发光细菌法中用发光二极管修正色度干扰的研究

在用发光细菌检测水样毒性时,水样的色度会干扰测量结果。该研究采用作者制作的发光二极管(LED)装置对水样色度引起的附加抑光读数进行修正。首先,利用食用色素溶液观察同种水样的色度对发光细菌和LED发光抑制的差异;其次,用坐标旋转变换的方法来矫正这一差异,并用食用色素和苯酚模拟有毒有色的水样,来验证方法的准确性。最后,用该修正方法检测染料活性黑KN-B溶液的毒性,并用双层管设置阴性对照来检验修正方法的可靠性。结果三组模拟水样得到的水样毒性与实际毒性之间的误差均<5%,表明该方法有效。测得活性黑KN-B的EC50为213.9mg/L,与先前用双层管色度修正法检测得到的结果相近。该研究为剔除由色度引起的附加抑光读数,准确反映水样本身毒性,提供了一种可行且较可靠的方法。     

水旱轮作稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O排放的影响

甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是仅次于二氧化碳（CO2）的重要温室气体,农田是大气CH4和N20的重要来源,但目前农业措施对CH4和N2O排放的影响尚不明确。以水旱轮作稻田旱作季休闲为对照,采用静态箱．气相色谱法研究了种植紫云英、黑麦草、冬小麦以及油菜等4种作物对稻田旱作季CH4和N2O排放及其温室效应的影响。结果表明：水旱轮作稻田旱作季CH4排放通量较低,而N2O排放较为明显。稻田旱作季CH4平均排放通量表现为油菜〉黑麦草〉冬小麦〉紫云英〉休闲,依次为8．96、7．19、6．94、6．52和6．02μg·m-2·h-1,季节N20平均排放通量的顺序是油菜（61．1lμg·m-2·h-1）〉冬小麦（52．5lag·m-2·h-1）〉黑麦草（34．0μg·m-2·h。）〉休闲（15.3lμg·m-2·h-1）〉紫云英（13．6lμg·m-2·h-1）。稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O季节总排放量的影响达到极显著水平（P〈0．01）,C144和N2O季节总排放量均以种植油菜为最大,分别达到43．2和294．7mg·m-2,比对照休闲增加49％和299％。种植油菜、冬小麦和黑麦草较对照休闲显著增加稻田旱作季总增温潜势（P〈0．05）,紫云英和休闲处理间总增温潜势无显著差异（P〉0．05）。研究表明,种植油菜、冬小麦和黑麦草等作物由于氮肥的施用增加了水旱轮作稻田旱作季温室效应。     

麦季稻秆还田方式对后续稻季CH4排放的影响

通过田间试验研究了麦季4种稻秆还田方式（不还田、表面覆盖、均匀混施和原位焚烧）对后续稻季CH4排放的影响,以探讨稻．麦轮作系统中秸秆还田对稻田温室气体排放的后续效应。试验于2007年小麦播种期将4．8t·hm^-2水稻秸秆分别以不同方式还田（不还田处理除外）,利用静态箱／气相色谱法对2008年后续稻季CH4排放进行观测。结果表明,不同麦季稻秆还田方式显著影响后续稻季的CH4排放。与不施稻秆处理相比,表面覆盖和均匀混施处理后续稻季CH4排放量增加了75％和40％,且CH4排放量差异主要体现在水稻生长前期（0．60d）;原位焚烧处理CH4排放量与稻秆不还田处理相比无显著差异（P〉0．05）;与不施稻秆处理相比,均匀混施处理显著增加稻季开始前土壤全C质量分数6％和全N质量分数12％（P〈0．05）;各处理水稻（Oryza sativa L．）产量无显著差异（P〉0．05）;稻秆麦季均匀混施与表面覆盖相比能在一定程度上抑制后续稻季CH4排放．同时避免了秸秆焚烧导致的C、N、P等元素的大量损失,是较为合理的麦季稻秆还田方式。     

