上海市稻田耕作制度演变与绿色高质量发展进程

水稻生产不仅对于保障粮食安全意义重大,同时稻田作为一类特殊的人工湿地,对城市的可持续发展也至关重要。上海稻田耕作制度从20世纪80年代的三熟制转变为两熟制,到2010年代又从两熟制逐渐调整为一熟制。近年来,逐步形成了用地与养地相结合的耕作制度,部分地区成功探索了稻田种养结合的绿色生产模式,并逐步实现了品牌化生产。然而,上海水稻绿色生产也面临诸多挑战,包括粮食稳产压力、资源与环境约束以及高度依赖财政补贴、自身盈利能力不足等。针对上述问题,本文提出了今后稻田耕作制度绿色、高质量发展的对策：在确保耕地面积、稻田比例不下降与稳定单产潜力的基础上,稳定全市粮食产量;创新和集成绿色栽培技术,提升稻田湿地生态功能;深化稻米品牌建设,以品牌化实现生态产品价值,提升水稻绿色种植经济效益。     

基于连续运行条件下的稻秸干法厌氧发酵中试研究

为了探索连续进料运行下秸秆干法厌氧发酵的产气情况,设计了一种适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统,研究了牛粪单发酵启动试验、不同进料方式和氮源添加下的产气特征并且进行了技术经济性分析评估。结果表明:中试装置可实现含固率为20%的秸秆物料均匀混合,提高进料效率和实现连续发酵均衡产气。发酵启动试验阶段,牛粪单发酵29 d后具备处理稻秸所需的最佳厌氧微生物体系、适宜的发酵温度等,从而使连续进料阶段快速启动。在连续进料稳定运行阶段,秸秆进料量80 kg·d~(-1)并添加猪粪(干质量)4.54 kg·d~(-1)为补充氮源,单日CH4产气量从137.28 L·kg~(-1)VS达到227.8 L·kg~(-1)VS,并能连续维持20～22 m~3·d~(-1)。对于缺乏猪粪等氮源的地区可采用一次性投加的方式,单次补充68.1 kg猪粪(干质量)且定期补充时间为20 d。研究表明,该适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统技术可行且可实现连续进出料和稳定运行产气,并产生可观的经济效益。     

国内外农业源NH3排放影响PM2.5形成的研究方法探讨

农业源NH3排放对PM2.5形成过程的影响日益受到国内外学者的重视,但与整体环境NH3源排放对PM2.5二次粒子形成过程的影响研究相比较,在研究方法、研究领域和研究尺度等方面均有待完善。在总结国内外研究进展的基础上,比较分析了现有研究范围和研究方法的不足,并探讨了今后本领域的研究方向和研究重点,以期为PM2.5污染控制的理论研究和方法开发提供参考。     

不同种植模式下设施菜地土壤盐分的累积特征

为探明上海市设施菜地土壤盐分在纵向剖面的累积特征,以不同种植年限、不同种植模式的设施菜地土壤为研究对象,对其盐分监测分析.结果表明:(1)上海市郊的设施菜地土壤次生盐渍化趋势明显,4～6年左右土壤盐分达到最高;(2)不同种植模式表层土壤(0 ～20 cm)盐分的大小依次为:茄果连作＞叶茄轮作＞叶菜连作;(3)设施土壤盐分存在着显著的表聚特征,但种植10年以上后,60 ～ 80 cm土壤盐分也逐渐积累.     

畜禽粪便堆肥腐熟度评价指标体系研究

以牛粪和猪粪两种畜禽粪便分别与秸秆混合堆肥.全面考察了堆肥过程中与腐熟度有关的理化指标和生物指标变化.结果表明.在3个月的堆肥熟化试验考察期内,堆肥初期堆体升温迅速,50℃上高温持续时间累计超过15 d;物料pH值先升后降,60d后稳定在8.0左右;含水率和C/N持续下降,C/N 60 d后接近20;氨氮含量呈先升后降趋势,胡敏酸和富里酸比值则先降后升;Solvita腐熟等级、种子发芽势和根系建成指标不断升高,而作物生长指标则无显著变化.由腐熟度指标相关性分析表明,最能体现堆肥腐熟程度的Solvita腐熟等级与C/N、种子发芽势、根系建成指标呈高度相关,与含水率和腐殖酸呈低度相关.据此,结合常规温度指标建立了堆肥腐熟度评价指标体系.用于科学指导农牧业废弃物堆肥质量控制.     

沿海地区5种常见植物对土壤盐渍化程度的指示作用研究

通过人工气候室和玻璃温室条件下的盆栽试验,研究了碱蓬、灰绿藜、小藜、马齿苋和大豆5种沿海地区常见农田植物对土壤盐渍化程度的指示作用.结果表明,这5种植物的存活率和株高增长率与土壤含盐量存在显著的响应关系.通过复合观察这5种植物的生长性状,可形成一套直观简便的土壤盐渍化程度植物指示体系,用于判别农田土壤含盐量小于0.27%、0.27%～0.66%、0.66%～0.78%、0.78%～0.99%、0.99%～1.77%和大于1.77%的6种不同土壤含盐量范围.     

