Scaled-up bioconversion of fish waste to liquid fertilizer using a 5 L ribbon-type reactor

A scaled-up conversion process of fish waste to liquid fertilizer was performed in a 5 L ribbon-type reactor. Biodegradation was performed by inoculation of autoclaved fish waste with 5.84 × 10(5) CFU mL(-1) of mixed microorganisms for 96 h. As a result, the pH changed from 6.92 to 5.72, the cell number reached 7.28 × 10(5) CFU mL(-1), and approximately 430 g (28.3%) of fish waste was degraded. Analyses indicated that the 96 h culture of inoculated fish waste possessed comparable fertilizing ability to commercial fertilizers in hydroponic culture with amino acid contents of 6.91 g 100 g(-1). Therefore, the scaled-up production achieved a more satisfactory fish waste degradation rate (3.61 g h(-1)) than the flask-scale production (0.24 g h(-1)). The biodegraded broth of fish waste at room temperature did not undergo putrefaction for 6 months due to the addition of 1% lactate.     

基于农户经济和环境“双优”目标的粮食主产区化肥施用优化模拟分析——以邯郸地区小麦生产为例

我国目前面临着粮食供求紧平衡和化肥过量施用导致农业面源污染的严峻挑战。利用河北邯郸地区1026户小麦种植农户的调研数据,构建经济理性与环境可持续双目标下的农户化肥施用模型,并进行优化模拟分析,旨在探讨应该如何优化粮食主产区农户的化肥施用行为,以实现经济与环境的“双优”目标。结果表明：农户对化肥的认知和化肥价格是实现“双优”目标的关键因素。现阶段农户过高估计了化肥投入对粮食增产的效果,农户的预期化肥产出弹性显著高于化肥实际产出弹性,化肥使用效率偏低;当前粮食主产区化肥价格是模拟优化分析结果中最优化肥价格的一半左右,较低的化肥施用成本促使农户倾向高化肥投入以实现粮食增产。基于研究结果,提出了矫正农户施肥认知偏差、科学高效施肥和适当提高化肥价格水平、优化化肥使用结构等政策建议。     

施硅方式对稻米镉阻隔潜力研究

选取重金属复合污染荒田土壤,采用室外水稻盆栽试验的方法,设计了4个施硅措施:不施用硅肥(CK)、基施硅肥(Tsi)、喷施叶面硅肥(Ysi)和2种硅肥配施(Tsi+Ysi),研究了硅肥不同施肥方式对杂交晚稻(丰源优299)5个生育期内各部位中Cd的含量、器官间转运系数以及对水稻成熟期生物量的影响.结果表明,与CK处理相比,硅肥施肥处理组都能显著降低水稻籽粒中Cd的含量且不会明显影响水稻产量,其中以2种硅肥配施对籽粒的降Cd效果最佳,分别使谷壳、糙米和精米降Cd幅度达到62.59%、58.33%和65.83%,基施硅肥处理和喷施叶面硅肥处理的降Cd潜力次之.因此,研究结果表明无论是基施硅肥还是喷施叶面硅肥都能作为一种很有潜力的稻米Cd污染控制技术.     

餐饮废水发酵生产微生物菌肥及其应用的研究

以学校食堂餐饮废水为原料,通过发酵培养获得粘红酵母和地衣芽孢杆菌菌液,按照不同比例混合菌液制备微生物液体菌肥,在盆栽小油菜种植中检测其应用效果。利用餐饮废水发酵所得粘红酵母和地衣芽孢杆菌菌液pH为5.5~7.5,未检出杂菌且有效活菌数高于80亿/m L,N、P、K总养分大于4.6%,以体积比为4∶1混合施用于盆栽小油菜,其鲜重、叶绿素含量和过氧化氢酶活性与对照组相比分别提高了33.4%、34.1%和8.2%。     

制药污泥好氧堆肥肥效评价

通过实验确定了制药污泥好氧强制通风堆肥工艺流程及参数,对污泥肥在草坪、沙化土地上的应用效果进行了分析。结果表明：腐熟的污泥肥能提高土壤肥力,促进草木生长,应用于城市绿化,避免了污泥中的重金属及有害物质进入食物链;污泥肥施用于沙化土壤可有效提高风沙土壤中营养物质含量,改良沙化土壤贫瘠的理化性状,可以防风固沙、治理沙化土地。     

