硝酸钙泥与硝酸镁泥磷吸附特性研究

对硝酸钙泥、硝酸镁泥两种化工废渣的磷吸附特性进行了研究。结果表明：用Langmuir方程能很好地拟合300℃焙烧后的硝酸钙泥硝酸镁泥和500℃焙烧后的硝酸钙泥硝酸镁泥对磷的等温吸附。300℃、500℃焙烧后的硝酸钙泥、硝酸镁泥的磷最大吸附量分别为37．45、32．36、35．59、28．82mg/g ,表面吸附强度因子分别为1．5615、0．2946、0．2948、0．2882mL/g ,最大缓冲能力分别为58．48、9．53、10．49、8．31mL/g。对磷的吸附效果最好的是300℃焙烧后的硝酸钙泥。300℃、500℃焙烧后硝酸钙泥、硝酸镁泥对磷的去除率达到83％～99％左右。去除率最好的是300℃的硝酸钙泥。     

改良剂施用对矿区复垦土壤水稳性团聚体及有机碳组分的影响

  目的  探究施用不同种类和数量改良剂对矿区复垦土壤水稳性团聚体和有机碳的影响。  方法  在山西省古交市屯兰煤矿复垦6年的地块上设置随机区组试验,在0 ~ 20 cm土层按土壤重量的1%、3%、5%分别施用腐殖酸和泥炭两种改良剂,于施用后1年和2年时两次取样测定0 ~ 20 cm土壤团聚体组成、有机碳含量及其组分,对不同种类和数量改良剂的改良效果进行评价。  结果  施用腐殖酸、泥炭后1年时各处理土壤 > 2 mm水稳性团聚体质量分数均高于对照,增幅为1.53% ~ 62.27%,且土壤水稳性团聚体均以大团聚体（> 0.25 mm）为主;施用改良剂后2年时各处理土壤水稳性大团聚体含量降低,降幅为1.73% ~ 11.35%,土壤团聚体以 < 0.053 mm粒级的团聚体为主。施用改良剂后腐殖酸处理的土壤有机碳储量、固碳量和固碳速率呈先增加后减少的趋势,泥炭处理随泥炭施用量的增加而增加。施用改良剂后土壤 > 2 mm粒级团聚体质量分数与土壤有机碳储量呈显著正相关。施用改良剂能增加复垦土壤矿物结合态有机碳含量,且施用腐殖酸处理的含量高于泥炭处理。施用改良剂后2年时与1年相比,复垦土壤颗粒态有机碳含量呈增长的趋势,土壤铁铝键结合态有机碳含量则呈降低趋势。施用腐殖酸、泥炭可增加复垦土壤羧酸、醇类等官能团含量,显著增加土壤中多糖物质的含量。  结论  在矿区复垦土壤上施用腐殖酸、泥炭可显著增加土壤大团聚体数量,提高土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒态有机碳含量及土壤固碳量;随腐殖酸、泥炭施用量增加,土壤固碳速率增加、固碳效率减小;复垦区土壤改良需逐年施用腐殖酸、泥炭等改良剂,才能获得稳定的改良效果。     

五台山土壤水稳性团聚体Ca—SOC和Fe(Al)—SOC分布特征

以五台山垂直带土壤为研究对象,按照垂直分布从高到低依次对亚高山草甸土(A)、山地草甸土(B)、棕壤(C)、淋溶褐土(D)和石灰性褐土(E)进行采集,研究土壤本身及各土壤2,2~0.25,0.25~0.053,0.053mm水稳性团聚体钙键合有机碳(Ca—SOC)和铁铝键合有机碳(Fe(Al)—SOC)的分布特征。结果表明:从A到E,各土壤Ca—SOC的含量没有明显变化趋势,而Fe(Al)—SOC的含量呈先升高后降低的趋势。随着团聚体粒径的减小,A的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量变化趋势相反(前者先升高后降低,后者先降低后升高),B的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量呈先降低后升高的趋势,D的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量变化趋势与B相反,表现为先升高后降低;此外,C的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量逐渐减小,而E的Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量逐渐增加。相关性分析表明,各土壤及2mm团聚体Fe(Al)—SOC与土壤有机碳含量之间呈显著正相关,相关系数分别为r土壤=0.898(P0.05),r2mm=0.978(P0.01)。各土壤及团聚体中Fe(Al)—SOC的含量明显大于Ca—SOC的含量,而且2~0.25mm和0.25~0.053mm团聚体Ca—SOC和Fe(Al)—SOC含量间都呈显著正相关。因此,五台山各土壤铁铝键的键合能力以及铁铝复合体的稳定性均高于Ca—SOC,且土壤和各级团聚体Fe(Al)—SOC的含量及分配比例明显高于Ca—SOC。     

