用傅里叶数与优化法分析污泥过热蒸汽干燥有效扩散系数

为进一步研究污泥薄层在过热蒸汽干燥中湿分扩散机理与有效扩散系数,根据干燥法测定有效扩散系数计算时往往忽略物料湿含量变化对有效扩散系影响,该文采用傅里叶数法和优化法分别计算2、4、6和10 mm厚度污泥薄层,在120~280℃过热蒸汽温度下的有效扩散系数,分析有效扩散系数与过热蒸汽温度、薄层厚度之间的关系。计算分析结果表明:采用傅里叶数法和优化法得出的有效扩散系数数值基本一致,能更为精确反应污泥薄层过热蒸汽干燥有效扩散系数值及变化特性;傅里叶数法和优化法算得4 mm厚度污泥在120~280℃过热蒸汽干燥有效扩散系数分别为2.52×10-10~2.93×10-9 m2/s与2.75×10-10~3.32×10-9 m2/s;2、4、6和10 mm厚度污泥在160℃过热蒸汽干燥时2种方法计算的有效扩散系数分别为3.84×10-10~2.28×10-9 m2/s与4.40×10-10~2.72×10-9 m2/s;有效扩散系数随着过热蒸汽温度、薄层厚度增大而逐渐增大,并成线性关系。通过多元线性回归得到2种方法计算的有效扩散系数与干燥温度、薄层厚度简化的表达式,决定系数分别为0.9982、0.9956。计算结果可为污泥薄层过热蒸汽干燥湿分扩散过程与有效扩散系数的变化分析提供参考。     

不同施肥方式下滩涂围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的分布

通过在苏北滩涂地区开展田间试验,研究了不同施肥处理(不施肥、施农家肥、商品有机肥、无机肥)对滩涂地区围垦农田土壤有机碳及团聚体有机碳的影响。结果表明,与对照相比,不同施肥处理均能明显增加0~30 cm土层土壤有机碳含量和有机碳密度,施农家肥增加幅度最高,增加值分别为0.66 g kg-1和0.07 kg m-2。试验地区水稳性团聚体以5 mm和0.25~0.5 mm为主,含量分别为37%~57%和13%~20%;随着土层深度增加,5 mm团聚体含量降低,0.25~0.5 mm团聚体则增加;农家肥能显著增加5 mm团聚体含量,同时降低0.25~5 mm团聚体含量。团聚体中有机碳含量表现为,除0.25~0.5 mm团聚体外,5 mm至0.5~1 mm团聚体之间,粒径越小,有机碳含量越高,其中0.5~1 mm团聚体有机碳含量最高,为6.83 g kg-1;与其他处理相比,农家肥的施用能明显增加各粒级团聚体中有机碳含量。试验地区土壤有机碳含量与5 mm团聚体及其有机碳含量极显著正相关(p0.01),而与0.25~5 mm团聚体负相关(p0.01或p0.05)。     

基于三角模型的喀斯特地区土地利用系统健康评价

喀斯特地区作为一种典型的土地生态环境区域,对其土地利用系统健康状态和趋势进行评价是诊断由人类活动引起的土地利用系统破坏和退化程度的重要手段。该文在界定土地利用系统健康评价概念的基础上,通过土地利用系统的结构性指数、功能性指数和效益指数构建评价指标体系,建立土地利用系统健康评价的三角模型,并对2005-2012年贵阳市土地利用系统的健康状态和趋势进行了分析和评价,提出了优化土地利用系统健康状态的路径。结果表明:贵阳市土地利用系统的健康水平先后经历了不健康、亚健康、初级健康和中级健康4个状态阶段,具有逐渐向高级健康状态发展的趋势,在未来应该优化土地资源配置,提升经济建设基础保障水平并结合自然优势,充分利用土地发展绿色生态经济,充分利用先进信息技术水平,建立土地利用系统健康状态预警系统以优化土地利用系统的健康水平。该研究能够为生态脆弱区的土地利用及保护提供理论和实践参考。     

小麦-玉米-大豆轮作下黑土农田土壤呼吸与碳平衡

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,探讨农田生态系统的土壤呼吸与碳平衡对于科学评价陆地生态系统在全球变化下的源汇效应具有重要意义。基于中国科学院海伦农业生态实验站的长期定位试验,对不同施肥处理下黑土小麦-玉米-大豆轮作体系2005—2007年的作物固碳量与土壤CO2排放通量进行了观测,并对该轮作体系下黑土农田生态系统的碳平衡状况进行了估算。结果表明:在小麦-玉米-大豆轮作体系中,作物固碳量的高低表现为:玉米>大豆>小麦,平均值分别为6 513 kg(C).hm-2、4 025 kg(C).hm-2和3 655kg(C).hm-2。从作物生长季土壤CO2排放总量来看,3种作物以大豆农田生态系统的土壤CO2排放总量最高,平均值达4 062 kg(C).hm-2;其次为玉米,为3 813 kg(C).hm-2;而小麦最低,为2 326 kg(C).hm-2。3种作物轮作下NEP(净生态系统生产力)均为正值,表明黑土农田土壤-作物系统为大气CO2的"汇",不同作物系统的碳汇强度表现为玉米>小麦>大豆,三者的平均值分别为3 215 kg(C).hm-2、1 643 kg(C).hm-2和512 kg(C).hm-2。长期均衡施用氮、磷、钾化肥或氮、磷、钾化肥配施有机肥后,小麦、玉米和大豆农田生态系统的固碳量和土壤CO2排放总量均明显增加,并在氮、磷、钾配施有机肥处理下达到最高。不同的施肥管理措施将改变土壤-植物系统作为大气CO2"汇"的程度,总体表现为化肥均衡施用下NEP值较高,而化肥与有机肥配施下农田生态系统的NEP值较低。     

