潮土细菌及真菌群落对化肥减量配施有机肥和秸秆的响应

为了研究化肥减量配施有机肥和秸秆对华北麦玉轮作田潮土细菌和真菌群落的影响,在天津市宁河区试验基地开展田间定位施肥试验,采用Illumina高通量测序技术比较了5种施肥模式（单施化肥处理,F;化肥减施处理,FR;化肥减量与秸秆配施处理,FRS;化肥减量与有机肥配施处理,FRO;化肥减量与有机肥和秸秆配施处理,FROS）下土壤细菌及真菌群落的组成、多样性和结构差异,并结合土壤理化性质分析,探究不同施肥处理下驱动细菌和真菌群落变化的关键土壤环境因子.结果表明,FRO处理显著提高了土壤SOM含量.FROS处理的TP含量显著高于FRS处理,增加了13.33%.FRO和FROS处理AP含量较其它处理显著增加,NH₄⁺-N含量显著高于化肥处理（F和FR）.各施肥处理土壤中优势细菌门类均为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteria）,优势真菌门类均为子囊菌门（Ascomycota）.在化肥减量配施有机肥（FRO）的基础上添加秸秆（FROS）显著降低了放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度.FRS和FROS处理均显著降低了芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的相对丰度.FROS处理显著提高了浮霉菌门（Planctomycetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）的相对丰度.对于真菌群落而言,有机肥（FRO和FROS）的施入显著提高了子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度.与FR处理相比,FROS处理显著降低了被孢菌门（Mortierellomycota）和油壶菌门（Olpidiomycota）的相对丰度,且FRS处理同样显著降低了油壶菌门（Olpidiomycota）的相对丰度.FROS处理的细菌群落Shannon多样性指数显著高于F和FR处理,分别增加了1.26%和1.25%,Chao1指数较F处理显著增加了4.51%,细菌Shannon多样性指数与AP和NH₄⁺-N含量显著正相关（P<0.05）.与FR处理相比,FRS、FRO和FROS处理显著降低了真菌群落Shannon多样性指数,分别达到29.85%、24.94%和25.73%,真菌Shannon多样性指数与AP含量显著负相关（P<0.05）.细菌群落结构在FROS处理下显著区别于F、FR和FRO处理,土壤SM、TP、pH和AP是导致细菌群落结构变化的主要驱动因子;真菌群落结构在FRO和FROS处理下显著区别于F和FR处理,真菌群落结构变化主要受土壤TN、AP和TP的驱动.综上所述,添加有机肥和秸秆改变了土壤理化性质,进而改变了土壤细菌和真菌群落组成,土壤真菌对有机物料的敏感程度高于细菌,细菌和真菌群落结构均受到土壤P的调控,在潮土农业耕作中应引起充分重视.     

哈尔滨市秸秆焚烧大气污染负荷估算方法研究

本文针对近些年哈尔滨秋末冬初大气污染程度增加的溯源问题,基于静风污染气象及降雪对秸秆焚烧的影响等基本假设,采用箱式模型和优化拟合的方法对秸秆焚烧产生污染物的源强及其负荷进行了估算.通过对2015年和2017年典型时段数据的优化拟合得到降雪前重污染天气下PM₁₀排放源强分别为20.16、21.83 μg·m^-2·s^-1,CO的排放源强分别为149.32、138.65 mg·m^-2·s^-1;降雪后重污染天气下PM₁₀排放源强分别为15.98、7.09 μg·m^-2·s^-1,CO的排放源强分别为122.91、89.21 mg·m^-2·s^-1.由降雪前后各污染物的源强差得到2015年和2017年秸秆焚烧产生的PM₁₀的排放源强分别为4.18、14.74 μg·m^-2·s^-1,负荷分别为20.73%、67.52%;CO的排放源强分别为26.41、49.44 mg·m^-2·s^-1,负荷分别为17.69%、35.66%.本文为相关清单的研究提供了一种客观的校核方法,具有重要的社会、环境及现实意义.     

