几种钝化材料对铅冶炼场地土壤重金属的钝化修复效果

通过土壤培养试验,评估了水泥、锰磷改性生物炭和锰磷改性谷壳灰在0%、1%、2%、4%4个施用量下对铅冶炼场地土壤pH以及Cd、Pb和微量元素(Zn、Fe和Mn)有效态含量的影响。研究结果显示:随着水泥施用量的提高,铅冶炼场地土壤pH显著提高,Cd和Pb有效性逐渐降低,水泥处理济源某冶炼场地和株洲某冶炼场地土壤pH分别提高0.89~1.84和0.89~1.76个单位,DTPA-Cd含量分别降低34.3%~53.1%(P<0.05)和59.6%~73.2%(P<0.05),DTPA-Pb含量分别降低21.6%~44.7%(P<0.05)和38.4%~44.3%(P<0.05)。随着锰磷改性生物炭和锰磷改性谷壳灰施用量的提高,铅冶炼场地土壤pH与Cd和Pb有效性均逐渐降低。4%锰磷改性生物炭处理两铅冶炼场地土壤pH分别降低0.51(济源)和0.40(株洲)个单位,DTPA-Cd含量显著降低18.0%(济源)和39.8%(株洲),DTPA-Pb含量显著降低37.8%(济源)和63.1%(株洲)。4%锰磷改性谷壳灰处理两铅冶炼场地土壤pH分别降低0.70(济源)和0.23(株洲)个单位,DTPA-Cd含量显著降低14.9%(济源)和30.2%(株洲),DTPA-Pb含量显著降低37.3%(济源)和54.1%(株洲)。4%水泥处理两铅冶炼场地土壤DTPA-Zn含量分别显著降低36.5%(济源)和59.4%(株洲),DTPA-Fe含量分别显著提高122.7%(济源)和142.9%(株洲),DTPA-Mn含量分别显著降低13.8%(济源)和69.1%(株洲)。4%锰磷改性生物炭处理土壤DTPA-Zn含量显著提高48.7%(济源),DTPA-Mn含量分别显著提高409.7%(济源)和538.6%(株洲),DTPA-Fe含量分别显著降低33.4%(济源)和30.7%(株洲)。4%锰磷改性谷壳灰处理土壤DTPA-Zn含量显著提高63.0%(济源),DTPA-Mn含量分别显著提高290.3%(济源)和73.5%(株洲),DTPA-Fe含量分别显著降低9.5%(济源)和12.0%(株洲)。3种钝化材料降低两铅冶炼场地Cd有效性顺序均为水泥>锰磷改性生物炭>锰磷改性谷壳灰,降低Pb有效性顺序分别为水泥>锰磷改性生物炭>锰磷改性谷壳灰(济源)和锰磷改性生物炭>锰磷改性谷壳灰>水泥(株洲)。研究建议根据铅冶炼场地的具体Cd和Pb污染特征选择合适的钝化材料,以实现对土壤Cd和Pb的有效同步钝化。

变电站并联电容器装置配置及运行状态评价方法

为了监测变电站并联电容器装置运行状态,综合评价并联电容器装置配置及运行状态,本文利用变电站生产管理系统设备资产信息和调度自动化系统电网电压无功运行数据,首先,根据并联电容器所涉及的电压无功相关指标,建立并联电容器装置配置及运行评价指标体系,其次,明确各指标物理意义及评估方法,然后考虑评价体系各指标劣化特点,提出基于劣化度的评价数据归一化处理方法,采用层次分析法与熵权值法相结合的综合评价方法对并联电容器装置配置及运行状态做出量化评价,将该方法应用于某地市公司变电站并联电容器装置的综合评价,评价结果符合装置实际运行状态,并且该方法可实现对并联电容器装置的实时评价,为变电站无功补偿的效果提升提供数据基础。