绿肥轮作对植烟土壤酶活性与微生物量碳和有机碳的影响

为探讨绿肥作物改良土壤的生态作用,试验以冬闲连作地为对照,在云南曲靖和晋宁烟草种植区,研究了小麦轮作收获后留根茬（20 cm左右）翻压后种植烟草（麦-烟）,紫花苕子收获后留根茬（30 cm左右）翻压后种植烟草（绿-烟）及豆类轮作（豆-烟）收获后根茬及秸秆全部移除地外种植烟草的4种轮作模式,结果表明：绿-烟和豆-烟复种模式下,植烟生长期内根区土壤酶活性（SEA）、土壤微生物量碳（SMBC）及土壤有机碳（SOC）均高于麦-烟复种及冬闲连作地,并且差异达显著或极显著水平;不同复种模式的SMBC、SOC及SMBC/SOC间呈显著相关性,对提高土壤SEA、SMBC与SOC质量分数影响为：绿-烟〉豆-烟〉麦-烟〉冬闲地。研究认为,SEA及SMBC/SOC可作为评价轮作模式影响烟地红壤质量变化的生物学指标。     

不同种稻方式对后茬大麦产量和土壤微生物量的影响

通过田间试验研究盖草、覆膜、裸露、水作4种种稻方式对后茬大麦产量、生物量、土壤微生物量和氮肥利用率的影响.结果表明,大麦籽粒产量以盖草后茬最高,比覆膜、裸露和水作后茬增产6.0%、16.4%和37.0%.大麦收获期地上部生物量也是盖草后茬最高,分别比覆膜、裸露和水作3个处理增加3 424、6 059、6 961 kg·hm-2.4个处理后茬大麦生长期间土壤微生物量碳、氮随着大麦生育期进程呈先升高后降低的趋势,且各个生育期均表现为盖草＞覆膜＞裸露＞水作.盖草处理氮肥农学利用率比覆膜、裸露、水作高0.9、2.2和8.0 kg·kg-1;氮肥生产率也表现出上述趋势,分别高2.8、7.0和13.3 kg·kg-1.说明旱作水稻覆盖秸秆下的稻-麦轮作是一种优化的种植模式,具有良好的生态效益和社会效益.     

石灰投加与搅拌对生态厕所的灭菌效果

以发展中国家农村地区的卫生条件改善为目的,开展了简易生态厕所的粪便堆肥处理实验。在投加石灰作为抑菌剂的条件下,研究了搅拌混合对杀灭致病微生物的影响,以及使堆肥终产物达到可接受风险值所需的最佳搅拌条件。实验确定了石灰的投加量,并应用Beta-Possion模型对堆肥处置过程中致病微生物对暴露人群的健康风险进行评价,从而从健康风险控制的角度确定了最佳的搅拌次数。研究结果表明,石灰投加量约占堆肥干重1.5%,手动搅拌50次,经搅拌后放置12 h能达到可接受的风险值(3.2×10-5)。     

Image rotation method for identification of NPW signals in the localization of pipeline leakage

Gas and oil are mainly transported through long-distance pipelines on land. Pipeline leaks lead to severe hazards to the environment and economy and even imperil human lives. Negative pressure wave (NPW)-based methods are fast and effective for leak monitoring and localization. The key problem for an NPW-based method is to determine the NPW and its arrival time, which is characterized by the knee point in the time domain signal. In this paper, an image rotation method is proposed based on the shape characteristic of the time domain signal induced by an NPW. Through image rotation, the knee point turns into the highest point, which is easy to detect. To verify the performance of the proposed method, leakage experiments were conducted on liquid and gas pipeline models. Previously developed FBG pipe fixture sensors were used to detect an NPW. These sensors were equidistantly installed on the pipeline, forming a sensor array. Based on the sensing array, a novel leak localization algorithm was used to compute the leakage position. The experimental results indicated that the image rotation method has good performance for identifying an NPW, even though many noise- and pressure-induced fluctuations exist in the signals. This method enables automated real-time monitoring and has potential for practical application.     

