猪场废水常温短程硝化特性

为实现短程脱氮处理高氨氮猪场废水,在非限制溶解氧条件下,采用序列式活性污泥法（SBR）工艺处理某猪场废水,考察了温度、氨氮质量浓度及曝气时间等因素对短程硝化特性的影响。试验结果表明,SBR工艺能够有效去除猪场废水中的氨氮,处理效果稳定,且全部试验过程均有短程硝化现象发生,短程硝化的实现为低化学需氧量（COD）、高质量浓度尿素废水处理工艺的优化奠定基础。当进水氨氮质量浓度在250 mg/L以下时,氨氮质量浓度和反应温度（即使其在15℃时）对氨氮去除效果和亚硝酸盐积累率影响不大,二者均在80%左右,长时间曝气并未对短程硝化造成影响;高质量浓度氨氮废水生物处理过程中,亚硝酸盐积累是游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）共同抑制作用的结果。     

不同曝气位置曝气生物滤池（BAF）处理对虾养殖污水的试验研究

采用不同曝气位置的上向流生物滤池处理对虾养殖污水,连续运行30d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。考察了对虾养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。结果表明：从养殖污水主要污染物指标的去除效果上看,中下部曝气生物滤池（MUBAF）要优于底部曝气生物滤池（BUBAF）。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20mg·L-1,氨氮质量浓度为0.62～0.65mg·L-1,硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59mg·L-1,亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27mg·L-1,无机氮质量浓度为1.40～1.47mg·L-1,活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29mg·L-1,水温为25℃～30℃时,中下部曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。总体而言,曝气生物滤池在水产养殖污水应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。     

养殖固体废弃物作碳源的海水养殖废水反硝化净化效果

由于养殖废水C/N低且溶解氧（DO）含量高,需要补充碳源并有效脱氧,才能保证高效反硝化。该文开展了以养殖固体废弃物作碳源,海水养殖废水水解、反硝化净化工艺的试验研究。结果表明,养殖废水（水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1、水温20℃）经过10 h水解,水解液DO质量浓度降至0.2 mg/L,NH4+-N、NO3--N、总有机物（TCOD）和总固体（TS）的去除率分别为62.8%、43.5%、24.0%和13.6%。当水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1.5～1︰2.5时,养殖废水在20℃条件下水解6 h,水解液中挥发性脂肪酸（VFA）质量浓度和溶解性有机物/总有机物（SCOD/TCOD） 分别增加32.0%～49.3%和3.5%～9.1%。利用厌氧活性污泥对养殖废水的水解液（体积比为1︰4、水温20℃）进行反硝化净化,NO3--N和TCOD的3 h去除率分别达99.6%和88.3%,而养殖废水直接反硝化10 h, NO3--N和TCOD的去除速率分别为36.5%和75.9%。这表明,在海水循环水养殖系统中,利用养殖固体废弃物作碳源,养殖废水水解、反硝化工艺,能有效脱氧和补充有机碳源,养殖废水反硝化净化效果显著。     

抽屉式生物滤器净化效果

以浸没式生物滤器为对照,研究了抽屉式生物滤器对循环养殖水的净化效果和不同氧含量对NH4-N、NO2-N、化学需氧量（COD）、异养菌、弧菌去除率的影响。结果表明：抽屉式生物滤器单位体积对NH4-N、NO2-N、COD、异养菌、弧菌的去除率均显著高于浸没式生物滤器,前者分别是后者的2.68、7.37、3.33、24.87、46.67倍;高溶氧对生物滤器NH4-N、NO2-N、COD、异养菌的去除率显著高于低溶氧条件下的去除率,高溶氧可维持养殖系统较低的NH4-N、NO2-N、COD、弧菌数量。在抽屉式循环系统预计最大养殖密度下,养鱼池水质良好,NH4-N质量浓度＜0.2 mg/L,NO2-N质量浓度＜0.4 mg/L,鱼成活率高于98%。该试验表明：抽屉式生物滤器是一种易冲洗、占地面积小、净化效率高的生物滤器;高溶氧能提高鱼类生长率、生物滤器净化率和抑制弧菌的生长。     