落干过程对土壤-水稻系统镉和砷形态及有效性的影响

通过盆栽试验,在水稻分蘖盛期土壤水分落干过程的第0、3、5、7天进行连续性取样,研究干湿交替的落干(“氧化”)过程中镉、砷在土壤-水稻系统中的迁移转化动态规律。结果表明:落干过程中水稻各部位镉含量随着落干天数的延长而增加,落干后第5天水稻根内和茎叶镉含量较落干0 d处理分别提高了109%和183%(P<0.05);而水稻根内砷含量随着落干天数的延长先减少后增加,与落干0 d处理相比,落干后第3天减少了41.96 mg·kg^(-1)(P<0.05);茎叶砷含量则随着落干天数的延长而降低,落干后第5天和第7天茎叶砷含量较落干0 d处理分别减少了12%和18%(P<0.05)。落干后第5天处理根表铁膜镉、砷和铁含量分别较落干0 d提高了97%、16%和16%(P<0.05)。随着土壤含水量的降低,土壤Eh逐渐升高、pH逐渐降低、土壤可溶性有机碳增高和有效铁含量降低,促进了土壤中残渣态镉向酸提取态和可还原态镉转化,有效态镉(DTPA法)含量升高,土壤中砷向可氧化态转化,降低有效砷的含量。通过拟合分析可知,当土壤含水率为33.6%左右时,生物可利用的镉和砷含量可同步保持在相对较低水平。综上,对于镉砷复合污染土壤可采取适当的水分管理,通过调控土壤Eh、pH、DOC和有效铁,降低土壤镉砷生物有效性,促进根表铁膜对镉砷的吸附固定,进而减少水稻对镉砷的吸收累积,对重金属镉砷复合污染土壤的修复与治理具有重要意义。

地下水位和长期秸秆还田对土壤镉有效性及稻米镉含量的影响

稻田土壤镉(Cd)容易在水稻中积累进而通过食物链危害人体健康,地下水位和长期秸秆还田对水稻土Cd有效性及水稻Cd吸收积累特性的影响效应值得关注。以红壤性水稻土长期定位试验为对象,选取高地下水位(-20 cm)秸秆还田(HRS)、高地下水位施化肥(HCF)、低地下水位(-80 cm)秸秆还田(LRS)、低地下水位施化肥(LCF)4个处理,检测土壤有效态Cd、各形态Cd占比(BCR法)和水稻地上部Cd含量,分析地下水位和秸秆还田对土壤Cd有效性与形态转化和稻米Cd含量的影响。结果表明:相同水位长期秸秆还田增加了土壤Cd有效性,HRS和LRS处理土壤有效态Cd比HCF和LCF处理分别高49.4%和53.2%。相同施肥处理低水位土壤Cd有效性高于高水位,LCF和LRS处理土壤有效态Cd含量比HCF和HRS分别高46.5%和50.2%。RS下高水位促进残渣态Cd向可氧化态和可还原态Cd转化,化肥下高水位促进酸提取态Cd向可还原和可氧化态Cd转化。相同水位秸秆还田处理稻米Cd含量显著高于化肥处理,高水位下RS处理稻米Cd含量比化肥处理高11.6倍,低水位下则高42.3%。相同施肥处理高水位稻米Cd含量显著低于低水位;RS下高水位稻米Cd含量比低水位低57.4%,化肥下则低95.2%。逐步回归分析结果表明,土壤有效态Cd含量显著地受溶解性有机碳含量的影响,稻米和稻草Cd含量显著地受土壤有效态Cd和有效态Fe含量的影响。地下水位和长期秸秆还田通过改变土壤Cd有效性及Cd形态比例,从而影响水稻对土壤中Cd的吸收积累;高低地下水位下稻田秸秆还田提高了土壤Cd有效性和稻米Cd含量,带来了稻米Cd超标风险。