添加磷对水稻-油菜轮作土壤N2O排放影响

我国南方红壤区域普遍属于缺磷土壤,种植作物需要施用较多的磷肥,但添加磷对水稻-油菜轮作土壤中N_2O的排放影响并不明确.以潜江、咸宁两处水稻-油菜轮作模式下的土壤为研究对象,添加不同浓度的磷(0、15和30 mg·kg-1)和不同浓度的氮(0和100 mg·kg-1)进行室内培养实验,探究添加磷对水稻-油菜轮作土壤N_2O排放的影响.结果表明,添加磷对土壤中N_2O的排放有较为显著的影响,但影响的方式有所不同:在土壤本身氮比较少的情况下,添加磷会促进土壤中微生物对氮的固定,降低N_2O的排放;在土壤中有充足的氮情况下,添加较少的磷会促进土壤中硝化微生物的活动,促进N2O的排放,但添加较多的磷同样会促进土壤中微生物对氮的固定,相比于添加较少的磷处理会抑制N_2O的排放;在土壤本身磷的含量较为充足的情况下,无论土壤中的氮源是否充足,添加磷仅对土壤中N_2O的排放起抑制作用.     

三峡库区典型粮菜轮作系统施肥管理及环境代价评价

为明确三峡库区两种典型轮作系统的施肥管理现状及其环境代价,随机抽样选取三峡库区腹地涪陵区175个农户进行施肥管理现状调查,从生产力、肥料种类与用量、环境代价和经济效益四个方面进行对比分析榨菜-玉米和榨菜-水稻两种典型粮菜轮作模式,同时设计情景分析,评价优化施肥及新型肥料的施用在降低环境代价方面的作用.结果显示,两个粮菜轮作系统生产力差异不显著,但施肥总量榨菜-玉米轮作系统比榨菜-水稻轮作系统高68.4%,主要原因是玉米种植过程中的氮肥、磷肥和钾肥用量比水稻种植分别高出305kg/hm²、92.3kg/hm²和66.6kg/hm².在施肥过程中,单位收益（每1000元）上榨菜-玉米轮作产生的活性氮损失、酸化效应和富营养化效应分别比榨菜-水稻轮作高147%、73.1%和146%,温室气体效应比榨菜-水稻轮作低38.9%;单位面积（每hm²）上榨菜-玉米轮作体系造成的活性氮损失、酸化效应和富营养化效应比榨菜-水稻轮作体系分别高出44.6%、27.1%和44.1%,而造成的温室气体效应比榨菜-水稻轮作体系低33.3%.运用情景分析方法模拟发现,优化施肥量可以显著的降低环境代价,在优化施肥基础上添加硝化抑制剂可以进一步降低整个轮作体系的活性氮损失、温室气体效应和富营养化效应.本研究为实现源头减量技术防控面源污染提供了理论支撑.     

宁夏灌区不同类型农田土壤氮素累积与迁移特征

在宁夏灌区选择设施菜田（n=4）和水旱轮作大田（n=4）,通过田间多点取样观测和室内分析的方法,研究了2种类型农田土壤氮素累积与分布特点,以及其迁移对浅层地下水的影响。结果表明,设施菜田0~150 cm土壤剖面溶解性总氮（TSN）、硝态氮（NO3--N）和溶解性有机氮（SON）含量都显著高于大田,前者分别是后者的1.5~5.6、1.5~3.4倍和1.6~9.8倍。设施菜田土壤氮素主要累积在0~5 cm和5~20 cm土层,而大田主要在40~100 cm土体。设施菜田和大田土壤溶解性总氮占全氮比例分别在5.4%~11.5%和2.2%~4.9%之间,前者的淋失风险较高。设施菜田各形态氮素累积量表现为SON＆gt;NO3--N＆gt;NH4＋-N,大田为NO3--N＆gt;SON＆gt;NH4＋-N。设施菜田浅层地下水中TSN、NO3--N和SON含量也都显著高于大田,前者平均含量分别是后者的9.5、13.8倍和7.0倍。因此,硝态氮和溶解性有机氮都是2种类型农田氮素累积的主要形态,也是浅层地下水污染的重要来源。