长三角平原水网区城郊循环农业圈层模式研究

依据循环理念和长三角平原水网地区自身特点,以协调农业生产、环境保育和社会发展关系,促进城郊农业的和谐发展为目标,建立了长三角平原水网区循环农业圈层发展模式。在系统调查分析和圈层建设基础上,对该模式进行了集成熟化,探索并突出了圈层搭建的主要技术环节和应用参数。本模式为以城乡为中心构建同心圆的圈层循环农业发展模式,包括城乡结合部为第1圈层的旱稻模式,以蚕桑、苗木、经济林等多年生农林产业及水产畜牧业为主的第2圈层的"种养加"模式,以及以优质高产粮油、蔬菜生产基地为主的第3圈层规模农业模式。研究显示,该模式中的循环生产链结具有良好农业生产应用前景,利用园林地稻田湿地系统接纳生活污水技术,预计长三角地区每年30多亿t农村生活污水将得以接纳,可极大地缓解地区水体环境负荷。该模式组装集成畜禽粪便分散式土地处理、农业秸秆基质化、蚯蚓堆肥等技术要点,具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。该模式运行良好,具有重要的理论和实践推广意义。     

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。     

沼液的园林地消解处理利用及其对土壤微生物碳、氮与酶活性的影响

近年来,沼气工程发展迅猛,产生的大量沼液处理和排放问题日益突出,成为水环境保护中亟待解决的关键问题。为研究沼液灌溉园林地土壤进行消解处理利用过程对土壤微生物碳、氮及酶活的影响,提出沼液安全排放处理的新途径,通过在江苏宜兴万石镇葡萄园基地进行大田试验,比较了不同处理下沼液消解利用过程对土壤微生物碳、氮以及土壤微生物量碳与土壤有机碳的关系,并测定了土壤几种常见酶的活性。结果表明,沼液园林地（葡萄园）消解利用过程不会降低土壤微生物碳、氮含量,地面间作黑麦草或地下安装排水管道时能显著提高土壤微生物碳、氮含量,分别提高8.70%和17.34%。沼液园林地消解利用能提高土壤微生物量碳与土壤有机碳比率,但未达到显著性水平。沼液在园林地消解利用中,只进行沼液灌溉的处理区土壤蔗糖酶活性略微下降,其他试验区土壤蔗糖酶含量较对照区显著性提高,试验区土壤脲酶也较对照区提高了数倍以上,但土壤酸性磷酸酶和过氧化氢酶在该试验研究中未表现出较大变化。该试验仅为沼液消解处理利用的田间短期效应,沼液园林地消解利用处理对作物品质、土壤肥力和农业生产环境的综合影响仍需进行长期试验验证。     

太湖流域农田灌排系统生态化改造技术及相关标准

农田面源污染已成为中国农业绿色发展以及水环境质量改善的主要限制因子,如何保障国家粮食安全的同时有效减少农田面源污染是“十四五”的关注重点。本研究结合中国高标准农田建设的最新需求,指出了农田灌排系统生态化改造是高标准农田建设与面源污染防控的有机结合点,重点阐述了农田灌排系统生态化改造的建设目标、基本原则、适用技术和相关标准,并提出了当前农田灌排系统生态化改造的主要研究方向,以期为太湖流域生态农田建设提供相关参考,促进农业面源污染防控与高标准农田的融合,助推中国耕地数量、质量、生态“三位一体”保护。     

基于主成分分析和聚类分析果园土壤养分综合评价

【目的】对新疆叶城县果园土壤养分进行综合评价,为区域土壤养分管理和施肥决策提供参考。【方法】基于新疆叶城县果园 782 份土壤样本数据:有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾5个养分指标,通过SPSS运行主成分分析得出3个主成分,计算各个样点各主成分的得分以及土壤养分综合得分,SPSS运行K-均值聚类过程将土壤养分综合得分分类,依据土壤养分综合评价得分分类结果查找样点对应的乡级分布。【结果】土壤养分综合得分划分极高、高、中、低四类得分区,样本数所占比率分别为2.69%、20.46%、41.94%、34.91%,中及低类得分区样本数比率达76.85%;极高养分主要分布在萨依巴格乡;高养分主要分布在萨依巴格乡、吐古其乡、依提木孔乡和乌夏克巴什乡;中等养分含量主要分布在萨依巴格乡、加依提勒克乡、依提木孔乡、江格勒斯粮种场和恰尔巴格乡;低养分主要分布在夏合甫乡、依提木孔乡、乌吉热克乡、加依提勒克乡。【结论】叶城县土壤养分分布不均,土壤养分综合属于中低水平。第一主成分是全氮和有机质的综合反映;第二主成分反映速效钾含量对土壤养分供给状况;第三主成分是有效磷含量的描述。     

