稻田N_2O排放影响因素与减排研究进展

氧化亚氮(N_2O)是稻田生态系统中一种主要的温室气体,在全球温室效应中起着很大作用。本文从稻田N_2O的产生机制、影响稻田N_2O排放的主要因素以及稻田N_2O减排的技术措施等方面综述了稻田N_2O的研究进展,并对未来开展稻田N_2O排放研究提出了一些设想,以期为减少稻田温室气体排放和氮损失提供参考。     

生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。     

功能膜覆盖好氧堆肥过程氨气减排性能研究

畜禽粪便高温好氧堆肥过程中氨气的排放不仅污染环境,而且会降低有机肥氮素含量。因此,控制好氧堆肥过程中氨挥发是降低氮损失及减少堆肥周边环境恶臭的关键。为研究膜覆盖对畜禽粪便好氧堆肥过程氨气挥发的影响,以猪粪和小麦秸秆为试验原料,采用具有选择渗透性的Gore膜作为覆盖材料,在实验室好氧堆肥反应器系统中进行了为期27 d的好氧堆肥试验。试验设置覆膜组和对照组,采用开启1 h、关闭1 h间歇通风方式,通风速率为3 L/min,重点监测堆肥过程堆体温度、氧浓度和NH3排放速率等。研究表明:覆膜组比对照组高温期持续时间略长,更有利于杀死堆体有害病原菌;相比于对照组,覆膜组NH3排放量减少18.87%;相比于温度峰值出现的时间,两组试验NH3峰值出现时间均延后,且覆膜组延后时间更长。     

新一代温室气体排放情景下安徽省未来气候变化预估分析

基于联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的新一代排放情景,和中国气象局发布的"中国地区气候变化预估数据集V3.0",针对安徽省,笔者选择1971—2000年作为基准期,采用区域气候模式模拟的方法,对比分析安徽省未来气候变化特征,重点评估近期内即未来20年气候变化趋势。模拟结果显示,未来20年不同情景下安徽省平均气温均为上升,全省平均增温幅度约0.9~1.1℃;而降水量变化具有不同特征,较低排放情景下降水量以上升为主,高排放情景则以下降为主。到2050s全省平均气温相比于基准期将升高1.6~1.7℃,升温幅度呈现北高南低的特征;全省降水量相比于基准期将下降50~90 mm,各地降水量均呈下降趋势。另外,通过对降水和气温的模拟,预估未来该地区旱涝演替更加频繁,高温热浪等事件也将进一步频发。     

不同氮素水平下有机物料添加对陇中黄土高原旱作农田N2O排放特征的影响

为了探究不同用量氮肥配施生物质炭或小麦秸秆对旱作农田N₂O排放通量的影响,在陇中黄土高原半干旱区连续进行4年不同氮素水平配施不同有机物料的田间定位试验,试验以3种施氮用量（不施氮肥、50 kg（N）·hm^-2氮肥、100 kg（N）·hm^-2氮肥）配施2种有机物料（小麦秸秆S、生物质炭B）及无有机物料 (C)共组成9个处理,于2016年11月—2017年10月,采用静态箱-气相色谱法,对N₂O通量进行全年内连续观测。研究结果表明：观测期内,各处理N₂O年平均通量大小排序SN100>CN100>SN50>CN50>BN100>SNO>BN50>CN0>BN0,各处理N₂O排放通量变化趋势一致;相较N0处理（CN0、SN0、BN0）的年平均排放通量,N50（CN50、SN50、BN50）和N100（CN100、SN100、BN100）处理分别增加了6.92%和10.03%。相较CN0、CN50和CN100,与其相同氮素水平配施生物质炭后,N₂O年平均排放通量分别降低了0.49%、3.15%和4.67%;配施秸秆后,N₂O年平均排放通量分别增加了6.37%、3.44%和2.73%。单施氮肥或小麦秸秆配施氮肥均增加了N₂O排放的增温潜势,生物质炭配施氮肥减少了N₂O排放的增温潜势。主效应分析表明,氮素、秸秆均对提升N₂O排放通量发挥显著效应,而生物质炭具有降低效应。相关分析表明,土壤温度与N₂O通量表现为显著正相关关系,土壤含水量与N₂O通量表现为显著负相关关系（P<5%）。通径分析表明,土壤温度对N₂O通量的增大作用远大于土壤含水量对N₂O通量的减小作用。秸秆或生物质炭与氮素无交互效应,N₂O排放通量随氮素水平的增加而增大,秸秆还田促进了N₂O排放而生物质炭抑制了N₂O排放。因此,添加生物质炭对旱作农田固氮减排具有较大的潜力。     

