最大,植被生长状况最好;而沟坡位置土壤有机质含量、全氮含量、物种丰富度指数与地上生物量均为最低。植被生长状况与土壤养分在不同地形上变化趋势基本一致,具有一定相关性。     

污泥改良沙土中重金属及营养元素的迁移转化

为探究城市污水厂离心脱水污泥改良沙土对重金属及营养成分迁移转化的影响,利用掺混量为15%的污泥改良沙土作为0—20 cm土层土壤,通过饱和淋洗的方式分析了重金属及营养成分在土层中含量及形态转化,揭示了土层中重金属及营养成分迁移转化规律。结果表明:从重金属总量来看,试验淋洗10次后,土壤表层Cu,Pb,Zn,Cr滞留率较高,分别为78.57%,78.72%,86.35%,76.61%,Ni滞留率较低,为40.37%。但随着淋融次数的增加,重金属都存在一定淋失或向下层土壤迁移的风险;从重金属形态来看,各重金属Ni,Zn,Cr,Cu,Pb活性系数（MF）分别为1.657,0.531,0.265,0.113,0,由此可以得出,Ni,Zn在土壤环境中性质不稳定,Cr,Cu性质较为稳定,Pb最为稳定;改良沙土中氮磷营养元素在淋洗后含量下降,氮的流失率为39.36%,磷的流失率为18.67%,氮素较磷素易发生流失,下层沙土氮提升量高于磷。     

沼渣对铅锌冶炼废渣生物化学性质及植物生长的影响

为研究沼渣作为改良剂对铅锌冶炼废渣环境条件的改善及修复植物生长的影响,采用盆栽试验研究不同比例(0,1%,3%,5%,7%,9%)沼渣添加和黑麦草(Lolium perenne L.)生长对废渣养分含量、微生物学特性、重金属赋存形态及黑麦草的生物学特征的综合影响。结果表明:与对照废渣相比,添加沼渣后废渣养分(N、P、K)、有机质、酶活性(碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶)、微生物数量(细菌、真菌和放线菌)以及微生物活性(呼吸强度)均显著(p0.05)增加;不同比例沼渣添加均显著增加黑麦草鲜重、根长、株高并显著降低植物组织(地上和地下部)中重金属含量(p0.05)。沼渣添加和黑麦草生长通过促进废渣中酸溶态重金属(Cu、Cd、Zn、Pb)向残渣态转化进而降低废渣中重金属的生物有效性。典范对应分析表明,沼渣施用量在5%,7%,9%时对废渣微环境条件改善作用较大,其中,较低的沼渣添加量(5%)就能显著改善废渣的微环境条件及促进修复植物健康生长。因此,综合考虑沼渣作为有机改良剂的最佳费用和效应间的关系,在设置试验条件下,可将5%的沼渣添加量作为铅锌冶炼废渣有机改良及植物修复的最佳施用比例。     

高位虾池养殖水对沟渠土营养盐的影响

以海口市东营镇高位虾池作为研究靶点,监测及分析养殖水体的理化指标及沟渠土中的营养盐,结果表明:养殖中、后期水体中的pH、水温、盐度、溶解氧都在对虾养殖的适应范围内,但后期的养殖水体与中期相比,氨氮含量增加了137%,COD含量增加了33%,与对虾养殖的适应范围上限值相比,氨氮超标1.94倍,COD超标1.17倍;沟渠土沉积物中的营养盐与背景土中的相比,超标6～48倍,沟渠土沉积物中的营养盐基本为深层含量大于表层含量,但沟渠土沉积物中的C/N比值介于2.8～16.0之间,有利于有机物的分解,腐殖化程度高。     

