日光温室土壤养分含量及比例与种植年限的关系

对陕西省泾阳县的日光温室蔬菜施肥情况与土壤养分状况进行了研究。结果表明,泾阳县日光温室氮磷钾养分的纯投入量平均为N·651 kg hm~(-2)、P2O5·485 kg hm~(-2)和K2O·855 kg hm~(-2),养分投入量明显偏高。温室耕层土壤速效磷、速效钾、水溶性钾和水溶性钙与种植年限之间都存在极显著的线性正相关关系,相关系数分别为0.995、0.973、0.973和0.979。种植7年后,硝态氮、速效磷、速效钾的含量分别是农田土壤的1.8、5.1和3.6倍,水溶性钾、钙、镁分别是农田的12.2、4.5和2.6倍。随种植年限的延长,温室土壤K、Ca、Mg三者的比例严重失衡,由养分不合理施用带来的养分损失及可能引起的环境问题值得关注。     

Changes in organic carbon content and its physical and chemical distribution in paddy soils cultivated under different fertilisation practices

Purpose

Chemical protection facilitates soil organic carbon (SOC) sequestration and stabilisation due to a strong chemical binding with mineral surfaces and metal ions (e.g. iron [Fe], aluminium [Al] and calcium [Ca]). However, there is not much information regarding the role of chemical protection in SOC stabilisation in paddy soils, particularly in terms of the specific forms of organo-mineral complexes such as Fe-, Al- and Ca-bonded OC.

Materials and methods

We sampled paddy soils at the 0–20 cm soil layer from a long-term field experiment (initiated in 1981) conducted under humid subtropical conditions in China, which has five fertilisation treatments (i.e. control treatment without fertiliser [CK], chemical fertiliser only [CF], green manure [GM], Straw and Manure) with equivalent nutrient inputs (i.e. N, P₂O₅ and K₂O at the rates of 135–67.5–135 kg ha^?1, respectively, for both early and late rice) except CK. We determined the chemical binding forms of SOC and the associated soil properties in the particulate fraction (PF, >53 μm) and the mineral-associated fraction (MAF, <53 μm), which were obtained using a low-energy ultrasonic dispersion procedure, of a paddy soil in the long-term fertilisation experiment.

Results and discussion

Iron- and Al-bonded OC (Fe/Al-OC) was the dominant fraction and made up 55–70% of the total SOC in the paddy soil, while Ca-bonded OC (Ca-OC) was only a minor fraction (<4%). The Fe/Al-OC was mainly allocated in the MAF (52–67%), indicating that the chemical protection of SOC occurred mostly in the finer particle fractions. Long-term application of organic amendments increased the contents of bulk SOC by 27–34% (P < 0.05), of Fe/Al-OC by 9–16% and of Ca-OC by 35–83% (P < 0.05), whereas the sole application of chemical fertiliser had no significant effects on SOC contents of the paddy soil compared with the treatment without fertiliser inputs. Both amorphous Fe and Al extracted by ammonium oxalate (Fe_ox and Al_ox) showed significant correlations with Fe/Al-OC (r = 0.52 and 0.78, respectively), but Al_ox appeared to have a greater influence on C stabilisation in the paddy soil.

Conclusions

These results demonstrated that the dominant chemical binding forms of SOC in the paddy soils were Fe/Al-OC and amorphous Fe/Al oxyhydrates, especially amorphous Al, contributed mostly to the chemical stabilisation of SOC.

     

基于目标规划的履带可变形机器人结构参数设计及验证

机器人结构参数直接影响其对环境的适应能力,因此合理的结构参数设计至关重要。为更高效设计能适应障碍已知环境的机器人,该研究提出一种基于目标规划的机器人结构参数设计方法,以得到能适应该环境的结构参数最优的机器人,并开发样机进行试验验证。首先提出并设计履带可变形机器人模型,在分析机器人越障机理基础上,建立机器人能够跨越的台阶和沟壑障碍与其结构参数间的关系,并在此基础上建立履带可变形机器人的结构参数目标规划模型。利用遗传算法得到该目标规划问题的最优结构参数:履带轮半径60 mm,摆臂最大长度326 mm,机体长度290 mm,并利用Adams建立仿真模型验证了机器人对目标环境的适应性。样机试验表明机器人能够跨越160 mm高台阶和300 mm宽沟壑,证明了计算得到的结构参数的合理性,及基于目标规划的机器人结构参数设计方法的可行性。该研究可为机器人的结构参数设计提供参考。     

