水溶性聚合材料对土壤生物的影响

缓/控释肥料研制和应用已成为提高肥料利用率和降低环境污染风险的重要途径。通过田间小区试验,研究了5种具有代表性的缓释肥料包膜材料纳米-亚微米级水溶性聚合物,即纳米级聚乙烯醇混聚物(CF2)、纳米-亚微米级高岭土-聚酯混聚物(N-KL)、纳米-亚微米级腐植酸混聚物(N-FZ)、纳米-亚微米级丙烯酸酯类混聚物(N-BX)、纳米-亚微米级聚苯乙烯泡沫塑料混聚物(N-PS),在降解释放过程中对土壤主要微生物、主要功能群以及具有代表性土壤动物群落影响。结果表明,不同水溶物聚合物对土壤生物的影响不同,与CK相比,5种水溶性聚合材料处理后细菌、放线菌、氨化细菌、硝化细菌、纤维分解菌种群数量分别增加1.08～2.34倍、0.37～0.96倍、0.3～2.17倍、0.52～1.15倍、0.03～2.45倍,其中腐植酸混聚物处理增加量最大;对真菌、固氮菌种群数量影响不大;对反硝化细菌种群数量有减少的趋势。5种水溶性聚合材料处理对土壤动物的线虫动物门、蜱螨目个体数分别增加15.16%～52.98%、12.33%～200%,其中腐植酸混聚物处理增加数量最多。     

缓/控释肥料纳米-亚微米级胶结包膜复合材料的制备与表征

【目的】以天然高岭土和废弃泡沫塑料为原料，制备高岭土和塑料-淀粉的纳米-亚微米级复合材料，用来作缓/控释肥料的胶结剂和包膜剂。【方法】采用有机物质插层复合、微乳化和高剪切方法制备了高岭土和塑料-淀粉的纳米-亚微米级复合材料，并通过扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱和激光粒度分析对复合材料进行了测试和表征。【结果】（1）有机物质插入了高岭土的层间，天然高岭土被剥离成纳米尺寸的片状结构，有机物质和高岭土层间的水合羟基形成氢键连接；（2）塑料-淀粉纳米-亚微米级复合材料表面存在10～20 nm左右大小不一的皱褶或孔径。【结论】此2种复合材料可用来作缓/控释肥料的胶结剂和包膜剂。     

纳米-亚微米材料对土壤中速效钾重力方向运移的影响机制研究

基于室内一维土柱入渗试验,采用黄壤土表层均匀添加不同含量表层煤纳米-亚微米材料(质量含量分别为0、0.004%、0.020%、0.040%、0.100%),研究了纳米-亚微米级材料对黄壤土的速效钾在重力方向的运移规律。结果表明,纳米-亚微米级材料对黄壤土中速效钾在重力方向的运移有明显影响。在培养时间内,试验组的速效钾含量均保持小幅度平稳变化,无较大波动。纳米-亚微米材料起到了缓释作用。土壤中的钾离子极其容易流失,钾离子迁移主要受水分迁移及土壤胶体吸附作用的影响。添加纳米-亚微米材料的土壤具有较强的保水性和吸附性,使得水分及速效钾大量吸附于此。     

生物可降解聚合物聚乳酸-聚三亚甲基碳酸酯的体内外降解和释药试验研究

在新型可降解材料聚乳酸-聚三亚甲基碳酸酯(PLA-PTMC)中加入含量约为30%的兽药恩诺沙星,于家兔体内、体外观察其降解和释药特性.结果发现,第10周时体外药物释放率约为80%,110 d时体外材料降解率约为48%;体内第6周时材料开始破碎,第10周时破碎完全.因此,PLA-PTMC是一种降解性、释药性及生物相容性均良好的外科用可降解材料.     