施硒对不同镉污染土壤当季及后茬水稻镉吸收转运的影响

为探讨施硒对当季和后茬水稻镉吸收转运的影响,本研究选取基本性质相似的中、重度镉污染稻田土壤为对象,采取盆栽试验的方法,研究不同施硒量(0.5、1.0、2.0、4.0 mg·kg^(-1))对当季及后茬水稻各部位镉与硒含量的影响,并探讨其作用机理。结果表明:中度镉污染稻田土壤仅施硒2.0 mg∙kg^(-1)处理使当季稻米镉含量降低28.6%(P<0.05);施硒对重度镉污染土壤当季稻米镉含量均有降低作用,其中施硒1.0 mg∙kg^(-1)处理的降镉效果显著,镉含量降低36.1%(P<0.05);施硒处理使两种土壤后茬稻米镉含量显著降低30.9%~50.7%(P<0.05)。适量施硒(1.0、2.0 mg∙kg^(-1))使当季水稻镉TF茎/根降低21.5%~28.3%(P<0.05),而对后茬水稻镉转运则无显著影响。中、重度镉污染土壤施硒,可增加当季和后茬水稻植株各部位硒含量,硒含量增幅随施硒量增加而增加。稻米镉富集系数随稻米硒含量增加呈自然对数降低(P<0.05)。中度镉污染土壤施硒0.5 mg∙kg^(-1)、重度镉污染土壤施硒≤1.0 mg∙kg^(-1)时,当季和后茬稻米硒含量均低于1.0 mg∙kg^(-1)。研究表明,施硒可通过降低水稻镉吸收而有效降低后茬稻米镉含量,但适宜的施硒量仍需田间验证确定。

钝化材料组合对酸性土壤镉铅砷和中微量元素有效性的影响

采用土壤培养试验的方法,研究了在同等剂量下(6 g/kg土)海泡石(S)、铁锰矿粉(F)和生物炭(B)及其组合对酸性土壤镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、锌(Zn)、铁(Fe)、锰(Mn)有效性的影响,以期筛选出同步钝化酸性土壤镉铅砷且对中微量元素锌铁锰有效性影响小的钝化材料组合。结果表明:海泡石、铁锰矿粉、生物炭及其组合均在一定程度上提高了土壤pH,降低了土壤中Cd、Pb和As的有效态含量,组合处理降低了土壤Cd、Pb和As有效性的效果均优于单施处理。3种钝化材料及其组合在一定程度上降低了土壤中Zn的有效态性,3种钝化材料及其大多数组合降低了土壤Fe和Mn有效性。S_(5)F_(1)B_(0)组合同步钝化土壤Cd、Pb和As效率均较高,该处理土壤有效态Cd、有效态Pb、有效态As和有效态Zn含量比CK分别降低了30.9%、84.5%、60.2%和32.5%,有效态Mn含量上升了19.9%。土壤中有效态Cd、Pb、Zn和Mn含量与pH均显著负相关。S_(5)F_(1)B_(0)组合同步钝化复合污染土壤Cd、Pb、As的效率均较高,可适当提高土壤Mn的有效性,应用时需适当补充Zn元素。

氮素抑制剂对水稻吸收转运镉的影响

在典型镉(Cd)污染稻田上,采用田间小区试验研究脲酶抑制剂N-丁基硫磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂双氢胺(DCD)与尿素同步基施对土壤氯化钙提取态Cd(CaCl_(2)-Cd)、根表胶膜Cd和水稻各部位Cd含量的影响.结果表明:与对照相比,NBPT、DCD和NBPT+DCD处理均在一定程度上降低土壤CaCl_(2)-Cd含量,NBPT+DCD处理CaCl_(2)-Cd含量显著降低15.0%.NBPT与NBPT+DCD处理提高了水稻根表胶膜量.NBPT+DCD处理稻米Cd含量显著降低18.4%,Cd由根向稻米的转运系数(TF_(米/根))、茎向叶的转运系数(TF_(叶/茎))和茎向稻米的转运系数(TF_(米/茎))分别降低20.0%、40.6%和38.1%.Cd的TF_(米/根)和TF_(米/茎)降低是NBPT和DCD配施降低稻米Cd含量的主要原因.NBPT和DCD与尿素同基施是一种降低稻米Cd含量的有效措施.

