改性油菜秸秆生物质炭吸附/解吸Cd2+特征

该研究选用蒸汽爆破油菜秸秆,对其进行羟基磷灰石和KMnO4浸渍处理,再用壳聚糖和NaOH溶液改性所获得的生物质炭改性,以比较表面特性变化和吸附/解吸Cd~(2+)的特征。结果表明,改性处理可有效地在生物质炭表面负载相应官能团,如羟基磷灰石处理使生物质炭表面磷酸盐增多,比表面积提高至225.68 m2/g;而壳聚糖、KMnO4和NaOH处理,则引入了-NH2和-OH、-COOH等酸性含氧官能团。尽管改性生物质炭表面电荷减少,但Cd~(2+)吸附容量却提高了13%～315%,其吸附行为可用Langmuir等温吸附式拟合,并符合Pseudosecondorder吸附动力学方程。改性后,生物质炭对Cd~(2+)的吸附主要为专性吸附,其初始吸附速率提高了65%～379%,而解吸率降低了17%～91%,表明对Cd~(2+)的吸附更快且更加稳定,具有良好的应用潜力。     

分散式污水处理-滴灌系统对重金属及病原微生物的去除效果

大型集中式污水处理工程不适合小城镇污水分散式排放的特点,同时与污水资源循环利用存在一定程度的脱节。针对小城镇污水排放分散、排放量少的特点,建立一套新型分散式污水处理-滴灌一体化系统,直接与农田滴灌设备相连,实现污水处理与农田灌溉利用的直接对接。在系统设计上,建立"去除有害物质、保留营养元素"的污水灌溉新理念。在介绍系统的组成与功能的基础上,对3年试运行期间系统对重金属与病原微生物的去除效果和对作物营养物质的保留效果进行分析,大肠菌群数的去除效率最高达99.7%,对Pb的去除效率最高达99.9%。结果表明该系统运行稳定,基本实现了设计的目标要求。     

连续4年不同放牧强度内蒙古典型草原土壤微生物量碳、氮、磷含量差异

为了解放牧干扰下草原土壤微生物量变化特征,以内蒙古锡林郭勒典型草原放牧控制试验样地为研究平台,采用双因素方差分析对2014—2017年不同放牧强度下土壤微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、微生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)、微生物量磷(Microbial biomass phosphorus,MBP)含量进行了调查。结果表明:1)连续4 年不同放牧强度下MBC、MBN含量年际变化不显著(P>0.05),全年平均值分别为306.00和55.98 μg/g,MBP含量年际变化显著(P<0.001),放牧第一年土壤MBP含量平均为40.99 μg/g,第二年以后土壤MBP含量大幅度降低,降低了50.38%~79.97%;2)不同放牧强度下,土壤MBC、MBN、MBP含量均在G8处理下达到最大值,且均高于不放牧处理(G0);3)土壤微生物量碳氮含量的比值一直保持相对稳定,微生物量碳磷含量比值在中度放牧强度(G8)下与对照保持一致。因此,放牧对土壤微生物量的影响,尤其是对微生物磷含量的影响不仅与放牧强度有关,还与放牧时间有关。4 年连续放牧尚未对该地区土壤微生物量碳、氮含量造成显著影响,对土壤微生物量磷含量的影响明显。中度放牧强度(G8)可能最适宜微生物生存,可提高土壤微生物量,维持合理的微生物量碳氮磷含量比值,有利于维持草原群落的稳定,提高草原群落的生产力。     

