pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷效果的影响

【目的】探究pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷的影响,找出适宜pH值的和碳氮比。【方法】采用单室微生物燃料电池装置,设置不同的阳极液的pH值(W1=5、W2=6、W3=7、W4=8、W5=9);选取pH值=7,设置不同的碳氮比(N1=1∶1、N2=2∶1、N3=4∶1、N4=8∶1、N5=16∶1),共10个处理,测量2个反应周期内输出电压值、COD、氨态氮、硝态氮、总氮和总磷的变化。【结果】在其他条件相同的情况下,只改变阳极液的pH值,输出电压随pH值增大先增大后减小;pH值为8时产电性能最佳,最大电压为204.74 mV;COD、氨态氮、硝态氮、总氮随pH值增大呈先降低后增大的趋势,在pH值为8时,其去除效率最高,分别为74%、38%、93%和58%;在pH值为9时,总磷的去除效率最优为24%。只改变碳氮比时,当碳氮比为4时电压最大,为158.33 mV;COD、氨态氮、硝态氮、总磷的去除率随碳氮比增大先增大后减小,当碳氮比为4时,COD的降解率最大为65%;当碳氮比为2时,氨态氮的降解效率最好为35%;当碳氮比为8时,硝态氮和总磷的去除效率最高,分别为96%和16%;总氮的去除效率随碳氮比的增大而提高,当碳氮比为16时,总氮的去除效率最高,为59%。【结论】碳氮比为4∶1、pH值为8时可以取得较好的脱氮除磷效果。     

晋西南褐土上小麦苜蓿套作对土壤氮素及植物吸氮的影响

研究冬小麦和苜蓿不同种植模式在不同生长期内土壤氮素的变化特征，以期为粮草混播种植模式提供参考依据。依托 2014年在晋西南开展的田间试验，于 2017和 2018年研究了小麦单播、苜蓿单播和小麦苜蓿混播的作物产量以及土壤剖面氮素特征。结果表明:(1)两个试验年份内小麦苜蓿混播增加了作物生物量且小麦植株茎叶和籽粒氮含量均高于小麦单播；相比任一单作，小麦苜蓿混播显著提高了作物植株氮积累总量。(2)种植方式影响表层(0～ 30 cm)土壤硝态氮含量，3月春季返青时苜蓿单播高于小麦单播和混播处理，6月麦收时小麦单播和混播均高于苜蓿单播；苜蓿单独生长期(10月)200 cm深土壤剖面硝态氮含量依次为小麦单播 >混播 >苜蓿单播。不同生长时期小麦单播硝态氮随土壤剖面垂直淋失并于土壤深层大量累积，而小麦苜蓿混播后缓解了硝态氮的垂直淋失现象。(3)小麦返青时 0～ 30 cm土层苜蓿单播土壤铵态氮含量略高于小麦单播和混播，小麦地休耕苜蓿单独生长期 200 cm深小麦单播铵态氮含量低于苜蓿单播和混播。(4)越冬期(前一年 10月～ 3月)小麦苜蓿混播土壤无机氮得到了累积，小麦苜蓿共生期(3～ 6月)土壤无机氮处于消耗阶段，麦收后苜蓿单独生长期(6～ 10月)无机氮又得到了补充。     

不同灌水策略对夏玉米水分利用效率和产量构成要素的影响

于2013—2014年在河南商丘开展了5个灌水处理(T1:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm+成熟期水45mm,T2:苗期水45 mm+拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T3:拔节水60 mm+灌浆水60 mm,T4:拔节水60 mm,T5:灌浆水60 mm)的田间试验,研究了不同灌水处理对夏玉米阶段耗水量、总耗水量、产量、水分利用效率、收获穗数、穗粒数、百粒质量、行粒数的影响。结果表明,夏玉米不同生长阶段灌水处理的耗水量均显著大于不灌水处理(P0.05),且随着整个生育期灌水次数和灌水量的增加,总耗水量显著提高。2013年和2014年,灌拔节水和灌浆水处理(T3)的总耗水量显著低于T1处理(P0.05),产量分别下降8.0%和8.9%,水分利用效率则分别提高5.3%和0.5%。灌水显著影响了夏玉米的收获穗数、穗粒数和百粒质量。2 a的苗期灌水处理(T1和T2)显著提高了夏玉米的收获穗数(P0.05),拔节期和灌浆期灌水处理(T3)的穗粒数和百粒质量均显著大于只灌拔节水(T4)和只灌灌浆水(T5)的处理(P0.05),但收获穗数差异不显著。在节水灌溉的条件下,黄淮海平原夏玉米主产区要实现较高的产量和水分利用效率,灌拔节水和灌浆水是最基本的灌水策略。     

耕作方式对豫东夏玉米产量和水分利用效率的影响

豫东地区夏玉米生长季恰逢雨季,季节性强降水经常导致农田积水,使玉米生长受到涝渍灾害威胁,为探索当地夏玉米的适宜栽培管理模式,试验设置播前翻耕、深松和旋耕3种耕作处理,并以当地种植习惯的免耕贴茬播种为对照,通过田间小区试验重点研究了不同耕作方式对农田土壤水分、夏玉米农艺性状、籽粒产量及水分利用效率的影响。结果表明,与免耕贴茬播种处理相比,翻耕和深松处理均能在强降雨后有效降低表层土壤含水率,增加夏玉米生长中后期的株高和叶面积;翻耕和深松处理籽粒产量分别提高了26.55%和19.67%;翻耕和深松处理水分利用效率分别提高了15.37%和9.69%,旋耕处理降低了3.45%。综合考虑夏玉米籽粒产量、水分利用效率等因素,翻耕和深松措施是适宜于豫东地区夏玉米高产的栽培模式。     

