颗粒粒径对玉米秸秆生物碳吸附锶的影响

以玉米秸秆为原材料,采用限氧裂解法于350℃下制备了不同粒径的生物碳(BC-9.31、BC-20.26、BC-60.77、BC-71.07、BC-101.9,数字代表样品的中值径μm),研究颗粒粒径对生物碳吸附锶的影响.结果表明:生物碳的颗粒粒径对核素锶的吸附速率和吸附容量均有显著影响.生物碳对锶的吸附动力学符合准二级动力学模型(R2,0.99),颗粒最细的BC-9.31吸附速率最大(4.48 mg·g~(-1)·h~(-1)).随着颗粒粒径的增加,锶的吸附速率呈指数降低,其吸附速率差异高达20倍.生物碳对锶的吸附等温曲线符合准Langmuir模型(R2,0.94~0.99),饱和吸附容量为9.09~23.81 mg·g~(-1).随着粒径的增大,锶的吸附容量先降低后增高又降低,粒径最小的BC-9.31(23.81 mg·g~(-1))吸附容量最大,吸附容量最小的则是BC-60.77(9.09 mg·g~(-1)),两者相差2.6倍.pH对生物碳吸附锶具有重要影响.在溶液pH值较低时(1.93~4.74),对锶的吸附去除率急剧增加(3.94~9.17倍);而pH值较高时(4.74~11.85),吸附去除率缓慢提高(1.11~1.68倍).pH值也是颗粒粒径影响的重要参数,随pH值增加颗粒粒径对生物碳吸附锶的影响程度显著减小.生物碳极性指数与锶饱和吸附量和吸附速率均呈正相关关系,表明极性官能团是锶的重要吸附位点.     

丹江口库区覆膜耕作土壤氮素淋失随夏玉米生长期的变化

土壤氮素淋失是农业非点源污染的重要形式,也是水源地水质恶化的重要原因.以丹江口库区五龙池小流域为研究区,以农田黄棕壤种植夏玉米为例进行田间氮素淋失实验,通过与无覆膜耕作进行对比,研究覆膜耕作条件下土壤氮素淋失随玉米生长期的变化.结果表明,覆膜耕作土壤TN和NO_3~--N淋失量均明显低于无覆膜耕作,分别低25.68%和20.25%.夏玉米生长期内,覆膜土壤TN淋失量表现为苗期最高,拔节期和抽穗期显著降低,成熟期略微升高的变化趋势;覆膜土壤NO_3~--N淋失量表现为在苗期最高,拔节期显著降低,随后缓慢降低的变化过程;覆膜土壤NH_4~+-N淋失量表现为在苗期较低,拔节期升至峰值,抽穗期降至谷值,成熟期显著升高的变化特征.覆膜土壤TN和NO_3~--N淋失量分别与土壤中TN和NO_3~--N含量之间呈线性函数和指数函数关系;与土壤含水量和降雨量之间呈线性函数关系.上述结果表明,覆膜能降低土壤中氮素的淋失量,将对减少库区农业非点源污染具有明显的作用.     

东北地区玉米冷害预测评估模型改进研究

考虑到东北气候变暖和玉米种植范围扩大的事实,利用大量的长期观测资料,详细分析了东北玉米模型作物发育参数的时空变异特点,进行了玉米模型发育参数的区域划分,得到了反映发育特性的晚熟、偏晚熟、中熟、中早熟和早熟5个品种的熟性类型区。改进了模型发育参数,采用以年代平均发育期间累积CHU为指标的变化的发育参数,克服了气候变暖对发育参数的影响,取得了较好的模拟效果。根据作物生育过程的前后连续性和气象条件影响的复杂多样性,建立了考虑抽雄期延迟、抽雄以后热量条件和储存器官干重变化的动态、综合冷害指标,取得了有益的进展。改进后的模型和冷害指标对东北地区玉米延迟性冷害的历史拟合准确率达到95．6％,技巧评分89．5％,较原有单一指标对冷害的历史拟合率和预报检验效果有明显的改善,可应用于东北区域玉米冷害的预测和评估。     

滇池流域套作玉米对蔬菜农田地表径流污染流失特征的影响

采用田间小区试验,在自然降雨条件下,对滇池流域蔬菜(豌豆、西葫芦、马铃薯)单作与玉米套作蔬菜两种种植模式下农田地表径流的产生量与径流污染(TN、TP、COD、SS)的浓度进行了分析研究.结果表明:蔬菜单作和玉米套作蔬菜种植模式下地表径流量分别为94.7～128.9m·3hm-2和52.6～76.4m·3hm-2.蔬菜单作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为10.6～35.8、0.79～3.23、54.6～224.1和35.0～478.3mg·L-1,流失量分别为1.74～2.39、0.18～0.26、7.71～10.59和10.4～21.7kg·hm-2;地表径流TP流失量以马铃薯单作模式最大,其余径流污染流失量以豌豆单作种植模式最大.玉米与蔬菜套作种植模式下地表径流中TN、TP、COD和SS浓度分别为11.7～23.8、0.23～3.54、26.5～222.1和49.7～541.3mg·L-1,流失量分别为0.82～1.22、0.10～0.16、4.17～6.03和8.71～12.6kg·hm-2;地表径流污染流失量均以玉米套作西葫芦种植模式最小.玉米套作蔬菜种植模式显著减少蔬菜农田地表径流量和径流污染流失,对地表径流量、地表径流TN、TP、COD和SS流失量的最大削减率分别为44.5%、53.1%、46.4%、52.1%和42.2%.     

