微生物和化学添加剂对畜禽粪便堆肥过程活性氮气体的减排研究

堆肥是将畜禽粪污进行资源化的有效手段之一,但是氮素的流失会造成堆肥产品质量的降低,排放的氨气(NH₃)和氧化亚氮(N₂O)会加剧空气污染和温室效应。为了减少堆肥过程中活性氮气体的排放、提高堆肥产物的氮素含量,选用猪粪和鸡粪作为原料进行室内模拟堆肥,设置接种微生物、加入化学添加剂或两者联用的试验处理。结果表明,加入化学添加剂的处理以及微生物和化学添加剂联用的处理能够显著减排活性氮气体,实现高效保氮的目的。在猪粪堆肥过程中,相对于未接种、未加入化学添加剂的对照,加入化学添加剂的处理、Bacillus sp. H3-1和化学添加剂联用的处理以及B. sp. H5-9和化学添加剂联用的处理NH₃减排11%～21%,N₂O减排4%～6%,堆肥产物中NH₄⁺-N含量增加6.7～7.7倍。在鸡粪堆肥过程中,相对于未接种、未加入化学添加剂的对照,加入化学添加剂的处理、B. sp. H1-10和化学添加剂联用的处理N₂O减排25%～26%,堆肥产物的N...     

基于ETM+图像的植被覆盖度遥感估算模型

植被覆盖度(VFC)的定量遥感是多种地表过程研究的迫切需要.文章选用南京市一幅Landsat 7 ETM 图像,经大气校正后提取了归一化植被指数(NDVI),与地面实测的植被覆盖度进行回归分析,建立了1～4次多项式关系模型.结果表明,NDVI与VFC呈极显著的正相关关系(r = 0.874, P < 0.001).在NDVI-VFC的1～4次多项式关系模型中,模型幂次越高,拟合程度越好.综合考虑模型的精度和稳定性,3次多项式模型作为最优模型推荐使用:VFC = -1.3438 NDVI 3 0.9774 NDVI 2 0.9988 NDVI 0.1507 (R2 = 0.7961, RMSE = 0.1094),该模型精度在植被中等密集区域(VFC＝0.4～0.8)最高,植被稀疏区域(VFC < 0.4)最低,植被密集区域(VFC > 0.8)居中.模型可直接用于全图像的VFC计算,并可通过植被指数的校准,进行推广使用.     

稻麦轮作磷肥减施下水稻土磷素生物有效性特征

土壤磷素化学分级提取方法被广泛应用于磷素状态及特征分析,但相关提取方法缺乏土壤根际过程的表征。基于磷素的根际过程特点,采用一种磷素生物有效性(the biologically-based phosphorus,BBP)分级方法,研究太湖稻麦轮作区磷肥减施定位试验田实施7 a后麦季收获期土壤磷素生物有效性及其影响因素。结果表明:就宜兴试验田而言,稻季不施磷麦季施磷处理(PW)CaCl_2-P含量与稻麦季均施磷处理(PR+W)之间无显著差异,Citrate-P、HCl-P和Enzyme-P含量则差异显著(P0.05)。就常熟试验田而言,不同磷肥减施方式对各磷组分含量总体无显著影响,仅Pzero处理HCl-P含量与PR+W处理相比明显降低。两块试验田用BBP法提取的4种土壤磷组分含量与有效磷含量之间的决定系数(R~2)不同:宜兴有效磷主要来自Citrate-P(R~2=0.587,P0.01)、HCl-P(R~2=0.587,P0.01)和Enzyme-P(R~2=0.531,P0.01),常熟有效磷主要来自HCl-P(R~2=0.386,P0.05)和Citrate-P(R~2=0.280,P0.05)。4种磷组分含量由大到小依次为HCl-P、Citrate-P、Enzyme-P和CaCl_2-P。冗余分析结果表明,土壤pH、碱性磷酸酶(S-ALP)是影响磷组分变化的重要因素,与土壤磷组分间存在一定的正相关关系。认为该研究结果能加深对减磷条件下土壤磷素生物有效性的理解。     

土壤中有机氯农药的多残留分析技术

本文建立了超声波提取 ,硅胶SPE柱净化 ,GC μECD检测土壤中α HCH ,β HCH ,γ HCH ,δ HCH ,HCB ,o p′ DDE ,aES,p p′ DDE ,Diel,Endrin ,p p′ DDD ,o p′ DDT ,p p′ DDT含量的方法 .对提取剂、洗脱剂和前处理步骤优化的结果表明 :体积比为 1∶2的丙酮 /石油醚是较好的提取剂和洗脱剂 ,方法加标回收率在 70 %— 1 1 0 %之间 ,检测限为0 0 5— 1ng·g- 1 .     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

耕种方式对稻田甲烷排放的影响

通过田间试验研究了稻田2种土壤耕作强度(深翻耕和浅旋耕)和3种水稻栽培方式(直播、抛秧和插秧)下的CH4排放规律,以探讨稻田土壤耕作强度和水稻栽培方式对CH4排放的影响。结果表明,各水稻栽培方式下,深翻耕和浅旋耕稻田CH4排放季节变化趋势一致。土壤耕作强度对稻田CH4季节排放总量的影响受水稻栽培方式的制约:抛秧方式下,浅旋耕与深翻耕处理相比,稻田CH4排放量减少31.37%(P0.05);而直播和插秧方式下,2者CH4季节排放总量相当。水稻栽培方式显著影响稻田CH4排放季节变化规律:直播稻田CH4排放大致呈现"双峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较低;而移栽稻田(抛秧和插秧)CH4排放大致呈现"三峰型"模式,且水稻生育前期CH4排放水平较高。与深翻耕抛秧相比,深翻耕直播和深翻耕插秧稻田CH4排放分别减少23.31%和42.51%;而浅旋耕方式下,3种水稻栽培处理CH4季节排放总量相当。降低土壤耕作强度,以浅旋耕代替深翻耕,可以减少耕作对土壤的扰动,在一定程度上减少稻田CH4排放。与水稻移栽相比,水稻直播能够显著降低水稻生育前期CH4排放,具有一定的CH4减排潜力,但仍需加强中后期田间水分管理。     