废旧聚苯乙烯泡沫塑料生产粘接剂的方法

近年来大量废旧聚苯乙烯泡沫塑料造成了严重的环境污染,如何回收利用这些废旧聚苯乙烯材料成了许多人探讨的课题. 　　这里介绍一种利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料生产粘接剂的方法.这种粘接剂耐酸碱、耐冻,可用作粘贴塑料地板、人造大理石、马赛克、陶瓷砖等材料的粘接剂 .……     

一种悬浮纳米零价铁聚合物的制备与表征

研究制备了聚甲基丙烯酸-聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯磺酸三嵌段(PMAA-PMMA-PSS)聚合物,该聚合物用于悬浮纳米零价铁(NZVI)。首先利用原子转移自由基聚合法(ATRP)合成聚甲基丙烯酸叔丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯(Pt BMA-PMMA-PSt),然后用三氟乙酸将聚甲基丙烯酸叔丁酯水解为聚甲基丙烯酸,用乙酰基硫酸将聚苯乙烯磺化为聚苯乙烯磺酸。该制备方法在聚合物合成过程中将前人的三步反应改进为一步反应,减少了操作步骤,减少了原材料消耗,提高了反应稳定性和目标物的产率。根据凝胶渗透色谱分析,PMAA-PMMA-PSS相对分子质量可达10万左右,对纳米零价铁的悬浮效果稳定时间可达60 d以上。     

泡沫塑料的取食对黄粉虫和大麦虫生长的影响

【目的】黄粉虫(Tenebrio molitor L.)和大麦虫(Zophobas morio Fabricius)都是近年来被发现可以降解泡沫塑料的资源昆虫,试验进一步研究泡沫塑料的取食对黄粉虫和大麦虫生长的影响,以期为黄粉虫和大麦虫作为降解泡沫塑料的昆虫推广应用提供参考依据.【方法】采用3种不同的泡沫塑料(聚丙烯EPP,聚苯乙烯EPS和聚乙烯EPE),并分别用3种不同的饲料配方A(泡沫塑料)、B(泡沫塑料+麦麸)和C(泡沫塑料+麦麸+青菜)饲养黄粉虫和大麦虫.【结果】黄粉虫对泡沫塑料具选择性,更偏好于取食聚苯乙烯EPS(P0.05);饲料配方的不同对大麦虫取食泡沫塑料影响很大,饲料配方C下大麦虫取食泡沫塑料的量显著大于其它饲料配方(P0.05);在饲料配方A和饲料配方B下,黄粉虫和大麦虫均无法正常生长和化蛹,自相残食现象严重;在饲料配方C下,黄粉虫和大麦虫均能正常生长,但大麦虫的化蛹率跟泡沫塑料的材质相关.【结论】饲料配方和泡沫塑料的材质是决定黄粉虫和大麦虫取食泡沫塑料的重要因素.     

亚微米木基生物弹性材料医用夹板弹性模量研究和建模分析

选用亚微米级刨花作为研究对象,结合现代医用夹板设计理论,采用将亚微米刨花压缩的方法制作异型医用夹板,与传统医用夹板相比较从微观结构研究亚微米木基生物弹性材料医用夹板的特性。以微观角度探索亚微米木基生物弹性材料医用夹板的形成机理,通过研究木纤维横截面的微观结构特征并提出提高医用夹板柔韧性的方法,采用微米级的切削厚度破坏木材微观结构的六棱形形态,构造出新型的具备高柔韧性的亚微米木基生物弹性材料医用夹板。通过对落叶松及毛白杨2种树种的刨切试验以及模压医用夹板试件的制作,得出模压医用夹板的刨花最优尺寸。对新型医用夹板弹性模量的理论分析,引入在模压医用夹板受到外力之后应力应变存在的关系式,对平面内的弹性模量进行积分,求出其理论弹性模量,并得出理论上定向铺装的亚微米刨花板的弹性模量在其主方向上5倍于普通亚微米刨花板的结论。通过研究模压医用夹板弹性模量提高的原因,给出影响模压医用夹板弹性模量除亚微米刨花的大小、密度、施胶量、胶合是否严密以外的其他影响因素,引入微观结构孔穴比系数、亚微米木基生物弹性材料医用夹板的压缩程度系数、亚微米木基生物弹性材料医用夹板与胶料的胶合系数以及亚微米木基生物弹性材料医用夹板的不直系数,并将对其强度产生影响的相关系数代入计算公式,推导出亚微米木基生物弹性材料医用夹板弹性模量的力学表达式。提出亚微米木基生物弹性材料医用夹板的压缩量也会影响模压医用夹板强度的观点,通过代入公式得出模压后亚微米木基生物弹性材料医用夹板的密度对模压医用夹板强度的影响。     

