生物质能的开发与利用

全世界总能耗的七分之一来自生物质能,约有15亿以上的人口仍把生物质能作为他们的主要能源。生物质能是唯一既具有矿物燃料属性,又有可储存、可再生、可转换等特点,并较少受自然条件制约的能源。生物质经过转化可以成为有用的热能、电能和作为动力用的燃料,主要转换途径有直接燃烧、气化或液化。生物质经过气化可转化为高品位的一氧化碳、氢气和甲烷等可燃气体。经过厌氧消化,生物质可转化为沼气,生物质转化为液态燃料有热化、生化、机械和化学等方法。     

不同改良剂对退化黄壤及其下渗水养分的影响

以添加了改良剂的退化黄壤为研究对象,通过种植莴笋―空心菜―莴笋的盆栽试验,对比分析添加生物质灰渣改良剂与其他改良剂对蔬菜产量、土壤养分的影响,并进一步研究了不同改良剂处理下,退化土壤下渗水养分状况,以期为综合评价改良剂的修复效果提供科学依据。结果表明:(1)NPKH(氮磷钾化肥配施灰渣)和NPKW(氮磷钾化肥配施生物质肥)处理的莴笋产量增幅最大;(2)经改良剂处理的退化土壤有机质的含量和p H提高,随种植时间增加,土壤有机质含量均下降,但NPKH处理的下降幅度最小,其次为NPKC(氮磷钾化肥配施草炭)处理;各改良剂处理对碱解氮的影响差异并不明显,NPKH处理较其他处理能显著提高土壤有效磷(P)、速效钾(K)含量,其中有效P较NPK(单施化肥)处理提高了190.0%~242.9%;(3)单施化肥在退化土壤上易造成氮素的流失(总氮(TN)流失浓度22.08~39.06 mg L~(-1)),NPKH、NPKW和NPKC处理的下渗水TN浓度均低于其他处理;NO_3~--N是土壤氮素损失的主要形式,其变化趋势与TN较一致,呈极显著的相关关系(p0.01,r=0.869);在整个盆栽过程中,土壤下渗水总磷(TP)、可溶性磷(DP)浓度呈极显著的相关性(p0.01,r=0.892),DP浓度占TP的60%以上;NPKH处理中的灰渣含有大量的磷元素,除供作物生长外,部分会随水流失,其下渗水中TP和DP分别为0.70~1.35 mg L~(-1)和0.67~1.27 mg L~(-1),明显高于其他处理,易造成水体富营养化。     

黄河流域泥沙配置状况及其资源化

 通过分析黄河流域水沙运动过程和水沙分布特点,给出了流域泥沙配置单元,指出流域泥沙配置单元的配置量随着流域治理工程实施、径流条件等不断变化;1950—1999年,流域水土保持滞沙、水库拦沙、河道滞沙、两岸引沙用沙、河口淤积与入海泥沙等配置单元年均配置沙量占流域产沙量(17.63亿t)的14.24%、14.05%、12.19%、10.56%和50.77%;阐述了水库拦沙多、河道淤积严重是黄河流域泥沙配置现状不合理的主要原因,指出流域水沙资源优化配置和泥沙资源化是维护黄河健康的重要途径;结合黄河下游长期泥沙处理与利用的经验和教训,总结了黄河下游泥沙资源化的主要途径,包括淤临淤背、河道治理与河槽维护、引洪淤灌与土壤改良、灌区堆沙高地农田化、建筑材料转化、河口泥沙造地和疏浚泥沙利用、湿地塑造等。     

Belowground carbon allocation patterns in a dry Mediterranean ecosystem: A comparison of two models

Total belowground C allocation (TBCA) accounts for a large fraction of gross primary production, it may overtake aboveground net primary production, and contributes to the primary source of detrital C in the mineral soil. Here, we measure soil respiration, water erosion, litterfall and estimate annual changes in C stored in mineral soil, litter and roots, in three representative land uses in a Mediterranean ecosystem (late-successional forest, abandoned agricultural field, rain-fed olive grove), and use two C balance approaches (steady-state and non-steady-state) to estimate TBCA. Both TBCA approaches are compared to assess how different C fluxes (outputs and inputs) affect our estimates of TBCA within each land use. In addition, annual net primary productivity is determined and C allocation patterns are examined for each land use. We hypothesized that changes in C stored in mineral soil, litter and roots will be slight compared to soil respiration, but will still have a significant effect on the estimates of TBCA. Annual net primary productivity was 648 ± 31.5, 541 ± 42.3 and 324 ± 22.3 g C m⁻² yr⁻¹ for forest, abandoned agricultural field and olive grove, respectively. Across land uses, more than 60% of the C was allocated belowground. Soil respiration (F_S) was the largest component in the TBCA approaches across all land uses. Annual C losses through water erosion were negligible compared to F_S (less than 1%) and had little effect on the estimates of TBCA. Annual changes in C stored in the soil, litter layer and roots were low compared to F_S (16, 24 and 10% for forest, abandoned agricultural field and olive grove, respectively), but had a significant effect on the estimates of TBCA. In our sites, an assumption that Δ[C_S + C_R + C_L]/Δt = 0 will underestimate TBCA, particularly in the abandoned agricultural field, where soil C storage may be increasing more rapidly. Therefore, the steady-state model is unsuited to these Mediterranean ecosystems and the full model is recommended.     