秸秆还田方式对东北农田土壤NH3挥发和N2O排放的影响

秸秆还田是有效利用资源、增加土壤有机质含量和培肥地力的有效措施,但也会影响土壤NH₃挥发和N₂O的排放.探索不同秸秆还田方式对NH₃挥发和N₂O排放的影响对于减少土壤氮素损失和保护生态环境具有重要意义.采用田间小区试验,利用Los Gatos Research（LGR）超便携NH₃分析仪和密闭式静态箱-气相色谱法探究不同秸秆还田方式下土壤NH₃挥发和N₂O排放的特征,试验设4个处理（覆盖还田,即表面覆盖玉米秸秆,0~20和20~40 cm土壤分层扰动后填回,记为JG0-0;常规还田,即秸秆与0~20 cm土壤混合,20~40 cm土壤扰动后填回,记为JG0-20;深还田,秸秆与20~40 cm土壤混合,0~20 cm土壤挖出后填回,记为JG20-40;对照处理,即无玉米秸秆还田,0~20和20~40 cm土壤分层扰动后填回,记为CK）.结果表明:①相比于CK,不同秸秆还田方式均显著降低了土壤NH₃挥发量,增加了土壤N₂O排放量.与CK相比,JG0-0、JG0-20和JG20-40处理下土壤NH₃累积排放量分别减少了12.38%、9.87%和5.73%;土壤N₂O累积排放量分别增加了30.19%、82.82%和36.53%,其中JG0-0和JG20-40处理之间无显著性差异.②JG20-40处理下玉米产量显著高于其他处理,比CK增加了23.15%,JG0-0处理下玉米产量高于CK和JG0-20处理,但并未达到显著水平.③对于NH₃和N₂O这两种气体的总累积排放量,各处理间均达到显著性差异.与CK相比,JG0-0、JG0-20和JG20-40处理下NH₃和N₂O总累积排放量分别增加了16.67%、52.08%和22.92%.④不同秸秆还田方式下的氮素气态损失率均高于CK,JG0-0、JG0-20和JG20-40处理下氮素气态损失率分别比CK增加了17.50%、52.50%和22.50%.因此,综合考虑土壤NH₃挥发量、N₂O排放量和玉米产量等因素,JG0-0处理优于JG20-40、JG0-20处理.      

生物膜法污水处理用新型纤维素载体的制备与性能

以麦草浆粕为原料,研究开发出了一种适用于生物膜法污水处理的多孔生物膜载体.实验通过对麦草浆粕碱化、黄化制备出酯化均匀的纤维素粘胶,并在此基础上选取合适的发泡成孔技术和纤维素再生工艺得到多孔纤维素载体成品.实验考察了各制备条件对载体性能的影响,总结出了该工艺下性能最优的载体的制备条件.研究结果表明,制得载体的孔隙率可达85%,比表面积在11m2·g-1以上,孔径从100μm～800μm均可人为控制.制得的多孔纤维素载体成本低廉,用于污水处理效果十分良好.     

改性稻草吸附铜离子的动力学机理

研究表明稻草改性后吸附铜离子的能力得到很大提高。研究表明吸附相当好地符合假二级吸附速率模型,测定了在4个温度下(15℃,27℃,37℃,50℃)的吸附速率常数。吸附平衡可用Langmiur吸附模型和Freundlich吸附模型处理。讨论了pH对吸附的影响。     

草浆黑液中碱的扩散渗析回收与处理

研究采用扩散渗析法回收草浆黑液中的氢氧化钠,分别采用了离子交换膜和上海交通大学高分子研究所提供的疏水氟膜、亲水氟膜对草浆黑液进行处理。单位膜面积单位体积黑液下阴极室总碱量的增加用R表示。三种膜的R值分别为2.17×10-7mol/(mL·cm2)、9.20×10-8mol/(mL·cm2)、4.39×10-7mol/(mL·cm2)。可见亲水氟膜的扩散渗析效果最好。实验对原黑液及经亲水氟膜扩散渗析得到的稀碱液进行了质谱分析,结果显示只有一部分小分子有机物转移到蒸馏水一侧。从亲水氟膜处理前后的扫描电镜图可以看出亲水氟膜只有较轻微的污染。可见亲水氟膜有最好的扩散渗析效果和较好的使用寿命。     