亚/超临界乙醇中玉米秸秆水提取物的反应机理研究

【目的】建立玉米秸秆水提取物在亚/超临界乙醇中反应后各集总组分之间的主要反应路径图,并考查反应过程中乙醇对产物的影响机理。【方法】用容量为1 L的间歇式反应试验装置,取玉米秸秆水溶性提取物在乙醇中进行反应,利用集总的方法将玉米秸秆水溶性有机物和产物归总为气体、易挥发物、轻油、重油、固体物(不溶于水和丙酮)5个集总组分,研究反应温度从140℃上升至300℃,及在300℃条件下反应过程中各集总组分的分布规律。【结果】玉米秸秆水溶性提取物在亚/超临界乙醇条件下,主要生成了挥发物、气体、固体物和重油,其中挥发物与固体物之间存在着可逆反应,固体物在亚/超临界乙醇的作用下又可进一步反应转化成挥发物,重油在液化过程中生成较少,在整个反应过程中最高收率为9.46%。【结论】乙醇在液化过程中除起到传热作用和充当反应溶剂的作用外,还为反应过程提供自由基,对产物具有重整作用。     

聚丙烯酸葡萄糖酯的合成及在烟草保润中的应用

通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合制备聚(1,2:5,6-二-氧异亚丙基-D-呋喃葡萄糖丙烯酸酯)(PAlp Glc),再通过水解反应脱除保护基团,最终得到分子量可控、分布较窄的含有葡萄糖侧基的水溶性聚合物。通过1H NMR、GPC等手段表征产品结构,并研究该葡萄糖侧基聚合物添加在烟草中的保润性能。结果表明,该水溶性大分子保润剂在干燥环境下能提升烟丝平衡含水率,防止烟丝干燥失水;在潮湿环境下,能在一定程度上降低烟丝平衡含水率,防止烟丝受潮,是兼具保湿和防潮功能的烟草保润剂。     

缓/控释肥在玉米生产中的应用与展望

为推动缓/控释肥料在玉米生产中的应用,实现玉米简化栽培生产,本文介绍了缓/控释肥料的概念、特性及意义。概述了国内报道的有关缓/控释肥料在玉米上的效应研究,试验结果表明：缓/控释肥料与等养分量的常规化肥相比在不同地区不同土壤对玉米均有不同程度的增产,增产率5.1-19.6%,提高化肥当季利用率3.54%-19.1%,还可以提高玉米子粒品质等。提出了缓/控释肥料在我国玉米生产上应用存在的主要问题,对今后缓/控释肥料的应用前景进行了展望,应大力研制和推广玉米专用缓/控释肥料。     

缓/控释肥的研究应用现状

就国内外缓/控释肥料应用效果、施用方法做了综述。重点总结了缓/控释肥在作物上的应用效果和对土壤、环境的影响。与普通肥料相比,施用缓/控释肥料可以提高肥料利用率、提高作物产量、改善品质、改善土壤物理性状、提高土壤养分有效性、促进作物生长、减少环境污染。     

