生物炭添加对酸化土壤中小白菜氮素利用的影响

针对菜地土壤酸化趋势显著、氮肥利用率低下等突出问题,以小白菜为供试作物,设置了前3季连续施用化肥氮及后2季不施化肥氮的5季盆栽试验,研究生物炭添加对酸化土壤上连续多季种植小白菜的产量、氮肥利用率以及土壤供氮能力的影响。结果表明:在连续添加化肥氮的条件下,生物炭添加显著增加了小白菜的产量及氮素累积量,有效降低了土壤速效氮含量,并提高了土壤速效氮中NO3--N含量比例,缓解了土壤酸化趋势,降低了小白菜中硝酸盐含量,增加了氨基酸含量,提高了氮肥利用率;在停止施用化肥后,生物炭添加处理仍能保持较高的土壤速效氮含量,提高土壤固持氮素的有效性,促进植株对氮素的吸收利用,从而使产量维持在施氮条件下的高水平。研究表明生物炭添加对土壤氮素具有"削峰填谷"的调节功能,能够有效促进氮素的吸收转化,从而有利于维持高产。     

我国农业面源污染治理技术研究进展

随着我国经济社会的进一步发展,农业面源污染已经成为造成我国环境污染尤其是水环境污染的主要因素,农业面源污染治理技术的研究也越来越得到政府和科技工作者的重视。本文重点介绍了当前我国农业面源污染的状况、农业面源污染的成因及特征,并从农村生活污水的治理技术、农村生活垃圾的处理处置技术、农田径流生态拦截技术以及包括化肥减量化技术和农药减量化与残留控制技术为主的农业化学品减量使用技术等方面介绍了我国农业面源污染治理研究的发展现状,提出未来我国农业面源污染治理的系统控制思想和相关技术研究的趋势,包括系统控制与区域治理结合、技术研发与工程示范结合、面源污染控制与管理结合及建立健全国家级农业面源污染监测评价与预警体系等。     

生物炭不同施加方式对水稻生长及产量的影响

生物炭对固炭减排、土壤改良等有良好的效用,近年来对其应用研究得到了广泛关注。然而,到目前为止,鲜有报道考察生物炭施加方式对作物生长的影响,而这对于生物炭的推广应用及其环境效用综合评估都有直接影响。为此,本研究采用水稻土柱试验,通过添加不同生物炭,即小麦秸秆(WBC)和木质锯末(SBC)分别在500℃和700℃制备的4种生物炭,研究其在混合施加或表面施加这两种施加方式下对水稻生长的影响。研究结果表明:(1)与对照相比,施加生物炭的处理对水稻株高和反应叶绿素含量的SPAD值(Soil Plant Analysis Development)有积极影响,株高在抽穗期、灌浆期、成熟期表施处理大于混施处理。表施处理SPAD值和归一化植被指数NDVI(Normalized Different Vegetation Index)略小于混施处理。(2)生物炭施加显著提高水稻结实率,增幅4.88%~8.39%,表施处理的结实率均高于对应的混施处理,但表施和混施处理对有效穗数、穗粒数、千粒重影响差异不显著。(3)生物炭促进了水稻增产,而生物炭表施处理较混施对水稻增产的效应更为明显。(4)生物炭增加了水稻的收获指数,增幅2.58%~10.56%,表施和混施处理对收获指数影响无显著差异。(5)施加生物炭普遍提高了氮磷钾偏生产力,较对照提高了9.81%~36.25%。     

多价噬菌体分离筛选及靶向灭活土壤病原菌的应用研究

农田土壤中残留和滋生多种病原菌会对人体健康和生态环境带来显著的安全隐患,开展针对性的生物修复研究十分迫切。噬菌体疗法靶向灭活土壤中病原菌的技术为修复此类污染土壤提供了全新途径。本研究以南京城郊某奶牛场牛粪堆积池周边,粪肠杆菌和假单胞菌复合污染农田土壤为例,首先筛选和纯化获得两株专一型噬菌体(YSZ1和YSZ5),再人为加速其宿主谱的表达过程,获得对应的多价噬菌体(YSZ1R和YSZ5K),并进行生物学特性(形态、核酸、最佳感染复数、一步生长曲线等)鉴定,结果表明:在水相和污染土壤中不同噬菌体对于同步灭活病原菌的能力依次为YSZ5KYSZ1RYSZ5YSZ1,并且施用多价噬菌体疗法有助于维护和改善修复后土壤微生物生态功能多样性与稳定性。本研究结果可为噬菌体疗法靶向灭活土壤中多种病原菌提供切实可行的修复技术。     