硝酸钙泥、硝酸镁泥肥料化的土壤效应

利用盆栽试验研究了硝酸钙泥、硝酸镁泥及其与有机、无机肥料配合下对土壤肥力性状的影响。结果表明:施肥处理使土壤pH值、含盐量、有机质和全氮含量增加。其中Ca+W和Mg+W处理的土壤含盐量和全氮含量与CK处理之间差异显著,含盐量分别增加了0.202个百分点和0.162个百分点,全氮含量分别增加了54.68%和51.23%;Ca+Y和Mg+Y处理的土壤pH值、有机质含量与CK处理之间差异显著,pH值分别增加了0.38和0.36,有机质分别增加了70.51%和31.63%。由此可见,硝酸钙泥、硝酸镁泥与无机肥料或者有机肥料配合施用对土壤具有良好的改良作用,其次为与无机有机肥料配合施用。但盐分是影响硝酸钙和硝酸镁泥肥料化的主要因素。因此,硝酸钙泥、硝酸镁泥可与有机、无机肥料配置成复混肥料实现农业资源化利用,但须合理施用。     

两种城市污泥的小白菜效应研究

为确定太谷、农大两种污泥肥料在菜园土壤中的适宜施用量,通过单因素盆栽试验研究了太谷、农大2种不同城市污泥对小白菜产量、养分及重金属含量的影响。结果表明:适量施用污泥能增加小白菜产量,2种污泥的适宜施用范围不同,太谷污泥的适宜施用量为20 g·kg-1土,农大污泥的适宜施用量为120 g·kg-1土。施用污泥增加了小白菜氮、磷、钾养分含量和重金属含量。太谷污泥小白菜N、P、K含量的增幅依次为NKP,农大污泥小白菜N、P、K含量的增幅依次为PKN。随着太谷污泥施用量的增加,小白菜Cu、Zn、As、Hg 4种重金属含量均呈增加趋势。随着农大污泥施用量的增加,小白菜Cu、Zn含量呈增加趋势,As、Hg含量呈先增加后减少的趋势。小白菜重金属铜、锌、汞含量均是地上部低于地下部,而砷含量则为地上部高于地下部。在本试验的2种污泥不同施用量下,小白菜重金属含量均未超过国家蔬菜质量控制标准(GB 2762—2005)。     

沼气肥养分物质和重金属含量差异及安全农用分析

对山西省高平市不同沼气肥有机质、养分和重金属含量进行比较分析,结果表明:沼气肥的p H值均呈碱性。鸡粪沼液中有机质、全N、P、K含量均高于猪粪沼液,秸秆沼液中有机质和全K含量高于鸡粪和猪粪沼液。沼渣富含有机质,且秸秆沼渣有机质含量均高于猪粪沼渣。猪粪沼渣全N含量高于全P和全K,而秸秆沼渣全K含量高于全N和全P;两类沼渣中有效P含量占全P的比重最大。3种沼液的中、微量元素均以Cl含量最高,且超过农田灌溉水质标准(GB5084-2005);Ca和Mg含量次之,Cu含量最低。6个沼渣的中、微量元素均以Ca、Fe含量较高;3个猪粪沼渣均以Cl含量较少,而3个秸秆沼渣均以Mn、Cu含量较低。1号猪粪沼渣As含量超过有机肥料标准(NY525-2012)。由此可见,部分沼液和沼渣可能存在有害物质过高的问题,从而影响其农用的价值和效果,存在潜在的生态环境风险。同时,应加强相关标准的制定和完善,以确保沼气肥的安全、高效农业利用。     

硅对镉胁迫下黄瓜苗期生长及光合作用的影响

以“津绿21-10”黄瓜为试材,采用盆栽试验方法,研究了石灰性褐土在不同硅浓度介入对不同镉浓度胁迫下黄瓜苗期生长、光合色素含量、叶绿素荧光参数及光合参数的影响,以期探究硅对镉毒害的缓解作用.结果 表明:镉胁迫均影响黄瓜苗期生长,功能叶片光合色素含量,叶绿素荧光参数和光合参数.硅的介入提高了黄瓜苗期生长量、光合色素含量、PSⅡ实际光合量子产量(Y(Ⅱ))、光化学淬灭系数(qP)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs),降低了初始荧光(Fo)、胞间二氧化碳浓度(Ci);PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm),在较高浓度硅(Si≥300 mg· kg-1)介入后,各浓度镉胁迫下对Fv/Fm无显著影响,并且趋于稳定;黄瓜功能叶片类胡萝卜素在硅浓度100～300 mg·kg-1介入下,体现出其保护机制;高浓度镉(5 mg·kg-1)胁迫下,需施加足量硅浓度(Si≥200 mg·kg-1)才能体现对黄瓜苗期生理指标的缓解作用.说明硅介入可以缓解镉胁迫对黄瓜苗期生理特性的毒害,改善镉胁迫下黄瓜苗期叶片的光系统Ⅱ以及光合作用,施用适量的硅可以抑制和缓解镉污染土壤中植物的镉毒害.     

