施肥对云南洱海流域蒜田土壤氨挥发和大蒜产量的影响

  【目的】  探究不同施肥措施及施氮量对大蒜产量的影响以及蒜田的氨挥发排放特点,实现在保证效益的前提下的最小环境代价。  【方法】  田间试验在云南省大理市进行,试验设不施肥 (CK);常规施肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为675、180、150 kg/hm2,CF);减少20%的CF处理化肥用量 (N、P₂O₅、K₂O分别为540、144、120 kg/hm2,T1);T2处理是将 T1 处理中的氮以有机肥替代;T3处理是将T1 处理中的磷以有机肥替代;T4处理是按有机肥当季矿化率 25% 折算,以有机肥替代 T1 处理中的氮投入; T5处理是按有机肥当季矿化率 25% 折算,以有机肥替代 T1 处理中的磷投入;T6处理是以控释肥替代 T1 处理中的化肥氮,共8个处理。T2和T4处理为单施有机肥,总氮投入量分别为540和2160 kg/hm2;T3和T5处理为有机无机肥配合,总氮投入量分别为540和1224 kg/hm2。每季大蒜施肥4次,每次施肥后,采用密闭室间歇通气法吸收、分析田间氨挥发排放量,在收获期对大蒜进行测产。  【结果】  CF处理的大蒜产量最高,且显著高于其他所有处理,除对照外,其他6个处理的大蒜产量之间没有显著差异。蒜田氨挥发主要发生在每次施肥后的7 天内,整个生育期氨挥发速率峰值变化范围为2.21～9.83 kg/(hm2·d)。不同时期氨挥发累积排放量也存在差异,基肥期氨挥发损失量为4.93～27.77 kg/hm2,第1次追肥损失量为3.24～19.55 kg/hm2,第2次追肥损失量为2.80～18.57 kg/hm2,第3次追肥损失量为3.60～15.29 kg/hm2。CF、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理的氨挥发累积量分别为71.76、52.30、30.56、53.65、44.67、59.95和40.22 kg/hm2,氨挥发损失分别占施氮量的10.63%、9.48%、5.50%、9.72%、2.02%、4.80% 和7.30%。CF处理的氨挥发量和氨挥发损失比例明显高于其他6个处理;在其他6个处理中,氨挥发量的顺序为T2 < T4 ≈ T6 < T1 ≈ T3 < T5 (P < 0.05)。  【结论】  洱海地区常规施肥获得的大蒜产量显著高于减量和有机肥替代施肥模式,但其氨挥发量和损失率也明显高于其他模式。T1～T6处理中,大蒜产量没有显著差异,但是氨挥发量和损失率却不同。有机肥施用量大也会显著增加氨挥发量和氮损失率,在高量有机肥中配合尿素显著增加了氨挥发量和氮素损失率。因此,氮素施用量决定着氨挥发损失量。综合考虑农学和环境效益,在洱海流域,减少常规氮肥用量的20%,并以有机肥氮替代全部化肥氮为适宜的施肥方式。     

规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb, Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As（简称重金属）的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层（0～20 cm）共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献。结果表明,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响。根据背景调查、重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥。富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献。灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险。     

规模化猪场废水灌溉农田土壤Pb, Cd和As空间变异及影响因子分析

为了了解长期灌溉猪场废水对农田土壤Pb、Cd和As(简称重金属)的影响,采集了河北省京安猪场周边农田的清洁区和灌溉8年猪场废水的污灌区耕层(0～20 cm)共52个土壤样品,并测定了样品中重金属的全量和有效态含量,应用GIS结合地统计学方法对重金属进行了空间结构和分布特征分析,探讨规模化猪场周边农田土壤重金属积累的影响因子及其贡献.结果表明,重金属全量和有效态含量的变异函数均很好地符合球状模型,其中全铅、有效铅、全砷、全镉和有效砷受随机性因素和结构性因素共同影响,有效镉主要受结构性因素影响.根据背景调查、重金属与pH值和土壤养分的相关性分析以及重金属变异函数分析,土壤中Cd和As污染来源为猪场废水和化肥,Pb的污染来源为化肥.富集因子分析表明,污灌猪场废水对土壤Cd和As富集效应很小,施用化肥对Pb富集有较大贡献.灌溉猪场废水会降低土壤pH值而增加重金属有效态含量,因此,需注意施用猪场废水带来重金属污染风险.     

粪草比对猪粪与稻草干发酵产沼气及古菌群落的影响

为获得猪粪与稻草联合厌氧干发酵较佳原料配比,采用批次试验在进料有机负荷(organic loading rate,OLR)为90 g/(L·d)和中温((37±1)℃)的条件下研究猪粪与稻草挥发性固体(volatile solid,VS)质量比(1∶0、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、0∶1)对干发酵厌氧消化性能的影响。结果表明,猪粪与稻草不同配比累积VS甲烷产率分别为188.8、204.0、213.4、198.1、168.5、169.6和124.7 mL/g,猪粪与稻草配比为2∶1时累积VS甲烷产率最高,与猪粪单独发酵处理相比甲烷产率提高13.0%。协同效应分析表明,猪粪与稻草不同配比联合厌氧干发酵均存在协同作用,当配比为2∶1时协同效应最大,增率达到27.5%。古菌群落分析表明,发酵前后各配比古菌Shannon指数下降幅度与累积甲烷产率变化规律一致,当配比为2∶1时Shannon指数下降幅度最大,达到29.1%;Methanosphaerula为试验中优势菌属,其相对丰度与累积甲烷产率呈正相关。在中温厌氧干发酵工程应用中,建议猪粪与稻草VS配比为2∶1,设计水力停留时间为36 d。     

