蚯蚓粪复配硼钼调理剂对土壤改良和茄子生长的影响作用

土壤质量决定着农产品的质量和农业生产的可持续发展,然而土壤退化成为农业生产的重要限制因素之一,施用土壤调理剂有利于减缓土壤退化的速度。该研究配制土壤调理剂,即蚯蚓粪:草菇渣:蛭石=6:3:1、钼酸钠50 g·kg^-1、硼酸13.3 g·kg^-1,并设5个不同的处理CK、QY-T1、QY-T2、QY-T3、QY-T4,研究该调理剂对土壤理化性质和肥力的影响作用,分析其对茄子硼、钼和生长状况的促进作用。结果表明,该调理剂能提高土壤温度,5 cm、09:00的土壤温度QY-T4较高,但10 cm、14:00的土壤温度QY-T3最高;土壤容重随着施用量的增大而显著降低至1.50 g·cm^-3以下,土壤pH值从CK的4.93提高到QY-T4的5.57、微生物量碳分别比CK高29.9%、36.1%、47.6%和52.2%,有机质分别比CK高10.8%、11.7%、12.5%和7.0%,QY-T2、QY-T3、QY-T4土壤有效硼达到0.35、0.36、0.42mg·kg^-1,QY-T1、QY-T2的有效钼分别为0.107、0.140mg·kg^-1,随着调理剂的增多而增多,但QY-T3、QY-T4分别为0.101、0.092 mg·kg^-1反而随着调理剂的增多而下降,茄子硼、钼含量都随着调理剂的增加而增大,且显著高于对照(P<0.01);总产量比CK分别提高了29%、36%、190%和66%,总个数分别增加了25%、28%、155%和66%,59 d株高和叶片面积分别比CK增高了23%、1.4%、23%、16%和6.8%、11%、9.3%、7.4%,而叶片数量,所有的处理差异不显著,因此推荐该土壤调理剂用量与QY-T3相同,为1.5×10⁴kg·hm^-2。该研究可为土壤调理剂修复土壤退化的应用提供依据。     

生物炭基钼肥对土壤无机氮形态转化的影响

土壤铵态氮和硝态氮是影响作物生长的重要因素。为了探明生物炭与钼配合施用后,土壤中铵态氮和硝态氮的动态变化规律,选取8种广东省具有代表性的农业废弃物制备生物炭基钼肥,采用土培实验,研究在分别施用硝态氮、铵态氮情况下,生物炭基钼肥对土壤中硝态氮及铵态氮含量变化的影响。结果表明,与对照相比,8种生物炭基钼肥均可显著提高土壤pH值,其中,甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥可使土壤pH提高0.5~1.0个单位,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、水稻秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥则可使之提高2.8~3.8单位。8种生物炭基钼肥均可显著促进土壤对铵态氮的起始固持量(10%~38%),甘蔗渣炭基钼肥、花生壳炭基钼肥和谷壳炭基钼肥对土壤铵态氮的硝化作用影响不显著,而其他5种生物炭则可显著增强土壤的硝化作用,其中水稻秸秆炭基钼肥处理硝化率近50%,丝瓜藤炭基钼肥、水葫芦炭基钼肥、玉米秸秆炭基钼肥、花生秸秆炭基钼肥处理的硝化率近100%。生物炭基钼肥对土壤中的硝态氮主要表现为固持作用,可显著增加土壤对硝态氮的起始固持量(12%~30%)。该研究结果可为作物施用生物炭基钼肥和氮肥提供参考,也可为进一步研究生物炭基钼肥对土壤有效钼含量、作物钼吸收及对植物体内氮代谢的影响提供基础资料。     

农业废弃物生物炭理化性质的差异及对菜心产量的影响

为探明不同来源生物炭的理化性质差异及其对作物生长的影响,选取广东省8种具有代表性的农业废弃物制备生物炭,通过室内分析及盆栽试验,探讨其理化性质的差异及对菜心产量的影响。结果表明,8种生物炭理化性质的差异主要表现为速效钾、钠、钙、镁等盐基矿质元素含量的差异,特别在速效钾含量上存在的巨大差异是影响其施用效果的主要因素。当生物炭速效钾含量在0.66~7.47 g·kg~(-1)时,施加60 g·kg~(-1)生物炭可使土壤p H值由4.77升至5.26~6.15,菜心增产112%~168%;但当生物炭速效钾含量在18.0 g·kg~(-1)以上时,施加生物炭后土壤pH值可迅速升至7.2以上,对菜心无显著的增产效果,甚至导致菜心严重减产。生物炭的19项指标可以提取出4个公因子,代表生物炭中有效磷、速效钾、溶解性有机碳(DOC)、C、Cr含量的F3因子是影响菜心产量的主要因子。通过聚类分析进一步将8种生物炭分成两类:第一类包含甘蔗渣炭、花生壳炭和谷壳炭;第二类包含水葫芦炭、水稻秸秆炭、丝瓜藤炭、花生秸秆炭和玉米秸秆炭。研究表明,速效钾含量是否适中是生物炭能否改良酸性蔬菜种植土壤、提高菜心产量的关键。研究结果可为广东主要农业废弃物的合理利用提供依据。     