基于多级中值滤波的电力扰动数据分离建模

电力数据中存在着大量噪声,导致正常数据与扰动数据难以分离,因此提出了基于多级中值滤波的电力扰动数据分离建模方法。选定多级中值滤波窗口,利用该窗口对电力数据进行滤波处理,保留电力数据的细节特征,实现噪声抑制。分析扰动源数据激发的问题,结合干扰源的延迟时间编码搭建电力扰动数据感知模型。根据电力扰动数据感知结果以及稀疏约束范数项,构建电力扰动数据分离模型,实现正常数据和扰动数据的分离。由实验结果可知,该方法的电力扰动数据分离效果好,且最大信噪比为41 dB,达到了研究预期。

能源高粱在轻度与中度镉污染稻田的修复研究

为明确能源高粱在不同镉(Cd)污染程度稻田中的修复能力,应用5种能源高粱在轻度与中度Cd污染稻田中开展植物修复对比试验,测定了能源高粱各部位Cd的积累量、富集系数、转运系数和土壤Cd变化量,并分析了能源高粱Cd的富集特征与土壤Cd含量间的相关性。结果表明:在轻度污染稻田(全Cd含量为0.59 mg/kg),5种能源高粱地上部Cd积累量为13.62~34.70 g/hm^(2),富集系数为1.53~3.38,转移系数为0.25~0.68,‘阿尔托2号’(V4)地上部Cd积累量比‘阿尔托601’(V1)‘、阿尔托901’(V2)和‘阿尔托1号’(V3)分别显著高154.71%、64.90%和30.68%,V3和‘N51M4264’(V5)地上部Cd积累量比V1分别显著高94.89%和141.42%;在中度污染稻田(全Cd含量为1.89 mg/kg),5种能源高粱地上部Cd积累量为14.78~53.35 g/hm^(2),富集系数为0.72~1.65,转移系数为0.24~0.43,V3、V4和V5地上部Cd含量比V1和V2显著高148.26%~260.98%。能源高粱对Cd的富集系数与转移系数呈极显著正相关(P<0.01),与土壤全Cd含量和有效态Cd含量呈显著负相关(P<0.05)。研究表明:5种能源高粱在轻度和中度Cd污染稻田均可以正常生长,其中生物质高粱‘阿尔托2号’具有较好的生物产量及Cd富集与转移能力,可用于中度Cd污染稻田修复;甜高粱‘阿尔托601’的富集与转移能力相对较低,可用于轻度Cd污染稻田安全生产。

我国中亚热带典型红壤丘陵区季节性干旱

以湖南省桃源县 (总土地面积 4 4 5 8.4 km2 )为代表 ,采集该县 196 0～ 2 0 0 1年的气象资料 ,结合有关科研成果 ,深入研究我国典型红壤丘陵区季节性干旱的成因、发生规律及其合理调蓄利用水资源的依据 ,提出了抗御该区季节性干旱的指导思想与基本对策。研究结果表明 ,7月～翌年 2月份是该区季节性干旱的易发期 ,年发生概率在 85 %以上 ,中等和中等以上干旱的年发生概率在 5 0 %左右 ,7～ 8月份和 11～ 12月份为年内的两个高发期 ,且发生概率和危害程度均是 2 0世纪 90年代 >80年代 >70年代 >6 0年代 ,但只要高标准、规范化地采取水土保持措施 ,恢复植被覆盖 ,完善现有水利设施 ,充分发挥“土壤水库”、“生物水库”和现有工程水库的蓄水抗旱潜力 ,以集水区或小流域为基本地理单元再适当兴建小型水利工程 ,确保占土地总面积 10 %左右的塘堰等蓄水面积 ,将 70 %～ 80 %的自然降水通过陆面拦截 (含蒸散 )方式截留并蓄存下来 ,使排出集水区或小流域的水量控制在年降水量的 10 %～ 2 0 % ,并积极推广应用农业节水技术 。

