多氯联苯复合污染土壤的土著微生物修复强化措施研究

通过室内模拟试验,以不同C源、C/N比、水分及通透性为调控因子,对多氯联苯(PCBs)长期复合污染土壤的土著微生物强化修复进行了初步研究。结果表明,PCBs长期复合污染土壤中,在土壤水分含量为田间持水量的60%时,加入淀粉、葡萄糖和琥珀酸钠均在一定程度上增加了细菌和真菌数量,从而促进土壤中PCBs的土著微生物降解。不同种类的C源对PCBs污染土壤的土著微生物降解效果存在明显差异,且其降解效果与C源的施用剂量密切相关。当淀粉加入量为C1.0g/kg土时,土壤中PCBs的降解效果较好,而葡萄糖和琥珀酸钠加入量为C0.2g/kg土时,PCBs的降解效果明显。土壤C/N比为10:1的处理效果优于C/N比为25:1和40:1。土壤人为翻动有利于PCBs污染土壤中细菌和真菌的生长,提高土著微生物的代谢活性,从而促进土壤中PCBs的自然降解。这为进一步探讨加速土壤中PCBs降解的最适条件和研发POPs污染土壤的生物修复技术提供了科学依据。     

多指标综合分析法在保水剂合成与评价中的应用

为合成更贴近生产实际的超吸水树脂保水剂,及提高其使用效果,该研究以淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料,采用过硫酸铵为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂在一定温度和中和度下制备了高吸水性复合材料。合成过程中选取五因素四水平正交试验设计,重复3次。采用Z分综合评价法和综合平衡法对其作为保水剂时的去离子水吸水倍率、土壤中吸水倍率、失水速率及种子发芽率等4个指标进行综合评价。研究得出影响保水剂性能的因素重要程度为温度>中和度>丙烯酰胺>过硫酸铵>MBA。优化筛选出了最佳合成配方及反应条件。即:1g淀粉加入15mL水熟化后,加入5mL丙烯酸,2.0g丙烯酰胺,N,N-甲基双丙烯酰胺1mg,采用KOH溶液使体系中和度为90%,在85℃下反应40min。该研究所采用的试验方法和评价体系简便易行,可用于超吸水树脂保水剂或其他新型材料的合成与评价。     

~(60)Co γ射线辐照淀粉接枝丙烯酸制备高吸水树脂

利用60Coγ射线辐照引发淀粉接枝丙烯酸合成高吸水树脂,探讨糊化温度、丙烯酸中和度、辐照剂量、丙烯酸用量和交联剂用量等因素对吸水树脂吸水率的影响。正交试验结果表明,制备树脂较好的工艺条件为:淀粉3g,初始加入蒸馏水21ml,90℃下糊化15min,丙烯酸中和度80%,丙烯酸与淀粉的比例(V/W)为3:1,0.9%的N,N,-亚甲基双丙烯酰胺0.5ml,辐照处理3kGy,真空干燥温度60℃。在上述条件下制备的树脂可吸蒸馏水766ml/g,吸自来水278ml/g,吸0.9%NaCl水溶液64ml/g。     

不同土壤调理剂在砂姜黑土上应用效果研究

研究了3种土壤调理剂对砂姜黑土结构性状的影响.HP-1、变性淀粉、苗乐宝使土壤容重分别下降0.16g/cm3、0.12g/cm3、0.11g/cm3,总孔隙度、通气孔隙度分别提高13.0%、10.4%;8.5%、38.2%、40.8%、26.3%;>0.25mm水稳性团粒含量分别比对照增加59.5%、64.4%、104.0%;土壤调理剂更有利于水稳性团粒形成;有机质能加强土壤调理剂改土效果.HP-1、变性淀粉、苗乐宝使土壤田间持水量、饱和持水量、水分渗透系数分别比对照提高10.4%、9.5%、9.2%、14.0%、11.4%、10.3%、357%、329%、290%.土壤调理剂能降低砂姜黑土水分蒸发量,提高水分利用率,促进苞菜生长和对N、P养分吸收,尤其在水分胁迫时作用更显著.     