北方农牧交错带林地、耕地和草地土壤微生物群落结构特征的PLFA分析

从内蒙古武川县采集了林地、雨养耕地、灌溉耕地和草地等4个不同利用方式的土壤,研究了土壤微生物磷酯脂肪酸的分布特征。结果表明,土壤总脂肪酸含量19.82~47.28ngg-1,以指示G-细菌的单烯脂肪酸和指示G+细菌的支链脂肪酸为主,其含量分别占脂肪酸总量的29%~37%和15%~20%,灌溉耕地和草地土壤明显高于林地和雨养耕地土壤,差异最大接近3倍。主成分分析表明,第一主成分(PC1)主要包括14∶03OH、cy19∶0、12∶0、br17∶0和18∶2ω9,12等直链及支链脂肪酸;第二主成分(PC2)包括16∶0、16∶1ω11、18∶1ω9、19∶0和a15∶0等不饱和及支链脂肪酸;灌溉耕地、雨养耕地、草地土壤有相似的微生物群落结构,与林地土壤有明显差异。     

生物质炭对不同pH值土壤矿质氮含量的影响

为了揭示生物质炭作为土壤调理剂添加后对土壤矿质氮形态、含量等土壤性质的影响,该研究利用芒草分别在350和700℃裂解制得生物质炭,发现2个温度尤其是700℃制得的生物质炭,对NH4+有很强的吸附能力,但对NO3-的吸附能力很弱。将生物质炭分别加入到酸性(pH值为3.8)和碱性(pH值为7.6)土壤中,25℃下室内培养180d。结果表明,生物质炭提高了土壤全氮含量,酸性和碱性土壤分别平均提高了22%和17%;但使土壤铵态氮含量大幅降低至接近仪器检测限水平;生物质炭对土壤硝态氮含量的影响因生物质炭和土壤类型而异。生物质炭对土壤矿质氮形态和含量的影响,显然与生物质炭对铵的吸附作用、提高土壤pH值、增强氨挥发损失,以及形成微生物量氮等密切相关。该研究可为开展生物质炭基氮素新型肥料及制剂等方面的科学研究提供参考。     

大面积冬小麦夏玉米农田土壤的氨挥发

报道了利用微气象学法 (梯度扩散法 )测定大面积农田土壤氨挥发的试验结果。在华北平原种植冬小麦夏玉米的生产实际中 ,施肥后土壤氨挥发的损失量 (N)在 18 9～ 6 3 5kg·hm- 2 之间 ,占施N量的 9 9%～ 37 0 %。氨挥发过程主要发生在日间 ,日内挥发高峰多出现在 12 :0 0～ 16 :0 0 ,并与季节有关 ,土壤施尿素或碳铵后氨挥发日间变化方式基本一致。当表层 1cm土壤的NH4 (N)下降到 2 0～ 30mg·kg- 1时 ,施肥引起的氨挥发基本结束。     

不同温度下热裂解芒草生物质炭的理化特征分析

芒草是一个极具潜力的生物质能源作物,为了研究了解芒草生物质炭的特征,评价其农业和与环境领域应用价值与潜力,该研究分别在和下制备生物质炭,测定其基础理化性质,以期了解芒草生物质炭特征及其随裂解温度变化的规律。结果表明,裂解温度显著地影响芒草生物质炭物理与化学性质,低温生物质炭含有比较高的水溶性成分,而高温生物质炭具有比较高的pH值、C/N比、芳香化结构、持水量和比表面积;但裂解温度对生物质炭δ值没有显著的影响。该文还讨论了芒草生物质炭在化肥利用率提高,以及污染土壤和水体修复等领域的潜在价值与工业应用前景,研究结果可为芒草生物质炭在土壤改良、固碳减排等方面的应用提供基础数据。     

