减磷配施有机肥对紫色土旱坡地磷素流失的消减效应

采用野外径流小区对紫色土旱坡地2014年雨季(5~8月)3次典型降雨产流进行定点监测,研究了优化施肥(P)、优化施肥+猪粪有机肥(MP)、优化施肥+秸秆还田(SP)、优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)、优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)、不施磷肥(P0)等不同方案对紫色土旱坡地地表径流和壤中流磷素流失的影响.结果表明,壤中流是雨季径流主要输出途径,而次降雨地表径流总磷(TP)平均含量和流失负荷都远高于壤中流;地表径流磷素流失是紫色土旱坡地雨季磷素流失主要方式.发现减磷配施有机肥对紫色土旱坡地坡面径流中磷素流失有显著消减效应,SDP、MDP分别比优化施肥P的总磷含量降低57%和48%,配施秸秆效果好于配施猪粪有机肥.次降雨磷素平均流失负荷为0.01~0.26kg·hm~(-2),磷素平均流失负荷表现为PMPSPMDPSDPP0.减磷配施猪粪和秸秆有机肥对土壤磷素地表径流损失具有显著消减效应,但增加壤中流磷素淋失风险.     

有机物料对石灰性土壤磷素形态转化及吸附特性的影响研究

利用石灰性土壤,对猪粪(DR)、夏玉米秸秆(MR)和冬小麦秸秆(WR)单施或者与磷肥混施(在等磷量条件下)对土壤磷的吸附特性及其形态转化进行了为期15周的室内模拟培养研究.结果表明,无论是DR、MR和WR单施,还是有机物料与磷肥混施,都可以减少土壤对磷的吸附量,增加土壤磷的活性,其中有机物料单施处理的用NaHCO3或者NaOH提取的活性无机磷(Pi)和有机磷(Po)提高较大,顺序为:猪粪>夏玉米秸秆>冬小麦秸秆.夏玉米秸秆处理与对照(CK)相比NaHCO3提取的Pi、Po增加的量分别为6 0mg·kg-1,5 6mg·kg-1,NaOH提取的Po增加的量为12 7mg·kg-1,而猪粪处理与CK相比NaHCO3提取的Pi、Po增加的量分别为7 1mg·kg-1,5 4mg·kg-1,NaOH提取的Po增加的量为14 1mg·kg-1.通过Langmuir方程求得磷的最大吸附量(b)、磷吸附结合能常数(k)、磷素最大缓冲量(MPBC)、标准需磷量(SPR)的值,进一步说明了3种有机物料均可使土壤对磷的吸附能力降低,增加土壤中磷的活性.     

有机物料投入对喀斯特地区土壤磷素赋存形态与含phoD基因细菌群落的影响

针对喀斯特地区有机物料盈余、土壤养分贫瘠和易流失的特点,设置长期有机物料还田小区定位试验,试验包括6个处理：不施肥对照（CK）、无机肥（NPK）、无机肥+玉米秸秆（NPKS）、无机肥+农家肥（NPKM）、无机肥+滤泥（NPKL）和无机肥+甘蔗灰（NPKA）.研究不同有机物料投入对土壤磷赋存形态和磷活化功能微生物（含有机磷矿化基因细菌）群落结构的影响.通过3 a断续的观测,结果表明,土壤全磷（TP）、速效磷（Olsen-P）和二钙磷（Ca₂-P）含量呈逐年增加趋势,而氯化钙磷（CaCl₂-P）含量呈先降低再增加的趋势;与不施肥对照相比,有机物料投入尤其是滤泥配施能显著提高土壤全氮（TN）、TP、Olsen-P、CaCl₂-P和Ca₂-P含量,其次是甘蔗灰和农家肥配施处理;相关分析表明,CaCl₂-P、Ca₂-P和Olsen-P均与土壤交换性钙（Ca-ex）含量显著正相关;冗余分析（RDA）表明土壤TN、Ca-ex、有机碳（SOC）和土壤全钾（TK）含量是影响土壤磷组分的关键因子.高通量测序分析含有机磷矿化基因（含phoD基因）细菌群落结果表明,与不施肥对照相比,秸秆还田配施无机肥处理显著增加土壤含phoD基因细菌丰富度,但各处理间含phoD基因细菌群落结构无显著差异.RDA分析结果表明,土壤Ca-ex、TK、Olsen-P、pH和SOC是驱动含phoD基因细菌群落变化的关键因子.总体上看,无机肥配施滤泥、甘蔗灰和农家肥是广西喀斯特地区农田土壤较为合适的养分管理方式.研究可为喀斯特地区有机废弃资源利用与土壤磷素管理提供科学依据.     