地膜残留量对新疆棉田蒸散及棵间蒸发的影响

为探讨残膜对干旱区农田蒸散耗水特征的影响,在新疆阿克苏典型覆膜滴灌棉田开展2 a小区试验研究,设计0、225、450 kg/hm2共3种不同的地膜残留量,采用水量平衡法,微型棵间蒸发仪法,于主要生育时期测定并计算土壤含水量、蒸散量、棵间蒸发量、作物蒸腾量、棵间蒸发占蒸散的比例。结果表明:随着地膜残留量增加棵间蒸发量、棵间蒸发占蒸散的比例呈增大趋势,而蒸散量及作物蒸腾量则逐渐减小。与无残膜处理相比,225和450 kg/hm2处理全生育期田间无效耗水的棵间蒸发量分别增加了9.27和22.20 mm,棵间蒸发占蒸散的比例增幅分别为2.6%和6.1%,作物蒸腾量降低34.89和55.94 mm。在棉花生育期内,棵间蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(leaf area index,LAI)呈幂函数关系,各处理间棵间蒸发占蒸散的比例对叶面积指数的响应差异不同,450 kg/hm2处理蒸发占蒸散的比例随着LAI的增加,曲线下降趋势较明显;无残膜处理棵间蒸发占蒸散的比例与LAI的决定系数最高,均在0.9以上。土壤水分利用率也随残膜量的增加依次降低,当残膜量由0增加到450 kg/hm2时,土壤水分利用率从28.25%降至24.91%,可见,残膜增大了农田的无效耗水,不利于土壤水分的有效利用。研究可为制定缓解或克服残膜危害的应变调控技术提供依据。     

商洛水源地土地利用总体规划环境影响评价

结合区域实际引入生态服务价值系数和敏感性指数进行验证,根据商洛水源地规划基年和规划目标年的土地利用变化,采用生态系统服务价值法评估商洛水源地土地利用总体规划(2006—2020)实施后生态系统服务功能总价值变化及其产生的环境影响。结果表明:在规划期内,未利用地和建设用地的动态度较大,分别为-3.07%,1.00%,方案实施后主要土地类型是林地和耕地;2005—2020年生态系统服务总价值呈增长趋势,2020年比2005年增加了101 428万元,其中林地和园地生态系统服务价值分别增加了119 575,89万元,耕地、牧草地、未利用土地和建设用地分别减少了6 416,235,9 389,2 196万元;各种生态服务功能价值除食物生产减少外,其余均呈增加趋势;规划期间各土地利用类型的敏感性指数均1,说明引用的生态系统服务价值系数可行。商洛水源地土地利用总体规划(2006—2020)方案实施后会产生良好的生态效益,未利用土地和耕地向建设用地转化以及86.59%林地对区域社会经济环境影响值得探讨。     

长期施用化肥条件下土团聚体中有机碳与养分分布

[目的]探究长期施肥与小麦—玉米轮作下(蝼)土表层水稳性团聚体组成及对团聚体中有机碳和养分分布的影响,为评价长期施肥对改善(蝼)土肥力状况的影响提供科学依据.[方法]利用田间长期施用化肥与轮作定位试验,通过湿筛法分离土壤水稳性团聚体,得到土壤团聚体构成,并测定不同粒径团聚体中有机碳和养分的含量.[结果]结果表明长期施用化肥显著影响土壤水稳性团聚体含量,长期施肥降低了＞2 mm的水稳性团聚体数量,增加了＜1 mm的水稳性团聚体含量.施肥在一定程度上提高了水稳性团聚体有机碳的含量,但施用高量氮、磷下0.25～0.5 mm和＜0.25 mm水稳性团聚体中有机碳含量明显低于施用低量氮、磷肥料.不同施肥处理土壤水稳性团聚体全氮含量变化趋势与水稳性团聚体有机碳含量基本一致.磷素在不施肥处理各粒径团聚体中均匀分布,低氮、磷处理各粒径团聚体中全磷含量差异较小,高氮、磷处理各粒径土壤团聚体中全磷含量变化无明显趋势.长期施肥降低了＞2 mm水稳性团聚体中全K含量,增加了＜2 mm的水稳性团聚体中全K含量.[结论]水稳性团聚体关系土壤有机碳、氮的数量,水稳性团聚体及其中有机碳、氮含量在氮磷化肥的长期施用下变化无明显规律,并且,长期施用氮、磷化肥下土壤磷素和钾素在土壤中的保存及供应能力也受到影响.因此,需要合理施肥管理,促进农田生产力的可持续发展.     

高寒草甸土壤微生物功能多样性对氮肥添加的响应

采用Biolog-ECO生态板法研究了4个施N水平[0 g/m²（CK）,10 g/m²（N₁₀）,20 g/m²（N₂₀）,30 g/m²（N₃₀）]下土壤理化性质和微生物功能多样性的变化规律。结果表明:中高水平氮肥添加显著增加了速效氮、速效磷含量和根土比,但降低了土壤含水量。施N肥0-10 cm土层平均颜色变化率降低,而10-20 cm土层则被提高,且N₂₀最大。施N肥后降低了0-10 cm土层土壤微生物Shannon-Wiener指数、Pielou指数和McIntosh指数,但10-20 cm土层则被提高。PCA分析表明,施N肥改变了土壤微生物代谢功能类型,糖类、氨基酸、酸类是土壤微生物主要利用的碳源类型。RDA分析表明,在0-10 cm土层,土壤含水量和全氮是影响土壤微生物功能多样性的主要因子,而10-20 cm土层主要受土壤含水量和速效磷的影响。综上,施N肥增加了土壤的有效养分含量,进而改变土壤微生物功能多样性、碳源利用能力和数量。     

