膜基材对连续流动态膜厌氧混合发酵系统的影响

采用动态膜生物反应器(DMBR)成功启动并稳定运行了玉米秸秆与餐厨垃圾中温厌氧混合发酵系统,重点探究了膜基材性质(膜面积、膜孔径和膜材质)对连续流动态膜混合发酵系统运行性能和动态膜性能的影响.结果表明,膜面积、膜孔径和膜材质对动态膜的形成、膜通量的改变和有机质的截留能力均有影响显著.其中,适当增大膜面积以降低膜通量能够显著降低膜反洗频率;与200目尼龙网膜基材相比,相同膜面积的300目不锈钢膜基材的有机质截留率更高(95%),稳定状态出料浊度低于50 NTU,相应的DMBR系统甲烷产率由(111.1±7.9) mL·g~(-1) COD增至(217.1±18.6) mL·g~(-1) COD.比对分析可知,300目不锈钢膜基材能够较好地实现混合发酵系统水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)的稳定分离,有利于最大限度地提升混合发酵系统的甲烷产率.此外,在选定动态膜组件较优膜面积、膜孔径(300目)和膜材质(不锈钢网)的基础上,设定有机负荷、HRT和SRT分别为(3.91±0.55) g·L~(-1)·d~(-1)、30 d和46 d,连续流动态膜混合发酵系统能够实现长时间高效稳定运行,反应器内辅酶F_(420)浓度(1.65μmol·g~(-1) VS)较高,且纤维素类生物质降解显著.     

Ca2+浸种对酸雨伤害玉米幼苗的影响

通过砂培实验,研究了钙浸种对酸雨伤害玉米幼苗的防护效应.结果表明,酸雨胁迫下,玉米幼苗叶绿素含量减少,叶绿素a/b比值下降,叶片汁液的pH值降低,SOD(超氧化物歧化酶)活性先升高,而在pH值2.5的酸雨胁迫下转而下降,CAT(过氧化氢酶)活性水平下降,POD(过氧化物酶)活性明显增加,脂质过氧化加剧；而在同一强度酸雨胁迫下,经CaCl     

混凝-Fenton氧化处理玉米淀粉废水的试验研究

采用混凝-Fenton氧化联合处理玉米淀粉废水,确定最佳的混凝和氧化条件。试验结果表明:混凝一阶段中,确定PAC为最优混凝剂,最佳投加量为10 mL/L,PAC和助凝剂PAM投加量配比为2∶2,pH=7,温度为35℃时COD去除率最高;Fenton氧化阶段中,Fe2+/H2O2为2∶5时,COD去除率最高;在混凝二阶段中,PAC和PAM投加量均为70 mL/L时,COD去除效果最好。该处理方法有良好的处理效果,有效降低废水的COD、SS和色度,出水达到排放标准,最后产生的SS可以作为淀粉蛋白回收,为后续产品生产所利用,提高经济效益并具有设备简单、占地面积小、去除率高、操作方便、不产生二次污染物等优点。     

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.     

应用EPIC模型计算黄土塬区作物生产潜力的初步尝试

黄土高原地区土壤侵蚀强烈,土地现实生产力水平低,研究该地区作物生产潜力可以为有效提高作物产量及合理进行农业生产规划提供依据。论文介绍了EPIC(侵蚀-生产力影响计算模型)的特点、组成部分及应用步骤,对部分作物参数进行了修订。以黄土塬区冬小麦和春玉米为例,对EPIC模型的适用性进行了分析和验证,表明EPIC在黄土高原地区作物生产潜力模拟研究中具有较好的适用性。结果显示,冬小麦产量模拟值与实测值之间多年平均误差为7.78%;春玉米多年平均误差为9.60%。冬小麦水分胁迫天数多年平均为9.9天,最少为1.7天(1993年),最多为23.1天(1995年);春玉米水分胁迫天数多年平均为13.4天,最少为1.1天(1993年),最多为44.2天(1995年),与各年作物生育期降水情况基本一致。此模型经修正后在正常年份模拟值较为精确,在干旱年份对作物、土壤等参数的修正方法需要进一步探讨。     

