水力停留时间对猪粪厌氧发酵残留物中磺胺类抗生素分布的影响

针对厌氧消化中磺胺类抗生素(SAs)残留及在沼渣、沼液中分配特征不清等问题,以猪粪为发酵原料,采用完全混合式反应器(CSTR)在中温(37±1℃)条件下进行室内模拟试验,探讨不同水力停留时间(HRT)对磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SM)和磺胺氯哒嗪(SCP)的去除及其在固/液相中分配的影响。研究结果表明:厌氧消化对3种SAs的去除率表现为SMSDSCP。水力停留时间(HRT)=20 d时,猪粪中3种SAs的去除率均达90%以上;HRT=15 d时,三者的去除率均有所下降,特别是SCP去除率降为72.8%左右。厌氧发酵后残留的抗生素主要分布在猪粪沼渣中,其中SCP在沼渣中占有绝对优势。同时,HRT=15 d的处理中,SM和SCP的固/液分配比率明显高于HRT=20 d的处理。厌氧消化过程中不同磺胺类抗生素的降解过程和影响因子存在差异,延长反应体系中抗生素与厌氧微生物作用的反应时间,对中温厌氧消化过程中SAs的去除有积极的作用。为降低其环境危害,猪粪沼渣在还田利用前应进一步消减其中残留的SAs。     

水力停留时间对水平潜流人工湿地脱氮除磷的影响研究

分析了水力停留时问和温度对水平潜流人工湿地脱氮除磷的影响.在一定范围内,停留时间越长,COD、氨氮和TP去除率越高,当超过一定临界停留时间后,它们的去除率基本没有明显增加.同时,温度也有助于 COD、氮氮和TP去除,在保证达到去除效果前提下,提高温度可缩短水力停留时间].水力停留时问分别为4d和5d时.系统对COD和氨氮的去除均可达到90％,对磷的去除则相对较低,最高的去除率略高于30％,这为实际的水平潜流人工湿地脱氮除磷提供了一定的指导.     

不同氮效率小麦品种氮素吸收和物质生产特性

氮条件（N-）下，不同氮效率小麦品种的籽粒产量和氮效率以氮高效品种（H）最高，中效（M）次之，低效（L）最低；H具有较多的单位面积穗数且与N-下籽粒产量和氮效率显著相关，表明单位面积穗数的多少对氮胁迫条件下小麦籽粒产量和氮效率具有重要影响。不同氮效率品种的植株全氮含量（TN）无显著差异。不同生育时期的植株氮累积量（AA）在抽穗期和成熟期以H最大，M次之，L最低，表明生育中后期N-下的植株氮素吸收能力是氮胁迫条件下籽粒产量和氮效率的重要影响因素。不同生育时期的株高、群体茎数、叶面积指数（LAI）和群体干物重（PDW）值；各生育阶段群体生长率（CGR）、净同化率（NAR）和光合势（Pp）；各生育时期的叶片NO3-含量和硝酸还原酶（NR）活性均以H最大，M次之，L最低。叶片亚硝酸还原酶（NIR）)活性和谷氨酰胺合成酶（GS）活性在供试不同氮效率品种之间的差异较小。研究表明，N-下较强的氮素吸收能力和较好的植株生长特性是氮胁迫条件下供试氮高效小麦品种获得高氮效率特征的重要基础。在丰氮条件（N+）下，供试不同氮效率品种的籽粒产量、氮效率、植株氮素吸收和物质生产特性与N-下的表现规律不尽相同。     