4种水生植物深度净化村镇生活污水厂尾水效果研究

通过设置动态模拟试验,持续进水、出水条件下分析比较了漂浮植物凤眼莲和水浮莲、沉水植物轮叶黑藻和挺水植物黄菖蒲对村镇生活污水厂(一级A标准)尾水深度净化效果,筛选出具有去污效果优势的水生植物,为优化水生植物生态修复工程技术在尾水深度净化中的应用提供依据。结果表明:经水生植物深度净化后,尾水水质得到明显改善,漂浮植物凤眼莲和水浮莲对尾水氮、磷的净化效果优于挺水植物黄菖蒲和沉水植物轮叶黑藻。试验周期内,污水厂尾水总氮、总磷和高锰酸盐指数(CODMn)平均浓度为12.22 mg?L-1、0.38mg?L-1和3.88 mg?L-1,凤眼莲、水浮莲、轮叶黑藻、黄菖蒲和对照各系统的总氮平均去除率分别为46.25%、45.74%、43.41%、38.39%和29.22%,总磷去除率分别为36.84%、34.21%、31.58%、28.95%和26.32%,CODMn去除率分别为42.27%、30.93%、32.47%、32.47%和37.89%。凤眼莲、水浮莲、黄菖蒲和轮叶黑藻生物量净增长率分别为550.5%、418.8%、210.6%和80.3%,凤眼莲生物量净增率最大。各处理系统内凤眼莲、水浮莲、黄菖蒲和轮叶黑藻对尾水氮富集量分别为7.36 g、2.33 g、5.12 g和4.46 g,对磷的富集量分别为0.60 g、0.19 g、0.33 g和0.78 g,凤眼莲富集氮能力优于另外3种水生植物,轮叶黑藻磷富集量高于另外3种水生植物。凤眼莲、水浮莲、黄菖蒲和轮叶黑藻植株吸收作用对尾水总氮去除的表观贡献率分别为15.29%、4.90%、11.17%和11.34%,对尾水总磷去除的表观贡献率分别为50.34%、17.17%、35.24%和76.34%。因此,可利用漂浮植物凤眼莲和沉水植物轮叶黑藻立体复合种养的方式深度净化生活污水厂尾水。     

冻融对河北省深州市盐碱地土壤理化性质的影响

随着全球气候变暖,冻融对土壤性质的影响日益受到重视。以河北省深州市盐碱土为研究对象,通过分析土壤含水率、全持水量、容重、饱和导水率、电导率、pH和有机质的变化,探讨冻融对0—20cm深度盐碱地土壤理化性质的影响。结果表明:0—20cm土层深度,冻融增加土壤的含水率,而对全持水量的影响较小;0—10cm土层深度,冻融增加了土壤容重与pH,降低了土壤的电导率和渗透性,该层土壤水盐运移呈特殊规律,土壤含水率与电导率呈相反变化趋势;对于10—20cm土层深度,冻融增加了土壤的渗透性和有机质的含量。在相关性分析中,0—20cm土层深度土壤容重与全持水量呈极显著负相关(P0.01),与含水率呈显著负相关(P0.05),其有机质含量和导水率与其他性质无显著相关;0—10cm土层深度土壤pH与容重和含水率呈极显著相关,与全持水量呈显著相关;10—20cm土层深度土壤电导率与容重呈显著负相关,与全持水量呈显著正相关。研究结果为冻融对盐碱土影响的研究及盐碱土的改良提供科学依据。     

猪粪中温半干法连续厌氧发酵产气性能

为改善猪粪在连续型沼气工程中的容积产气效率和降低其进出料过程的热损失,该研究拟采用高浓度和小体积喂料方式进行,将新鲜猪粪分别稀释成总固体质量分数(total solid,TS)为10%、12%和14%3个水平,通过逐级缩短水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)(HRT:25 d→20 d→18.5 d)的方式来改变各组反应器的负荷。试验结果表明,当HRT:25 d时,各组平均日产气量均表现最高,约为460 m L/g,此阶段可获得85%以上的沼气转化效率;当HRT:20d时,各组均获得最大容积产气率,最高达到2.29 L/(L·d)(TS:14%);当HRT下降至18.5 d时,各组产气量均呈下降趋势,表明有机负荷已超出反应器的最大转化能力。通过综合原料产气转化效率和容积产气效率2个指标,发现进料TS为14%和HRT为25 d为较优组合条件。该研究可为在实际沼气工程中如何协调进料浓度和HRT的关系提供参考。