畜禽粪便厌氧发酵过程抗生素抗性基因归趋及驱动因子分析

针对畜禽养殖业抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)污染问题,该文选取厌氧发酵技术,对比不同厌氧发酵体系内ARGs消长与潜在宿主菌,挖掘不同因子与ARGs的相互关系。结果表明,厌氧发酵体系内微生物群落变化是ARGs消长的主要驱动因子,确定ARGs的潜在宿主菌是目前研究的难点;抗生素和重金属也是ARGs消长的重要驱动因子,控制抗生素污染和重金属污染可有效减缓ARGs污染;可移动遗传元件在ARGs水平传播过程中起着重要作用。综合而言,厌氧发酵体系内各个因子直接或间接影响ARGs消长,其中工艺参数是控制整个厌氧发酵体系的先决因素,在特定工艺参数下,微生物群落与体系物化指标相互影响与制约;微生物通过分子内部可移动遗传元件实现ARGs在不同微生物之间的水平传播。综上所述,通过综合协调各类因子实现厌氧发酵体系内ARGs消控是今后研究重点。     

猪粪厌氧发酵消化液回流体系微生物群落结构特征与产气关系研究

为明确厌氧发酵消化液回流体系中微生物群落结构的特征,采用Miseq高通量测序技术,研究回流过程中微生物的多样性和群落结构变化,并分析其与产气性能的关系。结果表明:消化液回流体系中,细菌的丰富度、多样性均高于产甲烷古菌,并随回流时间的延长明显增加,而产甲烷古菌无明显变化;细菌群落主要分为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)等8个不同的门类,厚壁菌门、梭菌纲(Clostridia)、梭菌属(Clostridium)是不同水平上的优势细菌,相对丰度分别从初期的62.79%、58.62%、35.44%上升到81.46%、68.19%、39.10%;产甲烷古菌中,广古菌门(Euryarchaeota)占绝对优势,在接种物中,第68 d和第219 d相对丰度分别为94.76%、99.89%、99.59%,属分类上主要有7种,其中甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的相对丰度由23.99%升高到72.28%,而甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)和甲烷球菌属(Methanosphaera)分别由16.34%、21.71%降低至3.70%、12.93%;日平均产气率由初期的409 m L·g~(-1)升高至477 m L·g~(-1),在219 d的试验中,氨氮和有机酸浓度均呈升高趋势,但并未对厌氧发酵产生抑制作用。研究表明:厌氧发酵回流体系中微生物以梭菌属和甲烷八叠球菌属为优势菌属,产气率随其相对丰度的增大而升高,而与甲烷短杆菌属和甲烷球菌属呈负相关。     

RZWQM2模型模拟牛场肥水施用夏玉米土壤硝态氮迁移特征

为研究华北平原种养结合中养殖肥水的合理施用,减少典型农田水肥施用后土壤氮淋溶对地下水的影响。该研究以河北省徐水区夏玉米为研究对象,应用RZWQM2模型验证牛场肥水施用玉米农田的可行性,对2014—2016年玉米种植前后数据进行模型参数率定与验证。验证结果表明,土壤体积含水率的均方根误差和平均相对误差值分别在0.000 6～0.070 7 cm~3/cm~3和0.21%～21.44%之间变化,土壤硝态氮均方根误差和平均相对误差值分别在0.000 8～2.617 3 mg/kg和0.03%～18.58%之间变化,其中牛场肥水施用土壤中硝态氮主要在0～120 cm土层发生变化,说明RZWQM2模型可以用来模拟华北平原牛场肥水施用对土壤水分、硝态氮含量及玉米产量的动态变化。利用率定和验证后的模型进行了夏玉米农田硝态氮淋溶的验证与预测,表明硝态氮淋溶浓度随肥水氮量的增加而增加。RZWQM2模型可以应用于牛场肥水施用农田的模拟,为预测和评估土壤适宜的肥水施用提供更合适的方法。     