不同烧制温度下玉米秸秆生物炭的性质及对萘的吸附性能

以玉米秸秆为原料,在300、500和700℃这3个温度下烧制生物炭,使用元素分析仪测定其元素组成,扫描电镜观测其表面特性,并采用批量吸附实验研究了生物炭对萘的吸附特性.结果表明,随烧制温度升高,玉米秸秆生物炭的碳元素含量从66.79%上升到76.30%,氢和氧元素从4.92%和19.25%下降到3.18%和9.53%;H/C、O/C和(O+N)/C值降低,芳香性和疏水性增强,极性降低.扫描电镜结果显示玉米秸秆生物炭主要是片状颗粒,孔隙少,生物炭表面粗糙程度随温度升高增加.对萘的动力学吸附曲线符合Lagergren准二级模型,初始吸附速率与平衡吸附量随烧制温度上升而上升;等温吸附曲线可用Freundlich模型进行描述,生物炭的吸附能力随烧制温度升高而增强,非线性先下降后上升.玉米秸秆生物炭表面形态上具有显著特点,且不同烧制温度对其元素组成、表面特征和对萘的吸附行为有显著影响.     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响

为探讨长期不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验(9 a),选取不施肥(CK)、单施化肥(N)、化肥+秸秆(NS)、化肥+秸秆猪粪配施(NSM)和化肥+生物质炭(NB)这5个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异,揭示了细菌群落对土壤有机碳矿化和玉米产量的影响机制.结果表明:①不同秸秆还田处理下,红壤化学性质发生显著变化,其中NSM处理对旱地红壤肥力的综合提升效果最好,并显著提高了玉米产量.②相比于CK和N处理,秸秆还田处理均提高了细菌多样性.主成分分析发现,秸秆还田处理改变了土壤细菌群落结构.③秸秆还田处理提高了土壤有机碳矿化能力,NSM处理的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量最高.④相关性分析表明土壤AN/AP比值显著改变了细菌群落结构,结构方程模型结果表明,土壤AN/AP比可能通过影响土壤细菌多样性和群落结构,间接提高了土壤有机碳矿化能力和玉米产量.本研究结果为协同提升旱地红壤生物多样性和耕地地力水平,保障健康红壤生态系统和粮食安全提供了科学依据.     

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600 °C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验. 结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性. 添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化. 两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上. 15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%. 研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.      

C_4植物甜高粱和玉米幼苗对Zn胁迫的响应差异

实验采用营养液培养法,设置2,50,100,500和1000μmol·L^-1浓度ZnSO4处理,比较C4植物甜高粱（Sorghum bicolor（L．）Moench．）和玉米（Zea mays．L）幼苗对Zn胁迫的响应差异。结果表明,甜高粱对重金属Zn胁迫的敏感性强于玉米,随着Zn处理浓度加大,前者幼苗苗高、根长、单株干物质量、叶绿素含量和根系活力的下降幅度及丙二醛含量的上升幅度皆大于后者,玉米对Zn胁迫的耐受性强于甜高粱。在处理浓度达到500μmol·L^-1之前,甜高粱和玉米体内吸收的Zn随处理浓度加大显著递增,达500μmol·L^-1之后,玉米根系积累的Zn不再明显增加。在处理浓度达到和高于100μmol·L^-1时,甜高粱由根系向地上部转运的Zn显著高于玉米。甜高粱和玉米对zn胁迫的敏感性差异可能缘于它们的吸收和转运差异。     

玉米秸秆覆盖免耕对土壤呼吸的影响

土壤呼吸是大气CO2的重要来源,而我国华北平原玉米秸秆覆盖免耕对土壤呼吸的影响的研究报道较少.该文的研究目的主要在于揭示玉米秸秆覆盖免耕对土壤呼吸的影响,为农作措施对碳循环的影响的研究提供理论依据.覆盖免耕试验结果表明,玉米秸秆覆盖免耕土壤CO2全年平均释放量为13.2 g·m-2·d-1,分别比还翻处理和清翻处理增加8.38％和27.6％.所有测定时间中,除去2007年4月24日外,在其余取样时间里处理之间CO2释放量均呈差异显著.不同处理土壤呼吸均表现出显著的季节性动态变化,7月是全年的呼吸高峰期,覆盖免耕在5月多出一次高峰期.玉米秸秆覆盖免耕全年土壤呼吸的最低峰值比最高峰值降低77.1%,显著高于清茬翻耕和还田翻耕,表明玉米秸秆覆盖免耕土壤呼吸季节性变化较为强烈.