玉米田养鹅对土壤理化性状、杂草多样性及玉米生长的影响

为探究"玉米田养鹅"对农田生态系统杂草多样性、土壤理化性质及玉米生长状况的影响,以林芝市八一镇章麦村试验田为研究对象,运用对比方法,研究玉米田养鹅(Raising geese in cornfield,RGC)和对照(Control,CK)土壤理化性质、杂草多样性及玉米生长的异同,旨在通过田间状态的描述和中间状态的研究,为以后优化玉米田调控措施提供依据。结果表明:1)RGC处理有19种杂草,其中以菊科植物最多,对照组仅有9种。不同功能群杂草密度相差很大,双子叶一年生或越年生被子植物功能群杂草密度远远高于其他5种功能群;RGC处理提高了杂草群落Shannon-Wiener和Simpson多样性指数,但降低了Pielou均匀度指数和Margalef物种丰富度指数;2)RGC处理土壤含水率较对照高1.27%,与对照相比差异不显著(P0.05);3)随着土层加深,RGC和对照土壤紧实度均呈逐渐增加趋势,且RGC对紧实度影响显著;4)对照土壤碱解氮含量为86.48mg/kg,略高于RGC处理2.67mg/kg(P0.05),速效钾含量为161.07mg/kg,略高于RGC处理28.66mg/kg(P0.05),而RGC的土壤中速效磷含量为120.98mg/kg,是对照(106.25mg/kg)的1.14倍(P0.05)。结论:RGC处理增加了农田系统杂草数量、种类和生物量,提高了生物多样性,使土壤紧实度明显减小、土壤含水率增加及土壤养分含量出现差异,且玉米各项农艺性状低于对照。     

蚯蚓养殖对幼龄胶园土壤养分及橡胶树根系生长的影响

本研究旨在探讨林下蚯蚓养殖对幼龄胶园土壤养分及橡胶树根系生长的影响。以牛粪作为原料,于 2017 年 4—11 月在 4 年生幼龄胶园铺设粪垄养殖蚯蚓,并测定土壤养分和根系生长情况。结果表明,与对照（CK）相比,铺设粪垄无蚯蚓养殖（WQ）和铺设粪垄蚯蚓养殖（Q）处理总体上可显著提高土壤硝态氮、速效磷、速效钾和土壤水分含量以及土壤 pH,而对土壤铵态氮、有机质、微生物活性及微生物群系数量无显著影响（p<0.05）;和 CK 相比,WQ和 Q 处理显著促进根的生长,并提高吸收根的比例（p<0.05）。综上所述,在幼龄胶园养殖蚯蚓短期内（半年）可提高土壤速效养分含量,促进根系生长。     

海南岛芒果园施肥现状调查及土壤养分状况分析

本文主要通过了解海南岛芒果园施肥现状及对应的土壤养分状况,综合分析施肥管理现状,为芒果种植科学施肥提供理论基础。研究结果表明,海南岛芒果主产区肥料投入平均水平为 N 334.01 kg/hm2、P2O5 177.10 hm2、K2O 184.21 hm2,其中 N∶P2O5∶K2O 为 1∶0.53∶0.55,芒果化肥消耗系数为 0.059 01 kg/kg,纯氮消耗系数为 0.020 7 kg/kg,施用有机肥农户比例为 76.92%,有机肥平均施用量低于 333.33 kg/hm2。海南岛芒果主产区土壤有机质含量偏低,范围为11.16~17.22 g/kg;碱解氮含量偏高,范围为 278.86~859.10 mg/kg;速效磷含量差异较大,为21.74~81.73 mg/kg;速效钾含量在 96.56~97.19 mg/kg。综上所述,海南岛芒果园氮磷钾肥料投入比例不科学,钾肥投入量偏低,建议增施钾肥;有机肥投入严重不足,建议提高施用有机肥农户比例,增大有机肥施用量。     

三峡水库城区消落带人工草本植被土壤养分含量研究

为研究三峡水库城区消落带人工植被种植后,经不同淹水时间土壤的化学特性变化规律,及探讨城区消落带植被重建对库区水质的潜在影响,分别对2012年6月、2013年3月、2013年5月、2013年7月、2013年9月城区消落带扁穗牛鞭草(Hc)、狗牙根(Cd)、小巴茅(Ss)和裸地土壤的pH值和养分含量进行了调查研究。结果表明,植被类型对土壤pH值、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、全磷(TP)含量有显著影响。综合而言,与裸地相比,人工草本植被土壤pH值和养分含量无显著差异。该区土壤pH值在6.5~8.5间波动。不同淹水时间的城区消落带土壤营养元素含量间存在较大差异。随取样时间的延长,裸地和人工植被土壤pH值、有机质含量呈波动变化。AN含量在2013年3月、2013年9月消落带刚开始落干时较高。然而,AP含量在2012年6月最大,此时,裸地、扁穗牛鞭草、狗牙根、小巴茅土壤AP含量分别为(2.62±0.30),(3.92±0.34),(1.08±0.16),(1.24±0.06) mg/kg。土壤全磷、全钾含量则在研究后期有所增加。研究表明,除地表植被、水文因素外,城市污水排放、强烈人为干扰、地表径流带来的点/面源污染等也影响该城区消落带土壤营养元素含量。对于三峡库区长江重庆主城区河段而言,由人工草本植被构建造成的水体富营养化程度有限。