玉米秸秆基纤维素保水缓释肥制备及应用

为解决农业生产中秸秆废弃物不合理的使用导致资源浪费和农业污染问题,探讨秸秆基纤维素保水缓释肥的生产成本、在农业上应用的可行性,对秸秆基保水缓释肥的特性及性能进行了试验研究。以玉米秸秆为主要原料,利用硝酸-水溶液一步提取玉米秸秆纤维素,采用溶液聚合法将玉米秸秆纤维素与丙烯酸、丙烯酰胺单体进行接枝共聚反应,并利用半互穿网络技术制备具有保水功能的缓释肥(MS-CPPC),引入聚磷酸铵作为氮、磷营养物质。运用正交试验对制备条件进行优化,并利用扫描电镜(scanning electron microscopy)、红外光谱(flourier transform infrared spectroscopy)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy)、热重分析技术(thermo gravimetric analysis)对制备的产品进行表征;研究了MS-CPPC的吸水性以及在水和土壤中的氮磷缓释性。结果表明,制备的最优工艺为:纤维素与丙烯酸质量比为1:6、交联剂与纤维素质量比为1:20、引发剂与纤维素质量比为5:1、聚乙烯醇共聚物与纤维素质量比为5:2。该保水缓释肥有良好的吸水性,吸水率为443.2 g/g;混施到土壤中对水分入渗率和累积入渗量都有明显的促进作用,在实际应用中可以防止土壤表层滞水;同时,该产品具有氮磷缓释特性,24 h和30 d的氮、磷累计释放量分别为14.69%、13.01%和67.11%,55.74%,氮磷释放性能符合符合缓释肥料国家标准;土柱试验表明,添加MS-CPPC可以显著减少氮磷淋溶损失。利用玉米秸秆制备的保水性缓释肥具有制造成本低、环境友好等特点,并且可以实现秸秆资源高效利用。     

低分子量聚丙烯酰胺对盐渍化土壤水动力参数的影响

通过室内模拟试验研究了低分子量聚丙烯酰胺在混合施用下对盐渍化土壤水分特征曲线、饱和导水率、水平扩散率的影响。结果表明:随着聚丙烯酰胺施用量的增加,盐渍化土壤的饱和导水率呈减小趋势且随着盐渍化程度加重减小程度逐渐减轻。土壤水吸力相同时,轻度盐渍化土壤聚丙烯酰胺施用量为0.25 g/kg时其持水能力最强,中度、重度盐渍化土壤施用聚丙烯酰胺0.5 g/kg时其持水能力最佳,聚丙烯酰胺对中度盐渍化土壤的持水能力的作用效果较好,重度盐渍化不佳。土壤含水量相同时,聚丙烯酰胺含量越高,土壤水平扩散率越小,且随着盐渍化程度的加重土壤水平扩散率减小幅度逐渐增大。     

淀粉接枝聚丙烯酸钠高吸水树脂的电子束法制备及结构表征

本文将电子束辐照技术和功能材料制备技术相结合,采用10 Me V电子束辐照法引发糊化的木薯淀粉与部分中和的丙烯酸单体进行接枝共聚反应,并采用N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,制备出一种淀粉接枝聚丙烯酸钠系高吸水树脂,并通过红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)技术对木薯淀粉和共聚产物的官能团结构和表面形态进行验证。采用正交试验设计方法分析单体/淀粉比、辐照剂量、交联剂/单体比以及单体中和度对该反应接枝参数以及吸水性能的影响,4种因素的变化均可引起共聚产物的吸水能力变化,影响显著性次序为:单体中和度单体/淀粉比交联剂/单体比辐照剂量。获得最佳吸水性能的反应条件为:AA/St=3.5 g·g-1,MBA/AA=5 mmol·mol-1,辐照剂量D=6k Gy,中和度为70%,上述条件下获得共聚产物的吸水倍数为435 g·g-1。本文为采用电子束法制备高吸水材料提供了科学依据与技术支持。     

生物质炭与氮肥配施对土壤氮素变化和烤烟氮素利用的影响

为探明生物炭与氮肥配施对土壤中氮素循环和烤烟氮素利用的影响,采用盆栽试验,设置四个处理：5 g/盆纯氮（CK）,5 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T1）,3.5 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T2）,2 g/盆纯氮+100 g/盆生物炭（T3）,利用15N标记的氮肥,测定生物炭与氮肥配施条件下烤烟生长不同时期土壤中15N的残留量、不同形态氮素的含量、土壤微生物量氮和移栽后90 d烟叶对不同氮源氮素的累积量。试验结果表明：相同施氮量时,生物炭的施用可以提高土壤中15N残留量、土壤无机氮、碱解氮、微生物量氮的含量和叶片对氮素的累积量。生物炭与氮肥配施时提高了肥料氮在烟叶中的占比,使15N利用率也提高了25.4%-63.3%。与对照相比,T2处理植烟土壤中铵态氮、硝态氮、碱解氮在移栽后75 d比对照分别提高了17.3%、8.0%、7.2%,碱解氮和微生物量氮的含量在移栽后90 d时也高于对照。在本试验条件下,生物炭与氮肥配施对土壤氮素的影响是显著的,施用生物炭时减少30%氮肥用量是可行的。     