不同降雨和灌溉模式对作物产量及农田氮素淋失的影响

【目的】定量化不同降雨和灌溉条件下农田氮素的淋失和作物产量,为不同降雨量年份的灌溉决策提供科学依据。【方法】在中国农业大学河北曲周实验站,依据该地40年（1966—2005）的气象资料,结合当地农民的习惯,设定了5种灌溉方式,即冬小麦季灌水3次,分别在越冬期、起身到拔节期和灌浆期,灌水量分别为：（A）无灌溉,（B）50 mm +50 mm +50 mm,（C）70 mm +70 mm +70 mm,（D）90 mm +90 mm +90 mm,（E）120 mm+ 120 mm +90 mm;夏玉米季灌水2次,分别在苗期和乳熟期,灌水量分别为：（A′）无灌溉,（B′）80 mm +0 mm,（C′）80 mm +70 mm,（D′）90 mm +80 mm,（E′）100 mm +100 mm。利用校验后的水氮管理模型,分析了不同降雨量和灌溉对氮素淋失和作物产量的影响。【结果】冬小麦产量随降雨和灌溉量的增加而增加。在综合考虑氮素淋失风险和作物产量的条件下,当降雨量＜200 mm（发生概率87.2%）时,可采用D灌溉方式,相应氮淋失量为0—30.9 kg N•hm-2;当降雨量＞200 mm（发生概率12.8%）,可采用C灌溉方式,相应氮素淋失量为0.06—41.2 kg N•hm-2。夏玉米产量也随灌水量的增加而增加,但降雨和灌溉总量超过600 mm时,产量下降;按降雨量可分为＜250 mm（发生概率17.9%）、250—450 mm（发生概率64.2%）、＞450 mm（发生概率17.9%）,分别采用D′、C′和B′的灌溉模式,相应的氮素淋失为0—7.3 kg N•hm-2,0—82.2 kg N•hm-2（其中84.2%的淋失水平为I级,淋失水平III级只有5.3%）和0—61.6 kg N•hm-2（其中I级概率为86.8%,III级只有2.6%）。【结论】不同降雨量采用不同的灌溉模式,既可以保证产量,又可以减少氮淋失。普通年份冬小麦季建议采用越冬期、起身到拔节期和灌浆期3次灌溉,每次灌水90 mm的模式。夏玉米季采用苗期和乳熟期灌溉,分别灌水80 mm和70 mm的模式。     

荻草根系统扩展能力和固土作用的研究

荻草（Miscanthus sacchariflorus）根系统有一般禾本科植物的须根系,具发达的根茎及不定根系显著扩大其固定土壤的体积。根茎及一级不定根为次级细根缠绕、固定土壤提供了巨大横向骨架,不定根系在土壤中的分布深度明显深于其它须根系禾本科植物。每株一年生荻草的根系统固定土壤的体积达到1m3以上,根茎及不定根系的对固土体积的贡献最大,相对于通常具不定根系的植物,根茎的扩展和庞大的不定根系增强它们固土的机械力。荻草根系统固定土壤的几何形状可以理解为圆柱体,以地上茎基部向下的高度约60cm中心轴,即根茎一级不定根在根茎上下方向的伸展高度;半径为较长根茎的平均长度,约70cm,每株荻草固定土壤的表面积约为2m2,该圆柱体体积约为1m3。在实际生产中,农田中在离植株1m左右范围应锄去根茎,作为固土植物其行距可以为1m。荻草在我国自然分布广,生态适应性强,具发达根茎及其不定根系,是优良固土护坡植物。     

普通小麦溶剂保持力与碱性水保持力的分析

选用19份品质差异较大的小麦品种为试材,对其溶剂保持力和碱性水保持力进行测定与分析.结果表明,不同品种间溶剂保持力和碱性水保持力均存在极显著差异;水保持力、碳酸钠保持力、蔗糖保持力、乳酸保持力与碱性水保持力间极显著正相关,复相关系数分别为0.597,0.648,0.527和0.694.采用最短距离法对供试小麦品种的溶剂保持力和碱性水保持力进行聚类分析,结果聚为3大类及若干亚类.同时根据动态聚类结果对各类中小麦品种的溶剂保持力和碱性水保持力进行了初步分析,以期为不同专用类型小麦品种的选育提供理论参考.     

Analysis of purification capacity of sediment in pond wetland based on the release of nitrogen and phosphorus in rice irrigation area

[目的]研究不同环境条件下塘堰湿地底泥氮磷的释放情况,为稻田排水过程中更好地发挥湿地作用提供参考.[方法]以湖北省漳河灌区两处理化性质较接近的典型塘堰湿地为研究对象,采用柱形管槽静态模拟不同水深处理下底泥氮磷释放对上覆水水质的影响.[结果]水流扰动会加速底泥中磷的释放.不稳定的水—泥环境以及溶解氧含量会影响微生物生长及硝化/反硝化作用的进行,良好的好氧—厌氧根区环境对于保持湿地的净化能力非常重要.不同的水质指标的净化,其适宜的湿地水深是不同的,底泥在25、45cm水深条件下,分别对上覆水中总氮、总磷浓度具有较好的净化效果.[结论]应根据不同的湿地、水质以及净化需求,确定最优的水稻灌区塘堰湿地水深,当底泥中营养物质富集到一定程度时,有可能形成二次污染,周期性的疏浚对于保证湿地的稳定运行至关重要.     