EFFECTIVENESS OF POLYACRYLAMIDE (PAM) IN IMPROVING RUNOFF WATER QUALITY FROM CONSTRUCTION SITES1

ABSTRACT: Erosion from construction sites significantly affects water quality in receiving streams. A rainfall simulator was used to evaluate the effectiveness of different methods for controlling erosion from construction sites. Erosion control methods investigated included dry and liquid applications of polyacrylamide (PAM), hydroseed, and straw mulch. Fertilizer was also applied to each plot to examine the effectiveness of the methods in reducing nutrient losses in runoff. Runoff samples were analyzed for total suspended solids (TSS), nitrate, total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammonium, total phosphorus (TP), and orthophosphate. Among all treatments investigated, straw mulch was the most effective treatment for controlling TSS and nutrient losses during short term and long term simulations. The low liquid PAM (half the recommended PAM) treatment resulted in the highest reduction in runoff, TSS bound nitrogen, and total nitrogen (TN) concentrations and loadings. The study results indicate that a high application rate (twice the recommended rate) of PAM could actually increase runoff and TSS losses. At a low application rate, both liquid and dry PAM were effective in reducing TSS and nutrient losses in runoff. However, application of the liquid form of PAM to construction sites is more practical and perhaps more economical than applying the PAM in the dry form.     

作物秸秆资源的利用及其影响因素--以山西省夏县为例

作物秸秆资源的利用对提高食物安全,减轻环境污染,促进农业可持续发展具有重要意义.通过对农户的调查,分析了山西省夏县的秸秆利用途径,对该县秸秆利用现状进行了评价,并分析了造成这种现状的原因.结果表明,夏县作为典型的"小麦-玉米"二熟农作区,秸秆利用效率较高,其中小麦秸秆主要用于工业原料、饲料和还田,玉米秸秆则主要用于饲料和弃置堆放.这种利用方式与造纸业发展、传统的牲畜饲喂方式、农业机械化发展和气候特点有关.最后提出了进一步高效利用秸秆资源的建议.     

Co-composting of livestock manure with rice straw: Characterization and establishment of maturity evaluation system

Composting is considered to be a primary treatment method for livestock manure and rice straw, and high degree of maturity is a prerequisite for safe land application of the composting products. In this study pilot-scale experiments were carried out to characterize the co-composting process of livestock manure with rice straw, as well as to establish a maturity evaluation index system for the composts obtained. Two pilot composting piles with different feedstocks were conducted for 3 months: (1) swine manure and rice straw (SM–RS); and (2) dairy manure and rice straw (DM–RS). During the composting process, parameters including temperature, moisture, pH, total organic carbon (TOC), organic matter (OM), different forms of nitrogen (total, ammonia and nitrate), and humification index (humic acid and fulvic acid) were monitored in addition to germination index (GI), plant growth index (PGI) and Solvita maturity index. OM loss followed the first-order kinetic model in both piles, and a slightly faster OM mineralization was achieved in the SM–RS pile. Also, the SM–RS pile exhibited slightly better performance than the DM–RS according to the evolutions of temperature, OM degradation, GI and PGI. The C/N ratio, GI and PGI could be included in the maturity evaluation index system in which GI > 120% and PGI > 1.00 signal mature co-composts.     

秸秆焚烧对哈尔滨市灰霾天气的影响

2015年11月1—4日,哈尔滨市及周边地区发生了连续的灰霾天气,颗粒物浓度急剧升高。污染发生时,监测仪器均布设在哈尔滨市区上风向30 km处(哈尔滨市双城区)并开展了连续96 h的监测分析。综合利用气象观测资料,3D可视激光雷达监测资料及地面空气污染监测资料分析了灰霾天气发生的气象条件和污染边界层特征,根据哈尔滨市双城区大气污染物排放源谱库对主要成分进行来源解析,结合颗粒物质量浓度和气象条件研究了秸秆焚烧对灰霾天气的影响。结果表明,灰霾天气持续期间,夜间生物质燃烧源成为该地区颗粒物的第二大源;秸秆焚烧产生的大气污染物,由于地面长时间静风,污染边界层降低等原因,致使本地污染物累积、不易扩散,加剧了本次污染。