水洗处理对秸秆生物质炭吸附解吸Cd2+和Pb2+的特性影响

水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd2+和Pb2+的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明,小麦和玉米秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附过程均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir方程。小麦秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量达12.82 mg g?1和9.91 mg g?1,为玉米秸秆吸附量的1.31 ~ 1.76倍和1.06 ~ 1.53倍。洗脱水溶性盐分可以降低生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附,水洗后小麦秸秆和玉米秸秆生物质炭对Cd2+的最大吸附量分别降低42.36%和60.13%,对Pb2+的最大吸附量分别降低29.47%和62.72%。水洗处理提高了两种秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的解吸率,其中小麦秸秆生物质炭提高幅度较大,由原来对Cd2+的解吸率为1.84% ~ 13.05%提高到7.88% ~ 20.19%,对Pb2+的解吸率为1.57% ~ 11.82%提高到6.34% ~ 16.94%。因此,可溶性盐分在秸秆生物质炭吸附Cd2+和Pb2+的过程中具有重要作用,该研究结果将为制备高效修复重金属污染土壤的生物质材料提供技术支撑。     

旱地全膜覆土穴播和全沙覆盖平作对小麦田土壤水分和产量的调节机理

以春小麦品种‘陇春27’为试材,采用田间试验法,以裸地平作为对照,研究半干旱区旱地全膜覆土穴播和全沙覆盖平作对小麦田土壤水分和产量的调节作用。结果表明:与裸地平作(CK)相比,全膜覆土穴播(PM)和全沙覆盖平作(SM)小麦田0~40 cm土壤水分条件明显改善,尤其在干旱年份,能满足小麦前期生长,同时促进小麦出苗后对0~200 cm土壤水分的利用;种植第1年PM在60~80 cm土层耗水量最大,SM和CK在40~60 cm土层耗水量最大;种植第2年PM以120~180 cm土层耗水量最多,SM和CK则以60~80 cm土层耗水量最多。连续种植两年后,PM耗水深度从120 cm延伸到200 cm,SM耗水深度从120 cm延伸到140 cm,CK耗水深度无变化;小麦田休闲效率PM最大,SM次之,CK最小,但是各处理休闲效率随种植年限增加而降低。可见,PM和SM能改善小麦前期生长水分环境,促进出苗后耗水,并加快小麦对土壤深层水分的利用,因而与CK相比,PM产量增加48.77%~815.79%,SM产量增加49.41%~702.24%。但随种植年限增加,耗水深度加大,休闲效率降低,多年种植可能对土壤水分生态产生不利影响。     

秸秆直接还田与炭化还田对潮土硝化微生物的影响

为比较秸秆直接还田和炭化还田对黄淮海平原小麦/玉米轮作体系典型潮土硝化作用及硝化微生物群落的影响,设置4个处理:全量小麦秸秆还田(S)、全量秸秆炭化还田(B)、半量秸秆半量生物质炭还田(SB)和不进行秸秆或生物质炭还田的对照(CK),连续进行3 a田间试验。对小麦、玉米两个生长季土壤理化性质进行分析,用末端限制性片段长度多态性(Terminal-restriction length polymorphism,T-RFLP)技术和克隆文库技术对氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)群落结构和多样性进行分析。结果表明,在小麦季,与S处理相比,B处理显著降低了土壤容重,提高了土壤pH、有机碳(SOC)和速效钾(AK)含量(P0.05),但并未显著影响土壤水分、铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮(NO_3~--N)含量;B和SB处理的硝化潜势(Potential nitrification rate,PNR)分别为0.58、0.49μg·h~(-1)·g~(-1)(以NO_2~-计,下同),显著高于CK,与S处理(0.40μg·h~(-1)·g~(-1))差异不显著。玉米季,B处理显著提高了土壤水分、SOC和AK(P0.05),各处理玉米季的PNR整体低于小麦季,B处理最高(0.27μg·h~(-1)·g~(-1)),显著高于CK和S处理(P0.05)。小麦季PNR分别与AK、NH_4~+浓度和土壤容重显著相关(P0.05),与AOA和AOB群落组成均无显著关系;玉米季PNR仅与理化因子SOC显著相关,但该季节PNR与AOB群落结构显著相关。冗余分析(RDA)表明,土壤SOC、容重、pH和AK是显著影响硝化微生物群落结构的主要因子,对AOA和AOB群落结构总变异的解释量分别为76.4%和75.5%。系统发育树分析表明,AOA大部分属于土壤古菌Group1.1b,AOB多属于亚硝化螺菌Nitrosospira簇3。综上,与秸秆直接还田相比,炭化还田提高土壤硝化活性,改善部分土壤理化性质,引起土壤硝化微生物群落结构变化。     

民勤沙化退耕地整治技术及造林模式选择研究

为掌握沙化退耕地植被恢复情况和最佳的适宜该地区的造林模式,以沙化退耕地整治技术及模式选择指导思想为基础,通过对民勤县沙化退耕地植被现状的调查,研究了不同年代沙化退耕地上植物群落的特性,同时分析了沙化退耕地上不同密度下梭梭和柠条的生长状况。结果表明:随着退耕时间的延长,沙化退耕地植物群落逐渐向单一化方向发展,且植被均匀度降低,土地潜在沙化的可能性提高;不同密度下梭梭的生长状况存在明显差异,当造林密度为2m×8m(615株/hm2)时,梭梭的生长状况最好;柠条的生长状况受种植密度和土壤质地的影响,同时灌水与否对柠条的生长也有一定的影响。     

