基于BaPS系统的棉花土壤硝化和反硝化作用分析

介绍了气压过程分离法(BaPS法)用于土壤碳氮循环测定的基本原理、优点及测定方法。应用BaPS法测定了棉花田不同水、肥处理土壤的硝化-反硝化作用。试验结果表明:在相同的灌溉水平下,随着施氮量的增加,土壤总硝化速率与反硝化速率总体上均呈现加强的趋势;在相同的施肥水平下,随着灌溉水平的增大,土壤总硝化速率总体上呈下降趋势,而反硝化速率则呈先下降后上升的变化趋势。     

沿海沙地不同林地土壤呼吸·总硝化·反硝化速率季节变化

[目的]研究沿海沙地不同林地土壤呼吸、总硝化、反硝化速率季节变化,以了解和掌握沿海沙地土壤碳氮动态变化。[方法]应用气压过程分离( Barometric process separation,BaPS)技术对福建漳州东山县竹林地、湿地松林地、木麻黄林地、桉树林地的土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率季节动态变化进行研究。[结果]不同林地土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率季节变化趋势不同,温度与土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率呈显著性相关,pH、含水率对不同林地土壤呼吸速率、总硝化速率、反硝化速率影响程度不同。[结论]不同林地土壤的呼吸作用、硝化作用、反硝化作用相互影响,程度各不相同。     

施氮条件下不同株型水稻品种的土壤硝化-反硝化研究

以穗型直立的紧凑型水稻品种沈农07425和穗型弯曲的松散型水稻品种秋光为材料,在不同氮素水平下研究两种株型品种的土壤硝化-反硝化作用强度。结果表明,施氮条件下不同株型品种的土壤硝化作用强度存在差异,紧凑型沈农07425施氮处理的硝化作用强度随施氮量增加而增强,最大值为齐穗期高氮处理,分别较低氮、中氮处理及PK和CK处理高18.87%、16.53%、60.29%和56.60%;而松散型秋光施氮处理以分蘖期低氮的硝化作用强度最大,较中氮、高氮处理高13.32%和3.05%,但比PK和CK处理小21.27%和27.37%。施氮条件下紧凑型沈农07425与松散型秋光的反硝化作用强度表现一致,施氮水平越高,反硝化强度越大。齐穗期反硝化作用强度最大,此时两品种施氮处理的反硝化作用强度分别比PK和CK处理高24.20%~63.04%和50.29%~77.90%。相关分析说明,不论紧凑型品种还是松散型品种,为减少硝化-反硝化氮素损失,应强调在拔节期追肥。     

产甲烷反硝化-短程硝化反硝化组合工艺处理屠宰废水的效能

采用CSTR作为产甲烷反硝化反应器和MSBR作为短程硝化反硝化反应器的串联工艺进行屠宰废水处理中试试验。通过控制溶解氧在0.7~1.2 mg·L-1,实现短程硝化反硝化;将MSBR出水按一定比例回流至CSTR,实现产甲烷反硝化。在稳定运行的前提下考察了组合工艺对屠宰废水的处理效果,并进一步分析了各反应器对COD、TN、NH+4-N的去除贡献。结果表明：工艺对屠宰废水COD、NH+4-N、TN的去除率分别达到97.12%、95.13%、77.14%; CSTR对系统COD去除贡献率为68.35%,MSBR对系统TN去除贡献率为72.34%;CSTR对系统TN、NH+4-N去除的贡献率分别为27.66%、-33.42%,MSBR对系统COD、NH+4-N去除的贡献率分别为31.65%、133.42%;组合工艺的适宜回流比较为75%;温度对COD、NH+4-N、TN的去除效果及去除稳定性有重要的影响;在最佳回流比75%的条件下,沼气中甲烷含量为66.70%;在气温较高的夏秋季,稳定期的亚硝酸盐积累率（NAR）可达65%以上。     

土壤反硝化微生物研究进展

土壤反硝化过程是由微生物主导的地球氮素生物化学循环的重要环节,与全球气候变化密切相关。土壤中的反硝化微生物是调控土壤温室气体排放和氮素损失的关键因子之一。该文介绍了土壤反硝化微生物、分子生物学方法在土壤反硝化微生物研究中应用的最新研究进展。     

应用山口模型反求吸附作用存在时饱和土壤的硝化速率

本研究将山口等提出的反有限差分模型进行了扩展,推广应用于有吸附作用存在时一维饱和土柱中ＮＨ４＾－Ｎ的硝化作用速率的求解,并与有关试验资料和文献进行了对比。结果表明,只要注意浓度剖面取样点间距的布设和模型时、空离散步长的选取,扩展后的模型可用来估算稳态水流条件下存在吸附作用时的土壤硝化速率。     