施肥与灌溉对甘肃省苜蓿碳足迹的影响

【目的】评估甘肃省苜蓿不同种植模式的碳足迹,探明温室气体的主要排放环节。分析施肥与灌溉对甘肃省苜蓿碳足迹的影响,评估可能的减排潜力,为甘肃省苜蓿生产的可持续发展提供理论依据。【方法】应用生命周期评价理论和IPCC（2006）田间温室气体计算方法,建立苜蓿碳足迹评估方法。通过调研甘肃省苜蓿主产区陇东、陇中和河西地区10个县区的苜蓿种植农户和农场,收集苜蓿的产量、化肥、灌溉等生产数据。根据施肥和灌溉水平及灌溉水源将甘肃省苜蓿种植模式分为4种,使用建立的苜蓿碳足迹评估方法和甘肃省苜蓿生产投入/产出数据,分析4种种植模式的碳足迹构成特点、施氮水平与灌溉对苜蓿干物质产量和碳足迹的影响特征。使用情景分析方法揭示氮肥减施、改进氮肥生产工艺、无机有机肥混施、滴灌和喷灌技术降低苜蓿种植过程温室气体排放的潜力。【结果】甘肃省苜蓿4种种植模式的碳足迹（以CO₂ eq计）从小到大依次为0.02（不施肥不灌溉模式,NFNI）、0.19（施肥不灌溉模式,SFNI）、0.22（施肥+河水灌溉模式,SFRI）、0.64（施肥+井灌模式,SFWI）kg CO₂ eq·kg^-1苜蓿干物质（DM）。SFNI模式除与SFRI模式之间碳足迹差异不显著外,与其他种植模式之间的差异均显著。不同种植模式之间的碳足迹构成环节和各环节对碳足迹的贡献率存在差异。NFNI模式的碳足迹主要由苜蓿残茬和农机使用两部分的排放组成;SFNI模式和SFRI模式碳足迹的主要产生环节是化肥生产和氮肥田间施用的排放,其次是农机使用;SFWI模式碳足迹的最大来源是灌溉耗电,其次为化肥生产和氮肥田间施用的排放。通过氮肥减施、无机有机肥混施、降低氮肥生产过程中排放可使甘肃省SFNI、SFRI和SFWI模式的苜蓿碳足迹分别降低10.0%-18.0%、-3.0%-8.0%和1.8%-5.8%。如果不考虑节水管材生产的额外温室气体排放,节水灌溉（喷灌和滴灌）可减少SFWI模式苜蓿碳足迹的12.7%-38.5%。【结论】甘肃省4种苜蓿种植模式的产量和碳足迹均存在差异,高投入高产出的SFWI模式的苜蓿产量最高,但碳足迹也显著高于其他模式。除NFNI模式外,其他3种模式均存在过量施肥现象。减施氮肥和降低氮肥生产过程中的温室气体排放均可降低甘肃省苜蓿生产的碳足迹;无机有机肥混施可以降低SFNI和SFRI模式的碳足迹,但同等施氮水平下,无机有机肥混施短期内会降低产量。因此,在保证一定产量同时降低温室气体排放量的目标下,有机肥和化肥混施的最佳比例及实际减排潜力仍需通过田间的长期试验进一步验证;节水灌溉是SFWI模式的主要减排措施,但节水灌溉所能带来的综合减排潜力仍需针对具体区域的田间节水试验和额外耗材带来的温室气体排放进一步评估。     

缓控释肥料研究进展及其环境安全研究

综述了缓控释肥料的基本内涵及发展概况 ,并简要介绍了目前已开发的缓控释肥料的种类、评价标准 ,分析了存在的主要问题 ,展望了缓控释肥料的发展前景及开发重点。     

生物有机肥对红枣产量结构及效益的影响

【目的】 采用有机肥和生物肥配合化肥使用的方式,改善红枣品质和保障红枣产量,减少化肥投入降低环境风险,为合理使用生物有机肥以及与化肥配合使用方式提供参考。【方法】 采用大田定位试验进行有机替代化肥减施增效试验,设置生物有机肥部分替代化肥处理(Bio-organic fertilizer,BOF)、单施化肥处理(Chemical fertilizer,CF)和空白处理(CK),研究生物有机肥替代化肥对红枣产量结构的影响并进行红枣果园效益分析。【结果】 有机肥部分替代化肥可以增加红枣产量409.5 kg/hm²(P<0.05),较单施化肥处理(6 427.5 kg/hm²)和空白处理(4 273.5 kg/hm²)分别提高6.4%和59.9%;红枣单果重显著增加,在红枣含水率为64%的成熟期红枣单果重分别为BOF处理(19.8 g)>CF处理(18.1 g)>CK处理(15.1 g);BOF处理红枣枣吊长度在开花期、果实膨大期分别为17.2和27.9 cm,显著高于CF处理和CK处理(P<0.05);红枣裂果率由CK处理(18.8%)和CF处理(15.7%)下降到BOF处理的(13.1%)。BOF处理与CF相比可实现增收4 389.0 元/hm²,化肥用量降低18.2%。【结论】     