不同有机肥中磷在土壤剖面中累积迁移特征与有效性差异

为明确连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的分布规律和迁移特征,探讨不同有机肥磷投入下农田磷负荷.通过4 a连续田间定位试验,定量化研究连续施用不同有机肥后土壤剖面中磷的累积迁移特征与有效性差异.结果表明:(1)连续4 a施用不同有机肥后,肥料中磷主要积累在0~15 cm表层土壤,土壤全磷、速效磷含量均随土壤深度增加逐渐降低;连续4 a施用高量有机肥后,其带入的磷可明显迁移到15~30 cm土层,施用高量猪粪速效磷可迁移到60~90 cm土层.(2)连续4 a施用不同有机肥后,土壤表层中速效磷占全磷比例增加,且高用量与低用量之间差异显著.土壤剖面中速效磷占全磷比例的大小顺序为:猪粪处理鸡粪处理污泥处理磷肥处理.(3)施用鸡粪、猪粪、污泥和磷肥后土壤表层中速效磷含量随磷投入量增加呈先增加后平缓的规律.(4)本试验条件下,不同有机肥相同磷投入下对表层土壤速效磷贡献存在较大差异,表现为:猪粪鸡粪污泥.猪粪带入磷的生物有效性和移动性明显高于鸡粪、污泥和磷肥.     

低施磷水平下不同施肥对太湖地区黄泥土磷迁移性的影响

对太湖地区水稻土上长达13年的长期不同施肥处理的某试验田进行了土壤全磷、树脂磷和水溶性磷的测定分析.不同处理的年施磷量为0～53kg/(hm²·a),土壤全磷为0.3～0.5g·k^-1.根据土壤磷素的质量平衡,计算表明该水稻土存在的磷素流失量为2～8kg/(hm²·a),单施化肥下的流失量最大,为配施有机肥处理的2～4倍;水溶性磷的比率在0.2%～0.4%间,且不同施肥实践对其的影响不明显.但单施化肥有使亚表层树脂磷和水溶性磷含量提高的倾向.长期施用化肥配施大量鲜猪粪使树脂磷含量提高20～40 mg·kg^-1,但与长期施用化肥配施秸秆的处理一样没有发生在有机质增加下的磷活化而提高磷流失.这些说明本地区长期单施化肥的水稻土中可能存在强烈的磷流失,且水稻土磷流失并不以水溶解发生.为了防止水稻土磷的强烈水流失而加剧农业非点源污染,要避免长期单施化肥,而应坚持和推广配施适量有机肥.     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响

为探讨长期不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验(9 a),选取不施肥(CK)、单施化肥(N)、化肥+秸秆(NS)、化肥+秸秆猪粪配施(NSM)和化肥+生物质炭(NB)这5个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异,揭示了细菌群落对土壤有机碳矿化和玉米产量的影响机制.结果表明:①不同秸秆还田处理下,红壤化学性质发生显著变化,其中NSM处理对旱地红壤肥力的综合提升效果最好,并显著提高了玉米产量.②相比于CK和N处理,秸秆还田处理均提高了细菌多样性.主成分分析发现,秸秆还田处理改变了土壤细菌群落结构.③秸秆还田处理提高了土壤有机碳矿化能力,NSM处理的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量最高.④相关性分析表明土壤AN/AP比值显著改变了细菌群落结构,结构方程模型结果表明,土壤AN/AP比可能通过影响土壤细菌多样性和群落结构,间接提高了土壤有机碳矿化能力和玉米产量.本研究结果为协同提升旱地红壤生物多样性和耕地地力水平,保障健康红壤生态系统和粮食安全提供了科学依据.     