反硝化除磷系统的驯化及反硝化聚磷菌的筛选

利用城市河道底泥,通过厌氧／缺氧／好氧（A2O）工艺驯化反硝化除磷系统,采用BTB培养基、异染粒及PHB（聚β-羟基丁酸）染色等方法,从反硝化除磷系统中分离筛选出反硝化聚磷菌,并通过16SrDNA序列测定分析其遗传背景。在该试验条件下,反硝化除磷系统的氮磷的去除率超过80％。从反硝化除磷系统中分离筛选出DPB—A511、DPB—A9和DPB—AIO3株反硝化聚磷茵,其氮、磷去除率均超过50％。这3株菌中DPB—A511、DPB—A9分别与Dechloromonas aromatica、Candidatus accumulibacter phosphatis的相似性均达到97％,DPB—AIO与Bacilluspumilus的相似性达到99％。     

玉米-潮土系统中氮肥硝化反硝化损失与N_2O排放

在华北平原潮土上应用原状土柱状态乙炔抑制法测定夏季玉米地氮肥硝化反硝化气态损失重和N2O排放量。结果表明，潮土上尿素氮水解快，砂化活性较高。不施氮肥处理下土壤中N2O排放总量为0．33kgN/ha；施氮大大增加N2O排放量，氮肥表施时N2O排放量为2．91kgN/ha，穴施时为2．50kgN/ha，分别为施氮量的1．94％和1．67％。不施氮肥时土壤氮的反硝化损失量为1．17kgN/ha，氮肥反硝化损失量表施时为3．00kgH/ha，穴施时为2．09kgN/ha，分别占施氮量的2．00％和1．39％。硝化反硝化作用不是该地区氮肥损失的主要途径。     

玉米-潮土系统中氮肥硝化反硝化损失与N_2O排放

 在华北平原潮土上应用原状土柱培养乙炔抑制法测定夏季玉米地氮肥硝化反硝化气态损失量和 N2 O排放量。结果表明 ,潮土上尿素氮水解快 ,硝化活性较高。不施氮肥处理下土壤中 N2 O排放总量为 0 . 33kg N/ ha;施氮大大增加 N2 O排放量 ,氮肥表施时 N2 O排放量为 2 .91kg N/ ha,穴施时为 2 .5 0 kg N/ ha,分别为施氮量的 1.94 %和1.6 7%。不施氮肥时土壤氮的反硝化损失量为 1.17kg N/ ha,氮肥反硝化损失量表施时为 3.0 0 kg N/ ha,穴施时为2 .0 9kg N/ ha,分别占施氮量的 2 .0 0 %和 1.39%。硝化反硝化作用不是该地区氮肥损失的主要途径     

基于硝酸盐液膜微电极的动态膜反硝化特性研究

制成性能良好的硝酸盐微电极与氧化还原电位(ORP)微电极,对动态膜在不同进水COD负荷下的内部反硝化过程进行研究.结果表明,动态膜中的反硝化作用出现在膜水界面0.6～1mm以下;在反硝化发生的区域,用ORP微电极测得氧化还原电位在88.6～-128.4mV之间,是反硝化发生的适宜ORP范围.当进水COD负荷为0.45 kg/(m³·d)时,动态膜的反硝化速率(以氮计)最大,可以达到0.634 7×10^-6mol/(L·s).增加进水COD负荷能够拓展动态膜内部的     

春小麦膜上灌最佳覆膜宽度和单宽流量试验研究

研究了河西内陆灌区膜上灌在不同覆膜宽度和单宽流量条件下对春小麦全生育期耗水量、产量构成要素以及产量和水分利用效率的影响,得出该区春小麦膜上灌采用覆膜宽度和单宽流量分别为125 cm和1.3 L/(s.m)时节水增产效应明显.     

高强度地膜应用对棉花生产及地膜回收的影响

为探讨高强度地膜对棉花生产和地膜回收的影响,于2020年在新疆维吾尔自治区阿拉尔市棉花地对4种不同配方的高强度PE地膜和1种传统PE地膜进行实地测试,统计分析不同地膜覆盖棉花的种植及生产性状,并对使用后的残留地膜进行回收。结果表明：高强度地膜能够明显提高棉田0～5 cm土层的土壤温度,且其透湿量为20.7～35.7 g·m^-2·d^-1,显著低于传统PE地膜,具有良好的增温保墒功能。高强度地膜覆盖显著增加了棉花出苗率和真叶长出率(P<0.05),较传统PE地膜更利于棉花的生长和产量的提高,增产率为3.1%～4.7%。除此之外,高强度地膜在使用前后拉伸负荷和断裂标称应变指数整体上均高于传统PE地膜,更有利于地膜的回收,一次性机械加人工回收率高于83%,具有较高的经济效益。研究表明：高强度地膜在新疆棉田具有较好的增温保墒作用,较传统地膜更利于棉花的生长和发育,且回收效率和回收后的残膜再利用率均较高,具有很好的综合效益,但高强度地膜在更广泛区域和作物上的应用仍需进一步评估和确认。     

