利用上流式双层厌氧滤器启动厌氧氨氧化研究

厌氧氨氧化是一种高效的脱氮处理工艺,但其启动和运行过程困难,高效反应器是解决此问题的有效手段。本文利用改进的上流式双层厌氧滤器开展厌氧氨氧化启动反应的试验研究。在反应器填料上分别接种反硝化污泥、厌氧污泥、混合污泥,通过模拟废水提供自养反硝化条件,并逐步提高基质浓度和水力负荷,促使菌群向厌氧氨氧化反应转变。试验发现,反硝化污泥、厌氧污泥、混合污泥均可启动厌氧氨氧化反应,启动时间分别为42、54 d和45 d。以反硝化污泥为接种物的启动效果最好,启动时间较短且废水氮素去除率高,总氮去除率最高达到82.2%。双层填料的反应器有效提高了厌氧氨氧化的稳定性,该反应器中厌氧氨氧化菌对氨氮、亚硝氮的适宜浓度负荷为270、360 mg·L^(-1),废水中COD浓度不宜超过150 mg·L^(-1),系统中存在厌氧氨氧化和甲烷化共存的效应。

中国种养业废弃物肥料化利用发展分析

近年来中国种养业发展迅速,随之产生的废弃物数量也呈现大幅度增长,由于人们对种养业废弃物资源的认识不够,特别是将废弃物肥料化利用重视程度不够,造成了资源浪费,加重了环境污染。在国家大力推进"加快废弃物资源化利用"的背景下,该文总结了中国种养业废弃物肥料化利用的现状,概述了废弃物肥料化利用的主要方式和相关技术,分析了中国在种养业废弃物肥料化利用过程中存在的突出问题,提出了相应对策建议,并对未来中国种养业废弃物肥料化利用的发展趋势进行了展望,为中国种养业废弃物资源化利用,特别是肥料化利用的发展提供参考。

旋耕转深松和秸秆还田增加农田土壤团聚体碳库

土壤耕作和秸秆还田能够显著影响土壤结构和养分周转,也是土壤团聚体分布及更新周转的主要驱动因素。该研究基于连续9 a的旋耕-深松定位试验,对比了长期旋耕农田转变为深松以及秸秆还田对农田土壤0~50 cm土壤团聚体分布、稳定性及团聚体碳含量的影响,分析了团聚体碳对土壤有机碳的贡献率及相互关系。研究结果表明,将长期旋耕农田转变为旋耕-深松农田显著影响了0~50 cm土层的团聚体分布及其碳含量。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式能够显著提高表层土壤较大粒级团聚体的比例,且显著提高了土壤团聚体稳定性,分别比旋耕-深松无秸秆还田(RTA-STA)、旋耕秸秆还田(RTS)和旋耕无秸秆还田(RTA)处理高6.1%、65.4%和87.8%;同时,RTS-STS处理显著提高了0~20 cm土层团聚体碳含量和对有机碳的贡献率,虽然在20~30和30~50 cm土层之间,2个处理的团聚体碳含量差异并不明显,但RTS-STS处理的团聚体碳含量对有机碳的贡献率较0~20 cm土层和RTS处理显著降低。通过耕作方式转变、秸秆还田和两者的交互作用对土壤团聚体分布及其碳含量影响的作用力分析可看出,耕作、秸秆及其交互作用是影响不同土层中各处理在不同粒级团聚体分布比例及碳含量差异的主要因素。通过相关分析表明,土壤有机碳含量与团聚体稳定性及其自身碳含量之间存在显著或极显著的正相关关系。旋耕-深松配合秸秆还田(RTS-STS)模式促进了0~20 cm土壤团聚体的形成和稳定,提高了土壤团聚体碳库和对有机碳的贡献,对提升土壤有机碳水平具有积极意义。