大田原生盐碱荒地入渗特性的试验

为揭示原生盐碱荒地土壤的入渗特性,基于大田原生盐碱荒地4个试验点的原位土壤入渗试验,并与非盐碱土壤入渗特性比较,探讨了盐碱荒地土壤的入渗的过程和特性。结果表明:原生盐碱荒地的入渗过程与非盐碱荒地相类似,但其累积入渗量和入渗率远小于非盐碱地,且入渗率的衰减速度远快于非盐碱地,究其原因是由其水力传导度小所导致,而水力传导度小的根本原因是由于盐碱土壤中含有较多的交换性钠离子;盐碱土壤的累积入渗量和相对稳定入渗率与其含盐量、Na+离子含量间呈反比例关系;其入渗过程也可用Kostiakov模型来表征,用与Kostiakov两参数模型结合的分段模型可获得更好的表征精度。研究结果对于推进土壤水分运动理论的研究具有一定的意义,可为原生盐碱荒地的改良提供技术支撑。     

硒缓解植物重金属胁迫和累积的机制

硒(Se)在提高植物抗逆性、缓解重金属胁迫以及降低植物对重金属吸收方面有着重要的作用。本文综述了Se参与缓解植物重金属胁迫和累积的机制,Se能够缓解重金属的胁迫,主要是因为在植物体内由Se转化而来的相关产物的生理生化作用产生的综合效果。Se是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的必需组分,GSH-Px利用谷胱甘肽(GSH)将有毒的过氧化物还原成无毒的物质,清除由重金属引起的自由基。Se可以激活植物螯合肽(PC)合成酶及增加PC合成的前体,使植物产生更多的PC,形成更多的重金属-PC配合物。Se还可以与重金属形成大分子的复合物,降低重金属的毒害。Se能够与多种重金属元素产生拮抗效应,降低植物对重金属的吸收。     

铜基叶面肥及控释肥对辣椒生长发育和叶片保护酶等生理特性的影响

【目的】针对辣椒喜肥、耐肥、对水分要求严格的特点,采用铜基叶面肥、控释肥两种新技术,研究了叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥对辣椒产量、矿质养分在植株体内的分布、保护性酶活性以及果实品质的影响,为提高果蔬产量和改善品质提供理论依据。【方法】分别于2011年4~11月和2012年3~9月,在山东农业大学南校区土肥资源高效利用国家工程实验室新型肥料中试基地, 以赤峰牛角王为供试辣椒品种设置肥料盆栽试验,试验设8个处理: 1）喷清水土壤不施肥对照（CKW- NF）;2）喷清水+土施普通肥（CKW+CCF）; 3）喷清水+土施控释肥（CKW+CRF）; 4）喷清水+土施控释肥+保水剂（CKW+CRF+W）; 5）喷铜基叶面肥土壤不施肥（CBFF-NF）; 6）喷铜基叶面肥+土施普通肥（CBFF+CCF）; 7）喷铜基叶面肥+土施控释肥（CBFF+CRF）;8）喷铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂（CBFF+CRF+W）。采用称重法测定辣椒产量,于收获期取果实及叶片鲜样用于果实品质和生理生化指标测定,植株各部位干样用于微量元素测定。【结果】1）两年内喷施铜基叶面肥和土施控释肥均能提高辣椒产量,其中叶面喷施铜基叶面肥+土施控释肥+保水剂（CBFF+CRF+W）组合对辣椒产量的提高幅度最大,与CKW+CRF+W相比2011年增产24.1%,2012年增产29.0%。2）相同的土壤施肥条件下,与喷清水相比,喷施铜基叶面肥能够显著提高辣椒植株体内的铜浓度。其中,土施控释肥加保水剂基础上喷施铜基叶面肥处理的辣椒果实中铜浓度比叶面喷清水显著提高了103.9%;土施控释肥条件下,叶面喷施铜基叶面肥较喷清水处理下的果实铜浓度增加了41.5%。3）喷施铜基叶面肥后,辣椒叶片的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性升高,而过氧化氢酶（CAT）活性下降。CBFF+CRF+W处理下的辣椒叶片SOD活性较CKW+CRF+W处理显著提高了26.6%,CBFF+CRF+W组合的叶片的POD活性和CAT活性与CKW+CRF差异显著。4）与喷清水处理相比,无论在土壤施用控释肥还是土壤施用控释肥+保水剂的条件下,叶面喷施铜基叶面肥均使辣椒果实可溶性蛋白和维生素C的含量显著提高,其增加幅度在12.8%~178.4%。【结论】综合考虑几种肥料组合,叶面喷施铜基叶面肥和土施控释肥可在一定程度上调控植株微量元素的积累,改善辣椒营养品质,提高辣椒产量。     