秸秆还田与化肥减量配施对稻-菜轮作下土壤养分及酶活性的影响

以西南丘陵山区紫色土为研究对象,2013~2014年在重庆市江津区先锋镇布置田间试验,采用一年两熟,水稻-儿菜轮作制度,分析了秸秆还田与化肥减量配合施用对作物产量,土壤养分及酶活性的影响,为稻-菜轮作系统中养分资源优化管理的施肥方式提供科学依据,实现农业秸秆的循环利用.结果表明,秸秆还田与化肥减量配施处理能提高水稻和儿菜的产量,分别比常规施肥处理(F)增产3.0%~17.9%和12.2%~36.4%,经稻-菜轮作后,第二季(C3)的水稻产量比第一季(C1)水稻增加了820~1 240 kg·hm-2.与F处理相比,稻-菜轮作下连续秸秆覆盖与化肥减量配施的土壤pH提高了0.06~0.55个单位,特别是秸秆全量还田(AS)与70%~80%化肥(F)配施处理(70%~80%F+AS)对土壤pH的改善效果最佳,同时80%F+AS处理的土壤有机质最高,达到了41.01 g·kg-1.对土壤有效养分含量而言,80%F+AS处理的土壤碱解氮(110~178 mg·kg-1)和有效磷(31.3~64.0 mg·kg-1)含量最高,但过多的秸秆还田量反而不利于土壤有效磷累积.秸秆还田与化肥减量配施提高了土壤酶活性,其中80%F+AS和70%F+AS处理对脲酶活性提高效果较为显著;80%F+AS处理的过氧化氢酶在前两季度下活性均最高;随着耕种时间的增加,特别是C3季度下,70%F+AS和80%F+AS处理的磷酸酶活性较F处理显著提高了45.2%和48.2%.因此,西南丘陵山区紫色土在稻-菜轮作下,70%~80%F+AS处理即秸秆全量覆盖还田与化肥减量20%~30%的配施方式是该地区的最优施肥方式.     

秸秆还田配施氮肥对喀斯特农田微生物群落及有机碳矿化的影响

秸秆还田配施氮肥是调控农田土壤有机碳转化的重要措施,为认知秸秆配施氮肥对秸秆和长期施肥土壤有机碳矿化的作用机制,选取喀斯特长期施肥定位试验3种土壤(不施肥、无机肥、秸秆与无机肥配施),采用室内培养结合~(13)C示踪技术,设置不添加秸秆(对照组)及添加秸秆配施3种氮素水平处理(0、214. 0和571. 0 mg·kg~(-1),以干基土计),研究~(13)C标记的秸秆和土壤有机碳的矿化及其机制.结果表明,长期施肥土壤的秸秆CO_2排放量均显著高于不施肥土壤,且氮素水平显著影响不施肥土壤的秸秆有机碳矿化;长期施肥土壤激发效应均显著低于不施肥土壤,且低水平氮素配施降低秸秆添加引起的正激发效应,高水平氮素反而增大. PCA分析表明长期施肥、秸秆还田配施氮肥均显著改变土壤微生物群落,其中秸秆与氮素配施显著增加土壤总PLFAs、细菌和真菌PLFA摩尔质量浓度(与对照相比,增幅分别为40. 3%～53. 0%、41. 1%～62. 6%和60. 5%～148. 6%),但氮素水平影响不显著,土壤G~+/G~-降低并稳定在0. 8左右.结构方程模型结果表明,秸秆还田配施氮肥增加土壤DOC含量、影响土壤革兰氏菌群落结构,从而影响秸秆和土壤有机碳矿化.上述结果表明秸秆还田配施低水平氮肥有利于提升喀斯特农田土壤固碳能力.     

长期保护性耕作制度下紫色土剖面无机磷变化特征

以1990年建立的耕作制定位试验田紫色土为研究对象,分析了常规中稻-冬水田平作(CF)、中稻-冬水田垄作免耕1(RNT1)、中稻-小麦或油菜垄作免耕2(RNT2)和中稻-小麦或油菜水旱轮作(CR)等耕作方式对紫色土剖面不同形态无机磷分布演变特征的影响.结果表明,与试验前土壤相比,长期不同耕作处理的土壤上下层全磷、有效磷和各形态无机磷均有不同程度的增加,各处理土壤中不同形态无机磷含量大小顺序为RNT2CFCRRNT1.除了Fe-P含量下层土壤高于上部耕层外,Ca_2-P、Ca_8-P、Al~-P、Ca_(10)-P、O-P都表现为耕层高于下层的特征.不同耕作措施对紫色土剖面各形态无机磷含量影响显著,对各形态无机磷有效性影响效果为CRRNTCF.长期水旱轮作更有利于作物对磷的吸收.相关分析表明各组分无机磷对紫色土有效磷的贡献为Ca_2-P(0.936 9)Al~-P(0.915 8)Ca_8-P(0.901 2)Fe-P(0.828 7)Ca_(10)-P(0.805 9)O-P(0.747 2).     

