基于低场核磁和差示量热扫描的面条面团水分状态研究

为了解低水分面条面团中水分的存在状态,明确真空度及和面时间对水分状态的影响,该研究以3个小麦品种（济麦20、宁春4号、济麦22）磨制的面粉为材料,采用真空和面制作低水分面条面团（含水率35%）,采用低场核磁共振技术（LF-NMR,low-field nuclear magnetic resonance）和差示量热扫描（DSC,differential scanning calorimetry）2种技术,测定不同真空度（0、0.06、0.09 MPa）和搅拌时间（4、8、12 min）下面团中水分的形态和分布,并进一步分析2种技术测定水分形态结果的相关性。结果表明,在低水分面条面团中,水分主要以弱结合水形态存在。不同品种的小麦粉面团的水分形态及分布存在差异,强筋小麦粉（济麦20）制作面团的水分自由度较低。真空和面（0.06 MPa）可以促进水分与面筋蛋白的相互作用,降低面团中水分子流动性,促进水分结构化;而非真空或过高真空度均会导致面团中水分自由度增加。济麦20、济麦22小麦粉和面时间为8 min时,面团水分流动性较低;而宁春4号小麦粉面团在4 min时,水分自由度较低;继续搅拌,深层结合水减少、弱结合水增多。LF-NMR和DSC测得面团水分状态的结果具有一致性。LF-NMR测得的弱结合水峰面积百分比与DSC测得的可冻结水百分比具有相同的变化趋势（r=0.695）,且深层结合水峰面积百分比与非冻结水百分比具有相同的变化趋势（r=0.564）。研究结果为认识制面过程中水分的作用,优化和面工艺和调整产品特性提供参考。     

粉煤灰和聚丙烯酰胺固沙效果的风洞试验

寻找经济高效的固沙措施对于防治风沙危害具有重要意义。该文采用室内风洞试验,研究了不同粉煤灰施用率(10%,20%和30%)的固沙效果及在粉煤灰最佳施用率的基础上不同聚丙烯酰胺(PAM)施用率(0.05%和0.1%)对其的强化作用。试验研究结果表明,沙土施加粉煤灰后起动风速显著提高,施加PAM进一步小幅提高其起动风速;粉煤灰施用率为20%的沙土可以最有效地抵御8m/s净风和风沙流历时10min的吹蚀;施加粉煤灰的沙土在14m/s净风和风沙流历时10min的吹蚀条件下发生中度风蚀,其风蚀率随着粉煤灰施用率的增大而呈逐步降低的趋势;施加粉煤灰和PAM的沙土可以有效地抵御14m/s风沙流历时30min的吹蚀;从经济意义上考虑,推荐粉煤灰施用率为20%和PAM施用率为0.05%的用量水平处理用于风蚀防治。     

石灰、活性炭对镉污染土壤的修复效果研究

通过模拟铬(Cr,0～300 mg kg-1)污染土壤盆栽试验,研究石灰、活性炭及石灰+活性炭对铬胁迫下小白菜生长状况的影响及对铬污染土壤的修复效果。结果表明:受铬污染的土壤明显使小白菜受到毒害,但经石灰(L1、L2)、活性炭(C2、C3)及石灰+活性炭(L1C1、L2C2)处理均缓解了重金属的毒害症状,显著促进小白菜的生长,生物量较对照提高1～2倍(p<0.05)。3种改良剂相比,在相同Cr浓度处理下,活性炭对降低污染土壤中有效态铬的效果最好,与CK相比,有效态铬的含量降低至0.086 mg kg-1,降幅达77.36%。相关分析表明:小白菜叶部铬含量和根部铬含量与土壤有效态铬含量表现出显著的正相关(p<0.01),土壤pH与土壤有效态铬含量之间呈负相关(p<0.05),所以在铬污染的土壤中,可以提高土壤的pH,以减小土壤铬的植物有效性,使其向植物迁移的风险减小。     