一组复合菌发酵秸秆的理化效应及饲喂效果

采用人工培养及动物饲喂方法，研究了玉米秸秆粉经复合菌发酵后的变化及对鸡的饲喂效果。结果表明，玉米秸秆粉经一组复合微生物发酵后，电镜显示秸秆细胞壁结构受到破坏，原来致密、有序的组织结构被打乱，形成了大量的空洞。秸秆的主要成分纤维素、半纤维素和木质素分别下降了26．36％，43．30％和26．96％，粗蛋白提高了60．41％。动物饲喂实验表明，可以替代10％的原混合饲料，说明农作物秸秆经复合微生物发酵后，秸秆中与木质素交连在一起的纤维素和半纤维素游离出来，增加了细胞壁及胞内容物与微生物酶的接触机会，提高了农作物秸秆生物降解效率，提高了秸秆的营养价值，有利于动物的消化吸收。     

都市再生水灌溉绿地水质控制标准的制定研究

城市污水的再生利用是解决城市缺水的有效途径之一.根据再生水的来源及性质,将灌溉绿地水质控制项目分为基本控制项目和选择控制项目两类.基本控制项目主要包括再生水灌溉绿地对植物生长和土壤、地下水、人身健康安全有影响的指标,共计13项;选择控制项目包括对环境有较长期影响或毒性较大的污染物指标,共计22项.根据国内外研究概况、室内水培试验和田间灌溉试验的结果,总结再生水灌溉绿地水质控制标准,对每项指标给出了最大限值.     

猪粪中重金属元素含量及其变化特征分析

为研究猪粪中重金属含量及其变化特征,以天津市某猪场为例,连续4年开展猪粪中7种主要重金属的定位监测,分析猪粪中重金属元素含量及其季节性和周年性变化规律。结果表明：猪粪中重金属种类以锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）为主,平均含量分别为（1 192.37±153.33）、（188.67±40.53） mg·kg^-1和（83.76±58.79） mg·kg^-1,铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）和汞（Hg）含量相对较低,平均含量分别为（4.51±2.57）、（0.98±0.75）、（0.22±0.04） mg·kg^-1和（0.021±0.004） mg·kg^-1。猪粪中主要重金属含量在不同年份、不同季节均表现出一定的差异性： Zn含量的年度差异在秋季最小、冬季最大;Cu含量年度差异在春季最小、夏季最大;Cr含量年度差异在秋季最小、夏季最大;Pb含量年度差异在冬季最小、夏季最大;Cd含量年度差异在夏季最小、秋季最大;不同季节As和Hg含量的年度差异均表现明显,且在冬季差异最大。研究表明,猪粪中重金属含量受季节、生长阶段、饲料配比以及防病抗病等因素的影响,应从源头严格控制饲料添加剂的用量,确保猪粪的高效资源化利用和粪肥的农田安全利用。     

消化污泥经臭氧-紫外处理对大叶木耳菜水培产量及品质的影响

利用臭氧-紫外处理污泥,在杀菌的同时增加了污泥中作物可利用成分,从而提高水培效果。研究表明,与霍格兰营养液相比,污泥经过臭氧-紫外处理(0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h)后,污泥水培有利于提高大叶木耳菜中维生素C、叶绿素和可溶性蛋白质含量,第40 d收获时,三者最高可分别提高0.43 mg·100g^-1、7.70 SPAD和5.35 mg·g^-1;随臭氧-紫外处理污泥时间的延长,植株鲜重、地上部鲜重增加,与处理0 h组相比,处理2.5 h组在第40 d收获时两者分别提高7.90、6.71 g·株^-1。第40 d收获时,除未经臭氧-紫外处理实验组大叶木耳菜中粪大肠菌群个数高出标准限量值,其他污泥处理组及霍格兰营养液处理(CK)组植株中粪大肠菌群个数均符合标准。综合考虑大叶木耳菜产量、品质、卫生学指标及污泥处理成本,臭氧-紫外联合处理0.5 h的污泥更适合水培大叶木耳菜。     

洱海流域不同种植模式稻田生态系统服务价值评估

为研究不同种植模式稻田生态系统的服务功能价值,通过田间试验,设置Y-OL（70%化肥+30%牛粪-水稻-黑麦草）、Y-OV（70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕）、Y-ON（70%化肥+30%牛粪-水稻-冬闲）3种优化施肥轮作处理,以常规施肥单作处理C-ON（100%化肥-水稻-冬闲）为对照,结合功能价值评价法和当量因子法对稻田生态系统的服务功能价值进行估算。结果表明,Y-OL和Y-OV处理稻田生态系统服务功能价值分别为169 669元·hm^-2和168 405元·hm^-2,Y-ON处理为99 247元·hm^-2,C-ON处理为72 717元·hm^-2;Y-OL和Y-OV处理服务功能总价值均显著高于Y-ON和C-ON处理,且Y-ON处理服务功能总价值显著高于C-ON处理（P<0.05）。其中,优化施肥轮作处理的农产品经济价值、气体调节价值、消纳废弃物价值、水质净化价值、土壤有机质积累价值、营养物质循环价值、生物多样性价值和美学景观价值均显著高于常规施肥单作处理（P<0.05）。优化施肥轮作处理中,水稻-紫花苕轮作的水质净化价值和营养物质循环价值显著高于水稻-黑麦草轮作（P<0.05）。综上所述,70%化肥+30%牛粪-水稻-黑麦草轮作和70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕轮作的种植模式能有效提高稻田生态系统的服务功能价值,并且70%化肥+30%牛粪-水稻-紫花苕轮作模式效果更佳。