Impact of nitrogen fertilizer source on nitrous oxide (N2O) emissions from three different agricultural soils during freezing conditions

ABSTRACT

Nitrogen (N) application is the main agricultural management that increases nitrous oxide (N₂O) concentration in the atmosphere. Freezing conditions are common phenomenon in the northern China that significantly affect soil N₂O emissions through alterations in nutrients availability and microbial population. To develop a comprehensive understanding of how N fertilizer managements affect soil N₂O emissions during the freezing process, a lab incubation was conducted in three typical cultivated soils (black soil, fluvo-aquic soil, or loess soil) by adding different N fertilizer sources, including ammonium chloride, sodium nitrate, or urea at different N levels (0, 80, 200, or 500 mg N/kg) at the start of freezing. The N₂O emissions in the fluvo-aquic soil were significantly higher than in other soils. The application of nitrate in the fluvo-aquic soil promoted N₂O emissions by five- and seven-fold higher compared to ammonium chloride and urea, whereas N₂O emissions in black soil were enhanced by application of ammonium chloride. Data indicate that denitrification is the major pathway for N₂O production in the fluvo-aquic soil during the freezing process, while ammonia oxidation responses accounts for elevated N₂O production in black soil. No significant influence of N fertilizer levels on N₂O emissions were found during soil freezing. These results suggest that agricultural practices that focus on mitigation of N₂O emissions need to avoid selection of nitrate as N fertilizer source in fluvo-aquic soil prior to the freezing season. Future studies need to focus on how the expression of enzymes and/or shifts in microbial communities respond to different N fertilizers during freezing conditions.     

碱回收技术在棉浆粕行业废水治理中的应用

结合国内棉浆粕行业废水治理的现状,对碱回收技术的原理、工艺进行了介绍分析,并结合工程实例,对碱回收工艺在棉浆粕行业废水治理中的应用进行了探讨。     

外源物质添加对东北黑土氨基酸矿化的影响

采用间歇淋洗好气培养法研究了东北黑土中氨基酸的矿化过程以及添加葡萄糖和葡萄糖与氮肥配施对其质量分数的影响。结果表明：土壤中氨基酸质量分数的变化受到外源物质添加的影响。与对照处理相比,葡萄糖以及葡萄糖与氮肥配施均能促进土壤氨基酸质量分数的积累,并且2种外源物质对氨基酸质量分数的影响相差不多。土壤不同种类的氨基酸具有不同的矿化特征,其中异亮氨酸的矿化速率最快,其次是赖氨酸、缬氨酸、组氨酸和亮氨酸,而精氨酸、甘氨酸和酪氨酸矿化速率较低。此外,土壤中每种氨基酸矿化对总氨基酸矿化的贡献与其在土壤中的质量分数有关,一般来说,氨基酸质量分数高则其矿化的贡献也大。     

长三角地区2000 — 2019年黑碳排放核算及其不确定性

基于国家能源活动统计资料,使用排放因子法建立了长三角地区2000—2019年黑碳排放清单,并利用Monte Carlo方法量化排放因子对黑碳排放核算的影响及不确定性。研究结果表明：（1）近20 a长三角地区总黑碳排放量由10.72×10⁷ kg（2000年）增加至12.54×10⁷ kg（2019年）,增长了16.98%;黑碳排放源结构发生显著变化,2000年居民生活是长三角地区最主要的黑碳排放源（占42.2%）;自2006年开始工业逐渐成为研究区最主要的黑碳排放源,2019年工业排放占长三角地区黑碳排放总量的63.2%。（2）长三角地区黑碳排放存在明显的空间分异。总体而言,江苏省黑碳排放总量和人均黑碳排放强度居长三角地区首位,安徽省单位GDP黑碳排放最高,上海市单位面积黑碳排放强度最高,而浙江省人均和单位面积黑碳排放强度最低。（3）考虑黑碳排放核算过程中排放因子的取值差异,2019年长三角地区黑碳排放总量为7.13×10⁷—14.49×10⁷ kg（95%置信区间）,相对不确定性为?33.50%—35.11%。工业排放因子是长三角黑碳排放核算不确定性的主要贡献者。     

不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu有效性的影响及相关因素分析

本文通过培养试验,研究了不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu总量及形态3年内动态变化的影响,并对影响Cu形态变化的相关因素进行了分析.研究结果显示:不同畜禽粪与化肥配施增加了土壤中Cu的总量,增加效果依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.不同畜禽粪与化肥配施导致了土壤中各形态Cu含量增加,增幅依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.此外,不同畜禽粪与化肥配施还导致了土壤中酸可提取态Cu和残渣态Cu比例增加,可还原态Cu和可氧化态Cu比例减少,变化幅度均呈现猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施的规律.由于酸可提取态Cu占全Cu比例较小(增加后比例仍不足2%),故其对Cu有效性的影响微乎其微,而残渣态Cu的增加,可还原态、可氧化态Cu的减少均表明:不同畜禽粪与化肥配施降低了土壤中Cu的有效性.对于影响Cu形态的相关因素分析,研究结果表明:土壤中各形态Cu与pH值间相关性不显著,但其与有机质含量间相关性极其显著.酸可提取态、残渣态Cu与有机质含量呈显著负相关,可还原态、可氧化态Cu与有机质含量呈显著正相关.此外,畜禽粪与化肥配施增加了土壤中各形态Cu与pH值间的相关性,但对其与有机质含量间关系影响不大.     

