秸秆焚烧影响南京空气质量的成因探讨

综合利用卫星遥感的火点和云覆盖信息,结合气团后向轨迹分析,探讨了由秸秆焚烧造成的空气污染物的区域尺度输送和本地源对城市空气质量的影响.结果表明,在一定气象条件下,污染物可以发生区域尺度的输送,上风火点与下风城市的污染有明显的相关,将空气污染分为局地型(如,2006年5月31日、2009年11月8日)、区域型(如,2008年10月28日),以及局地区域相结合型(如,2006年6月14日、2007年6月5日、2008年6月2日)3种.应用本文的方法,在有云时,可以通过部分火点和气团后向轨迹分析推测污染物源地.空气污染气象条件分析表明,秸秆焚烧若伴随高空(500hPa)有槽(或位于槽前),低空存在弱切变,气流由周边向中心辐合;同时,若在均压场控制下,等压线稀疏,风速较小或静风,污染物则易积聚而不易输送;逆温层的形成将污染物禁锢在混合层以下,不利于垂直扩散;再加上较大的相对湿度,有利于霾的形成,造成严重空气污染.     

浒苔生物炭与木醋液复配改良碱化土壤效果及提高油葵产量

为探究浒苔生物炭与木醋液复配改良碱化土壤效果及提高作物产量,以龟裂碱土为例,通过田间试验研究不同生物炭施加量(0、1％、2％和4％)与不同木醋液稀释倍数(0、2％)复配对土壤pH、碱化度、全盐、容重、速效磷、有机质、盐分离子、油葵生长和产量的影响,不施加生物炭和木醋液视为对照(CK).结果表明,2％浒苔生物炭+2％木醋液(V2BC2)改良龟裂碱土的综合效果最佳;在最佳处理条件下:①浒苔生物炭与木醋液复配能改善土壤理化性质,具体表现为作物生长期内土壤平均pH、碱化度和全盐含量显著降低,较CK分别降低12.14％、40.63％和42.75％,土壤容重显著减小,较CK减小20.78％;②浒苔生物炭与木醋液复配能显著降低土壤Na+、Cl-和SO42-含量,较CK分别降低47.17％、45.32％和33.33％,提高土壤K+和Ca2+含量,其他离子含量的差异不显著;③浒苔生物炭与木醋液复配显著提高土壤养分含量及有效性,增强土壤酶活性,与CK相比,速效磷提高2.88倍,有机质提高58.76％,土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性分别提高0.92、1.02和2.29倍;④油葵产量在V2BC2处理时最高,为3 546.7 kg-hm-2,较CK增产2 325.3 kg-hm-2.因此,浒苔生物炭与木醋液复配能进一步提高盐碱土改良效果及作物产量.     

能源作物甜高粱对镉污染农田的修复潜力研究

通过田间控制试验,研究在不同镉污染条件下甜高粱对镉的吸收和积累规律,并采用先进固态发酵(ASSF)技术对甜高粱进行能源化利用,阐明能源植物甜高粱对镉污染农田的修复潜力.结果表明:甜高粱对镉具有较强的吸收能力和耐性,在不同浓度的镉处理条件下,均可以完成正常生育期(167 d),但当土壤镉含量达到33 mg·kg~(-1)时其生长受到显著抑制.在甜高粱植株内,根部的镉浓度最高,呈现根茎叶籽粒的分布特点,单株镉的积累量最高可达到0.84 mg(土壤镉含量为18 mg·kg~(-1)).甜高粱对镉的吸收与土壤中的镉含量具有显著的线性关系(P0.05),随着土壤中镉含量的增加显著增加,但是镉处理对甜高粱茎秆的糖和水分含量,以及发酵过程中糖利用率和乙醇转化率均没有影响.因此,在镉污染农田上种植甜高粱,可以确保生产的产品不进入食物链而进入能源产业链,既可以生产生物乙醇的原材料,产生经济效益,又可以吸收土壤中镉,实现对镉污染农田的边生产边修复.     