稻壳制备的生物质炭对红壤和黄棕壤酸度的改良效果

采用低温热解方法制备稻壳炭,通过室内培养试验研究稻壳炭在20 g.kg-1加入量水平下对酸性红壤和黄棕壤的改良效果。结果表明,加入稻壳炭后,红壤和黄棕壤的pH值均较不加稻壳炭的对照处理有不同程度的增加。加入稻壳炭降低了红壤和黄棕壤交换性酸和交换性铝含量,增加了土壤的交换性盐基数量,提高了土壤的盐基饱和度。加入稻壳炭能显著降低红壤和黄棕壤中有毒形态铝含量。稻壳炭对红壤酸度的改良效果优于黄棕壤。     

生物质炭的性质及其对土壤环境功能影响的研究进展

在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行热解,可产生含碳丰富的固体物质,称为生物质炭。由于生物质炭在农业和环境中的巨大应用前景和对土壤碳的增汇减排作用,近期成为土壤学和环境科学的研究热点。综述了生物质炭的一些基本性质及其对土壤环境功能的影响,分析了该领域未来的发展趋势。国内外的研究表明：生物质炭含有大量植物所需的营养元素,可以促进土壤养分的循环和植物的生长;生物质炭一般呈碱性,施用生物质炭可以降低土壤的酸度和有毒元素如铝和重金属对植物的毒性;生物质炭表面含有丰富的-COOH、-COH和-OH等含氧官能团,它们产生的表面负电荷使生物质炭具有较高的阳离子交换量（CEC）,施用后可以提高土壤的CEC;生物质炭对农药等有机污染物和重金属等有很强的吸附能力,可用于污染土壤的修复;生物质炭具有高度的孔隙结构,可以增加土壤的空隙度和保水能力,降低土壤容重,有利植物根系生长;生物质炭是一种含碳的聚合物,主要由单环和多环的芳香族化合物组成,这种结构特点决定了生物质炭具有较高的化学和生物学稳定性,较强的抵抗微生物分解的能力,增强了土壤的固碳作用,减少碳向大气的再释放。该文可为从事农业废弃物的资源化利用、固碳减排、污染土壤修复和土壤改良与管理等领域的科研人员提供参考。     

硫酸铵施用量和温度对红壤稻田土硝化作用及微生物特性的影响

以红壤稻田土为供试土壤,设置不同硫酸铵(简称硫铵)施用量,分别在15、25、35℃条件下培养,研究短期内土壤硝化作用、微生物生物量和微生物功能多样性的变化。结果表明,在相同硫铵施用量下,不同温度处理土壤NH4+含量差异不显著;温度变化对于对照和常规硫铵用量(折纯N 120 mg·kg-1)处理土壤NO3-含量有显著影响,但对中、高量(折纯N 600和1 200 mg·kg-1)处理无显著影响。对照和常规硫铵用量处理土壤硝化速率均随温度升高而显著增加;中、高量硫铵处理土壤硝化速率普遍较低,且不同温度之间差异不显著;相同温度条件下,硝化速率随硫铵施用量的升高而降低。中、髙量硫铵处理对土壤微生物生物量碳有显著影响,且土壤微生物生物量碳随硫铵施用量的增加而显著降低;相同硫铵施用量下,不同温度处理土壤微生物生物量碳由高到低大致为25、15和35℃。BIOLOG分析显示,中、高量硫铵处理平均吸光值和多样性指数均较低,各处理中以25℃时对照处理的平均吸光值和Shannon、Simpson、McIntosh指数最大,其次为25℃时常规硫铵用量处理。过量施用硫铵有可能造成土壤生物结构和功能衰变。     

施用氮肥对不同肥力红壤性水稻土硝化作用的影响

通过室内培养试验,研究了施用尿素、硫铵条件下不同肥力红壤性水稻土的硝化作用变化特征,以明确土壤肥力和施用氮肥对红壤性水稻土硝化作用的影响.结果表明,不施氮条件下,不间肥力红壤性水稻土硝化作用表现为高肥力土壤<低肥力土壤.施用尿素条件下红壤性水稻土硝化作用显著增强,120和360 mg·kg-1施氮量下,高肥力土壤平均硝化速率分别比不施氮对照升高了75.8%和357.1%,而低肥力土壤则分别升高了52.0%和146.9%,硝化作用强度表现为:高肥力土壤>低肥力土壤,360 mg·kg-1施氮量>120 mg·kg-1施氮量.施用硫铵条件下红壤性水稻土硝化作用强度降低,120和360 mg·kg-1施氮量下,高肥力土壤平均硝化速率分别比对照降低了41.8%和74.7%,低肥力土壤则分别降低了3.1%和65.3%,硝化作用表现为:低肥力土壤>高肥力土壤,120 mg·kg-1施氮量>360 mg·kg-1施氮量.