基于近红外漫反射光谱的规模化奶牛场粪水氮磷定量分析及模型构建

为建立规模化奶牛场粪水中氮磷含量现场快速检测方法,以实现准确预测的同时替代常规监测程序,选取23家天津市典型种养结合模式的规模化奶牛场,围绕粪水处理全过程环节依次开展样品采集、实验室常规化学检测、近红外漫反射光谱采集,并进行主成分分析和偏最小二乘分析,建立多种动态复合影响因素条件下的全局、全程快速检测定量分析模型。结果表明:主成分分析不仅反映出同一奶牛场粪水有机组分随处理环节的变化,而且也反映出不同奶牛场粪水样品的差异性,以及在粪水处理过程中各因素对后续模型的影响程度。建立的全过程环节定量分析模型对总氮含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.96,预测均方根误差RMSEP为187.80;对总磷含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.91,预测均方根误差RMSEP为3.59。建立的全局定量分析模型对总氮含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.96,预测均方根误差RMSEP为238.59;总磷含量预测结果与实际含量的线性拟合相关系数R为0.91,预测均方根误差RMSEP为6.56。研究表明,基于近红外漫反射光谱和偏最小二乘法对规模化奶牛场粪水处理全过程环节粪水样品中氮、磷含量进行定量分析是可行的;纵向模型比横向模型能提供更好的预测结果;近红外漫反射光谱技术可实时、快速、高效地对规模化奶牛场粪水处理全过程总氮和总磷进行跟踪和监控。     

黄鸢尾对牛场养殖废水肥用过程中的耐受性研究

为更有效地利用水生植物黄鸢尾处理牛场养殖废水，初步探明黄鸢尾净化牛场养殖废水过程中的关键影响因素，以不同稀释比例牛场废水水培黄鸢尾为研究对象，通过探究黄鸢尾的生长速率与稀释浓度的关系，分析黄鸢尾生长速率与各个污染物指标去除率之间相关性，研究黄鸢尾在牛场废水不同稀释浓度下的耐受性。结果表明：黄鸢尾作为水质净化系统中常见的植物，能有效降低牛场废水中的氮磷，净化水质。当牛场废水浓度高于T3水平（15∶1稀释）时，表现出生长受抑制，一周之后，黄鸢尾对COD、NH₄⁺-N、TN和TP的去除率可以达到57.1%、59.49%、82.59%和72.39%，其中对TN、TP去除效果最为显著。研究表明，当牛场废水稀释之后，控制稀释比例在T3水平时，黄鸢尾生长不会受到抑制，对牛场粪污废水中的污染物表现出较好的消纳和去除效果。     

洱海流域典型农区不同施肥处理下稻田氨挥发变化特征

为探寻洱海流域合理的施肥方式,减少氮肥的氨挥发损失,采用"密闭室间歇通气法",研究了不同氮肥类型及施氮量对稻田氨挥发规律、氨挥发累积量及水稻产量的影响,并探究了影响氨挥发排放的因素。研究结果表明:稻田氨挥发主要发生在施肥后2～5 d内,穗肥期氨挥发损失占比最大为19.04%～33.00%,其次分蘖肥期损失为7.18%～15.72%,基肥期损失最少为4.89%～7.76%。不同施肥处理中常规施肥(CF)、化肥减量20%(T1)、单施有机肥(T2)、有机肥与化肥配施(T3)、考虑当季25%矿化率单施有机肥(T4)、考虑当季25%矿化率有机肥与化肥配施(T5)和单施控释肥(T6)的氨挥发累积量分别为42.52、22.73、11.71、15.12、38.24、25.95 kg·hm~(-2)和18.44 kg·hm~(-2)。等量施氮条件下不同肥料类型氨挥发损失占比大小为尿素控释肥有机肥+化肥有机肥。不同施氮量条件下,施氮量越大氨挥发累积量越大,且氨挥发速率与田面水NH4+-N浓度呈正相关性。综合稻田氨挥发累积量及水稻产量,在洱海流域典型农区水稻种植中,有机肥与化肥配施(25%当季矿化率)、化肥减量施用(20%)以及控释肥施用是3种较优的环境友好型施肥方式。     