不同灌溉施肥模式下土壤湿胀干缩特征曲线及其滞后效应

采用淹灌、间歇灌2种灌溉模式与不施氮肥、含氮复合肥、缓控释氮肥、有机无机氮肥4种施肥模式配成8个处理开展水稻种植田间试验,研究了不同灌溉施肥模式下土壤湿胀干缩特征曲线及其滞后效应。结果表明:指数模型能较好地描述不同灌溉施肥模式下的土壤收缩过程与土壤膨胀过程;各模式下土壤干缩特征曲线与湿胀特征曲线指数模型中的a值(干土的比容积,即干土体积质量的倒数)和b值(单位含水量变化时土壤比容积变化的自然对数单位值)存在差异;土壤干缩曲线与湿胀曲线不完全重合,二者的b值及其差异也不同,存在滞后现象;土壤湿胀干缩效应受多种土壤性质的影响,其中主要通过土壤孔隙结构与持水性质的影响体现。     

不同植烟年限土壤pH和酶活性的变化

随着烟草连作年限的延长，烟田土壤的某些性质往往发生不同程度的恶化，从而对烟叶产质量造成不良的影响，这已成为当前我国烟叶生产可持续发展的重要限制因子。目前我国关于连作烟田土壤障碍因子的研究多集中在土壤养分方面怯引，而对土壤酶活性等其他可能性因子的研究则报道较少。为此，我们对不同植烟年限土壤的pH和酶活性的变化进行了调查研究，希望为更加有效地调控连作烟田土壤障碍提供服务，改善烟叶产质量，促进烟叶生产的可持续发展。     

环境地球化学视域下生态乡村可持续发展研究——以湖州安吉余村为例

随着社会的不断进步,各地农村经济得到前所未有的快速发展,随之也出现了不少污染问题,威胁着农业生产和人民的正常生活,阻碍了我国整体的生态文明建设,影响了农业的可持续发展。本课题通过对湖州余村矿产污染现状的深入研究,分析了湖州余村矿产污染治理的现状及其困境,对存在的问题提出了切实可行的建议和对策,供相关人员参考。     

西藏“一江两河”耕地生态安全时空格局与障碍诊断

基于青藏高原农业活动对耕地生态系统的影响,针对青藏高原耕地生态安全面临的问题,从压力-状态-响应（Press-state-response,PSR）概念模型出发,提出由3类要素、13种指标所组成的耕地生态安全评价指标体系,构建西藏“一江两河”地区耕地生态安全评价模型,分析1985—2013年期间耕地生态安全的时空演变格局,探讨不同区域耕地生态安全的障碍因素。结果表明,西藏“一江两河”地区农业活动强度较大,尤其2000年以来,化肥、农药的成倍施用给生态安全带来巨大的隐患。20世纪,各县耕地生态安全基本处于“优秀”水平;2000—2010年,各县耕地生态安全等级下降,逐步向“差”转化;2010年以后,耕地生态安全有所改善,逐渐恢复为“优秀”或“良好”。整体来看,“一江两河”地区耕地生态安全水平较为一致,仅个别县域生态安全水平较为落后。区域耕地生态安全障碍因子具有相似性和差异性双重特征,单位面积氮肥、磷肥施用量是限制耕地生态安全的主要障碍因素。本研究揭示了高原地区耕地生态安全的演变过程,可为制定差别化的生态安全调控策略提供依据。     

三河马生长激素基因的克隆与序列分析

为进一步探明三河马遗传分化,参考牛(M57764)、羊(AF002110)、猪(M17704)、人(J03071)和鼠(X12630)等哺乳动物GH基因序列,设计一对特异引物,用PCR方法从三河马基因组中扩增出一条长约2kb的DNA片段。PCR产物经pGEM-Teasy载体转化感受态DH5α株大肠杆菌,获得重组克隆子。DNA测序表明:三河马生长激素基因DNA序列长1923bp,含完整的5个外显子和4个内含子,与猪、狗、牛、羊的GH的cDNA序列同源性分别为94.47%,92.63%,90.06%和90.37%。其cDNA所编码氨基酸与猪、狗、牛、羊同源性分别为97.21%,96.74%,88.84%和88.37%,表明该基因在进化过程中是保守的。     

60Co-γ射线诱变小麦品质突变体的筛选及分子标记检测

为了探索小麦品质性状的物理诱变效应,用300Gy的60Co-γ射线辐射小麦品种河科2号的干种子,对M3代234个株系的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、硬度和产量性状进行变异分析和SSR分子鉴定,以超过均值±2×标准差确定变异株系.结果表明,在M3代群体中,蛋白质含量有13个株系发生正向变异,5个株系发生负向变异;湿面筋含量有8个株系发生正向变异,3个株系发生负向变异;沉降值有6个株系发生正向变异,3个株系发生负向变异;硬度有2个株系发生正向变异,9个株系发生负向变异;产量有5个株系发生正向变异,4个株系发生负向变异.相关分析表明,M3群体蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值呈极显著正相关,表现出平行变异的趋势.初步筛选出蛋白质含量和湿面筋含量符合国家强筋小麦标准(蛋白质含量≥15％,湿面筋含量≥35％)的株系8个.经SSR分子标记检测,与控制小麦蛋白质含量的基因存在连锁的2个特异引物Xbarc164和Xgwm161在以上8个变异株系都呈现多态性标记,表明这些株系与蛋白质含量相关的基因可能发生了变异.