接触氧化-强化混凝工艺处理崇明农村生活污水特性

针对崇明某地农村分散式生活污水低碳高氮磷的特性,研究接触氧化/强化混凝组合工艺处理农村污水的效果和机理。结果表明,组合工艺的平均出水化学需氧量（COD）＜50?mg/L、氨氮（NH3-N）＜5?mg/L、总氮（TN）＜20?mg/L、总磷（TP）＜0.5?mg/L,达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级排放标准。气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析表明：组合工艺能够有效去除有机污染物,生化处理对烷烃类污染物、芳烃及杂环类化合物均有良好的去除效果;主要总磷除磷机理：化学沉淀去除溶解性正磷酸盐,吸附机制去除聚磷酸盐、有机磷等非正磷酸盐;系统亚硝酸盐累积标志着同步硝化反硝化的发生。同时,该组合工艺还具有占地面积少、造价低、易于维护管理等优点,适合农村地区分散式生活污水的处理。     

适宜填料提高温室甲鱼养殖废水曝气生物滤池处理效能

温室甲鱼养殖废水的无序排放已成为长三角农村地区重要污染源之一,特别在温室甲鱼养殖密集区尤为明显。为了探索曝气生物滤池处理温室甲鱼养殖废水的可行性,并筛选适合于温室甲鱼养殖废水水质的生物滤池填料,为处理工艺的实际应用提供参考。该文以斜发沸石、生物陶粒和砾石等3种填料及以此作为填料的曝气生物滤池为研究对象,研究不同填料对温室甲鱼养殖废水N、P的吸附性能及其净化废水的效果。研究结果表明,3种填料的N吸附容量为0.469～0.563 mg/g,3种填料对N的吸附量差异不大（P>0.05）,P吸附容量0.003～0.114 mg/g,其中沸石对P的吸附量最高。在某典型温室甲鱼养殖场建立温室甲鱼养殖废水曝气生物滤池处理中试工程,经过122 d的运行,结果表明沸石、砾石和陶粒滤池对COD、NH4+-N、TN（总氮）以及TP（总磷）等污染物均具有良好的去除作用,整个运行过程中COD去除率59.4%～61.1%,NH4+-N去除率达93.2%～97.2%,TN去除率54.4%～71.1%,TP去除率为62.7%～84.3%,沸石滤池对TN去除作用最佳,砾石和陶粒滤池对TP的去除率较好。生物滤池对氮磷的去除是填料吸附和微生物共同作用的结果,填料种类对废水的处理效能影响较小,考虑到填料的成本和来源,砾石是曝气生物滤池处理温室甲鱼养殖废水时较为理想的填料。若在温室甲鱼养殖场位于环境敏感区,对氮的去除要求较高,则可采用沸石为填料。综上所述,曝气生物滤池处理工艺具有较高的推广应用价值,适合中国温室甲鱼养殖场废水的处理。     

循环水养殖旋转式生物流化床生物过滤功能

生物过滤是循环水养殖水处理的关键,生物过滤功能启动以及操作条件直接影响到生物过滤的效果。该文以实验室规模旋转式生物流化床为研究对象,采用自然挂膜法研究海水和淡水生物过滤功能的启动;设置了3个膨胀率50%、75%、100%和4个C/N0、0.5、1.0、2.0,研究其对旋转式生物流化床处理养殖污水效率的影响。结果表明:1)以氨氮和亚硝态氮浓度降低并稳定为判断标准,淡水和海水系统旋转式生物流化床生物过滤功能启动完成分别需要47和60 d;2)污水处理效率随膨胀率增大而提高,该研究膨胀率为100%时处理效率最高,总氨氮转换率高达881 g/(m3·d);3)C/N增大,抑制生物膜的硝化功能,污水处理效果变差,C/N大于2.0时污水处理效果显著变差。该研究可为旋转式生物流化床在应用过程中生物过滤功能的启动和日常操作管理提供技术指导。     

反硝化脱氮除磷-侧流磷回收工艺效能

为了调查反硝化同步脱氮除磷-侧流磷回收新工艺的工艺效能,该试验在该工艺稳定运行条件下评价其污染物(化学需氧量、总氮、NH+4-N和PO3-4-P)去除能力和磷回收能力。结果表明:当进水中化学需氧量、总氮、NH+4-N和PO3-4-P的质量浓度为239.2~259.5、39.6~43.8、38.2~41.8和8.72~11.40 mg/L,出水中相应的质量浓度分别为15.2~21.6、8.5~9.6、3.6~4.7和0.31~0.49 mg/L,满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准;COD主要在厌氧池被去除,NH+4-N主要在好氧硝化池中去除;污水中磷的去除主要由诱导结晶磷回收和生物除磷两部分组成;整个工艺中,磷去除效率为95.9%,其中诱导结晶磷去除率占总去除效率的71.5%,表明该工艺具有较大磷回收潜力。此外,后置曝气池可对出水中COD、NH+4-N和PO3-4-P浓度起着把关作用,有助于提高出水水质。     