木薯AGPase酶活性及其同工酶位点检测

本文以3个亲缘关系较远的高产木薯品种（SC124,SC8和Arg7）为材料,对块根发育过程中的AGPase活性和淀粉含量进行了测定,并利用AGPase同工酶电泳技术（非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳）对AGPase酶活性较高时期同工酶位点进行检测,旨在分析木薯块根AGPase同工酶位点与AGPase酶活性和淀粉积累的关系。结果表明：木薯块根发育过程中AGPase酶活性和淀粉含量呈极显著正相关（R=0．80212）,Arg7的AGPase酶活性和淀粉含量在块根发育都显著高于SC124和SC8。同工酶分析表明,木薯至少有6个同工酶位点（AGPa,AGPb,AGPc,AGPd,AGPe和AGPf）,且品种间具有多态性。其中,3个品种共有的4个同工酶位点分别为AGPa、AGPc、AGPd和AGPf,AGPe位点只在Arg7中出现,初步判断同工酶位点AGPe可能与其较高的酶活性和淀粉含量有关。本研究为系统研究木薯品种间AGPase酶活性与淀粉积累的关系提供了参考。     

沼液连续浇灌对旱作和水田土壤养分及重金属含量的影响

为研究沼液长期浇灌对土壤养分和重金属含量的影响,以旱作和水田土壤为研究对象,采用土壤静态培养法,在不同浓度沼液浇灌下,对旱作和水田土壤的pH值、总氮(TN)、总磷(TP)、有机质以及重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量进行为期2个月的连续检测。结果表明,沼液浇灌后旱作和水田土壤pH值均有所增加,长期浇灌能够有效防治土壤酸化;土壤TN、TP和有机质含量在沼液灌溉后均有一定程度的增加,但随着浇灌时间的增加,土壤TN和有机质含量呈下降趋势,土壤TP缓慢增加,长期浇灌会导致土壤营养不均衡;土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd的含量变化不大,均未超过国家土壤环境二级标准,但土壤中Pb和Cd的含量随沼液浇灌时间的增加呈上升趋势,长期浇灌会导致Pb、Cd的富集。     

Soil fumigation and compost amendment alter soil microbial community composition but do not improve tree growth or yield in an apple replant site

Apple replant disease (ARD) is a disease complex that reduces survival, growth and yield of replanted trees, and is often encountered in establishing new orchards on old sites. Methyl bromide (MB) has been the fumigant used most widely to control ARD, but alternatives to MB and cultural methods of control are needed. In this experiment, we evaluated the response of soil microbial communities and tree growth and yield to three pre-plant soil treatments (compost amendment, soil treatment with a broad-spectrum fumigant, and untreated controls), and use of five clonal rootstock genotypes (M.7, M.26, CG.6210, G.30 and G.16), in an apple replant site in Ithaca, New York. Polymerase chain reaction (PCR)—denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis was used to assess changes in the community composition of bacteria and fungi in the bulk soil 8, 10, 18 and 22 months after trees were replanted. PCR-DGGE was also used to compare the community composition of bacteria, fungi and pseudomonads in untreated rhizosphere soil of the five rootstock genotypes 31 months after planting. Tree caliper and extension growth were measured annually in November from 2002 to 2004. Apple yield data were recorded in 2004, the first fruiting year after planting. Trees on CG.6210 rootstocks had the most growth and highest yield, while trees on M.26 rootstocks had the least growth and lowest yield. Tree growth and yield were not affected by pre-plant soil treatment except for lateral extension growth, which was longer in trees growing in compost-treated soil in 2003 as compared to those in the fumigation treatment. Bulk soil bacterial PCR-DGGE fingerprints differed strongly among the different soil treatments 1 year after their application, with the fingerprints derived from each pre-plant soil treatment clustering separately in a hierarchical cluster analysis. However, the differences in bacterial communities between the soil treatments diminished during the second year after planting. Soil fungal communities converged more rapidly than bacterial communities, with no discernable pattern related to pre-plant soil treatments 10 months after replanting. Changes in bulk soil bacterial and fungal communities in response to soil treatments had no obvious correlation with tree performance. On the other hand, rootstock genotypes modified their rhizosphere environments which differed significantly in their bacterial, pseudomonad, fungal and oomycete communities. Cluster analysis of PCR-DGGE fingerprints of fungal and pseudomonad rhizosphere community DNA revealed two distinct clusters. For both analyses, soil sampled from the rhizosphere of the two higher yielding rootstock genotypes clustered together, while the lower yielding rootstock genotypes also clustered together. These results suggest that the fungal and pseudomonad communities that have developed in the rhizosphere of the different rootstock genotypes may be one factor influencing tree growth and yield at this apple replant site.