近20年国内外生态系统服务研究回顾与解析

生态系统服务对人类生存发展以及生态环境的可持续具有重要的意义,作为当前生态学、环境科学、地理学、生态经济学等诸多学科的研究热点和前沿,目前已经积累了大量的研究成果。文章基于Citespace V5.2软件以及文献计量学分析方法,以Web of science核心合集与CNKI核心期刊为数据来源,系统地分析了1999—2018年近20年国内外生态系统服务研究热点、进展与存在的问题。首先从生态系统服务形成机制及其流动、生物多样性与生态系统服务、土地利用与生态系统服务、气候变化与生态系统服务、生态系统服务评估、生态系统服务权衡协同与生态管理等6个方面对国际生态系统服务的研究热点进行了详细的评述。又进一步从生态系统服务价值评估、土地利用变化与生态系统服务、生态系统服务与可持续等3个方面对国内近20年生态系统服务研究进展与现状进行追踪与分析;讨论了目前国内研究中存在生态系统服务理论研究尚待深入、评估方法科学性有待提高、研究结果应用性不强等3个方面的问题。最后,针对当前研究存在的问题与未来发展方向提出展望:加强生态系统服务形成机理及综合应用研究、建立更加精确的生态系统服务价值评估体系指标与方法、加强生态系统服务区域集成和尺度转化研究。     

水稻土中五氯酚的降解转化动态及其对微生物群落的影响

采用室内培养实验,研究厌氧条件下水稻土中五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)的还原转化与微生物群落组成变化。结果表明,室内培养实验条件下,PCP在水稻土样品中降解比较迅速,在反应17 d时,实验添加的PCP能够完全被还原转化。高通量测序结果显示PCP的添加明显改变了水稻土壤的微生物群落结构,其微生物多样性显著下降,在PCP降解完之后逐渐恢复。原始土壤以及添加PCP的土壤样品中其优势微生物主要分布在变形菌门(Proteobacteria)。PCP添加刺激了水稻土中伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、地杆菌科(Geobacteraceae)、红环菌科(Rhodocyclaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)等脱氯相关的微生物菌群繁殖,成为PCP降解过程中的优势菌群,有利于PCP还原降解。本研究结果可为水稻土中有机氯农药污染物的微生物降解脱毒提供理论依据。     

单室MFC型生物毒性传感器对重金属离子的检测研究

构建了单室微生物燃料电池(air-cathode microbial fuel cell,ACMFC)型生物毒性传感器,以含重金属离子(Cd2+、Cu2+)人工配水为检测对象,分析了有毒物质对检测仪的抑制率与有毒物质浓度的线性关系.结果表明,①单室MFC型生物毒性传感器结构简单,操作方便,灵敏度较高,可用于水体重金属离子(Cd2+、Cu2+)生物毒性的快速检测;②在实验条件下,该生物毒性传感器检测时间4h,清洗时间2～10min,恢复时间4h;③检测结果显示,实验室自配Cd2+、Cu2+及其混合液IC20值分别为0.6、0.8和0.25mg/L,有毒物质浓度与MFC产电量的抑制率呈显著正相关,相关系数分别为0.9960、0.9744和0.9907.     

城市低影响开发面源污染治理措施研究进展与展望

城市面源污染是指通过降水淋洗大气和冲刷地表而形成携带多种污染物的地表径流,以地表污染物溶解、扩散的形式污染城市受纳水体。近年来,随着中国城市化进程加快,城市面源污染逐渐成为中国城市水体水质的重要影响因素,是城市水环境治理的一大难题。优化并推广城市低影响开发(LID)面源污染治理措施是当前缓解城市面源污染问题的有效途径,因此文本综述了城市LID治理措施相关研究进展。在高流量城市区域,机动车排放等人类活动和大气沉降是氮磷污染物、有机物污染物、重金属污染物、生物性污染物等几种城市面源污染物的主要来源。城市主要通过工程措施与非工程措施相结合的方式治理城市面源污染,而工程措施分别从源头、迁移与终端3个过程控制面源污染,以生物滞留系统、绿色覆盖、透水铺装以及人工湿地系统4主要的LID工程治理措施为例。文章综述了这4种LID工程治理措施的基础结构、对几种污染物的去除效果以及采用改进方式后去污效果。治理措施的治理效果常因填料基质堵塞、温度变化、植物腐烂与设施材料耐受性下降等问题而受到影响,因此文章同时讨论了这些工程措施存在的问题。最后,文章针对治理措施存在的问题提出了几点改进展望,如选择吸收能力稳定的植物与搭配方式、采用简易的辅助性措施缓解填料基质堵塞以及探索新的促渗能力与耐受性强的材料等。     