不同生态经济类型区生态农业模式与技术研究

开展区域生态农业建设,是推进农业结构战略性调整,加速农业由资源数量型向技术效益型转化,实现农业可持续发展的必然选择。根据湖南省近10年生态农业研究成果与实践经验,针对全省不同生态经济类型区的自然资源特点和社会经济发展水平,系统研究阐明了山地“林—药—果”、丘陵“草—粮—牧”、岗地“果—粮—猪”、平湖“粮—经—牧—渔”、水域“水生经济作物—水禽—水产”共生、蓄洪垸“林—草—牧—渔”、庭园“猪—沼—果”、城郊(或旅游区)“农业观光园”等区域生态农业实用模式的建设重点与技术要点,并实例分析了推广应用上述高效生态农业模式所产生的经济、生态与社会效益。

红壤丘陵集水区集约经营的水土资源动态与土地持续生产力研究

以湖南省桃源县马家峪集水区 (14 .15ha)为代表 ,重点研究了红壤丘陵集水区集约经营的水土资源动态、土壤肥力演变特点和土地生产力变化状况。 1993～ 2 0 0 2年的定位观测表明 ,集水区中占土地总面积 15 %左右的塘堰 ,不仅可以增蓄集水区陆面 10 %以上的地表径流、截留 78.1%的被侵蚀土壤和 6 5 .4 %的流失营养元素 ,而且使集水区年降水的陆面拦截蒸散、塘堰蓄存、排出水量之比稳定在 7∶2∶1,既保障了集水区系统内水、土资源与养分的平衡和良性循环 ,又有利于丘岗区发展渔业生产与抵御季节性干旱。研究还表明 ,集约经营集水区的土壤侵蚀模数显著下降 ,已接近或低于红黄壤地区的土壤允许流失值 (5 0 0t·km-2 ) ,坡地、旱地和稻田的土壤有机质、氮含量等均稳步增加 (增幅 >10 % ) ,坡地和旱地的土壤贮水量在少雨季节可增加 2 0 %以上 ;农作物大幅增产 (增幅 >2 0 % ) ,林、果、茶。

亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因及其发生规律研究

结合多年气象资料系统研究亚热带红壤丘陵区季节性干旱成因与发生规律结果表明 ,该区季节性干旱严重 ,“土壤 作物”干旱年发生概率为 85 .7% ,其中≥中等干旱年发生概率为 5 0 .0 % ,7～ 8月份和 11～ 12月份为年内高发期 ,以夏秋干旱危害最大 ;气候性干旱 (Z值法 )年发生概率为 5 9.5 % ,其中≥中等干旱年发生概率为31.0 %。“土壤 作物”干旱明显大于气候性干旱 ,且二者发生概率和危害程度均为 2 0世纪 90年代 >80年代 >70年代 >6 0年代 ,表明红壤丘陵区抵御季节性干旱的能力呈下降趋势 ,农业生态系统抗逆性能仍在不断退化。

红壤坡耕地综合治理与开发关键技术研究

坡耕地是在山区落后的生产力背景下,人口与资源矛盾冲突中出现的产物,是重要的农业生产资源。但是,不合理的开垦利用甚至超强度的掠夺式经营,已使坡耕地成为南方红黄壤地区水土流失的主要来源。以湖南的坡耕地为研究对象,在系统地分析了坡耕地治理与开发的主要障碍因素的基础上,根据近10年的攻关研究成果与治理实践经验,阐明了坡耕地治理与开发应采取的原则和选择的模式,并就治理与开发过程中如何防止水土流失、抗御季节性干旱、提高土壤肥力、加快农业产业化进程、建立健全投资机制与激励机制等技术途径和措施进行了较为系统的研究。

红壤丘陵区地表水资源动态与合理调蓄利用研究

以红壤丘陵景观中相对独立且整体性强的集水区为基本单元,重点研究了集水区内降水、蒸散、水量蓄存等地表水资源的年变化。结果表明,降水资源在集水区内的陆面拦截蒸散、塘堰蓄存、排出集水区三者中的分布比例约为7∶2∶1,在水土保持型坡地的植被拦截、土壤渗流、地表径流三者中的分布比例约为3∶5∶2;每公顷1m土体中的土壤贮水量,在丰水季节,水土保持型坡地要比非水保坡地高出864 0～1067 0m3,少水季节则高出647 0～855 0m3。研究结果还表明,以集水区为单元的农业灌溉用水量,一般为年降水量的12%左右,蓄存此水量的塘堰面积应占集水区土地总面积的11%左右,对于塘堰面积已占土地总面积10%左右的红壤丘陵区而言,抗御季节性干旱依靠扩大塘堰蓄水已不现实,其主要途径应是充分发挥水库工程和"土壤水库"的巨大抗旱潜力。