基于氮磷释放的水稻灌区塘堰湿地底泥净化能力分析

[目的]研究不同环境条件下塘堰湿地底泥氮磷的释放情况,为稻田排水过程中更好地发挥湿地作用提供参考.[方法]以湖北省漳河灌区两处理化性质较接近的典型塘堰湿地为研究对象,采用柱形管槽静态模拟不同水深处理下底泥氮磷释放对上覆水水质的影响.[结果]水流扰动会加速底泥中磷的释放.不稳定的水—泥环境以及溶解氧含量会影响微生物生长及硝化/反硝化作用的进行,良好的好氧—厌氧根区环境对于保持湿地的净化能力非常重要.不同的水质指标的净化,其适宜的湿地水深是不同的,底泥在25、45cm水深条件下,分别对上覆水中总氮、总磷浓度具有较好的净化效果.[结论]应根据不同的湿地、水质以及净化需求,确定最优的水稻灌区塘堰湿地水深,当底泥中营养物质富集到一定程度时,有可能形成二次污染,周期性的疏浚对于保证湿地的稳定运行至关重要.     

基于氮磷负荷的淡水池塘河蟹养殖容量估算

于2019年5—11月对4个河蟹淡水养殖实验池塘（T1、T2、T3和T4）水质及河道补给水源水质进行监测,基于氮磷负荷及尾水排放标准,采用2种模型对养殖容量和最佳养殖密度进行估算。结果显示：整个养殖周期内实验蟹塘TN均满足地表Ⅲ类水质标准,TP在养殖前期超标,末期优于Ⅲ类水质标准;以磷排放标准估算,T1、T2、T3和T4在1个养殖周期内的养殖容量分别为4 835、3 894、5 035和4 546 kg,养殖密度分别为12 012、12 249、12 154和16 770只/hm²,4个池塘均可大量增养;以氮排放标准估算,T1、T2、T3和T4在1个养殖周期内的养殖容量分别为3 786、2 999、3 948和3 401 kg,养殖密度分别为9 406、9 432、9 530和12 547只/hm²,T1、T2、T3均可增养50%以上,T4还可增养19.75%。结合4个实验池塘实际养殖状况,该养殖实验池塘河蟹养殖容量为2 006~2 598 kg/hm²,养殖密度为10 229~13 296只/hm²较为适宜;相较于磷排放标准,基于氮排放标准估算的养殖容量偏低,这可能与养殖池塘补给水源水质氮含量超标有关。     

有机物质类型与含量对土壤持水性能的影响

【目的】研究灌溉水中不同类型有机物质及其含量对土壤持水性能的影响。【方法】分别以不同含量的亲水性有机物质乙醇(0.000 1%,0.001%,0.1%,1%,42.27%,100%)与疏水性有机物质苯酚(0.000 1%,0.001%,0.003%,0.006%)水溶液为供试材料,用离心机法测定供试溶液饱和土壤的水分特征曲线,用Van Genu-chten模型(V-G)进行数学拟合,分析模型的相关参数以及土壤水分常数。【结果】pF为0~4.1时,乙醇对土壤水分特征曲线有不同程度的影响,其中乙醇含量高于0.1%时影响明显,且随乙醇含量增加土壤持水量和有效水的含量均呈递减趋势。乙醇对水分特征曲线Van Genuchten模型中土壤饱和含水量sθ的影响呈现凸峰特征,而对进气值倒数α影响呈现凹形特征。pF为0~1.5时,苯酚对于土壤持水性能有明显影响;随苯酚含量增加,sθ和α均呈递增趋势。乙醇对土壤水分常数与水分有效性的影响比苯酚明显。【结论】有机物质的类型和含量均不同程度地影响着土壤的持水能力,水中含有一定量的有机物质可以提高土壤的持水能力,其中亲水性有机物质乙醇的影响大于疏水性有机物质苯酚。     

大豆蛋白限制性酶解修饰与产品的溶解性和保水性变化

为改善大豆蛋白的功能性质,利用中性蛋白酶和胰蛋白酶对大豆浓缩蛋白、分离蛋白进行限制性酶解处理,并考察相应产品的酶解修饰模式与溶解性、保水性变化的关系。以酶解修饰蛋白质产品的氮溶解指数、保水率、单分子层水含量为指标,测定水解度(Drgree of Hydrolysis,DH)为1%、2%的8种大豆蛋白酶解修饰产品的溶解性、保水性与水吸附作用。结果表明,限制性酶解修饰处理后,酶解修饰产品的溶解性、保水性、水吸附作用的变化与酶解模式或DH有关;大豆浓缩蛋白经胰蛋白酶修饰至DH为1%,可以显著提高修饰产品的溶解性和保水性;大豆分离蛋白经胰蛋白酶或中性蛋白酶修饰后,可改善溶解性但破坏其保水性;大豆浓缩蛋白、分离蛋白的限制性酶解修饰处理,可以提高修饰产品对水的吸附作用。     