基于养分回用-化肥替代的农业面源污染氮负荷削减策略及技术

有效削减农业面源氮污染负荷是提升水环境质量的关键,也是当前关注的热点之一。氮排到水体是污染源,但其本身是农作物生长必需的营养元素。为此,提出了基于养分回用-替代化肥的农业面源污染氮负荷削减策略,利用农业生产系统对农业面源污染排放的氮进行消纳和回用,减少农田化肥氮投入并有效削减排入到水环境中的氮,达到农业生产与环境保护的双赢。重点介绍了面源污水中氮的农田直接回用、水生植物回收-有机肥还田替代、环境材料吸附净化-回收还田等几种技术途径及其应用,并指出了目前存在的不足及以后发展的方向。     

生活污水灌溉对稻田土壤磷形态和吸附特征的影响

通过设置不同氮、磷浓度的生活污水进行水稻的盆栽实验,采用改进的Hedley法研究了生活污水灌溉后土壤磷形态和吸附特征的变化。结果表明,相对于施用化肥,生活污水灌溉下养分分散进入稻田,而且氮、磷投入量偏低。这导致了种植水稻后土壤总磷(TP)略有下降,土壤有效磷有显著的降低。施化肥促进了土壤易利用态磷的增加,主要是碳酸氢钠提取态无机磷(NaHCO_3-Pi)的增加。水稻种植条件下生活污水灌溉显著降低了土壤易利用态磷,增加了土壤中等活性磷,主要特征是土壤碳酸氢钠提取态有机磷(NaHCO_3-Po)减少,氢氧化钠提取态无机磷(NaOH-Pi)增加。生活污水灌溉能增加土壤对磷的最大吸附量,增强了土壤对磷的吸附和缓冲能力。生活污水中不同氮、磷浓度对土壤磷的影响主要表现为高磷污水灌溉显著增加了土壤氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)的含量,而高氮污水灌溉促进了水稻生长,提高了土壤溶液磷的平衡浓度,从而促进水稻对磷的吸收并影响土壤的磷形态。生活污水灌溉对土壤有机磷矿化过程影响显著,但其影响机理还需进一步研究。     

生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田氨挥发的影响

通过土柱模拟实验,研究了生活污水尾水灌溉对秸秆还田稻田田面水氮素转化、氨挥发排放以及水稻产量的影响。结果表明:生活污水尾水灌溉显著提高了稻田田面水NO_3~--N浓度和田面水pH,并显著提高了产量、植株吸氮量和土壤脲酶活性。与清水灌溉处理相比,不施氮肥时生活污水尾水灌溉可使秸秆还田稻田氨挥发累积排放量显著降低35%;正常施氮时生活污水尾水灌溉增加了秸秆还田稻田氨挥发排放总量,但由于显著增加了水稻产量,因此单位产量氨挥发排放量有所降低。由此可见,秸秆还田稻田利用生活污水尾水灌溉,不仅可消纳净化生活污水、替代部分氮肥,还可增加水稻产量、降低单位产量稻田氨挥发排放。     

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.     

园林地慢速渗滤系统处理农村分散式生活污水

针对农村分散式生活污水处理设施缺乏而面源污染严重的问题,该研究从土壤自净功能出发,结合传统土地慢速渗滤处理系统和澳大利亚FILTER系统技术特点,提出了园林地慢速渗滤农村生活污水处理系统,优化了污水处理工艺中的布水和排水系统,提高了系统的污水接纳与处理能力。试验结果表明该系统对TN(总氮)、TP(总磷)、COD(化学需氧量)、TOC(总有机碳)、NH4+-N(铵态氮)均有较好去除效果,平均去除率分别为80.7%、89.2%、89.5%、60.2%、85.7%,出水水质达到一级A类标准。该系统对农村生活污水处理效果良好,具有技术可行、成本有效和管理方便等特点,为中国现阶段农村生态环境建设提供参考。