稻田土壤氧化态有机碳组分变化及其与甲烷排放的关联性

稻田土壤有机碳是甲烷排放的关键底物之一,不同研究者由于采取的有机碳研究方法不同而得出稻田甲烷排放与土壤有机碳关系的结论不一。为明确影响稻田甲烷排放的土壤有机碳组分,设计了稻田施用不同外源有机碳(稻草还田、鸡粪和猪粪)的田间试验,对稻田甲烷排放和土壤有机碳组分的动态变化及其关联性进行监测和分析。结果表明,猪粪处理的甲烷排放与化肥处理无显著差异,而鸡粪和稻草2个处理的甲烷排放分别比化肥增加1.67倍(P<0.05),2.69倍(P<0.05);甲烷排放量与土壤易氧化有机碳含量显示相同顺序:稻草>鸡粪>猪粪>化肥;通径分析表明,土壤易氧化有机碳组分1(被33 mmol/L KMnO₄氧化的有机碳)与甲烷排放直接相关,其他有机碳组分仅通过组分1间接作用于水稻生育后期甲烷排放,且排放量较低。由此推断,易氧化有机碳组分1是甲烷排放的主要底物,通过有效措施降低肥源中易氧化态有机碳组分1是减排甲烷的关键技术之一。     

紫云英利用后减施化肥对水稻产量和产值及土壤碳氮含量的影响

通过大田定位试验,研究连续5年紫云英利用后不同化肥施用量对水稻产量和稻谷经济效益及土壤碳、氮含量的影响。试验共设6个处理,处理CK:不施紫云英和化肥(对照);处理CF:不施紫云英,施100%化肥(N、P2O5、K2O施用量分别为150、75、120 kg/hm2);处理A1:紫云英(22 500 kg/hm2,下同)+100%化肥+100%磷肥;处理A2:紫云英+80%氮、钾肥+100%磷肥;处理A3:紫云英+60%氮、钾肥+100%磷肥;处理A4:紫云英+40%氮、钾肥+100%磷肥。结果表明:施肥可以显著提高水稻产量,紫云英利用后化肥的增产效果更为显著,与CF相比,处理A2的早稻产量提高了7.7%,处理A3的水稻产量基本持平;紫云英利用后适当减少化肥用量可以增加水稻产值,与CF相比,处理A1的水稻产值增加了5.92%,处理A2的水稻产值的增加效果次之,增加了4.08%;处理A4提高水稻土壤有机碳和全氮含量的效果明显优于处理CF,A2处理的土壤有机碳、全氮含量比CF显著降低。综合以上研究结果,认为翻压紫云英可以代替部分化肥,增加水稻产量,减少生产成本,提高养分利用效率。     

施用有机无机复混肥对太湖平原乌泥土稻麦生长的影响

通过长期定位试验,于2009至2010年在苏南地区稻麦轮作体系下,研究以菜粕堆肥、猪粪堆肥和中药渣堆肥为原料的有机无机复混肥及无机肥对水稻和小麦产量、不同时期功能叶叶绿素含量(SPAD值)和氮素利用率的影响。结果表明:各施肥处理的水稻和小麦产量均显著高于不施氮肥处理,其中以菜粕堆肥、猪粪堆肥和中药渣堆肥为原料的有机无机复混肥处理的水稻产量分别比无机肥处理的水稻产量增加9.5%、16.2%和17.4%;3种有机无机复混肥处理的小麦产量显著高于无机肥处理(4 146.1 kg.hm-2),增产率为16.2%～20.3%。在水稻季和小麦季,3种有机无机复混肥处理的不同时期功能叶SPAD值及氮素利用率均不同程度高于无机肥处理或与无机肥处理持平。以中药渣堆肥为原料的有机无机复混肥处理,在稻麦轮作体系下能够获得比单施无机肥处理更高的小麦和水稻产量、功能叶SPAD值及氮素利用率。     