皂角苷对几种生活污泥中和的去除

为探讨皂角苷对污泥中Cu和Zn去除的机制，采用化学淋洗的方法研究皂角苷浓度（0~7%）、pH（2~6）、振荡时间（0~48 h）、温度（10、25、40℃）和提取次数（1~4次）对四种生活污泥中Cu和Zn去除率的影响，分析去除前后重金属的形态，并监测去除过程中浸出液pH的变化。结果表明，单次淋洗条件下，皂角苷对Cu的去除率大于Zn；皂角苷溶液的pH对Cu的去除没有显著影响，而Zn的去除率在pH下降到2时明显增加；Cu经过6~12 h的振荡就能达到最大去除，Zn则需要经过较长时间的振荡（48 h）才能达到较好去除；提高振荡温度，Cu的去除率降低而Zn的增加；随着提取次数的增加，Cu和Zn的去除率均增加，Cu的去除以第1次提取为主，Zn的4次提取均有较好效果，用3%的皂角苷溶液连续4次提取后，Cu和Zn的累积去除率最大分别达到32.61%和39.32%；增加振荡时间、提高振荡温度、增加提取次数以及降低皂角苷溶液pH均能降低浸出液的pH。经过3%的皂角苷溶液的提取，污泥中各形态Cu的含量均减少，其中66%以上的酸溶态被去除；而Zn的酸溶态含量减少不明显，可还原态、可氧化态和残渣态均有所降低，但以残渣态的减少为主。     

农村沼气-秸秆气-太阳能"三能合一"综合运行模式探讨——以天津市邦均镇示范工程为例

介绍了农村沼气-秸秆气-太阳能"三能合一"综合运行模式,以邦均镇为例对"三能合一"模式进行了经济、生态和社会效益分析。分析表明,"三能合一"综合运行模式可以改善农村环境卫生状况,还能生产可再生能源,同时沼渣和沼液可以作为优质有机肥循环利用,该模式的技术和产品还可商业化,能取得良好的经济、生态和社会效益。     

山西省屯留县王公庄村六位一体生态农业模式研究 与系统效益分析

在深刻探讨生态农业内涵的基础上，详细介绍了屯留县王公庄六位一体农牧结合复合型生态农业模式及配套技术，通过对该生态模式系统的经济、生态、社会效益分析表明，该生态农业模式系统经济、生态、社会效益十分显著，是中国北方农村发展生态农业，实现农业和农村可持续发展、农民致富奔小康的有效途径。     

连续四年施用规模化猪场猪粪温室土壤重金属积累研究

分别采集连续施用0～4年猪粪的蔬菜温室土壤和蔬菜果实样品，测定土壤和果实中Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、Cd、Ni和As全量以及土壤中Cu、Zn、Pb、Mn、Cd和As有效态含量，对测定数据进行了Fisher小样本非参数随机化显著水平检验，研究连续4年施用规模化猪场猪粪的温室土壤重金属积累、重金属有效态含量变化及对蔬菜可食部分的影响。结果表明，连续4年施用猪粪，主要导致土壤中Cu和Zn的积累，As有一定积累，Pb、Cd、Ni和Cr短期积累效应不明显，Mn积累不明显，长期大量施用猪粪，Pb、Cd、Ni和Cr有积累的风险；土壤pH值降低；Cu、Zn有效态与全量呈显著正相关(p<0.05)，与pH值呈极显著负相关(p<0.01)；Pb、Cd和Mn有效态与pH值呈显著负相关(p<0.05)；Cu、Zn、Pb、Cd和Mn有效态含量增加；有效态As与全As含量和pH值相关性不明显，但连年施用猪粪As有效态含量增加；连续4年施用规模化猪场猪粪的温室生产的部分番茄和黄瓜As含量超标。若连续以150 m³/(hm²·a)的猪粪施用量于该研究区蔬菜温室，土壤中全Cu和全Zn含量分别经过10年和15年可能超过国家农田土壤二级标准。该研究可为降低温室土壤重金属污染风险提供依据。