化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤养分及磷赋存形态的影响

研究紫色土壤养分含量与不同形态磷含量对生物炭配施化肥和有机肥的响应,探明不同施肥处理对紫色土壤养分和磷形态的影响,以期为生物炭在紫色土区的合理农用提供科学依据.采用盆栽试验方法,设置对照(CK)、传统施肥(F)、化肥+20 t·hm-2稻壳生物炭(FP)、化肥+10 t·hm-2稻壳生物炭+10 t·hm-2玉米生物炭(FPM)、有机肥+20 t·hm-2稻壳生物炭(PP)和新鲜有机肥+20 t-hm-2稻壳生物炭(NPP)这6个处理,通过测定土壤养分含量的变化和不同形态磷之间的转化,阐明化肥和有机肥配施生物炭对紫色土壤养分及磷赋存形态的影响.结果表明:①生物炭施用可提高土壤pH值,其中PP和NPP处理的效果最好,其根际土壤pH较F处理分别提高了 1.78和1.87个单位.②配施生物炭(FP、FPM、PP和NPP)处理较F处理能显著提高土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量,表现出明显的根际效应,而显著降低速效钾的含量.③与F处理相比,PP和NPP处理能够显著增加植株根部生物量、植株全磷和全钾含量,而显著降低植株全氮含量.④土壤中最主要的磷赋存形态是中度活性磷,其占比为46.64％～57.46％.施用生物炭能够促进土壤难溶态磷向有效磷转化,提高活性磷和中度活性磷的比例,且表现出明显的根际效应.⑤施用生物炭有利于土壤有机磷的矿化,促进NaHCO3-P.向NaHCO3-Pi转化,其中PP处理的矿化作用最明显.配施生物炭可以改善土壤磷营养状况,促进土壤难溶态磷向有效态磷转化,其中PP处理的效果最优.因此,生物炭配施腐熟猪粪是紫色土区最有效的养分管理方式.     

城市污泥中磷的释放与回收

基于我国磷资源和城市污泥的现状,针对城市污泥中的营养元素,分析了城市污泥中磷回收的必要性;探讨了城市污泥中磷由固相释放至液相的微生物消化法、热处理法和药剂溶出法等;综述了回收液相中磷的磷酸铵镁、磷酸镁钾、磷酸钠钾镁结晶法和磷酸钙盐沉淀法的原理和研究现状;展望了城市污泥中磷释放与回收技术的研究、开发与应用前景。     

废水除磷技术及进展分析

介绍了磷污染的危害,指出磷是产生水体富营养化的最主要因素.全面阐述废水除磷的技术,分析了各种工艺的特点,指出了生物除磷技术的发展趋势.     

A~2O-MBR工艺的脱氮除磷特性研究

将传统的脱氮除磷工艺(厌氧/缺氧/好氧,A2O)与膜分离技术相结合,构建具有强化脱氮除磷作用的A2O-MBR工艺。以某城市污水处理厂的A2O-MBR工程为研究对象,通过长期的跟踪监测和实验研究,结果表明,该工艺具有非常好的脱氮除磷效果,出水总氮、氨氮及总磷的平均浓度分别为5.69 mg/L、1.32 mg/L和0.18 mg/L,去除率分别达到85%、94%和97%,优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。另外,硝化速率随温度的降低而降低。释磷/吸磷效果较好,趋势明显。     

污水中黄磷的光度测定法

用一种新的分光光度法测定废水和轻度污染河水中的黄磷.水中的黄磷经有机溶剂萃取后,与硝酸银溶液反应生成亮黄色,可于分光光度计上比色测定.检测下限0.01μg;相对标准偏差0％—8％;回收率88％—100％·与磷钼酸盐光度法比较.本方法简单、快速、灵敏度高、选择性好,无毒安全.     

沉积物磷形态空间分布特征及释放风险评估——以沱江流域为例

为阐明沉积物磷赋存形态的空间分布特征及潜在释放风险,提供更准确合适的风险评估指标, 分析了沱江干流及其支流12个样点表层沉积物的磷赋存形态,测定了水溶性磷(WSP)及磷平衡浓度(EPC0),计算沉积物磷吸附指数(PSI)、磷吸附饱和度(DPS)及其衍生的磷释放风险指数(ERI).结果表明,沉积物5种形态磷含量顺序为:铁/铝结合磷(CDB-P,60.63%)>钙磷(Ca-P,30.84%)>有机磷(OP,3.92%)>亚铁磷(Fe(Ⅱ)-P,3.48%)>松散态磷(Loosely-P,1.13%).CDB-P是沉积物磷的主要存在形态(0.468~2.287mg/g),由上游至下游逐渐降低,这主要与上游工业污染有关.DPS、EPC0和PSI在空间分布上均呈现由上游至下游逐渐增大的趋势,变化范围分别为44.28%~80.39%、0.012~0.084mg/L和0.153~1.526L/g;上游大部分采样点ERI均超过了25%;各指标综合表明:上游存在较高的磷释放风险.回归分析与相关性表明,EPC0与上覆水磷、CDB-P、OP、有机质(OM)以及粒径均呈极显著相关性,且相关性远高于其他指标(ERI,DPS,PSI,WSP).因此,EPC0是评估沱江流域沉积物磷释放风险潜力更准确高效的指标,Fe/Al含量、粒径的增加以及有机质的减少会增加磷释放风险,因此应控制工业污染以及农业面源污染的输入.     