脱氮功能菌去除市政废水中氮素的研究

为了探讨实验室筛选获得的氨氧化细菌CM-NR014和反硝化细菌CM-NRD3联合去除市政废水中氮素的应用价值,采用了两级A／O工艺进行菌株去除废水中氮素的小试实验,最后将菌株用于废水脱氮工程中。结果表明,脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,氨氮去除率在98％以上,总氮去除率在75％以上,COD（化学需氧量）去除率大于90％,出水各项指标均低于城镇污水处理厂污染物排放一级（A）标准。脱氮功能菌在去除市政废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。     

电活性菌藻膜耦合虹吸曝气技术处理海水养殖废水

人工湿地耦合微生物燃料电池(constructed wetland-microbial fuel cell,CW-MFC)被广泛应用于低碳氮比水产养殖废水处理。然而,高盐度抑制限制了其在海水养殖废水处理中的应用。针对高盐抑制,该研究利用海水底泥和海洋微藻构建电活性菌藻生物膜并结合虹吸曝气技术强化CW-MFC处理海水养殖废水。相比CW-MFC,强化系统对化学需氧量、总磷、总氮、磺胺甲恶唑、Cu²⁺的去除率分别提高33.46%,31.07%、25.64%、12.03%、24.25%。高通量测序显示,硝化和反硝化细菌Marinobacter、Muricauda、Xanthomarina生长状况良好;在MFC阳极和电活性菌藻生物膜表面,胞外呼细菌Geobacteraceae和Pseudomonas以及海洋微藻细菌Pseudooceanicola和Hoeflea被显著富集。研究结果表明,电活性菌藻生物膜耦合虹吸曝气技术可以有效提高CW-MFC系统处理海水养殖废水的效能。     

Fruit quality and nutrient composition of grapevines: a review

Grape quality and its nutrient composition vary depending on agronomical management practices (fertilization, irrigation, weed, and pest control), and agrochemicals treatments (such as kaolin, hormones, and sucrose), viticultural (grape cultivars and varieties, training, pruning, cluster thinning, and trunk girdling), and biotechnological techniques, as well as growth stage and environmental changes (soil, climate, and season). Understanding the mentioned agro-biotechnological techniques assists grape growers and geneticists in breeding grapevines to improve yield, tolerance, quality, and nutraceutical values based on their usage purposes. Thus, this review article focuses on the up-to-date approaches and incentivizes further studies on the unknown mechanisms related to engineering grape flavonoid/phenylpropanoid biosynthetic pathways to improve its health-promoting effects in both grape and human. The engineering/breeding strategies and viticultural practices have been proposed based on the grape usage purposes and environmental conditions.     

不同轮作体系土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响

采用盆栽试验,通过玉米-小麦和大豆-小麦轮作,探讨了不同种植模式中,土壤残留硒锌对小麦产量与营养品质的影响。结果表明,土壤中残留硒锌对小麦生物量和产量的影响与作物轮作体系有关。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌并没有表现出增加小麦产量的趋势,而大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌对小麦生物量和产量呈增加趋势。土壤残留硒锌可改变作物体内元素组成。玉米-小麦轮作,土壤残留硒锌有利于小麦籽粒对氮、钾、硫、钙、铁、锌、硒、铜元素的吸收累积。大豆-小麦轮作,土壤残留硒锌促进小麦对钾、硫、镁、铁、锌、硒、铜、锰、硼的吸收,而氮、磷、钙吸收减少。     