应用Z指数方法判断南方季节性干旱的结果分析

应用"Z指数法"来判断"土壤-作物"系统法所确定的干旱事件并进行对比分析得出:两种方法的指标既相互联系又存在差异。桃源县1960～2001年27次中等和中等以上干旱事件中一致率为29 6%,基本一致率为44 5%,错误率为25 9%,"一致"的个例多出现在60年代,"基本一致"多出现在70～80年代,"错误"多出现在90年代;两者在夏季发生的旱灾中一致性较好,秋季一般,冬季较差;重灾一致性较好,中、轻灾一致性较差;用"土壤-作物"系统法指标判断干旱,重旱约每3年一遇、中旱约1 9年一遇;用Z指数方法标准判断,重旱每7年一遇、中旱约2 1年一遇。

丘岗坡地水土资源保护与协调发展技术研究

阐明了丘岗坡地不同利用方式的降水径流及其导致的土壤侵蚀、土壤水分和土壤养分变化动态与时空分布规律,揭示了丘岗坡地水土资源保护性持续高效利用的技术原理,提出第四纪红土母质发育的红壤坡地水土协调阈值。研究结果还表明,只要治理与开发有机结合,丘岗坡地可以大面积开垦,不会造成水土流失。

湖南省主要类型水稻土镉污染改良利用研究

通过田间定位试验 (30 .0 m2 /处理 ) ,重点探讨了轻、中度污染酸紫泥、黄泥田两种类型水稻土施用钙镁磷肥、高温碱性硅渣、腐殖酸矿粉、石灰 4种改良剂的合理施用技术、改良效应与机理 ,并通过田间微区 (1.0 m2 /小区 )试验 ,研讨了改良配合施用的改良效果 ,提出了 2组投入强度小。

中亚热带红壤丘陵集水区不同开发利用模式

以湖南省桃源县3个地貌完整且地理条件基本一致的集水区为代表,设置耕地集约型、土地半集约型和土地全面集约型3种垦殖模式。11年的定位观测与研究表明:(1)3种模式耕地的产、投水平基本相同,但非耕地的产、投差异甚大,形成了显著不同的土壤肥力演变特点、生物产量和经济效益,即土地集约经营的集水区,土壤侵蚀模数已接近或低于土壤允许流失值(500t/km2·a),土壤有机质、N等的养分含量稳步提高(增幅>10%),坡地和旱地的土壤贮水量在少雨季节增加20%以上,农作物大幅增产(增幅>20%),林、果、茶、鱼等的产量以及土地生产率成倍增长;(2)不同垦殖模式代表了红壤丘陵集水区开发利用的三个发展阶段,即集水区的开发利用将由耕地集约型向土地半集约型、土地全面集约型方向发展,发展进程的快慢主要取决于主导产业或项目的生产要素容量大小、比较利益高低以及科技进步推动等的作用机制;(3)集水区土地开发利用的潜力是水面>坡地>旱地>稻田,合理开发与利用非耕地土地资源的效益巨大。

红壤丘陵集水区土地开发利用潜力与发展机制研究

集水区土地开发与利用的潜力是水面 >坡地 >耕地 ,当非耕地 (包括坡地、水面 )单位面积的投入水平达到或超过耕地时 ,其投产效率和单位面积产值成倍或数倍增加 ;红壤丘陵集水区的土地开发与利用 ,将由耕地集约型向土地半集约型 (耕地集约 +非耕地部分集约 ) ,继之向土地全面集约型 (耕地集约 +非耕地集约 )方向发展 ;发展进程的快慢 ,主要取决于集水区开发利用时所选择的新型主导产业 (或项目 )的生产要素容量大小。