我国规模化养猪场粪便重金属污染特征与农用风险评价

系统收集了我国21省市规模化养猪场粪便和11省市猪饲料重金属浓度数据,分析了其污染特征,同时对各省市猪粪总量及其重金属总含量、猪粪安全农用年限进行了估算。结果表明:在21省市中,猪粪中Cu、Zn、As、Cd、Cr平均含量超标省市分别占到95.2%、85.7%、33.3%、20%和5.26%。在其中有猪饲料数据的11省市中,猪饲料Cu含量超标的样品数量占到100%(四川除外,为75%),超标倍数在13.2~49.0之间;猪饲料Zn含量超标的样品数量占到60.0%~100%,超标倍数在1.3~9.5之间。猪粪和饲料间Cu、Zn达到极显著相关水平(p<0.01)。猪粪安全农用估算结果表明,限制我国规模化养殖场猪粪农用的主要因素是Cu、Zn和Cd。吉林省、辽宁省和山东省分别连续施用猪粪16、23、91 a,土壤中Cd含量超过国家土壤质量二级标准(GB 15618—2008)。北京连续施用猪粪65、51 a而天津连续施用猪粪53、91 a,土壤Cu和Zn含量分别超过国家土壤环境质量二级标准。建议在生猪养殖及其粪便农用过程中,不仅要从源头严格控制饲料中Cu、Zn等微量元素添加量,还应按照标准严格控制猪粪农田施用量。

长期施用有机肥对潮土土壤肥力及硝态氮运移规律的影响

以连续不同年限定位施用有机肥的小麦-玉米轮作农田为研究对象,设置4个处理:连续施用化肥(长期施用化肥,未施用有机肥);3年连续施用有机肥(不施化肥);5年连续施用有机肥(不施化肥);20年连续施用有机肥(不施化肥),探索不同年限连续有机施肥下土壤肥力、小麦产量和土体硝态氮累积量分布的变化。结果表明,连续施用有机肥可显著降低土壤容重、增加土壤中速效养分含量,且年限越长,效果越明显。化肥处理的小麦产量显著高于有机肥处理,有机肥处理中小麦产量随施肥年限的增加而降低,但无显著性差异。不同土壤深度硝态氮累积量表现为有机肥处理大于无机肥处理,小麦季大于玉米季;随着土壤深度增加土壤硝态氮累积量呈现先降低后增加的趋势,且各土层硝态氮累积量随施用有机肥年限增加而增加;通过分析80~100 cm土层硝态氮累积量发现,20年连续施用有机肥处理在此层的累积量最大达240 kg·hm^(-2)。由此可见,连续施用有机肥可降低小麦产量,连续20年施用有机肥土壤硝态氮总累积量和土体下层累积量均达到最大,具有一定的硝态氮淋失风险。因此,需采取一定的措施来增加作物产量,减少硝态氮累积,防止地下水硝态氮污染。

盐碱土壤调理剂对玉米生长及土壤的改良效果

采用盆栽试验研究了以糠醛渣、腐植酸尿素等为主成分研制的盐碱土壤调理剂对玉米生长及土壤的改良效果。结果表明,在氮、磷、钾用量相同的情况下,与速效肥料处理相比,盐碱土壤调理剂处理的玉米生物量增加1.86%~48.56%,叶绿素含量增加2.60%~4.77%,植株的氮、磷、钾吸收量增加3.51%~64.2%,土壤有机质含量增加12.77%~14.28%,土壤氮、磷、钾增加0.70%~9.46%,土壤含水量增加11.29%~11.36%,土壤pH值下降0.03,土壤EC_(25)降低15.8%~20.10%。说明施用盐碱土壤调理剂能促进玉米生长,增强玉米叶片光合能力。