水氮耦合对膜下滴灌马铃薯产量、品质及水分利用的影响

该文通过田间试验,研究在西北旱区对膜下滴灌条件下水氮耦合效应及其对马铃薯产量、品质和水分利用效率的影响,从而确定马铃薯适宜的水氮用量,以求达到节水、节肥和高产优质的目的。试验设置2个土壤湿润比水平:40%(P1)和70%(P2),5个施氮水平:90(N1)、135(N2)、180(N3)、225(N4)、270kg/hm2(N5),共10个处理。试验结果表明:相同水分条件下,马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、耗水量、产量和水分利用效率都随施氮量的增加而呈抛物线趋势变化,块茎蛋白质含量随施氮量的增加呈增加趋势。相同氮肥条件下,湿润比P2处理的马铃薯块茎质量、块茎淀粉含量、块茎维生素C含量、块茎蛋白质含量均高于湿润比P1,湿润比P2处理的耗水量比湿润比处理P1高11%,湿润比P2处理的产量比湿润比处理P1高5%,但是湿润比P1处理的水分利用效率比湿润比P2处理高5.4%。其中,P2N3处理的马铃薯单株块茎质量、块茎维生素C含量表现最好,P1N5处理的马铃薯块茎蛋白质含量最高,P2N2处理的马铃薯块茎淀粉含量和产量表现最优,产量最高为54187kg/hm2,P1N2处理的水分利用效率最高为12.86kg/m3。P2N3处理的马铃薯高产优质,且水分利用效率较高,是西北旱区膜下滴灌条件下马铃薯生产中适宜的水氮组合。     

一种含氮磷钾新型保水剂的制备及性能研究

采用磷酸酯双淀粉(DSP)为原料,添加适量的KOH和NH3·H2O中和的丙烯酸单体、热引发剂、光引发剂以及交联剂后,在紫外引发条件下引发制备出含有氮磷钾的P(AA/DSP)复合保水剂。采用单因素试验确定了合成保水剂的最优条件。在最优合成条件下,复合保水剂的最大吸水倍率在蒸馏水中为1185.4g/g,在0.9%NaCl溶液中为110.2g/g,并采用红外光谱、热重分析和能谱分析等对产物进行表征。红外光谱分析表明磷酸酯双淀粉与聚丙烯酸实现了共聚反应;热重分析表明P(AA/DSP)复合保水剂具有良好的热稳定性能;能谱分析进一步表明合成保水剂中含有氮磷钾;溶胀动力学研究表明复合保水剂在蒸馏水和生理盐水中的溶胀动力学符合二阶动力学模型。经过360min,保水剂水凝胶在60,80,100℃的保水率分别为67.1%,60.1%,48.1%。同时对复合保水剂施入土壤后的保水性能进行了研究。     

吸水树脂用作土壤持水保墒剂的试验研究

传统高吸水性树脂的耐盐性较差,在实际应用中(尤其在农业应用中)往往造成实际吸水倍率远小于试验室中测定结果的状况.采用新型木质素磺酸钙接枝丙烯酸/丙烯酰胺吸水树脂进行土壤性能试验,木质素磺酸钙含有大量亲水性基团,如磺酸基,羧基等,同时木质素磺酸钙价格低廉.将丙烯酸接枝到木质素磺酸钙既提高吸水倍率,又可降低吸水树脂的成本.试验结果表明,该新型吸水树脂吸自来水倍率230 g/g,与传统吸水树脂相比,在保水时间上延长了10 d,保水量提高50%,土壤的渗透性得到明显增加,并且具有反复吸水的功能,同时具有良好的膨胀性,能减少蒸发,特别是对增加土壤有效持水,提高地温、提高土壤渗透性有明显作用.     

利用小麦秸秆制备的保水剂性能研究

[目的]以小麦秸秆纤维素接枝丙烯酸制备保水剂,并检测各因素对保水剂吸水性能的影响,探索制备保水剂的最佳反应条件,以期制备出成本低,降解性好,保水性高的新型保水剂。[方法]采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素试验和正交试验来确定最佳反应条件,对合成产物的吸液倍率、保水性能和表观形态进行测定与表征。[结果]温度为70℃,去离子水用量为160ml,2.0%N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)用量为9ml,引发剂(过硫酸钾:硫代硫酸钠=3∶1)与丙烯酸单体比为2.0%,丙烯酸中和度为70%,反应时间为1h,合成的保水剂具有较高的吸水或盐水倍率,1g保水剂吸0.9%NaCl溶液41.2g/g,吸去离子水430.9g/g。红外光谱分析和电镜扫描结果表明,保水剂胶体接枝聚合成功,胶体具有良好的表面形态。[结论]制备的保水剂吸液速率快、重复吸水效果较好。保水剂在氯化铁溶液中吸水倍率最高,达到113g/g。复合离子溶液中,在离子浓度为1g/L时吸水倍率最高达57g/g。     