华北引黄灌区粮食产量与农业土壤资源质量时空分布特征

明确作物产量和土壤养分时空变异可以更好地掌握农田生产力和土壤质量情况,对农业资源合理配置以及提高生产力可持续性有着非常重要的意义。利用华北平原引黄灌区下游农田作物产量数据和耕地质量监测数据,对华北平原引黄灌区下游作物产量的演变以及有机质和养分的空间分布进行分析,阐明该地区作物产量、土壤养分的空间分布特征。结果表明：灌区的农田生产力水平存在显著的空间和时空差异。20世纪80年代末以来,农田生产力水平整体呈上升趋势,冬小麦高产田分布在黄河下游北岸中部地区的齐河县和下游南岸三个县,范围是6084.0~6861.0 kg/hm²,夏玉米产量空间分布整体上呈现出中间高两端低的特征,其中齐河县的产量最高,为7524.0 kg/hm²。灌区农田土壤有机质、氮、磷、钾养分具有明显的时空分布差异,有机质和速效钾含量最高的德州市分别为16.30 g/kg和202.40 mg/kg,全氮含量最高的淄博市为1.17 g/kg,有效磷含量最高的泰安市为34.56 mg/kg。研究表明,灌区的生产力水平一直不断在提升,仍有很大的增长空间。掌握养分分布特征和土壤肥力的空间差异来制定合理的施肥措施,可为今后该地区实现精准农业和高产稳产提供科学依据。     

成都平原氮磷化肥施用强度空间分布及影响因素分析

掌握化肥施用强度的空间分布及影响因素,对施肥的精准管理和污染防控意义重大.以往研究多限于人为因素的探讨而缺乏自然地理因素对化肥施用强度空间分布的影响分析.基于成都平原23492个点位的化肥调研数据,结合地统计学方法和地理信息系统（GIS）技术,探究该区域2010~2015年均氮和磷化肥施用强度的空间分布特征及影响因素.结果表明：①研究区2010~2015年均氮和磷化肥施用强度总体处于120~360 kg·hm^-2和60~180 kg·hm^-2的中低风险强度.高风险强度主要分布在郫都、彭州、什邡、龙泉驿和金堂等粮（果）蔬种植区,相对低值区多分布在南部和东北部;②氮和磷化肥施用强度的块金系数为66.17%和41.60%,其空间分布受结构性和随机性因素共同作用决定,呈中等空间自相关性;③人为和自然因素均对氮和磷化肥施用强度的空间分布影响显著.种植作物类型（细分类）能独立解释12.90%和25.10%的施氮和施磷空间变异,是影响氮和磷施用强度空间分布的主控因子;成土母质的重要性仅次于种植作物类型,且对于施磷强度独立解释能力约是施氮强度的3.6倍.在种植作物类型起主要决定作用时,成土母质仍深刻制约和影响研究区氮和磷化肥施用强度的空间分布.因此,进行化肥施用管理和环境风险分析时需重点考虑种植作物类型和成土母质的综合作用,在磷肥施用方面更应关注成土母质的影响.     

多菌种混合发酵转化秸秆技术的研究及应用进展

农作物秸秆是农业生产的副产品,也是一项重要的生物资源。利用微生物的广泛适应性和多功能性来转化秸秆已日益受到国内外科学研究者重视,特别是多菌种混合发酵是将秸秆纤维素转化为蛋白质、乙醇、乙酸等最具发展前景的方法。文章通过混合菌降解秸秆纤维,转化利用秸秆制蛋白饲料、燃料酒精、农用沼气等方面,对混合菌发酵转化秸秆技术的研究进展进行阐述。混合菌发酵转化秸秆已成为农业综合开发领域的一个亮点,正在朝着多元化,深层次的方向发展。     

秸秆沼气干发酵基质中微生物DNA提取方法筛选

比较了4种处理方法对从秸秆沼气干发酵基质中提取微生物总DNA纯度和产量的影响,以及添加PVP和使用试剂盒对DNA粗提液的纯化效果,试图寻找一种适用于从秸秆沼气干发酵基质中提取微生物总DNA的有效方法。结果表明:采用冻融处理和酶处理相结合的方法得到DNA提取液的A260/A230和A260/A280相对较高,与其它3种方法有显著性差异(P≤0.05);提取液中添加PVP对去除DNA粗提液中的腐殖酸有一定效果,但添加量1%⁶%的效果差异不显著;经细菌DNA纯化试剂盒纯化后A260/A230和A260/A280分别达到(1.223±0.156)和(1.737±0.120)。对吸附了磷酸盐的氢氧化钽进行解吸,当pH=12时解吸率为52.45%。研究结果表明,氢氧化钽能够有效地去除水溶液中磷酸盐的吸附剂。     