菌群预处理对高粱秸秆乙醇-甲烷联合转化效率的影响

生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖。秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率。本研究利用复合菌系MC1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸秆的降解特性,比较了秸秆单产甲烷发酵与乙醇-甲烷联产发酵的生物转化效率。结果表明：复合菌系MC1能有效降解高粱秸秆,预处理5 d秸秆的质量损失率达到39.64%,其水解液中可溶性化学需氧量（sCOD）及挥发性有机酸（VFAs）浓度达到最高,分别为8.10 g·L^-1和2.92 g·L^-1。预处理后秸秆单产甲烷发酵时,5 d-预处理体系的甲烷产量（以挥发性固体计）最大,达到180.68mL·g^-1,比未处理秸秆提高了60.56%。预处理后秸秆乙醇-甲烷联产发酵时,5 d-预处理体系乙醇（以挥发性固体计）和甲烷产量最高,分别为79.18 g·kg^-1和239.50 mL·g^-1,比未处理秸秆分别提高了173.78%和138.74%,且总产能达到11 947.04 kJ·kg^-1,是未处理秸秆总产能的2.45倍。高粱秸秆预处理后进行乙醇-甲烷联产比其单产甲烷总产能高出8.21%~65.06%,表明微生物菌群MC1预处理与乙醇-甲烷联合转化是提高高粱秸秆能源转化效率的有效手段。     

改良剂对复垦土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为探究改良剂对复垦土壤团聚体组成及有机碳含量的影响,采用田间微区的方法按表层0—20 cm土壤重量占比1%,3%,5%的比例添加泥炭、腐殖酸和蛭石,研究3种改良剂对复垦土壤团聚体组成、总有机碳、各粒级团聚体有机碳含量、土壤红外光谱特征的影响。结果表明:施用3种改良剂后各处理土壤机械稳定性团聚体均以>5 mm的最多,施用泥炭和腐殖酸后>5 mm团聚体含量随着改良剂施用比例的升高而增大,且MWD(平均质量直径)值均高于CK。其中,5%腐殖酸对调控>5 mm团聚体含量效果最佳,在6个月时>5 mm机械稳定性团聚体占比达到60.03%。而施用蛭石后>5 mm机械稳定性团聚体的占比与CK相比有所下降。施用3种改良剂后土壤水稳性团聚体以<0.053 mm团聚体含量最高,但其含量均随改良剂施用比例的升高而降低。泥炭和腐殖酸能够提高复垦土壤总有机碳的含量,增强抗侵蚀能力和团聚体的稳定性,而施用蛭石后有机碳含量减少。泥碳、腐殖酸和蛭石各处理下各粒级机械稳定性团聚体有机碳含量均以>5 mm最高,0.053~0.25 mm次之,<0.053 mm最少,有机碳含量贡献率也以>5 mm团聚体的最大,泥炭和腐殖酸处理下>5 mm团聚体有机碳含量贡献率均高于50%,<0.053 mm团聚体有机碳贡献率仅有0.63%~2.82%。从土壤的红外光谱特征峰可以看出,施用腐殖酸能够增加土壤中的多糖类物质,而多糖类物质有大量的—OH,能与黏粒矿物晶面上的氧原子形成氢键而把土粒团聚起来。     

施磷对镉胁迫下黄瓜苗期光合作用及抗氧化酶系统的影响

  目的  探究石灰性土壤中施磷对镉胁迫下黄瓜苗期光合作用及抗氧化酶系统的影响,为合理施用磷肥、缓解镉毒害提供依据。  方法  采用盆栽完全组合设计方案,研究了不同土壤镉添加水平（0、1、3和5 mg kg?1土）下施加不同浓度磷（0、50、100、150和200 mg P₂O₅ kg?1土）对黄瓜苗期生物量、叶片光合作用及抗氧化酶系统的影响。  结果  随着施Cd量的增加,黄瓜生物量先增后降,黄瓜叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）显著降低,胞间CO₂浓度（Ci）呈上升趋势。施加适量磷（≤ 150 mg P₂O₅ kg?1）能够显著提高黄瓜生物量、Pn、Gs、Tr、叶绿素总量和类胡萝卜素含量（Car）,降低叶片中Ci。对于抗氧化酶系统来说,随着施Cd量的增加黄瓜叶片中过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性显著降低,丙二醛（MDA）含量明显增加。施磷后,能够明显增强抗氧化酶系统。施Cd量为1 mg kg?1,施磷量为50和100 mg P₂O₅ kg?1时,CAT活性增加了1.9% ~ 9.6%。施Cd量为3和5 mg kg?1时,随着施磷量的增加,POD和CAT活性出现不同程度增加,与不施磷相比,POD活性分别增加了149.1% ~ 197.8%和150.4% ~ 252.0%,CAT活性分别增加了5.8% ~ 16.6%和0.55% ~ 19.4%,其中施磷量为100 mg P₂O₅ kg?1时黄瓜叶片POD和CAT活性达到最大。同时,施P能够降低叶片中MDA含量,且随着施磷量的增加而降低。  结论  在石灰性土壤中,施磷量为100和150 mg P₂O₅ kg?1时,能够明显缓解镉毒害,增强黄瓜叶片的光合作用及抗氧化酶系统,而施磷量达到200 mg P₂O₅ kg?1时则对黄瓜生长产生抑制作用。