不同材质保水剂对玉米生长综合效率的DEA模型分析

为进一步促进保水剂在干旱区农业生产和生态修复中的合理应用,利用数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)模型评价不同材质保水剂施用在干旱区荒漠土壤时对生物生长促进的综合效率,从而确定在该环境中最具效率的保水剂品种。本研究选取AA-AH,KCE和PAA3种保水剂,首先测试了3种保水剂在模拟当地自然环境基本特征条件下的基本特性,其次将它们应用于室内玉米盆栽种植试验,最后在上述试验结果的基础上使用DEA模型分析了3种不同保水剂在荒漠土壤中对生物生长的促进作用,结果表明:(1)PAA的耐盐性能较好,而AA-AH的环境持久性最好,AA-HA保水剂的施用对土壤的副作用最小;(2)3种保水剂都有显著提高玉米出苗率和土壤持水能力,其中AA-HA对增加土壤持水性能的效果最好,PAA促进玉米株高的效果最好,保水剂浓度的增加并不能显著改善土壤持水性能,但不同保水剂功效在同等浓度下表现也不同,如KCE在20g/m~2浓度下增加玉米地面生物量的效果最好,而AA-AH则在40g/m~2下表现最佳。综合评价表明3种保水剂在0.6g浓度时玉米生长的综合效率都达到DEA有效值,当浓度增加到1.2g时玉米生长的综合效率均下降,降幅为:PAAKCEAA-HA,说明AA-HA在低浓度使用量下在荒漠土壤环境中使用时效率最佳的。综上所述保水剂在干旱荒漠地区的农业生产和荒漠生态修复方面有很好的应用前景。面对品种繁多的保水剂产品,DEA模型可以用来分析评价最适合当地应用环境的品种,本研究为提高保水剂对植物生长综合效率及合理选用保水剂提供了理论方法。     

辐照引发马铃薯淀粉接枝制备吸水树脂

利用60Coγ射线辐照引发马铃薯淀粉接枝丙烯酸制备吸水树脂。考察了配方中的助剂及合成工艺对吸水树脂性能的影响。采用助剂X和适当合成工艺得到的干燥吸水树脂,吸收蒸馏水350g/g,吸收自来水157g/g,吸收0.9%的NaCl溶液31g/g。     

保水剂对滴灌土壤湿润体影响的室内实验研究

利用室内模拟实验，在均质土槽中埋设TDR时域反射仪自动检测滴灌条件下土壤水分，并采用suffer软件绘制水分等势图，研究了层施保水剂条件下点源交汇入渗及蒸发过程中土壤水分运动规律。结果表明：受保水剂的影响，入渗过程中，保水剂层土壤含水率迅速增大到23.60％，且大于0～20 cm和30～60 cm层土壤含水率；蒸发过程中，各层土壤含水率都在减少，在110 d时，0～20 cm土层的含水率为3.5％，30～60 cm土层的含水率为4.5％，但20～30 cm层土壤的含水率却为12.5％。因此，作物根系层施用保水剂可以起到蓄水保墒的作用。     

保水剂对苹果节水及灌溉制度的影响研究

该文通过对保水剂在苹果灌溉上的试验研究，分析了保水剂对苹果园灌溉的影响。试验中采用中子仪观测土壤水分的动态变化，通过对不同用量保水剂小区的土壤水分观测，结合果树土壤水分灌溉底线来指导灌溉。结果表明：施用保水剂后水分利用效率提高，施用量200 g/棵是本试验的最优水平，每公顷节水900 m³，同时对保水剂下的果树灌溉制度进行了研究，提出了不同降雨年型的灌溉制度。     

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

保水剂对土壤持水性能影响的模拟研究

通过室内模拟试验,利用正交回归设计研究了丙烯酸盐类保水剂对土壤持水性能的影响,并推导出土壤有效水含量与土壤质地、保水剂粒径及其使用剂量关系的数学模型。结果表明：土壤质地、保水剂用量对土壤有效水含量的影响达到极显著水平,而保水剂粒径对土壤有效水含量的影响不显著。保水剂颗粒与土壤质地、与保水剂用量成负效应,保水剂用量与土壤质地成正效应。这一数学模型可以用于指导该类保水剂在生产的使用。