基于文献计量的塑料地膜研究发展态势分析

为深入了解塑料地膜研究的发展现状,本研究以 2000—2019年 Web of Science 数据库收录的1 895篇论文为数据来源,采用文献计量学方法,结合运用Excel、VOSviewer等软件对该领域发文量、主要发文国家和机构、研究主题、研究前沿等进行了统计分析。结果表明:该领域发文量呈上升趋势,2013年后发文量迅速增长;从国家研究实力上来看,中国、美国、意大利为发文量较高的国家;以西北农林科技大学、中国科学院、中国农业大学为主的中国研究机构在该领域发文量最高;该领域的研究方向主要包括:塑料地膜在农业上的应用(包括覆膜对农产品产量、土壤水分、温度的影响等),地膜的高分子材料分析、生物可降解地膜的研发与应用,地膜的生物降解,塑料残膜对土壤环境、生态环境的影响等方面;从研究趋势上看,鉴于农业残膜在土壤中的大量残留,未来研究热点可能会趋于塑料残膜对生态环境、土壤质量的影响,尤其是塑料残膜中增塑剂及降解后的微塑料对土壤食物链安全、生态系统和人体健康的风险值得进一步探究。研发新型生物地膜替代传统塑料地膜,并及时评估其农业应用效果、尽早大范围推广至关重要。     

半干旱农田生态系统地膜覆盖的土壤生态效应

在年降水量415mm的黄土高原中部黄绵土和年降水量632mm的黄土高原南部红油土上,分别以春小麦和冬小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(春小麦设不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜4个水平;冬小麦设不覆膜、播种后覆膜75d、覆膜150d和全程覆膜4个水平)和施氮(春小麦设不施氮和每公顷施氮75kg2个水平;冬小麦设不施氮和每公顷施氮225kg2个水平)对土壤水分、温度、氮素有效性、土壤中CO2和N2O释放量的影响。结果表明,在2年的春小麦试验中,覆膜对2m深土层的贮水量基本没有影响,但能显著提高0～20cm土层的含水量;覆膜对5cm土层土壤温度的影响呈"U"型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜后虽然土壤微生物体氮有下降趋势,但由于覆膜能够增加土壤呼吸和有机氮的矿化,从而显著影响收获后0～100cm土层中NO-3-N的累积。从2个施氮水平和底墒平均值看,1999年覆膜30,60d和全程覆膜(126d)处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加-23.0,-10.1和49.7kg/hm2;2000年覆膜30,60d和全程覆膜处理土层中累积的NO-3-N分别比不覆膜的对照增加4.6,-5.0和8.2kg/hm2。可见,全生育期覆膜能够显著增加作物收获后土壤剖面中的残留NO-3-N。不同覆膜进程对作物收获后土壤剖面中的矿质氮,特别是NO-3-     

半干旱区全覆膜双垄沟播技术对玉米产量和水分利用效率的影响

在黄土高原旱农耕作地上以春玉米为试验作物进行大田试验,研究不同覆膜模式即全膜双垄沟播(SL)、条膜起垄覆盖(TL)、条膜平铺覆盖(TP)全膜平铺覆盖(QP)和不覆膜的大田(CK)对土壤含水量、春玉米经济性状及产量和水分利用效率的影响.结果表明:地膜覆盖能够增加播种行的土壤含水量,改善作物的经济性状,提高水分利用效率,显著增加籽粒及地上部分的生物量,其中SL集雨保墒效果最好.地膜覆盖播种的玉米产量均高于不覆膜播种,其中SL产量最高,达6 129.0kg.hm-2,籽粒产量从高到低依次为SLQPTLTPCK.全膜双垄沟播技术大幅度提高了玉米的水分利用效率,使玉米的水分利用效率达到28.95kg.hm-2.mm-1(以籽粒计算)和135.00kg.hm-2.mm-1(以地上生物量计算),比CK各增加915.8%和156.4%,比QP各增加44.03%和42.41%,比TL各增加73.87%和24.48%,比TP各增加42.96%和22.45%.覆膜(尤其是SL)改变了作物生长中后期的能量分配情况,使其将更多的能量用于生殖生长,从而获得较高的籽粒产量,籽粒相对产量(Gn/Bs)从高到低依次是SLQPTPTLCK,其中SL比CK高288.2%.     