土壤容重对玉米光合特性的影响及调控研究

以耕地棕壤为试验材料,采用盆栽方法,研究不同土壤容重对玉米光合指标(光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度)及叶绿素(a、b)的影响,并进一步研究了施用不同有机肥量及模拟不同耕作深度对玉米光合指标的调控效果。结果表明:不同容重处理之间对玉米叶绿素含量的影响拔节期前差异不显著,拔节期后达极显著差异(p<0.01),叶绿素含量在研究的生育期内始终增长。光合速率与容重、胞间二氧化碳浓度呈负相关,与气孔导度呈正相关。高容重土壤有机质调节至40～50 g kg-1即可以获得比较理想的效果;低容重的土壤有机质在研究含量范围内效果始终显著增长,有机质含量在15 g kg-1左右制约玉米生长,有机质含量应至少调节至3%以上。耕层厚度增加能提高所测定生理指标,但耕层厚度处理对叶绿素、光合指标影响不显著,当耕层厚度调节至30～40 cm时,各项指标增加基本达到限值,再增加耕层厚度作用不再明显。     

氧化节杆菌生物降解苯并芘

A pot experiment was conducted with multi-metal (Pb, Cd, Cu, and Zn) contaminated acidic soil to investigate changes in available metal burden resulting from the application of industrial wastes (fly ash and steel slag). The efficiency of amendments-induced metal stabilization was evaluated by diffusive gradients in thin films (DGT), sequential extraction, and plant uptake. The stability of remediation was assessed by an acidification test and by chemical equilibrium modeling. Addition of fly ash (20 g kg-1 ) and steel slag (3 g kg-1 ) resulted in similar increase in soil pH. Both amendments significantly decreased the concentrations of metals measured with DGT (C DGT) and the metal uptake by Oryza sativa L. Significant correlations were found between C DGT and the concentration of a combination of metal fractions (exchangeable, bound to carbonates, and bound to Fe/Mn oxides), unraveling the labile species that participate in the flux of metal resupply. The capability of metal resupply, as reflected by the R (ratio of C DGT to pore water metal concentration) values, significantly decreased in the amended soils. The C DGT correlated well with the plant uptake, suggesting that DGT is a good indicator for bioavailability. Acidification raised the extractable metal concentration in amended soil but the concentration did not return to the pre-amendment level. Equilibrium modeling indicated that the soil amendments induced the precipitation of several Fe, Al and Ca minerals, which may play a positive role in metal stabilization. Chemical stabilization with alkaline amendments could be an effective and stable soil remediation strategy for attenuating metal bioavailability and reducing plant metal uptake.     

控释肥残膜对小麦各生育期土壤微生物和酶活性的影响

为了探明控释肥树脂残膜对土壤环境可能造成的影响,采用小麦池栽试验研究了控释肥树脂残膜对土壤有关微生物数量和酶活性的影响。结果表明,控释肥树脂残膜使土壤细菌和放线菌数量分别相对增加了19.01%～62.87%和17.03%～132.39%,土壤脲酶、转化酶、中性磷酸酶活性分别提高了17.39%～85.71%、31.77%～158.40%、35.14%～189.47%,但对过氧化氢酶活性无明显影响。施肥处理（施肥不施残膜和施肥施残膜处理）显著增加了土壤转化酶和中性磷酸酶活性;但对土壤细菌和放线菌数量、过氧化氢酶和脲酶活性没有显著影响。控释肥树脂残膜施用量在90～360g/m2 范围内,对土壤细菌和放线菌数量以及有关土壤酶活性没有产生不良影响。     

Short‐term degradation of semiarid grasslands—results from a controlled‐grazing experiment in Northern China