外源多胺拌种对夏玉米抗涝性的影响

为了缓解玉米生产中涝渍胁迫带来的问题,通过小区试验,研究外源多胺拌种对玉米抗涝能力的影响。结果表明,淹水后,多胺拌种植株的丙二醛物质的量浓度均低于不拌种植株,且在恢复期内基本能下降到正常水平;多胺拌种植株的可溶性蛋白和可溶性糖质量分数在处理时期均低于不拌种植株,淹水后均升高,且表现出先升后降的趋势;淹水条件下,百粒质量和产量均大幅度下降,在淹水3、5、7、9d条件下,多胺拌种和不拌种植株百粒质量下降幅度分别为2.94%、14.42%、21.88%、22.11%和16.24%、18.30%、25.59%、27.99%,产量降幅分别为32.10%、43.20%、48.74%、43.94%和35.13%、47.65%、53.67%、48.86%;持续淹水条件下,多胺拌种产量比不拌种产量最高可提高625.11kg/hm2。     

地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆特性及水氮利用效率的影响

为揭示不同地下水埋深和施氮量对夏玉米灌浆过程和水氮利用效率影响,以夏玉米‘怀玉208’为试验材料,基于大型地中渗透仪,采用随机区组的试验方法,研究了地下水埋深（GW,2、3、4 m）和施氮量（N,300、240 kg·hm^-2）对夏玉米籽粒灌浆过程和水氮利用效率的影响。结果表明：（1）各处理玉米百粒质量随花后天数呈“S”型曲线变化趋势。施氮量和地下水埋深均极显著影响玉米收获时的百粒质量,但二者交互作用不显著;地下水埋深相同时,施氮量为300 kg·hm^-2玉米的百粒质量均显著高于施氮量为240 kg·hm^-2玉米的百粒质量。（2）灌浆期各处理玉米籽粒灌浆速率均呈“抛物线”型变化趋势。Logistic方程能很好地拟合各处理玉米籽粒灌浆过程。收获期玉米籽粒百粒质量与最大灌浆速率时的籽粒质量、玉米平均灌浆速率极显著正相关。地下水埋深和施氮量对玉米灌浆参数的影响具有显著交互作用。（3）施氮量和地下水埋深极显著影响玉米产量,其中N300GW4处理玉米产量最高,N240GW3处理的产量最低。玉米产量与穗长、穗粗、百粒质量、穗行数、行粒数、穗粒数极显著正相关。（4）施氮量、地下水埋深及二者交互作用均极显著影响玉米氮肥偏生产力;施氮量极显著影响玉米水分利用效率,地下水埋深及二者交互作用对玉米水分利用效率影响不显著。N240GW4处理玉米氮肥利用效率及水分利用效率均最高。综上可知,地下水埋深和施氮量对玉米水氮利用效率及灌浆过程交互作用显著,N240GW4处理是本研究推荐的农业绿色高产生产模式。     

硝化抑制剂、脲酶抑制剂与生物炭复配对土壤温室气体排放的影响

为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响,采用室内培养试验,比较外源物质不同组合[对照（CK）、生物炭（BC）、硝化抑制剂（NP）、脲酶抑制剂（NB）、生物炭+硝化抑制剂（BCNP）、生物炭+脲酶抑制剂（BCNB）、硝化抑制剂+脲酶抑制剂（NPB）、生物炭+硝化抑制剂+脲酶抑制剂（BCNPB）]对温室气体排放的影响,同时监测土壤pH、NH⁺₄-N、NO^-₃-N等影响因子的变化规律。结果表明：与CK相比,各处理均抑制了土壤N2O排放,其中NPB处理抑制效果最显著;所有处理均促进了土壤CO2排放;除BC处理为负效应外,土壤CH4排放效应与CO2结果类似;除BCNB处理外,其他处理对全球增温潜势有一定的抑制作用,其中NPB处理的抑制效果最佳。培养结束时,与CK相比,除NP处理提高了土壤pH外,其他6个处理均降低了土壤pH;在无机氮含量方面,与CK相比,各处理均增加了土壤NH⁺₄-N含量,BCNPB、NP、NPB处理减少了NO^-₃-N含量,NB、BC、BCNP、BCNB处理增加了NO^-₃-N含量。综合考虑全球增温趋势和土壤性质,本试验条件下硝化抑制剂＋脲酶抑制剂处理为抑制温室气体排放的最优外源物质处理。     

叶面喷施外源多胺提高夏玉米灌浆前期抗涝性

为缓解玉米涝渍胁迫危害,该研究在夏玉米灌浆前期设置3、5、7、9 d的测坑淹水试验,分析淹水及淹水后叶面喷施外源多胺对夏玉米叶片可溶性糖、根系活力、地上部干物质、内源亚精胺、籽粒质量动态变化和产量的影响。结果表明:淹水后与CK相比,淹水5、7、9 d叶片可溶性糖含量下降,地上部干物质质量均显著减少,淹水3、7、9 d百粒质量增加,5 d减少,籽粒质量、穗行数、行粒数、产量均显著降低。叶面喷施外源多胺后,相同淹水天数处理间比较,淹水5、7、9 d叶片可溶性糖含量增加、根系活力增强,淹水7、9 d叶片内源亚精胺含量增加,淹水5 d百粒质量显著增加,淹水3、5 d植株行粒数分别增加8.24%和7.41%,产量分别提高7.92%、5.85%(P0.05)。因此,夏玉米灌浆前期遭遇淹水后5 d内叶面喷施外源多胺,能够提高其抗涝性,减少产量损失。