有机肥配施生物炭对果园土壤反硝化微生物和酶活性的影响

为研究有机肥配施生物炭对土壤反硝化势和反硝化微生物群落结构的影响,以柠檬果园土壤为研究对象,采用盆栽试验,设置不施肥（CK）、常规施肥（F）、有机肥（P）、化肥+生物炭（FP）和有机肥+生物炭（PP）共5个施肥处理,通过实时荧光定量PCR技术和末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）分别研究了反硝化微生物的丰度和群落结构;采用冗余分析（RDA）明确影响反硝化微生物群落结构的环境因子,运用PLS-PM分析揭示影响柠檬果园土壤反硝化势的环境因子.结果表明：①与单施化肥处理（F）相比,有机肥和生物炭（P、FP和PP）处理均显著提高了土壤反硝化势,提高范围为147.8%~1445.3%.有机肥配施生物炭处理较单施有机肥土壤反硝化势降低了23.8%.②与CK处理相比,施肥处理明显提高了nirS和nirK型反硝化微生物丰度;化肥处理（F和FP）显著降低nosZ型反硝化微生物丰度.施加生物炭的处理显著改变反硝化微生物的多样性和均匀度,但具体规律及机质尚不清晰.③ RDA分析结果表明,施肥能通过改变C/N、WC、NO₃^--N、SOC、AK和AP等土壤环境因子,从而影响土壤nirS、nirK和nosZ型反硝化微生物的群落结构.④ PLS-PM结果分析表明,土壤反硝化势与pH和nirK型反硝化微生物丰度呈极显著正相关,NO₃^--N通过影响nirK型反硝化微生物群落丰度间接影响土壤反硝化势.此外,nirK型反硝化微生物群落是柠檬果园土壤反硝化作用的主导菌群.综上,有机肥主要通过调控土壤pH直接影响土壤反硝化势,通过调控NO₃^--N含量影响nirK反硝化微生物丰度间接影响土壤反硝化势,有机肥配施生物炭能减缓单施有机肥造成的土壤反硝化势提高的情况,更适合在该地区果园中进行推广.     

早稻秸秆还田和减钾对晚稻产量和土壤肥力的影响

水稻秸秆是华南双季稻区重要的有机肥资源,为探讨早稻秸秆还田条件下钾肥减量施用对晚稻产量和土壤肥力的影响,于广东省白云区和惠阳区开展大田试验,设置常规施肥（CK）、秸秆还田+常规施肥处理（RS）和秸秆还田+钾肥减施20%（RS-K）这3个处理,分析不同处理的晚稻生物量、钾含量和产量,及土壤速效钾、有机碳、细菌多样性和群落结构等土壤肥力性质的变化.结果表明,RS-K处理的水稻生物量和产量与CK处理无显著差异.与CK相比,RS处理的水稻植株钾含量平均提高了3.97%（白云）和6.91%（惠阳）.RS-K处理的植株钾含量在水稻生长前期显著低于CK处理,但在水稻生长后期两者无显著差异.与CK相比,RS处理显著提高了土壤速效钾含量,平均增幅达13.90%（白云）和21.67%（惠阳）;RS-K处理的土壤速效钾也较CK处理提高了3.56%（白云）和4.23%（惠阳）.秸秆还田处理显著提高了土壤可溶性有机碳含量,但对土壤pH值、有机碳、微生物量碳、硝态氮、铵态氮和有效磷含量无显著影响.与CK相比,秸秆还田处理显著提高了土壤细菌的Chao1和Shannon指数;秸秆还田处理还显著提升了变形菌门、放线菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度,而降低了酸杆菌门、拟杆菌门和厚壁菌门的相对丰度;冗余分析表明,土壤有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、有效磷和速效钾含量是驱动土壤细菌结构群落变化的主要环境因素.综上,早稻秸秆还田可提高土壤速效钾含量和晚稻钾含量,在早稻秸秆还田条件下钾肥减施20%对晚稻钾营养水平和产量均没有产生明显负面影响,且能提高土壤有机碳和细菌多样性.因此,在华南双季稻区,早稻秸秆还田配合钾肥减施20%有利于化肥减施、粮食稳产和培肥地力,对农业绿色发展具有重要意义.     

