长期施肥下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征

以红壤丘陵区典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)这5种处理,研究长期不同施肥条件下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征.基于~(18)O-H_2O示踪的结果表明,土壤微生物量碳(MBC)和微生物生长速率(CGrowth)均以HOM处理最高,CK处理最低.根际土中,土壤微生物基础呼吸速率以HOM最高,CK和NPK最低;微生物碳源利用效率(CUE)以NPK最高,LOM和HOM最低.非根际土中,不同施肥处理的基础呼吸速率和CUE均无显著差异. MicroResp~(TM)结果显示,非根际土中微生物对外源碳源代谢能力高于根际土.施用有机物料(秸秆或有机肥)均能提高微生物对羧酸类、氨基酸、碳水化合物的代谢速率,且土壤微生物利用羧酸类碳源的活性最高,其次为氨基酸类和碳水化合物类碳源,对复杂化合物的代谢速率较低. RDA分析表明,微生物对不同碳源代谢情况的聚类总体以根际土与非根际土分开,CK与施肥处理分开,且NPK与NPKS相对聚集,LOM与HOM相对聚集,NPK、NPKS与LOM、HOM分开,即不同施肥处理显著改变土壤微生物对外源碳源代谢特征.结果表明,施肥未改变微生物CUE和基础呼吸速率,但有外源碳源输入(如根系分泌物)的情况下,施用有机物料增加基础呼吸、降低CUE.     

Cu2+对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响

短程生物脱氮工艺在废水处理中已经得到较为广泛的应用,其反硝化过程是实现氮去除的关键步骤,而关于废水中常见重金属离子Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的影响尚无系统研究.选取A/O反应器内具有良好短程生物脱氮特性的污泥,通过批次试验及SBR长期试验分别探究了Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程的短期及长期影响.短期试验结果表明,Cu~(2+)对以NO2-为电子受体反硝化过程具有明显抑制作用,对污泥反硝化活性的半抑制浓度EC50为4. 79 mg·L-1.在长期影响试验中逐渐提高污泥对Cu~(2+)的耐受浓度,当Cu~(2+)浓度为0. 5 mg·L-1和1 mg·L-1时,污泥反硝化活性降低后均能够通过驯化恢复至原有水平;而Cu~(2+)浓度升高至3 mg·L-1后污泥反硝化性能遭到破坏且难以恢复,NO_2~--N去除率降低至10%以下,反硝化系统遭到严重抑制.但是,停止投加Cu~(2+)后污泥反硝化活性在第14 d恢复至原有水平.同时,在Cu~(2+)的长期影响过程中,EPS含量增多,对微生物抵御Cu~(2+)的毒害起到重要保护作用,促使污泥粒径增大,污泥沉降性得到提高.     

优化施肥模式对我国热带地区水稻-豇豆轮作系统N2O和CH4排放的影响

选择海南典型的水稻-豇豆轮作系统进行氧化亚氮(N_2O)和甲烷(CH_4)排放的原位监测,探究不同施肥模式下该系统土壤温室气体排放特征.试验设当地常规施肥对照(CON)、优化施肥量(OPT)、有机无机配施(ORG)、缓控肥替代优化(SCOPT)及不施氮对照(CK)共5个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个种植季土壤N_2O和CH_4排放,并估算增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明,各处理水稻季N_2O累积排放量为0. 19～1. 37 kg·hm~(-2),相较于CON处理,优化施肥处理N_2O减排50%～86%;豇豆季N_2O累积排放量为1. 29～3. 55 kg·hm~(-2),除ORG增加14%,其他处理减排16%～59%.各处理水稻季CH_4累积排放量为4. 67～14. 23 kg·hm~(-2),CK、OPT和ORG处理分别较CON增加116%、22%和102%,而SCOPT减少了29%;豇豆季CH_4累积排放量为0. 03～0. 26 kg·hm~(-2),期间出现CH_4吸收.比较两个作物季和休闲期对农田土壤直接排放的温室气体GWP的贡献率,豇豆季在CH_4排放极低的情况下,仍有44. 7%～54. 5%的占比;两种温室气体比较中,N_2O对GWP的贡献率为66. 7%～77. 2%. SCOPT处理的GWP和两季作物GHGI均显著低于CON处理.3个优化施肥处理中,SCOPT的增产减排效果最显著,为最优的施肥方案.     

结构面长期强度确定方法对比研究∗

结构面长期强度的确定对工程岩体长期安全稳定性评价具有重要意义。在对水泥砂浆结构面试件分别进行了不同法向应力条件的剪切应力分级剪切蠕变试验和循环剪切应力松弛试验的基础上,分别利用过渡蠕变法、应力-应变等时曲线法和应力松弛法对结构面的长期强度进行了求解。结果表明:过渡蠕变法确定的长期强度精度依赖于蠕变试验中加载应力级的划分;等时曲线法将长期强度值视为考虑时效作用的屈服强度值,结果偏保守;应力松弛法考虑了循环加载条件应力松弛的终止条件和长期强度之间的关系求得,结果合理明确。该研究对考虑时效作用的工程岩体安全稳定性支护提供设计依据。     

唐山市农业区地下水垂向剖面中硝态氮污染的研究

当今农业地区灌溉施肥引起氮素对地下水的污染已成为人们普遍关注的环境问题.本文结合唐山市农业区的生产实际,应用LEACHN数学模型,对唐山市农业地区灌溉施肥条件下氮素在土壤中的迁移转化进行了模拟计算.所建立的地下水垂向剖面的二维水量水质模型,对典型剖面中地下水的硝态氮污染进行了模拟和分析.计算结果表明,唐山农业区灌溉施肥引起根区以下硝态氮渗漏损失可造成浅层地下水的污染.     