西安郊区泾河秋、冬季大气黑碳变化及粒径特征

利用西安郊区泾河大气成分站ρ(BC)(BC为黑碳)、粒子数浓度资料和观象台自动站、探空站数据,对西安郊区秋、冬季ρ(BC)变化特征、粒径分布特征和变化原因进行了分析.结果表明:①泾河郊区ρ(BC)比城区的低.城区ρ(BC)日变化呈三峰特征,峰值分别出现在凌晨02:00、清晨07:00和傍晚20:00,分别为17.0、12.5和21.5 μg/m3.泾河郊区ρ(BC)日变化呈双峰特征,峰值出现在上午09:00和晚上23:00,数值分别为5.5和6.1μg/m3;谷值出现在清晨06:00和下午16:00,数值分别为4.9和2.6μg/m3.②ρ(BC)与不同粒径颗粒物数浓度关系不同,其中与粒径＜4.0 μm粒子的数浓度成正比,与粒径≥4.0 μm粒子(如沙尘)的数浓度成反比;波长指数分析表明,沙尘可致ρ(BC)实测值偏大.③ρ(BC)与近地面逆温强度有密切相关性,R(相关系数)达到0.412 5(P ＜0.000 1);风速小于1.5 m/s时BC易堆积,大于1.5 m/s时则相反;连续降水对BC清除效果显著.     

北京及其北部地区大气降尘中的黑碳含量特征

在北京及其北部地区的10个采样点开展了为期一年的大气降尘样品采集,并测定了降尘样品中的黑碳含量.结果表明:该地区大气降尘中黑碳含量的时空差异明显,变化范围在1.21 ～50.10 mg·g-1之间.研究区总体平均月降尘黑碳含量最低、最高值分别为5月份的3.32mg·g-1和9月份的10.40 mg·g-1.总体而言,整个研究区夏秋季节降尘中黑碳含量普遍高于春冬季节.这主要是由于冬春季节,沙尘天气频发,降尘中表土来源比例增多,对降尘的黑碳浓度起到“稀释”作用.研究区各点降尘中黑碳的年通量在1659 mg·m-2·a-1(北京城区)和761mg·m-2,a-1(丰宁)之间.主要黑碳排放源强度的常年持续性,决定了城市地区的降尘中黑碳通量季节间差异较小.而在一些受沙尘天气影响大的地区,沙尘暴主导的月份里降尘量较多,也产生了相对高的黑碳通量.     

响应曲面法优化制备改性海泡石负载纳米铁材料的试验研究

以直接耐晒黑为目标污染物,以FeSO4浓度、KBH4浓度和改性海泡石的投加量为影响因素,应用Box-Behnken响应曲面法进行了三因素三水平试验,优化了以改性海泡石为载体的纳米铁材料的制备方法.结果表明:在所选的试验范围内,FeSO4浓度和KBH4浓度的交互作用对纳米铁材料的制备有显著影响,对其去除直接耐晒黑性能的影响起到了关键性作用,且FeSO4浓度的影响更为显著;而改性海泡石的投加量和KBH4浓度的交互作用不显著.改性海泡石负载纳米铁的最佳制备条件为:0.13 mol·L-1的FeSO4溶液50 mL,0.18 mol·L-1的KBH4溶液50mL,改性海泡石的投加量为2.86 g.在此条件下制得的纳米铁材料,其XRD谱图在2θ =44.7°处出现了Fe0的特征衍射吸收峰;对直接耐晒黑处理3h后,直接耐晒黑的去除率可达98.9％,比仅采用改性海泡石的去除率提高了35.7％.     

太湖流域农村黑臭河流沉积物中磷形态的垂向分布特征

为揭示太湖地区农村黑臭河流表层沉积物中磷形态的分布特征及各形态磷之间的相关性,本文以宜兴市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流从上游到下游河口共采集了13个表层沉积物样,应用SMT法(The Standards,Measurements and Testing Programme)对柱状沉积物中磷形态进行了分析,并对有机质与各磷形态及其之间进行相关性分析.结果表明:在垂向分布上,沉积物中各形态磷含量随深度加深总体均呈现下降趋势;总磷(Total Phosphorus,TP)的平均含量为659.33~4379.31 mg·kg-1,无机磷(Inorganic Phosphorus,IP)构成沉积物中磷的主要部分,占TP的66.59%~88.25%;盐酸提取态磷(Hydrochloric acid extractable phosphorus,Ca-P)占TP的44.17%~71.47%,占IP的62.17%~83.70%,是构成IP的主要部分.有机质含量与各形态磷之间皆表现出显著的正相关性,反映出垂向沉积剖面上有机质是磷形态含量的重要影响因素.IP、Ca-P、OP(Organic Phosphorus,有机磷)与TP均具有显著的相关关系,表明沉积物中TP含量的增加,主要来自Ca-P,其次是OP;沉积物中OP与Fe/Al-P(NaOH extractable phosphorus,铁铝磷)、Ca-P含量也具有显著的正相关关系,表明OP含量对Fe/Al-P、Ca-P的含量均有影响;Ca-P与Fe/Al-P含量之间存在显著的相关性,说明沉积物中Fe/Al-P的还原释放对Ca-P的形成具有一定的影响.