增效复合肥减氮施用对小麦-玉米产量和养分效率的影响

为了探明增效复合肥减氮施用对小麦-玉米产量和养分效率的影响, 2017-2020年度在安徽省涡阳县布置不同增效复合肥及其减氮施用的田间试验。试验共设置9个处理,分别为不施肥（CK）、常规复合肥（CF）、腐殖酸复合肥（HF）、氨基酸复合肥（AF）、海藻酸复合肥（SF）、常规复合肥减氮20%（CR）、腐殖酸复合肥减氮20%（HR）、氨基酸复合肥减氮20%（AR）和海藻酸复合肥减氮20%（SR）。结果表明：不减氮处理小麦和玉米3年的平均产量高低顺序分别为AF > SF> HF > CF、SF > HF> AF> CF;减氮处理小麦和玉米3年的平均产量分别为AR > SR > HR > CR、HR > SR > AR > CR;周年平均产量SF > AF > HF > AR > SR > HR > CF > CR,增效复合肥减氮处理较增效复合肥不减氮处理周年产量下降6.37%,较CF处理周年产量增加3.51%,较CR处理周年产量增加10.40%。施用增效复合肥的处理小麦穗粒数较CF处理平均增加19.30%,施用增效复合肥的处理玉米穗粒数较CF处理平均增加5.80%,增效复合肥减氮处理较增效复合肥不减氮处理小麦、玉米穗粒数分别下降3.40%和2.60%。养分效率是衡量小麦、玉米吸收利用肥料效果的重要指标,小麦季增效复合肥不减氮的处理氮、磷和钾肥利用率较CF处理平均提高了10.32%,增效复合肥减氮处理与CR处理相比,氮、磷和钾肥吸收利用率平均提高了7.94%,增效复合肥处理小麦季平均肥料农学效率、偏生产力较CF处理分别提高了3.19和3.17 kg·kg^-1,减氮20%后,施用3种增效复合肥的处理肥料农学效率、偏生产力较CR处理分别提高3.10和3.15 kg·kg^-1;玉米季增效复合肥不减氮的处理氮、磷和钾肥吸收利用率较CF处理平均提高了7.35%,增效复合肥处理玉米季肥料的农学效率、偏生产力较CF处理分别提高了0.97和0.66 kg·kg^-1,减氮20%后,施用3种增效复合肥的处理较CR处理氮、磷和钾肥吸收利用率分别提高了4.87%、4.71%和9.03%。综上,试验条件下增效复合肥较普通复合肥等养分条件下能显著提高小麦、玉米的产量和养分效率,增产主要体现在增加小麦和 玉米穗粒数;增效复合肥减氮施用条件下,小麦季较普通复合肥处理呈现增产,玉米季呈现减产,而周年产量表现为减肥稳产。     

复合微生物肥对植烟根际土壤团聚体稳定性和酶活性的影响

【目的】探讨施用复合微生物肥对植烟土壤的改良效果,为优质烤烟复合微生物肥的研制与应用提供科学依据。【方法】通过连续2年4季白菜—烟草轮作微区定位施肥试验,以不施肥为对照(CK),研究施用无机复合肥(CF)、生物有机肥(OF)和复合微生物肥(MF)对植烟根际土壤团聚体稳定性和关键酶活性的影响。【结果】连续种植4季后,各施肥处理>0.25 mm粒级水稳性团聚体累积含量、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)较初始土壤均明显增加,表现为OF>CF>MF,与CF和MF处理相比,OF处理>0.25 mm粒级水稳性团聚体累积含量分别显著增加6.8%和14.5%(P<0.05,下同),MWD分别增加7.9%和36.1%,GMD分别增加10.5%和32.2%,随机森林分析表明2~5 mm和>5 mm粒级团聚体含量是影响团聚体MWD和GMD最主要的因子。连续种植4季,各施肥处理土壤脲酶和蔗糖酶活性呈上升趋势,而土壤过氧化氢酶活性呈先升后降趋势,与CF处理相比,OF和MF处理均可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,第4季增幅分别为11.9%~18.4%、62.7%~129.1%和6.7%~6.8%。Pearson相关分析表明,3种土壤酶活性与2~5 mm和1~2 mm粒级团聚体含量、MWD及GMD呈正相关,与0.25~0.5 mm和<0.25 mm粒级团聚体含量呈负相关。【结论】与施用无机复合肥相比,连续2年4季施用生物有机肥对植烟根际土壤团聚体稳定性和关键酶活性有协同改善效应,施用复合微生物肥对植烟根际土壤团聚体稳定性改善作用不明显,而对土壤酶活性有明显促进效应。