不同源类型农业非点源负荷特征研究——以新田小流域为例

以珠江三角洲北部新田小流域为研究对象,采用源类型法,在流域范围内建立林地、果园、旱地和水田四个全封闭的农业用地单元,并对四个单元出口处的径流量进行同步采样,分析COD、BOD、氨氮、总氮和总磷等污染物的负荷特征.结果表明:(1)流域地表水存在着明显非点源污染现象,不同源类型,地表径流的污染程度不同.(2)不同源类型农业非点源污染负荷强度不同,其中水田、旱地单位面积非点源负荷强度较大,果园、林地各项污染物的负荷强度相对最小.受地表扰动、施肥等人类活动影响,流域内水田、旱地是农业非点源污染发生的关键源区.(3)流域范围内,不同源类型农业非点源负荷总量不同,其中,果园各项污染物非点源负荷总量最大,其次是林地,水田、旱地非点源负荷输出总量较小,流域范围内,源面积成为影响非点源负荷总量的主要因素.(4)相应的非点源污染治理不仅是关键源区,同时应关注大面积流失区.     

污泥超高温堆肥过程中DOM结构的光谱分析

为了明确超高温堆肥新工艺在促进腐殖化进程中的优势,采用三维荧光光谱(3D-EEM)等光谱学方法研究了污泥超高温堆肥过程中DOM的结构特征及其变化规律.结果表明,堆体≥80℃的超高温阶段持续5 d(最高温度90℃),50℃以上高温阶段达到22 d,反映了堆肥过程中强烈的微生物代谢活性.E253/E203、SUVA280、S275~295等9个紫外-可见光光谱(UV-Vis)指标在0~23 d变化显著,指出DOM的芳香化和堆肥腐殖化程度逐渐增强.3D-EEM光谱结合荧光区域体积积分技术(FRI)分析指出,DOM中蛋白类物质在超高温堆肥过程的0~6 d几乎完全被降解;腐殖酸和富里酸类物质在0~23 d大量形成,堆肥在高温阶段达到完全腐熟,这与种子发芽指数(GI)在23 d所指示的腐熟度评价结果(98.5%)一致.基于多种光谱学指标的相关性分析,PⅤ,n/PⅢ,n与其它光谱学均呈现较好的相关性(r≥0.68),可以作为评价超高温堆肥腐熟度的光谱学指标.上述结果证实了超高温堆肥工艺可加快堆肥腐熟进程、缩短堆肥周期至20 d左右,在有机固废资源化领域具有极大的应用潜力.     

生物质炭对华南典型红壤水分渗透及持水性的影响

红壤是华南地区典型的土壤类型之一,其质地粘重,易于板结,尤其保水性差,易干旱,改善红壤的持水能力对于提高红壤的农业产出具有重要意义。近年来生物质炭被广泛应用于红壤的酸性改良,而对红壤水分特征影响规律研究较少。为了探究生物质炭对红壤水分特征的影响机制,以南方典型红壤为研究对象,设置稻壳炭-红壤的比例分别为0(CK)、3%(RHC-3)、5%(RHC-5)、10%(RHC-10),采用土柱模拟试验研究了生物质炭对红壤水分渗透特性的影响,结果表明,在同一入渗条件下,添加生物质炭处理均降低了土壤水分的入渗率,且随着生物质炭添加量的增加,水分入渗率不断降低,入渗起始阶段水分入渗率表现为:RHC-10RHC-5RHC-3CK,最后入渗率趋于稳定。采用离心机法研究了不同炭土比(W0-0;W1-1%;W3-3%;W5-5%;W10-10%)红壤的水分特征曲线,并运用Gardner和Van Genuchten模型进行拟合,结果表明,这两个模型都可以很好地描述红壤的持水特征,拟合系数分别在0.928和0.998以上。当生物质炭添加比例为5%(W5)时,Gardner模型参数A值最大,表明持水能力最强。Van Genuchten模型表明,W5处理土壤饱和含水率最高,随着炭土比增加,α值不断降低,说明土壤保水性增强。从拟合曲线可以看出,在较低的土壤吸力(1 000 kPa)作用下,各处理含水率下降较快,当土壤吸力为1 000 kPa时,5个处理土壤含水率分别下降了25.86%、38.15%、38.27%、36.88%、31.64%;而在较高土壤吸力(1 000-6 000k Pa)时,土壤质量含水率下降速率减慢,当土壤吸力6 000kPa时,各处理土壤含水率逐渐趋于平缓,并且在此吸力范围内,W10处理土壤质量含水率最高。另外,红壤的毛管持水量表现为W10W5W3W1W0。总之,生物质炭添加到红壤后降低了水分的入渗率,添加适量生物质炭可提高红壤的饱和含水率,增强红壤的持水性能。