生物炭：一种新型改良剂能修复矿物、工业以及污水废弃物污染的土壤

Mine tailings, waste rock piles, acid mine drainage, industrial wastewater, and sewage sludge have contaminated a vast area of cultivable and fallow lands, with a consequence of deterioration of soil and water quality and watercourses due to the erosion of contaminated soils for absence of vegetative cover.High concentrations of toxic elements, organic contaminants, acidic soils, and harsh climatic conditions have made it difficult to re-establish vegetation and produce crops there. Recently, a significant body of work has focussed on the suitability and potentiality of biochar as a soil remediation tool that increases seed emergence, soil and crop productivity, above ground biomass, and vegetation cover on mine tailings, waste rock piles, and industrial and sewage waste-contaminated soils by increasing soil nutrients and water-holding capacity, amelioration of soil acidity, and stimulation of microbial diversity and functions. This review addresses: i) the functional properties of biochar, and microbial cycling of nutrients in soil; ii) bioremediation, especially phytoremediation of mine tailings, industrial waste, sewage sludge, and contaminated soil using biochar; iii) impact of biochar on reduction of acid production, acid mine drainage treatment, and geochemical dynamics in mine tailings; and iv) treatment of metal and organic contaminants in soils using biochar, and restoration of degraded land.     

Soil-profile distribution of primary and secondary plant-available nutrients under conventional and no tillage

Nutrient distributions under no tillage (NT) compared with conventional disk-and-bed tillage (CT) management in the warm, humid region of the southeastern USA need to be assessed so that future placement, quantity, and type of fertilizers can be altered, if necessary, to efficiently match crop demands. We determined soil-profile distributions of pH, N, P, S, K, Ca, Mg, Na, Zn, Fe, Mn, and Cu to a depth of 0.9 m at the end of 8.5 years of continuous CT and NT management on a Weswood silty clay loam (fine, mixed, thermic Fluventic Ustochrept) in southcentral Texas. Most dramatic changes occurred within the 0–0.05 m depth, where soil under NT had lower pH, Fe, and Cu than under CT, but greater P, K, Zn, and Mn. Greater P and K under NT than under CT also occurred below the till-zone (0.15–0.3 m). At a depth of 0–0.3 m, soil under NT contained greater amounts of extractable P, K, Zn, Fe, Mn, and Cu than under CT. Nitrogen fertilization had little effect on nutrient distributions, except resulting in greater extractable K at 0–0.05 m and greater nitrate at 0–0.15 m. Few changes in soil-profile distributions were observed for extractable S, Ca, Mg, and Na. Long-term continuous use of NT on this fine-textured, high-fertility (except for N) soil had no apparent adverse effects on nutrient distributions relative to CT, but enhanced conservation and availability of P, K, Zn, Fe, Mn, and Cu near the soil surface where crop roots proliferate.     

农田土壤环境监测渗漏池系统的构建技术及应用

粗放的农田管理措施导致耕地质量连年下降,过量的投入品从农田流失至河流湖泊,特别是农田养分、重金属和农残等的淋溶加剧了农业面源污染的风险。渗漏池作为农业环境监测的重要装置,可分析土壤渗滤液的各成分及其淋洗特征,建立运移模型,评估不同农业措施对农田生态系统的影响,进而为完善农田管理措施提供技术支持。该文针对农业环境研究中的主要渗漏池类型,归纳总结了各类渗漏池的构建与布设方法,对渗漏池中的土壤装填、土壤表层隔离和渗漏液取样的方法等进行了系统描述,分析了不同渗漏池类型的优缺点,讨论了影响渗漏池监测结果的主要因素,并结合渗漏池在农田环境监测中的发展现状,提出了建议与展望。总体而言,各类渗漏池各有优缺点,渗漏池的构建应以具体研究需求为导向,结合地质地形条件、作物种植环境及自身建设水平等情况,在试验可接受的偏差范围和建设预算内,有针对性地构建适宜自身条件平台的渗漏池,从而实现低成本和高精确度的研究体系。     

基于推理条件和规则的废弃露天矿坑再利用方式选择

为了更好地实现废弃露天矿坑的再利用,并对再利用方式进行科学的选择,该文以废弃露天矿坑为研究对象,从限制性角度着手提取了矿坑条件、自然条件、其他条件3类17个条件项,形成58个推理条件和13条推理规则,构建了基于"推理条件-推理规则"的废弃露天矿坑再利用方式选择方法,并运用此方法对平朔煤矿露天矿坑再利用方式进行选择。研究结果表明:经过初步推理,研究区可用于生态保护基地、垃圾填埋场、旅游文娱、光伏发电基地,且这4种再利用方式可进行组合与协调;决策结果需通过更加详细的分析及多方案比选后确定,一般情况下为推理结果的子集,也可能为空集。该研究可为闭矿或即将闭矿的露天矿坑再利用提供参考。     