施肥量剧减会造成作物大幅度减产吗？

利用匈牙利Balaton湖流域200多个农场田块1981-2002年的作物产量、施肥量和土壤养分历史资料,分析施肥量和作物产量的关系,探讨施肥量剧减对作物产量的影响.结果表明,该区在经历上世纪80年代末社会经济变革之后,几种作物施肥量剧烈下降,其中氮肥降低了256%,而磷钾肥降低了80%以上;但这种剧烈降低并没有引起作物大幅度减产,小麦产量变化不大,其他作物产量降低幅度不到10%,也远远低于肥料降低幅度;同时,土壤有效磷钾含量也有下降;并且,化肥用量的下降也对Balaton湖水质量改善有一定贡献.该区的经验对我国改变目前这种过量施肥的局面、减少土壤养分过量积累、调整化肥发展方向等均有一定借鉴作用.     

长期定位施肥对土壤生理转化菌群的影响

针对哈尔滨黑土28 a长期定位施肥现状进行土壤生理转化菌群测试分析,采用稀释平板法和MPN法测定不同施肥处理土壤的微生物各生理群的数量.结果表明:施肥处理的土壤微生物多样性指数最高,微生物种类多,群落结构较复杂,同不施肥处理之间的土壤微生物群落结构组成存在显著差异.     

碳中和目标下海洋地球工程的国际法规制和政策启示

碳中和目标的实现需要充分开发海洋碳汇的潜力。海洋施肥、人工海洋上升流、海洋碱化是三种旨在提升海洋碳汇的地球工程技术。本文从海洋地球工程活动合法性、海洋环境保护义务和气候变化公约体系三个方面论述海洋地球工程的国际法框架。首先,《伦敦倾倒公约》和《伦敦议定书》中关于“倾倒”的定义不适用于海洋地球工程活动涉及的以吸收二氧化碳为目的投放铁或碱性物粉末或放置管道的行为。《关于规制以海洋施肥和其他以海洋地球工程活动为目的投放物质的伦敦议定书修正案》将海洋施肥活动限制在通过了完整的环境影响评价的“合理科学研究”范围内。目前这一限制不适用于其他海洋地球工程技术,但随着对其他技术研究的深入,修正案限制范围有可能会扩大。其次,《联合国海洋法公约》和《生物多样性公约》中有关海洋环境和海洋生态保护的公约条款适用于海洋地球工程活动,其中有关环境影响评价的义务与海洋地球工程的发展密切相关。再次,《联合国气候变化框架公约》以及《巴黎协定》中关于国家自主贡献的规定为实施海洋地球工程提供了鼓励性规则。最后,本文就中国关于该技术的实验活动以及未来应用该技术的场景下涉及的遵约和治理问题进行展望。当前不与国际法冲突的发展模式是进行小规模试验研究、建立海洋碳汇方法学标准、核算海洋碳汇经济价值,推动海洋碳汇换算核证自愿减排量进入碳市场交易;在实践中鼓励将开发海洋碳汇与低碳渔业养殖、陆海统筹增汇等方法相结合。未来能否大规模实施海洋地球工程技术取决于对海洋生态环境相关影响研究的进展。     

氮肥品种及施肥方式对小白菜产量与品质的影响

氮肥在农业生产中起着重要的作用,但是氮肥的大量施用不仅造成养分比例失调及环境污染,而且会限制产量的提高和品质的改善。针对广东蔬菜氮肥施用不合理的现象,在田间试验条件下研究了不同氮肥品种和不同底追比对小白菜产量和营养品质的影响,旨在为华南地区的蔬菜施用氮肥提供参考。试验结果表明,施氮极显著提高了小白菜的生物量和产量,亦增加了硝酸盐的累积量,其中尿素处理增产效果最好,蔬菜专用肥(磷铵 尿素)处理小白菜硝酸盐累积量最低,其次是碳酸氢铵和氯化铵处理。各氮肥处理间Vc和可溶性糖含量差异达到极显著水平,其中蔬菜专用肥处理含量最高;不同底、追肥处理间产量和Vc含量的差异达到显著或极显著水平,而可溶性糖含量差异未达到显著水平。除底肥70%、追肥30%的处理外,其余处理均极显著提高了硝酸盐含量。在本试验条件下,蔬菜专用肥既可以提高小白菜产量,又可以明显改善小白菜营养品质与卫生品质,如果以尿素为氮源,底肥70%、追肥30%是兼顾产量和品质的优化处理。     

长期施肥对土壤有机质积累的影响

20年的NPK施肥定位试验,有利于深刻揭示土壤肥力特征与营养平衡规律。以位于黄淮海平原的中国科学院禹城综合试验站为例,探讨和估算了长期定量施肥对冬小麦（TriticuspaestvumL．）、夏玉米（ZeaMaysL．）生长和土壤有机质（SOM）的影响。结果表明,长期的N、P肥配施或N、P、K均衡施肥,可显著增加SOM储量,并且后者要优于前者;SOM增加主要集中在0-20cm深度的土层,40-60cm基本不变;生物量对SOM储量变化影响明显,NPK,NP处理作物生长良好,作物残体输人明显优于其他处理;0-40cm可以代表该区用以计算土壤固碳潜力,并且在N、P、K均衡施肥条件下,0-40cm土层中SOM储量长期以来持续增加,并未达到上限,每年的平均固碳速率（以C计）达182．8kg·hm-1,约是全球平均水平的1．5倍,全国平均水平的1．1倍。华北平原若按N、P、K均衡施肥,农田土壤每年固碳潜力将达到1．6-2．4Tg·a-1。