篦齿眼子菜对水体氮、磷去除效果的研究

试验以白洋淀底泥为栽培基质,用室内栽培的试验方法,研究不同营养条件下,蓖齿眼子菜的生物量变化及其对水体中氮、磷的去除效果.结果表明:随着营养等级的提高,蓖齿眼子菜生长性状良好,且生物量及其对水体总氮的去除率均呈逐渐增加趋势,当水体中总氮浓度高于10 mg/L时,蓖齿眼子菜对总氮的去除率达到最高,为63.06％;对总磷的去除率呈递减趋势,水体总磷浓度低于0.9 mg/L时,蓖齿眼子菜对总磷的去除率最高,为96.63％.同时提出更加优化的修复富营养化水体的途径.     

海藻生物保水剂吸水保水性能及抗冷冻性研究

本文以褐藻(马尾藻)中高含量的海藻多糖物质为研究对象,运用生物酶解技术和生化制备新工艺,将海藻多糖物质与丙烯酸进行共聚接枝交联,形成海藻多糖-聚丙烯酰胺共聚交联海藻生物保水剂,具有吸水倍数高、寿命长的优点。海藻生物保水剂充分吸水后,粒径为2～4 mm吸水倍率最高,为650.11 g/g。充分吸盐水后,粒径为0.9～2.0 mm吸盐水倍率最高,为61.29 g/g。在吸水前1 h内,粒径为0.9 mm吸水速率最快,所有粒径吸水9 h左右接近饱和。25℃条件下,粒径为2～4 mm水分蒸发较快;100℃条件下,水分累积蒸腾率粒径为2～4 mm最低,抗高温性能较好。相同转速不同保水剂之间加压0.5 h后,持水率表现为大粒径比小粒径高;不同转速下,3 000 r/min转速条件下保水剂的持水率略大于5 000 r/min,增加压力可降低保水剂持水率。随着冷冻时间的延长,保水剂的吸水倍率呈现下降趋势,但幅度较小,冷冻96 h后,粒径2～4 mm、粒径0.9～2.0 mm、粒径0.9 mm吸水倍率分别下降9.09%、9.42%、11.04%。3种粒径海藻生物保水剂在冷冻后吸水倍率均可保持在500倍以上,具有较好的抗冷冻性。     

秸秆深施还田历经时间对蓄水效果的影响

在实验室人工控制降水条件下,对黑龙江省黑土耕地土壤深施3种不同作物秸秆,研究其蓄水效果及土壤含水量随历经时间的变化规律.结果表明,秸秆深施初期在各深度土层上大豆和玉米秸秆的蓄水效果显著(P＜0.05).秸秆深施9个月在距离秸秆深施较近15和20 cm土层处玉米、水稻和大豆秸秆有显著效果.秸秆深施22个月仅玉米秸秆在20 cm土层处有效果.随着深施秸秆历经时间的延长各种秸秆蓄水效果整体呈下降趋势.在水平方向上,随着距秸秆深施处距离的增加,土壤含水量逐渐减小.     

小麦粉碱性水保持力和膨胀势与其他品质性状的相关研究

测定了品质差异较大的28个小麦品种的理化性状，分析了其相关关系。结果表明：小麦粉碱性水保持力（AWRC）取决于籽粒硬度和可溶性戊聚糖（WEAX）含量，与蛋白质含量和面筋强度也密切相关；膨胀势与直链淀粉比例极显著负相关。籽粒蛋白质含量与SDS沉降值、和面曲线峰高极显著正相关，与Pelshenke值、和面时间相关不显著；SDS沉降值与Pelshenke值、谷蛋白大聚合体（GMP）含量、和面时间、和面曲线峰高均呈极显著正相关。SDS沉降值的化学基础是GMP，它既与蛋白质含量有关，也与蛋白质品质有关；和面时间和Pelshenke值则主要与蛋白质品质有关；蛋白质品质性状与膨胀势、多酚氧化酶（PPO）活性没有明显相关。以上说明，小麦籽粒的理化性状如硬度、可溶性戊聚糖、蛋白质性状等影响了小麦粉碱性水保持力，而膨胀势主要决定于直链淀粉的含量，多酚氧化酶与蛋白质和淀粉等性状无必然联系。