添加生物炭的水芹湿地对农村低污染水的净化研究

为研究生物炭对湿地处理污水的效果,以种植水芹的湿地系统为对象,通过盆栽试验研究了添加1%和5%煅烧温度为500℃和700℃的两种生物炭对低污染水的净化作用及其对水芹生长的影响。结果表明:加入1%煅烧温度为700℃和500℃生物炭的水芹盆中,系统表面水TN浓度均值在4.05~4.18 mg·L~(-1),低于不加生物炭对照组。煅烧温度为500℃,添加量为1%的生物炭处理组的氨挥发损失总量为96.07 kg·hm~(-2),显著提高;而煅烧温度为700℃,添加量为1%的处理组的氨挥发损失总量(43.02 kg·hm~(-2))与对照相当,其植株地上部分生物量和养分累积量较大,且该种生物炭对土壤养分有一定的固持作用,具有较好的正面效应。通过生物炭和水芹湿地系统的耦合,筛选出了较优的生物炭类型,其在净化污水的同时降低了对环境的负面影响,有效利用了污水中的氮、磷等养分资源,从而为设计农村低污染水的生态修复工程提供了基础数据和技术支撑。     

水稻秸秆生物炭对渍害胁迫下稻麦轮作土壤的影响

长江中下游地区稻麦轮作的生产方式往往导致土壤排水不畅和养分流失.且该地区小麦生长季多阴雨,导致小麦渍害胁迫减产.探索合理的方法来缓解小麦渍害胁迫有重要意义.本研究开展盆栽试验,设置不同生物炭施用量和渍水处理,研究水稻秸秆生物炭对稻麦轮作土壤理化性质的影响.结果表明,随着生物炭施用量的增加,土壤容重呈下降趋势,有助于改善稻麦轮作土壤排水不畅的特点.同时,施用生物炭可显著增加土壤pH值、有机碳和有效磷的含量(P＜0.05).施用生物炭和渍水处理对土壤总氮含量没有显著影响,但生物炭施用量达到40 t/hm2时,渍水处理会导致土壤碱解氮含量显著下降(P＜0.05),表明生物炭有助于固定土壤氮.总体来看,施用水稻秸秆生物炭可改善稻麦轮作土壤的排水条件,维持土壤养分,有助于抵御渍害胁迫造成的小麦减产.     

氮肥类型及施用方式对节水抗旱稻田面水氮动态及产量的影响

采用大田试验,以旱优8号为试验材料,比较评价了节水灌溉条件下不同氮肥类型和施用方式对节水抗旱稻产量、经济效益、氮素吸收和田面水不同形态氮素动态变化的影响。结果表明,相同氮肥用量条件下,不同氮肥类型和施用方式的氮素吸收与产量高低无明显相关关系。在等氮量投入下,缓释肥配施无机化肥处理(SCU1)总吸氮量最高,氮收获指数(NHI)最低,造成了水稻对氮素的奢侈吸收,不利于高产群体的构建,产量相对较低;缓释肥一次性基施处理(SCU2)的NHI最高,且灌浆结实期作物生长率和比叶重较高,利于光合产物的积累,产量最高,显著高于纯化肥处理(增产18.28%);有机肥无机肥配施处理(OCN)的作物群体质量、产量和氮素吸收利用与单施无机化肥处理相比无明显差异。SCU1处理降低了基肥和分蘖肥期田面水总氮和铵态氮浓度,但增加了穗肥期的田面水氮浓度,而SCU2处理和OCN处理在3个施肥期内田面水总氮和氨态氮浓度均明显低于纯化肥处理,SCU2处理氮素浓度最低。综合成本效益分析,缓释肥一次性基施技术能够满足节水抗旱稻生长对氮素的需求,提高作物产量、经济效益和氮素利用效率,降低径流损失风险,是值得在太湖流域推广的一种施肥技术。     