冬小麦地膜覆盖的水分效应

在西北半干旱雨养条件下,采取3种地膜覆盖方式,研究了冬小麦地膜覆盖的水分效应.结果表明:覆膜可显著提高土壤表层(0～20 cm)墒情,越冬前至返青期覆膜处理的土壤表层含水量较露地处理(CK)高2.8%～6.4%,但拔节后覆膜处理的土层表墒与露地处理相近,而20 cm以下深层墒情则表现为覆膜处理逐渐低于露地处理;拔节至成...     

覆膜后土壤水分对水稻生物学特性和产量的影响

采用控制土壤水分盆栽试验,来研究覆膜后不同土壤水分对水稻生物学特性及产量的影响。结果表明,随着土壤水分含量降低,分蘖渐变晚、慢、少,各生育期株高、主要功能叶叶面积降低,叶绿素含量升高,成穗率和收获指数先升高后降低,生物量和产量逐渐降低。与常规水作稻相比,土壤水分较高的覆膜处理（下限为田间持水量±5%）分蘖早、快、多;各生育期株高、主要功能叶叶面积、有效穗数、结实率有所增加,叶绿素含量无差异,生物量和产量有所提高。覆膜旱作分蘖初期应保持富足土壤水分（下限为饱和含水量）,促进水稻茎蘖数;分蘖后期应适当控水［（田间持水量～80％田间持水量）±5%］,有效控制无效分蘖,提高成穗率;孕穗期应保持充足土壤水分（下限为饱和含水量）,利于提高穗粒数;抽穗开花期和灌浆期应保持湿润（饱和含水量左右）,可促进千粒重提高,利于覆膜旱作水稻高产。     

地膜覆盖对旱地春小麦土壤温度的影响

在西北半干旱雨养农业区,研究了春季覆膜和秋季覆膜2种模式下,春小麦全膜覆土穴播、全膜穴播及膜侧沟播对土壤温度的影响.结果表明:覆膜具有普遍增温效应,0～25cm土层全生育期平均地温覆膜处理较露地对照(CK)高0.77℃.覆膜增温效果在3种种植方式间以全膜穴播模式最高,全膜穴播覆土模式次之,膜侧沟播模式最小;春、秋覆膜对土壤地温影响差异不大;覆膜增温效果表现为:土壤下层>上层,早晨>傍晚>中午.     

宽幅地膜覆盖对烟叶产量和品质的影响

烟叶栽培中用不同幅宽的地膜覆盖进行比较试验,结果证明:宽膜覆盖增加了地表覆盖度,各种效应有明显的提高,与普通膜对比,更有利于土壤水分保持,不但烟叶产量增加,烟叶品质也有所改善。     

半干旱农田生态系统覆膜进程和施肥对春小麦耗水量及水分利用效率的影响

在年降水量 4 15 m m的黄土高原中部黄绵土上 ,以春小麦 (Triticum aestivum)为供试作物进行大田试验 ,研究了地膜覆盖 (设不覆膜、播种后覆膜 30 d、覆膜 6 0 d和全程覆膜 )和施氮 (设不施氮和施氮 75 kg/hm2 )对春小麦耗水量和水分利用效率的影响。结果表明 ,地膜覆盖对春小麦耗水量和水分利用效率的影响与底墒和覆膜进程有关。增加底墒和施肥 ,春小麦全生育期耗水量显著增加。高底墒处理的平均耗水量 (32 7.7m m)比低底墒(2 85 .4 mm)高 4 2 .3m m,差异达显著水平 (P<0 .0 5 ) ;施氮后 ,耗水量也显著增加 ,不施氮时 ,平均耗水量为2 99.0 m m,施氮后平均为 314 .1mm,施氮比不施氮增加 15 .1m m。在降水相对丰富年份 ,对低底墒处理 ,不同覆膜进程对春小麦全生育期耗水量没有显著影响 ,而对高底墒处理 ,覆膜 30 d和 6 0 d作物全生育期耗水量显著高于对照和全程覆膜 ,但覆膜 30 d和 6 0 d间、全程覆膜和不覆膜间的差异均不显著。因此在降水丰富年份 ,全程覆膜并没有使作物全生育期耗水量减少 ,同时也并没有使作物收获后的残留底墒增加。从总体上看 ,覆膜处理比底墒和施肥对作物耗水量的影响小。无论是用地上干物质计算 ,还是用籽粒计算 ,施氮后水分利用效率明显增加。地膜覆盖对水分利用效率的影响与底墒