The assessment of grassland degradation due to overgrazing is a global challenge in semiarid environments. In particular, investigations of beginning steppe degradation after a change or intensification of the land use are needed in order to detect and adjust detrimental land‐use management rapidly and thus prevent severe damages in these sensitive ecosystems. A controlled‐grazing experiment was established in Inner Mongolia (China) in 2005 that included ungrazed (UG) and heavily grazed plots with grazing intensities of 4.5 (HG4.5) and 7.5 (HG7.5) sheep per hectare. Several soil and vegetation parameters were investigated at all sites before the start of the experiment. Topsoil samples were analyzed for soil organic C (SOC), total N (N_tot), total S (S_tot), and bulk density (BD). As vegetation parameters, aboveground net primary productivity (ANPP), tiller density (TD), and leaf‐area index (LAI) were determined. After 3 y of the grazing experiment, BD increased and SOC, N_tot, S_tot, ANPP, and LAI significantly decreased with increasing grazing intensity. These sensitive parameters can be regarded as early‐warning indicators for degradation of semiarid grasslands. Vegetation parameters were, however, more sensitive not only to grazing but also to temporal variation of precipitation between 2006 and 2008. Contrary, soil parameters were primarily affected by grazing and resistant against climatic variations. The assessment of starting conditions in the study area and the application of defined grazing intensities is essential for the investigation of short‐term degradation in semiarid environments.     

中国区域畜禽粪便能源潜力及总量控制研究

为了评估中国畜禽粪便资源总量及其对环境的影响,以环保部、统计局和农业部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2010年的统计数据,研究了中国及各省的畜禽粪便资源总量、能源潜力及农地的氮磷负荷,并以欧盟的农地氮磷施用标准对中国畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2010年,中国畜禽粪便总量达22.35亿t,可产沼气1072.75亿m3,山东等6省市粪便资源超过1.00亿t;全国单位面积农地氮磷平均负荷为43.73kg/hm2(TN)和9.16kg/hm2(TP),北京等6省市农地氮磷负荷超标;全国畜禽养殖环境容量为129.56亿头猪当量(以N为基准),159.74亿头猪当量(以P为基准),实际养殖总量约占环境容量的1/4,考虑化肥施用的影响,约有20个省超过本省50%环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供决策依据。     

基于植被覆盖率的农村居民点整理潜力估算及实证

为合理估算农村居民点整理潜力,该文提出基于植被覆盖率的农村居民点整理潜力测算新思路。借助植被覆盖率对农村居民点斑块进行分类,通过分析抽样农村居民点斑块的植被覆盖与内部用地结构得到整理潜力修正系数,从而建立基于植被覆盖率修正的农村居民点整理潜力估算模型,并以北京市门头沟区为例展开实证研究。研究结果表明,门头沟区无整理潜力的农村居民点占大多数,具有整理潜力的农村居民点主要集中在经济相对落后的乡镇,并且这部分农村居民点多远离主干道;山区具有中、高整理潜力的农村居民点略多于平原、浅山区,而低整理潜力的农村居民点明显多于平原、浅山区;门头沟区规划整理的农村居民点内部包含有大量农用地,其中建设用地比例只占63.19%～71.54%,但是,第二次土地调查将整个农村居民点都作为建设用地调绘;因而,一些不考虑植被覆盖修正的农村居民点整理潜力测算方法夸大了整理潜力,放大了城乡建设用地增减挂钩的效果。该文为进一步合理估算农村居民点整理理论潜力提供参考。     

模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(N 60 kg/(hm2.a))、N2(N 120 kg/(hm2.a))和N3(N 240 kg/(hm2.a))等4个氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究了外加氮源对土壤酶活性及群落功能多样性的影响。相同氮沉降处理下,参与土壤碳循环的6种主要酶(蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、β-葡糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶)活性、土壤微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数均随土层加深而降低。氮沉降对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中?低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。各土层中,低氮处理(N1)促进了微生物群落碳源利用能力和多样性指数与均匀度指数的增加,而中?高氮处理(N2、N3)则呈抑制作用。主成分分析表明,土壤微生物群落利用的主要碳源为碳水化合物和羧酸,不同氮沉降处理碳源利用类型存在差异。因此,氮沉降促进了表层土壤纤维素酶、多酚氧化酶和蔗糖酶的活性,但在一定程度上抑制了淀粉酶、过氧化物酶和β-葡糖苷酶活性;氮沉降增加改变了杉木人工林土壤微生物群落的功能多样性。