人工合成纳米TiO_2和MWCNTs对玉米生长及其抗氧化系统的影响

通过营养液培养试验,研究了纳米金红石相TiO2和多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs)2种人工合成纳米材料悬浮液对玉米幼苗生物量、根系形态、抗氧化酶活性和脂质过氧化的影响.结果表明,在纳米材料悬浮液培养9d后,纳米金红石相TiO2对玉米生长有显著抑制作用(p0.05),50、100、200 mg/L浓度处理的植株根系干物质量分别比对照低40.31%、48.06%、62.02%;而MWCNTs对植物生长的抑制不明显.在2种纳米材料处理下,植物组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和过氧化物酶(POD)活性均显著升高(p0.05).纳米金红石相TiO2处理使玉米植株体内脂质过氧化产物MDA含量增多,而MWCNTs处理下MDA含量减少但无显著性变化.说明纳米金红石相TiO2的植物毒性比MWCNTs大,2种纳米材料都能引起植株产生氧化应激,仅纳米TiO2造成氧化损伤,这可能与2种纳米材料的化学组成和形状不同有关.     

玉米秸秆生物炭固化细菌对镉砷吸附

为了确保细菌对镉砷复合污染土壤的修复效果,对细菌进行固定化处理.本研究将细菌悬液(Delftia sp. B9, B9)、玉米秸秆生物炭(corn stalks biochar,CSB)以及玉米秸秆生物炭-细菌复合体(corn stalks biochar-bacteria complex,B-CSB)作为3种吸附材料,探究3种材料对镉和砷的吸附特性及pH对3种材料去除水中镉砷离子性能的影响,进行了等温吸附模型拟合,并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对3种材料进行表征分析,同时探究添加B9、 CSB和B-CSB对土壤中镉和砷形态变化的影响.结果表明, 3种材料对Cd²⁺的饱和吸附量分别为49.43、 82.68和75.38 mg·g^-1;对As的饱和吸附量分别为24.67、 42.92和34.03 mg·g^-1.添加B-CSB可使土壤中的弱酸可溶态Cd显著下降,残渣态Cd显著增加;铁型砷含量显著减少,残渣态砷含量增加.B-CSB是一种更有效地修复镉砷复合污染的材料.     

玉米-大豆复合种植模式下玉米根区细菌群落特征分析

为揭示玉米-大豆复合种植模式下玉米根区土壤理化特征和细菌群落结构的变化,解析复合种植引起的土壤理化因子与细菌群落动态变化的关系,以单作和复合种植条件下的玉米根区土壤和根系为研究对象,采用常规分析方法测定土壤理化性质和酶活性,采用Illumina NovaSeq高通量测序技术测定土壤微生物群落结构和多样性.与单作相比,复合种植玉米土壤的电导率、有机质、速效钾、有效磷、全氮和土壤酶活性均显著升高,两种种植模式根际土壤细菌群落间的α多样性和β多样性差异显著.复合种植玉米根际土壤中有11个菌属的丰度显著高于单作,土壤全氮、有效磷以及过氧化物酶活性对玉米根际菌属分布贡献最大,其中unclassified Vicinamibacterales、 unclassified Geminicoccaceae、 MND1、 unclassified Gemmatimonadaceae、 Acidibacter、 unclassified Vicinamibacteraceae、 Sphingomonas和unclassified Comamonadaceae 的丰度与全氮含量呈显著正相关.玉米-大豆复合种植主要影响玉米根际土壤的细菌群落,且具有良好的土壤培肥和微生物多样性调控作用,为合理套作和维持农业生态系统生物多样性提供理论依据和实践指导.     

高铁酸钾复合液预处理促进玉米秸秆酶解效率的作用机制

高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液，其内含有大量Fe⁶⁺、ClO^-、OH^-，具有破坏木质纤维素顽固结构，提升酶解糖化的潜力.以玉米秸秆为原料，并将其应用于复合液预处理与后续酶解糖化试验中，主要得到以下结论：新鲜复合液在45℃下预处理24 h固液比为10%(m/V)时，秸秆的酶解糖化效果最佳，还原糖产量高达362.92 mg·g^-1，较对照提高了308.88%；通过机理研究发现，复合液会破坏秸秆表面结构，去除木质素和部分半纤维素，使更多纤维素暴露出，从而提高酶解效率；同时发现，复合液中起主要作用的离子是OH^-和ClO^-，两者相互促进，但不具协同作用；通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论；经6次循环利用后，复合液的预处理效率降低了约55.48%.综上，高铁酸钾复合液预处理技术可破坏木质纤维素顽固结构，此项预处理技术的研发为农业废弃物的资源化利用提供了新思路.     

秸秆覆盖与氮减施对土壤氮分布及地下水氮污染影响

为探究不同秸秆覆盖方式与氮减施对土壤氮分布、地下水氮污染及夏玉米产量的影响,于2017～2018年在河套灌区开展田间试验.本试验设置常规施肥为对照(CK 处理),以30％氮减施(N1)、20％氮减施(N2)和10％氮减施(N3)为3 个减施水平处理,每个减施水平设秸秆表覆(B 处理)和秸秆深埋(S 处理)这2 个处理....