强化生物除磷体系中反硝化聚磷菌的选择与富集

采用SBR反应器 ,对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的选择和富集作了研究 .结果表明 ,反硝化聚磷菌存在于传统的强化生物除磷体系之中 .经过 3个阶段的选择和富集 ,反硝化聚磷菌在聚磷菌中的比例从 15 %上升到 73% .稳定运行的强化反硝化生物除磷体系具有良好的强化生物除磷和反硝化脱氮性能 ,缺氧结束时体系中磷浓度小于 1mg L ,除磷和脱氮效率分别大于 94 %和 95 % .     

污水处理中磷回收理论与技术

由于磷矿的开采和磷在自然界中近乎单向循环。磷资源日益枯竭。污水中含有大量的磷。我国污水排放中的磷量相当于磷矿产量的37．5％,经过处理回收可以转变为磷资源。又可以保护环境。当前磷的回收技术有沉积法、结晶法、土地利用等多种形式,除了土地利用外,其他技术都处于试验探索阶段,需要进一步开发研究。磷酸盐是磷回收的主要形式。鸟粪石和磷酸钙分别适合用作肥料和工业原料。     

污泥中磷的形态与生物可利用磷的分布及相互关系

应用SMT法(The Standards, Measurements and Testing Programmed)对南京市江心洲污水处理厂不同处理阶段污泥中磷的形态进行了分析,揭示了污泥中生物有效磷的可利用性和迁移性.结果表明,污泥中的磷主要以无机磷(IP)的形态存在,占总磷(TP)的61%以上;有机磷(OP)含量较低,仅为15%-35%;而在无机磷中,非磷灰石无机磷(NAIP)是主要的赋存形态,占IP的60%以上.这表明污泥中的磷具有较高的潜在生物可利用性. TP与NAIP OP呈极显著的正相关关系(R2=0.9607, p<0.01),表明在不具备磷形态分析的情况下,可以通过TP的测定来预测污泥中磷的潜在生物有效性.污泥的理化性质和磷形态含量的相关分析表明,有机质和pH是污泥理化性质中的重要指标,对污泥中磷的潜在环境行为具有重要影响.     

太湖梅梁湾不同形态磷周年变化规律及藻类响应研究

以太湖梅梁湾为研究对象,2013年对水体中不同形态磷和藻类进行了逐月观测,探讨了风浪扰动和藻类生长双重影响条件下不同形态磷间转化规律以及藻类生长和不同形态磷含量间的内在联系.结果表明,梅梁湾水体中总磷(TP)、颗粒态磷(PP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性磷酸盐(DIP)和生物有效磷(BAP)均呈现出"夏秋高"、"冬春低"的周年变化规律,藻类生长也呈现了类似规律,而溶解性有机磷(DOP)和可被生物利用颗粒态磷(BAPP)的变化规律并不规则.颗粒态磷生物有效性(BAPP/PP)在6~10月期间仅为12.75%,显著低于年度平均值37.14%.这可归因于沉积物频繁扰动下内源磷固定效应以及藻类生物吸收作用加快了颗粒态磷向溶解态磷的转化.在此期间,DTP占BAP的质量分数高达69.33%(平均值),明显高于BAPP(30.67%,平均值),也高于DTP的周年平均值(56.63%),其也是藻类生长旺盛季节.     

生物脱氮除磷技术及其发展趋势

文章系统地概述了废水生物脱氮除磷的机理，分析了城市污水生物脱氮除磷的成熟工艺技术，阐明A2／O系列、SBR系列和氧化沟系列的工艺流程和脱氮除磷的作用，探讨了城市污水生物脱氮除磷技术在碳源需求、短程生物脱氮和反硝化聚磷菌等方面的发展趋势。