我国主要蔬菜和粮油作物的砷含量与砷富集能力比较

根据国内外文献报道,对蔬菜和粮油作物中砷的累积特点和富集能力进行总结和分析.结果表明.清洁区和污染区蔬菜的砷含量变幅分别为0.001-1.07 mg·kg-1和0.001-8.51 mg·kg-1(鲜重),均值分别为0.035 mg·kg-1和0.068 mg·kg-1不同种类蔬菜的砷含量由大到小,依次为:叶菜类>根茎类>茄果类>鲜豆类;清洁区和污染区粮油作物的砷含量变幅分别为0.001-2.20 mg·kg-1和0.007-6.83 mg·kg-1(干重),均值分别为0.081 mg·kg-1和0.294 mg·kg-1,其中水稻的砷含量显著高于小麦和玉米.从富集系数来看,叶莱类蔬菜的砷富集系数最高,芹菜、蕹菜、茼蒿、芥菜等蔬菜的抗砷污染能力较弱.粮食作物玉米的抗砷污染能力较强.与蔬菜砷限量标准(GB4810-1994)相比,我国砷污染区的蔬菜中有32.2%的样本砷含量超标,其中叶菜类和根茎类的超标率分别为47.9%和12.8%.与粮食砷限量标准(GB4810-1994)比较,我国污染区粮油作物的样本砷超标率为34.8%,其中水稻的超标率高达42.9%.玉米和小麦的超标率均高于20%.     

Size distributions of aerosol and water-soluble ions in Nanjing during a crop residual burning event

To investigate the impact on urban air pollution by crop residual burning outside Nanjing, aerosol concentration, pollution gas concentration, mass concentration, and water-soluble ion size distribution were observed during one event of November 4-9, 2010. Results show that the size distribution of aerosol concentration is bimodal on pollution days and normal days, with peak values at 60-70 and 200-300 nm, respectively. Aerosol concentration is 10⁴ cm^-3. nm^-1 on pollution days. The peak value of spectrum distribution of aerosol concentration on pollution days is 1.5-3.3 times higher than that on a normal day. Crop residual burning has a great impact on the concentration of fine particles. Diurnal variation of aerosol concentration is trimodal on pollution days and normal days, with peak values at 03:00, 09:00 and 19:00 local standard time. The first peak is impacted by meteorological elements, while the second and third peaks are due to human activities, such as rush hour traffic. Crop residual burning has the greatest impact on SO₂ concentration, followed by NO₂, O₃ is hardly affected. The impact of crop residual burning on fine particles (< 2.1 μm) is larger than on coarse particles (> 2.1 μm), thus ion concentration in fine particles is higher than that in coarse particles. Crop residual burning leads to similar increase in all ion components, thus it has a small impact on the water-soluble ions order. Crop residual burning has a strong impact on the size distribution of K⁺, Cl^-, Na⁺, and F^- and has a weak impact on the size distributions of NH₄⁺, Ca²⁺, NO₃^- and SO₄^2-.     

作物生长和氮含量对土壤-作物系统CO2排放的影响

为探讨作物生物学特征对土壤-作物系统CO₂排放的影响,本研究基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,以冬小麦和水稻作物为研究对象,采用盆栽和大田试验的方法,在作物生长的主要生育期原位测定了土壤-作物系统CO₂排放速率,同时测定了作物生物量和氮含量.研究结果表明:①土壤-作物系统CO₂排放在生长季内呈现动态变化,土壤-水稻系统CO₂排放高于土壤-冬小麦系统.②作物暗呼吸速率与生物量呈显著线性相关.③作物暗呼吸系数(R_d)的季节变化可以用植株氮含量来描述.冬小麦R_d与N含量的关系可用线性方程R_d=0.0124N-0.0076(R²=0.9879,p<0.001)表示;水稻R_d与N含量的关系可用二次方程R_d=0.0085N2-0.0049NR²=0.9776,p<0.001)表示.④作物根系的参与极大地促进了土壤呼吸.冬小麦生长季土壤表观呼吸CO₂平均值为247.2 mg·(m²·h)^-1 ,高于未种作物土壤1.78倍,水稻生长季为215.3 mg·(m²·h)^-1 CO₂,高于未种作物土壤的3.38倍.冬小麦根系呼吸系数大于水稻,其根际呼吸对土壤表观呼吸的贡献高于水稻.