耕地空间优化配置研究——以常州市新北区为例

如何通过配置耕地的空间布局,缓解城市建设用地扩张与耕地保护之间的矛盾,是国土资源利用过程中必须重视的问题。研究以常州市新北区为例,首先,从耕地的自然禀赋、质量条件、空间形态、区位条件和规划预测五个方面入手,共选取18个指标因子,构建了耕地资源保护价值评价指标体系;然后,利用S型模糊隶属度函数标准化指标数值,并综合运用灰色关联分析和理想点逼近法,以实际地块为单元,对评价结果进行优劣排序;最后,根据最大相似性原理,将研究区内的耕地分为五级,以预测模拟的目标年份耕地需求量为基准,确定耕地空间上的最优分布位置。研究结果表明,2020年新北区耕地需求量的模拟值为10 679.93hm~2,前四级耕地总量能够满足其要求,故将相应耕地划入最优区域。春江镇和孟河镇分别以其广大的区位优势和优良的耕地质量成为耕地保护的重点区域。     

土壤质地对柱花草生长发育、生物量及土壤肥力变化的影响

采用大田试验的方法,在云南省元谋县小雷宰流域内壤土、砂壤土和重壤土3种质地土壤上,以热研5号柱花草为材料,研究土壤质地对柱花草生长发育、生物量及土壤有机质、有机碳、全氮和全磷的影响。试验结果表明:3种土壤质地上种植柱花草,柱花草地上部和地下部生长量和生物量表现幼苗期增加缓慢,而分枝期后增加快的趋势。壤土耕性好,兼有砂土和重壤土的优点,有利柱花草地上部分的生长发育,柱花草地上部生长量、生物量及改善土壤肥力方面显著高于重壤土。砂壤土有利于柱花草根系向深层土壤生长,柱花草地下部生长量、生物量及根瘤显著高于种植在重壤土。在3种土壤质地种植柱花草后,土壤有机质、有机碳、全氮和全磷均有上升趋势。综合而言,通气性和保肥保水能力居中的壤土更适合柱花草的生长发育及干物质的积累。     

菊芋氮磷钾吸收积累与分配特征研究

以“青芋1号”菊芋为试材,通过田间试验对菊芋全生育期的各器官内氮、磷、钾养分的吸收积累与分配特征进行了研究。结果表明,随生育期的延长菊芋各器官营养元素浓度呈下降趋势。营养元素吸收速率呈双峰曲线变化;营养元素积累总量表现为:氮钾磷。块茎形成前,营养元素主要存于茎、叶;块茎形成到块茎膨大始期,叶内营养元素分配量持续减少,块茎分配量持续增多,而茎内磷、钾则呈单峰曲线变化;块茎开始膨大后,营养元素在茎、叶的分配量均迅速减小,块茎分配量迅速增加。     

氮肥深追可提高玉米对15N的吸收、分配及利用

【目的】 利用15N示踪技术,探索不同追氮方式下玉米植株各组织器官氮素吸收、分配及氮素利用率的情况,为指导寒地玉米高产、高效施肥技术提供理论依据。 【方法】 试验以玉米品种德美亚3号为试验材料,设置不施氮肥（N0）、浅追施一次（S1）、深追施一次（D1）和深追施二次（D2）4个处理。分析了玉米氮素吸收、分配和利用特性,以及肥料贡献和残留。 【结果】 氮肥深追施处理玉米不同器官干物质积累量高于浅追,深追二次又显著高于一次（P < 0.05）;除茎外,深追二次玉米各器官氮素含量均显著高于其它处理（P < 0.05）;氮肥深追玉米各器官氮素积累量高于浅追,除茎和轴差异不显著外,根、叶和籽粒氮素积累量差异显著（P < 0.05）;深追处理15N标记氮素含量显著高于浅追（P < 0.05）,除穗轴外,其它器官间差异达到显著水平（P < 0.05）;氮素深追15N在玉米根和籽粒分配率高于浅追,在叶和轴内的分配率相反;深追一次15N在茎中的分配率高于浅追,深追二次则低于浅追。氮肥深追与浅追相比,氮素利用率分别显著提高了26.0%和14.1%（P < 0.05）;氮肥深追二次与一次相比差异也显著（P < 0.05）;土壤15N残留率深追二次和一次处理分别比浅追一次降低2.1%（P < 0.05）和1.2%,氮素损失率分别减少了23.9%和12.9%（P < 0.05）,肥料氮素贡献率深追二次和一次分别提高了3.6%（P < 0.05）和0.6%。 【结论】 氮肥深追可有效提高玉米的干物质积累、氮素吸收、分配及氮素利用率,降低土壤氮素残留率,提高氮肥的贡献率,且氮肥深追二次好于一次深追。     

生物质育苗钵及成型装备

针对植物育苗对泥炭资源的大量需求,从泥炭资源保护和可再生资源利用的角度出发,以农作物秸秆作为主要基质原料生产育苗钵,并设计了相应的基质装载成型装备.通过实验研究表明,农作物秸秆作为育苗钵基质具有良好的发展前景,基质装载成型装备的开发应用为高效批量生产育苗钵奠定基础.     

深圳市宝安区水资源配置研究

根据深圳市宝安区铁岗水库的水资源状况,系统地分析了该区沙井和松岗两个片区的用水量和天然来水量情况。采用灰色GM(1,1)模型对该区域的需水量进行了模拟,计算得到2012年的需水总量。利用自回归模型预测了铁岗水库的来水量。最后针对需水量和供水量,以区域供水系统相对缺水率最小为目标函数,建立了适当的优化配置模型,并采用动态规划方法,得到了两个片区时间上较为合理的配置方案,具有一定的实际应用价值。