生物质炭对土壤养分及设施蔬菜产量与品质的影响

【目的】 我国是世界最大的温室蔬菜生产国,但随着种植年限的增长,温室设施栽培中土壤次生盐渍化、蔬菜品质降低及作物减产等问题日益突出。本文以生物质炭为土壤改良剂施用于温室大棚蔬菜栽培中,分析其对蔬菜生长和土壤养分供应的影响,从而探索一种绿色可持续发展的设施农业生产方式。同时,也为生物质炭在大棚蔬菜栽培中的合理施用提供依据。 【方法】 采用田间试验方法,以温室大棚西芹和茄子为研究对象,试验共设5个生物质炭施用水平,分别为0、20、40、80和160 t/hm2,依次记为B0、B20、B40、B80和B160处理。分析了蔬菜产量、西芹植株硝酸盐含量、茄子维生素C含量及过氧化氢酶活性和土壤养分含量。 【结果】 与B0相比,B20和B160处理能够提高西芹产量,增产幅度分别达31.6%和30.3%,B40和B80处理对西芹产量无显著影响;B20处理对西芹硝酸盐含量无显著影响,B40、B80和B160处理显著降低了西芹植株硝酸盐含量,降低幅度分别达37.0%、37.2%和49.1%,但处理间差异不显著。施用生物质炭对茄子产量、茄子维生素C含量与过氧化氢酶活性影响不显著,当施用量达160 t/hm2时,反而抑制了茄子果实氮、磷养分积累。与B0相比,施用生物质炭有效增加了西芹收获后土壤速效钾含量,其中,B80和B160处理增加幅度分别为95.8%和196.2%;茄子收获后,B160处理土壤速效钾增加幅度达165.5%。施用生物质炭对土壤有效磷含量无显著影响,对土壤碱解氮含量的影响较为复杂,即对西芹收获后土壤碱解氮含量影响不显著,却降低了茄子收获后土壤碱解氮含量,其中,B40、B80和B160处理降低幅度分别达11.7%、10.0%和20.3%。经济效益分析表明,B20处理温室大棚经济收益最高,与B0相比纯收入增加9.4%;随着生物质炭施用量增多,肥料投入成本加大,B160处理收益最低。 【结论】 在本试验条件下,生物质炭用量为20 t/hm2时增产效果最好,且温室大棚收益最高,而对蔬菜品质无显著影响;当其施用量为40 t/hm2时能显著降低西芹硝酸盐含量。因此,需要继续研究生物质炭施用量在20～40 t/hm2之间的最适量,达到既能提高蔬菜产量又能改善品质的目的。      

京东板栗叶片主要矿质营养元素含量及其变化特征

京东板栗是品质比较优良的栗种,也是北京地区重要的干果,目前对其矿质元素营养特性了解得很少.本研究通过定期采取营养枝和结果枝叶片样品,分析其N、P、K、Ca、Mg、B、Zn、Fe、Mn、Cu含量,旨在研究京东板栗矿质营养元素含量及其变化特征,为板栗营养调控,提高产量,改善品质提供科学依据.研究结果表明:营养枝与结果枝叶片的P、K、Cu、Mg含量差异很小,且几乎不随植株生长发育而变化;其他营养元素含量及其变化,随叶片部位和植株生长发育时期而异,一般都表现为逐渐增加的趋势,特别是Zn、Mn含量几乎直线增加.营养枝叶片的N、Zn、Fe的含量,在生殖生长时期高于结果枝,而B的含量则相反;营养枝叶片含Ca量总是低于结果枝叶片,而Cu正好相反.     

京郊典型农田土壤易流失氮素组分及含量特征与差异

通过测定京郊连续冬小麦-玉米大田和不同种植年限菜地表层土壤悬浮液氮素组分及其含量,模拟测定土壤易流失氮素组分,从而为氮素高效管理提供基础数据.结果表明:菜园土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、矿质氮等指标大大高于大田土壤,且表现出明显的酸化现象.大田和菜地土壤悬浮液均含有可观的氮素:悬浮液总氮(TSN)为124.42～355.41 mg·kg-1,其中大田土壤一半左右为颗粒状氮,而菜地土壤2/3以上为可溶性氮;可溶性全氮(TDN)范围为55.53～220.51 mg·kg-1,其中主要是可溶性无机氮(DIN),范围为28.00～171.92mg·kg-1,可溶性有机氮(DON)为27.53-81.74mg·kg-1;颗粒状氮(PN)为70.90～134.90mg·kg-1.各种氮素组分及其含量,菜地土壤远远高于大田土壤,且随着蔬菜种植时间的延长差异扩大.京郊菜地土壤氮素流失风险极大,对水体构成巨大的威胁.