沼液板式超滤膜预处理试验研究

如何降低超滤膜污染程度至最低状态是一项重要课题,为了最大限度地降低浓差极化的影响,通过试验将超滤工艺应用于沼液膜过滤法浓缩液体有机肥工艺,选取某养殖场内沼液,在不同压强下,观察不同压力时板式超滤膜的通量变化和污染物去除、截留情况。结果表明:在0.05～0.25 MPa压力下,板式超滤膜初期通量下降迅速,10～30 min后,膜过滤通量下降变缓并趋于稳定,这一过程与膜通量衰减经验公式吻合较好;板式超滤膜的通量随着压力上升而增高,但增幅逐渐降低,膜截留率与压力变化关系不大,膜对COD去除率较高,约70%,对NH_4~+-N、K~+等小分子物质去除率较差,仅22%～40%,小分子营养物质保留充足;滤出液营养指标为有机质营养0.16%,无机总营养0.217%,N-P_2O_5-K_2O比例为10∶1.12∶6.04,营养比例关系较好,但有机质含量较低,需采用后续浓缩步骤。研究表明,板式超滤膜滤出液基本符合纳滤、反渗透进水水质离子和pH值等的要求。     

基于农田氮磷养分平衡的奶牛场污水生态还田工程应用研究

根据玉米-花菜轮作田作物氮磷养分需求,对上海市崇明北八滧奶牛养殖小区污水生态还田工程进行工艺设计和施工建造,匹配农田选择场区东侧田块35 hm~2,以确保能够完全消纳奶牛场液肥,并采用压力喷灌系统进行灌溉或沟灌,田间均匀布置喷灌栓15个,工程总投资74.62万元(人民币,下同),年运行费用约2.74万元。工程实践表明:在确保作物正常产量的同时,奶牛场污染物减排TN 9.01 t/a、TP 0.65 t/a、COD 64.66 t/a;匹配农田节省尿素和过磷酸钙分别为13.07 t/a和55.99 t/a,折算减少投入0.33万元/(hm~2·a),环境和经济效益显著。     

结合态雌激素在堆肥过程中的降解与转化研究

为评价堆肥处理对牛粪中结合态雌激素的降解效果,本文采用微波萃取-固相萃取方法提取目标雌激素,利用高效液相色谱-串联质谱仪(HPLC-MS/MS)建立分析方法,研究了牛粪中15种雌激素类物质在堆肥周期70 d的实际堆肥过程中的降解与转化过程。结果显示:堆肥处理能有效降解牛粪中的E1-3G、E3-3G、OP、BPA、DES和EE2,而对NP的降解效率相对较低,堆肥结束后残留率仍为48.84%。其中,结合态雌激素在堆肥过程中首先水解为以E1为主的自由态,再进一步发生降解。堆肥70 d后E1浓度约为0 d的3倍。葡糖苷酸盐结合态的降解速率普遍高于硫酸盐结合态,降解率均≥98.76%,而硫酸盐结合态相对稳定,3种硫酸盐结合态在堆肥70 d仍能检测到,降解率在92.74%～96.79%。研究发现,最终可能通过有机肥还田过程进入到环境中的雌激素E1-3S、E2-3S、E2~(-1)7S、E2-3G、E2~(-1)7G、NP、E1和E2的浓度分别为1.75、9.5、16.4、3.89、4.44、233.4、69.28μg·kg~(-1)和11.98μg·kg~(-1)。研究表明,堆肥处理可作为畜禽粪便的处理方法,能有效削减粪便中雌激素含量,但直接还田存在一定的环境风险,需进一步对粪肥施用过程进行评价。     

基于水环境功能区划的农业面源污染源解析及其空间异质性

通过清单分析方法和等标污染负荷法,以乡镇为单元研究了上海市化肥施用、有机肥施用、农作物秸秆、畜禽养殖、水产养殖、农村生活污水等农业面源污染来源化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）等污染物的排放量及其贡献率,并根据各区域水环境功能区划分别在区县尺度和乡镇尺度分析了农业面源污染程度及其区域分布。结果表明,上海市农业面源污染COD、TN、TP实物排放量分别为4.42×104、1.13×104、0.44×104 t/a,相应的等标排放量分别为0.16×104、0.93×104、1.65×104 m3/a,最主要污染源为畜禽养殖,其等标污染负荷比达到66.31 %,最主要污染物为TP,其等标污染负荷比达到60.32 %。各区县因农业面源污染引起的COD、TN、TP排放质量浓度分别为4.16～40.91、1.30～8.71、0.23～4.94 mg/L,各区县农业面源污染水质平均指数在0.67～5.91之间,主要污染乡镇分布在上海南部以及崇明岛等农业产值相对较高且距离水源保护区较近的远郊区域。