酸性物质对猪粪秸秆堆肥过程中氮素转化的影响

了解不同酸性物质对堆肥过程中氮素转化和NH_3排放的影响,是筛选保氮添加剂的重要环节,对于堆肥中氮素控制具有重要意义.以新鲜猪粪和小麦秸秆为堆肥原料,磷肥、腐烂苹果和食用醋为添加剂,在实验室进行40 d的静态高温堆肥试验,研究堆肥过程中温度、pH、EC、GI、氮素化合物和TOC含量的变化特征.结果表明,CK、P、A和V这4个处理高温期(50℃)均持续了10 d以上,达到高温堆肥化卫生标准.添加磷肥延缓了堆体进入高温期的时间,降低了堆体的pH值,使整个过程的EC值保持较高水平.各处理氮素损失分别为53.1%、36.2%、46.5%和41.5%,主要集中在0~16 d之间,而P和V处理在16~24 d之间仍有20%左右的氮素损失.其中NH_3-N损失占氮素损失的26.0%、11.8%、21.5%和20.2%.添加酸性物质有效降低了堆肥的氮素和NH_3-N损失,其中以添加磷肥效果最好.堆肥结束时,各处理GI均达到80%以上,达到了腐熟的要求.     

水肥用量对玉米季土壤CO2排放的综合影响

为揭示水肥用量对农田生态系统土壤CO_2排放的综合影响,试验设高水W1(90 mm)、中水W0.85(76.5 mm)、低水W0.7(63 mm)这3个灌水水平,300、255、210和0 kg·hm~(-2)这4个施氮水平和90、76.5、63和0 kg·hm~(-2)这4个施磷水平,采用静态暗箱-气相色谱法对夏玉米地土壤CO_2排放进行原位观测,分析土壤CO_2排放对水肥调控的动态响应.结果表明,玉米季农田土壤CO_2排放呈双峰曲线,主峰值出现在拔节期至抽雄期,次峰出现在抽雄至灌浆期,其他阶段排放通量较低.W1在高肥F1(N 300 kg·hm~(-2),P2O590 kg·hm~(-2))和低肥F0.7(N 210 kg·hm~(-2),P2O563 kg·hm~(-2))水平下全生育期土壤CO_2平均排放通量均显著高于W0.7(P0.05);中肥F0.85(N 255 kg·hm~(-2),P2O576.5 kg·hm~(-2))和F0.7水平下,W0.85与W0.7差异不显著(P0.05).W1水平下,F1比F0.7显著增大14.82%(P0.05);W0.85水平下,F0.85比F0.7显著增大8.03%(P0.05);而W0.7水平下各施肥水平间无显著性差异.单施氮(N 210 kg·hm~(-2))或磷(P2O563 kg·hm~(-2))、氮磷配施(N 210 kg·hm~(-2)、P2O563kg·hm~(-2))较不施肥处理分别显著增加23.70%、19.00%和12.30%,且氮磷交互作用极显著(P0.01).方差分析表明,供应水平相差15%时,水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量影响不显著(P0.05),而对土壤CO_2累计排放量影响显著(P0.05);供应水平相差30%时水肥交互作用对全生育期土壤CO_2平均排放通量和累计排放量均影响显著(P0.05).可见,灌水量、施氮量、施磷量单因素均显著促进土壤CO_2排放,而氮磷配施起抑制作用.土壤CO_2排放与水、肥供应水平均有密切关系,水肥交互显著促进了土壤CO_2排放,通过水肥联合调控可有效调节土壤CO_2排放.     

不同厚度生物降解地膜在崇明生态岛“两无化”稻田中的降解特性研究

2020年6—12月,在崇明生态岛“两无化”水稻种植基地进行大田实验,检测并分析了生物降解地膜的微观形貌、化学结构、相对分子量,探究不同厚度生物降解地膜的降解以及物理化学性质的变化。结果表明:随着覆膜时间延长,不同厚度的生物降解地膜表面均出现孔洞且数量逐渐增多;生物降解地膜中聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)可能发生了诺里什Ⅱ型反应,导致高分子材料分子链的断裂;生物降解地膜相对分子量均先增后减,地膜中高分子在稻田环境中发生了的断裂、重组、分解,形成分子量相对较小的降解物;覆膜135 d时厚度为0.0100、0.0090、0.0085 mm的生物降解地膜的数均分子量分别比初始下降了15.32%、28.54%、22.88%,重均分子量则分别下降了17.00%、21.73%、16.21%。