Soil–Plant Nutrient Status and their Relations in Maize-Growing Fields of Wolaita Zone,Southern Ethiopia

This study investigates the soil–plant nutrient status and relationship in Wolaita, Southern Ethiopia. Maize leaves, soil samples and field history were collected. The result indicated that continuous cultivation without fallowing, complete crop residue removal and inadequate fertilization were common practices. The soil was low in organic carbon, total nitrogen, available phosphorus, potassium, sulfur, boron and copper. Tissue analysis indicated 100, 84, 54 and 28% deficiency of nitrogen, phosphorus, potassium and copper, respectively. Significant and positive correlations (r = 0.70, 0.40 and 0.50) of soil phosphorus, calcium and copper with tissue content were observed. Soil pH was correlated with tissue phosphorus (r = 0.4), iron (r =—0.3) and manganese (r = ?0.7). Overall, the levels of calcium, magnesium, iron, manganese and zinc were adequate for maize. Therefore, fertilizer application addressing nitrogen, phosphorus, potassium and copper deficiencies is recommended for the study area.     

基于NoSQL数据库的农田物联网云存储系统设计与实现

为了解决农田物联网大量图像、视频和传感器等结构化和非结构化数据实时处理与写入问题,该文基于分布式存储与NoSQL(NotOnlySQL)技术,结合农田物联网数据特征,利用HDFS(HadoopDistributedFileSystem)和HBase(Hadoop Database)存储非结构化和结构化数据,基于Redis缓存服务,设计了三层物联网数据云存储框架,实现了海量农田物联网数据存储中的业务处理、事务处理、图片打包与索引、负载均衡等关键技术。面对复杂业务下的事务数据一致性,该文采用基于HLock的乐观锁机制,实现了HBase对强事务性的支持,经过与传统MySQL集群事务对比测试,当数据量级在500万时,数据读取效率提升达35.75%。为了提高农田物联网中大量的小图片和小文件处理效率,基于图片打包合并策略,利用SequenceFile技术实现物联图片的快速索引读写技术,与原生HDFS存储效率相比,读写效率提升30%以上。该研究可以为海量农业物联网数据的存储和管理提供技术参考和理论支撑。     

经济林果水旱灾害综合数据库设计与建设实践：以北方苹果/葡萄水旱灾害为例

以北方为主产区的中国两大经济水果苹果、葡萄常见的水旱灾害为例,收集整理长时间序列气象、水文、灾害、生产管理、遥感及其反演参数及土壤属性、基础地理信息等多类数据,并通过数据质量控制、标准规范制定、数据库总体方案及数据库接口设计,采用开源MySQL数据库建库技术,构建了基于C/S架构的经济林果水旱灾害综合数据库;同时基于数据库软件开发工具、GIS中间件、Quartz开源组件等,引入RBAC模型,研制了数据库管理子系统,建立数据库完备安全机制和作业调度机制,实现完善的数据采集、更新、管理、查询、分析和高效访问与共享功能,为苹果、葡萄水旱灾害监测预警、风险评估模型以及风险转移综合防范技术决策服务平台建设提供数据支撑。以北方苹果和葡萄水旱灾害为例的经济林果水旱灾害综合数据库的成功建设,为其他地区、其他林果种类和其他灾害类型的灾害综合数据库建设提供了宝贵经验。     

基于系统工程和统计学理论的中国土地整治体系框架构建

中国将生态文明建设提升到国家战略高度,对土地整治工作提出新要求,亟需土地整治体系顶层设计的指引。该文结合国内外土地整治体系的研究现状,在分析现有土地整治体系和土地科学体系在内容组成、侧重点和框架层次等差异的基础上,从人类对土地利用和认知的逻辑思维过程出发,将土地整治体系划分为土地整治核心层、土地整治配套层和土地整治准则层3个层次,具体包括技术体系、理论体系、学科体系、管理体系、文化体系和法制体系等6个部分。依据系统工程理论和统计学理论,提出了土地整治体系框架的构建方法和基本原则,并构建了土地整治体系框架。该体系具有系统性、开创性和引导性3个特点,完善了土地整治体系,形成一个相对系统、科学的体系框架,对中国土地整治事业持续发展具有重要的理论与实践意义。