蚯蚓活动对生态滤池土壤酶活性的影响

通过构建蚯蚓生态滤池和无蚯蚓对照生态滤池的实验,研究了蚯蚓活动对生态滤池土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶)的影响以及酶活性的季节动态变化特征。研究结果表明,在0~20 cm的基质层,三种土壤酶活性随土壤深度的增加而减少;蚯蚓活动对生态滤池的基质酶活性有促进作,蔗糖酶和脲酶活性在蚯蚓作用下得到显著的提高,而碱性磷酸酶对蚯蚓活动的响应仅限于5~10 cm基质层;在试验期内,生态滤池内的蚯蚓数量及生物量受温度及土壤湿度的影响表现出较大的季节波动:夏季最高,春季冬季相对较高,秋季最低;三种土壤酶活性表现为相似的季节变化规律:秋季活性最高,而秋季和夏季的酶活性高于春季和冬季。蚯蚓活动对生态滤池基质土壤蔗糖酶活性和脲酶显著的促进作用,并间接影响了其对生活污水污染物去除效果。     

载镧生物质炭吸附水体中As(Ⅴ)的过程与机制

将镧氧化物的纳米颗粒通过浸渍、负载、炭化等流程负载到以玉米秸秆为原材料制备的生物质炭(Biochar)表面,得到了对水体中As(Ⅴ)具有高效吸附性能的载镧生物炭(La-biochar).采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线电子能谱(XPS)对制备所得La-biochar进行了表征,研究了吸附剂用量、接触时间、初始pH值和初始As(Ⅴ)浓度等因素对吸附过程的影响,同时探讨了吸附机制.结果表明:La-biochar对As(Ⅴ)的去除效率随着吸附剂量的增加而增加,最优吸附剂投加量为2.0 g·L^-1;La-biochar对As(Ⅴ)的吸附动力学过程数据遵循准二级吸附动力学方程,Langmuir吸附等温模型更适合描述La-biochar对As(Ⅴ)的吸附,并且吸附能力随着初始溶液pH值的增大而减小;La-biochar对As(Ⅴ)的吸附主要归结为复杂的离子交换过程.研究表明,La-biochar是一种高效的除砷吸附剂,具有一定的应用潜力.     

生物炭不同施加方式对水稻生长及产量的影响

生物炭对固炭减排、土壤改良等有良好的效用,近年来对其应用研究得到了广泛关注。然而,到目前为止,鲜有报道考察生物炭施加方式对作物生长的影响,而这对于生物炭的推广应用及其环境效用综合评估都有直接影响。为此,本研究采用水稻土柱试验,通过添加不同生物炭,即小麦秸秆（WBC）和木质锯末（SBC）分别在500 ℃和700 ℃制备的4种生物炭,研究其在混合施加或表面施加这两种施加方式下对水稻生长的影响。研究结果表明：（1）与对照相比,施加生物炭的处理对水稻株高和反应叶绿素含量的SPAD值（Soil Plant Analysis Development）有积极影响,株高在抽穗期、灌浆期、成熟期表施处理大于混施处理。表施处理SPAD值和归一化植被指数NDVI（Normalized Different Vegetation Index）略小于混施处理。（2）生物炭施加显著提高水稻结实率,增幅4.88%～8.39%,表施处理的结实率均高于对应的混施处理,但表施和混施处理对有效穗数、穗粒数、千粒重影响差异不显著。（3）生物炭促进了水稻增产,而生物炭表施处理较混施对水稻增产的效应更为明显。（4）生物炭增加了水稻的收获指数,增幅2.58%~10.56%,表施和混施处理对收获指数影响无显著差异。（5）施加生物炭普遍提高了氮磷钾偏生产力,较对照提高了9.81%~36.25%。