垂直轴风力机翼型涡流噪声的数值分析

为了了解垂直轴风力机翼型涡流噪声特性,以LUT翼型为研究对象,首先利用Fluent进行流场分析,流场计算选用DES湍流模型,再结合Lighthill声类比方法计算翼型周围声场,将数值模拟计算得到的气动特性相关数据与该翼型的风洞试验结果作对比分析,同时分析了不同攻角对该翼型气动噪声特性的影响,最后研究了在攻角为8°时不同雷诺数对该翼型的声压级指向性特征影响.结果表明:数值计算所得气动数据与风动试验数据拟合良好,建立的仿真模型、网格质量和边界条件合理有效;随攻角增加,翼型涡脱落从尾缘向前缘推进,同时涡流脱落强度增大,气动噪声增强;随着雷诺数的增加,翼型四周声压级先增加后减小;雷诺数与声压级关联较大,控制叶片雷诺数有助于降低叶片噪声,为该翼型适用于低噪声垂直轴叶片提供理论基础.     

超声波降解苹果汁中展青霉素动力学研究

为了掌握超声波降解苹果汁中展青霉素的动力学特性,在前期超声波降解苹果汁中展青霉素的研究基础上,利用拟一级反应动力学方程对超声波影响因素中超声波功率、频率及温度降解苹果汁中展青霉素的试验数据进行拟合,确定相关参数,进一步建立各影响因素降解速率常数与相关影响因子之间的关系方程。结果表明:超声波功率对苹果汁中展青霉素的降解符合拟一级反应方程,超声波功率为490 W时,降解率最大;功率降解速率常数kP与超声波功率的方程为kP=6×10-5P-0.011 7。超声波频率对展青霉素的降解符合拟一级反应方程,超声波频率为45 k Hz时,降解率最大;频率降解速率常数kf与超声波频率f的关系方程为kf=-8×10-4f2+0.111 9f-2.512 6。温度对苹果汁中展青霉素的降解符合拟一级反应方程,温度为30℃时,降解率最大;温度降解速率常数kT与温度T的关系方程为kT=-1×10-4T2+0.006 1T-0.076 9。     

农田管理措施对滨海盐渍化土壤碳平衡的影响

为研究不同农田管理措施对滨海盐渍土壤碳平衡的影响,通过玉米-小麦轮作试验,研究农田土壤碳收支情况。试验共设6个处理:(1)常规对照(CK),(2)有机肥常量(OF),(3)氮肥增施(NF),(4)秸秆还田(S),(5)有机肥加秸秆(OF+S),(6)免耕(NT)。结果表明,秸秆还田和施用有机肥提高了土壤呼吸的强度,而NT处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸表现为OF+S处理S处理OM处理NF处理CKNT处理。各处理土壤有机碳量随着作物种植年份的增加而逐渐升高,其中OF与NT处理增加最多,而NF处理并没有显著提高土壤的有机碳量。在两季作物收获后,各处理的碳输入均高于碳输出,表现为碳净输入,呈现较强的碳汇特征。S处理和OF处理的碳净输入均显著高于CK,可有效减缓土壤CO_2排放,增加其有机碳的输入。     

水稻适雨灌溉对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用静态暗箱-气相色谱法,观测分析了水稻适雨灌溉和常规灌溉2种模式下稻田CH_4和N_2O的季节排放情况,评估了水稻适雨灌溉对稻田CH_4和N_2O排放的影响。结果表明,适雨灌溉稻田CH_4、N_2O排放峰值分别出现在分蘖期和拔节孕穗期,整个生育期CH_4、N_2O平均排放通量分别为16.77 mg/(m~2·h)、6.64μg/(m~2·h),适雨灌溉稻田CH_4、N_2O排放量较常规灌溉显著下降(p0.05),分别下降了74.47%和67.06%。水稻适雨灌溉通过合理利用雨水资源,减少灌溉次数及灌水量,显著降低了稻田CH_4和N_2O的排放。     

单品种淡水活鱼数量的被动声学估计

针对单品种淡水活鱼数量估计问题,以鲫鱼和鳊鱼为研究对象,采用不同数量淡水鱼的被动水声信号作为样本,通过4~6层小波包分解算法,对比分析了样本的若干特征提取方案,明确了鲫鱼水声信号特征的提取方案为短时平均过零率+6层小波包分解频段能量,而鳊鱼只需提取6层小波包分解频段能量作为其信号特征。根据不同样本集划分方法比较结果,确定了鲫鱼样本集划分方法为Rank-SPXY(m=10),鳊鱼为Rank-SPXY(m=5)。利用竞争自适应重加权采样,筛选出样本的关键特征,并使用多元线性回归和偏最小二乘回归建立了若干淡水活鱼的数量估计模型,结果表明:多元线性回归模型的性能较好,鲫鱼和鳊鱼数量估计模型的复相关系数分别为0.835和0.893,相对分析误差分别为1.79和2.01。