长期施肥对山东潮土磷盈亏及农学阈值的影响

为了揭示长期施肥对山东潮土磷素盈亏、农学阈值的影响,以冬小麦-夏玉米轮作为研究对象,通过33 a长期定位施肥试验研究土壤磷素盈亏、土壤有效磷对磷素盈亏响应,明确土壤有效磷农学阈值;试验采用裂区设计,包括单施化肥和有机无机肥配施两大主处理。结果表明,不施磷和只施有机肥处理磷素亏缺量分别为23.27~29.20 kg/(hm 2·a),12.10~22.27 kg/(hm 2·a);单施磷肥和有机无机磷肥配施磷盈余量分别为68.34~85.99 kg/(hm 2·a),88.84~107.64 kg/(hm 2·a)。单施化肥和有机无机肥配施两大主处理每盈余100 kg/hm 2磷素,土壤有效磷分别增加0.76,1.46 mg/kg,有机无机肥配施处理有效磷对磷盈亏的增幅响应更大。单施化肥处理中小麦和玉米的有效磷农学阈值分别为12.60,8.90 mg/kg,有机无机肥配施处理中作物产量和土壤有效磷含量关系不明显。长期耕作下,不施磷肥和单施有机肥处理需增施磷肥或增加有机肥量来增加土壤磷素;施磷处理中可适当减少施磷量来调控土壤磷盈亏;根据农学阈值和有效磷转化率合理确定施磷量。

施肥对黄河三角洲盐碱地作物产量及其构成因素的影响

通过田间试验探讨了抗盐施肥对黄河三角洲盐碱地小麦、玉米、棉花和花生产量及其构成因素的影响。结果表明:与农民习惯施肥处理(FP)相比,优化施肥处理(OPT)、化学抗盐施肥处理(CHP)和有机抗盐施肥处理(ORP)分别使小麦产量增加了16.0%、17.9%和28.0%,生物抗盐施肥处理(BIP)和ORP处理分别使玉米产量增加了18.3%和17.6%,OPT、CHP、ORP及BIP处理分别增加棉花产量14.0%、18.2%、21.0%和24.6%,ORP和BIP处理分别增加花生产量15.6%和13.7%。说明合理施肥配合生物、化学和有机抗盐措施可显著提高黄河三角洲盐碱地的作物产量。

长期定位施肥对山东潮土有效磷及磷库演变规律的影响

为研究长期定位施肥对土壤磷素的影响,在山东潮土区冬小麦-夏玉米轮作制度下,通过连续33年的长期定位施肥试验,研究土壤有效磷变化、磷库的演变及两者比值(PAC)的变化关系。试验设8个处理:不施肥(CK)、氮(N)、氮磷(NP)、氮钾(NK)、磷钾(PK)、氮磷钾(NPK)、减量氮磷钾(N_(15)PK)和增量氮磷钾(N_(25)PK),同时设置8种不同施肥模式下增施有机肥处理。结果表明,对于土壤全磷、有效磷及PAC值,增施有机肥处理高于不施有机肥处理,施用磷肥处理高于不施磷肥处理;随着年限增加,不施磷肥和只施化学磷肥由于作物吸收、养分流失及形态转化等原因导致土壤磷库有所减小,而增施有机肥处理保持稳定;对于PAC值变化,不施有机肥处理随年限增加而降低,增施有机肥处理随年限增加而增加,PAC值总体较低,与土壤性质有关。综合来看,化学磷肥配施有机肥更能有效地提高土壤磷含量,保证磷素的供应,这为潮土区施肥管理和土壤培肥提供科学依据。

长期定位施肥对山东潮土磷肥回收率演变及不同作物磷素吸收的影响

以小麦-玉米轮作农田为研究对象,通过连续33年的长期定位试验研究山东潮土不同施肥模式下磷肥回收率演变趋势及小麦玉米对磷素吸收特征。结果表明,磷肥回收率与施肥模式之间存在很大关系,平衡施肥处理及平衡施肥增施有机肥可提高磷肥回收率;氮磷施肥、平衡施肥处理(Olsen P 0~80 mg/kg)和玉米平衡施肥增施有机肥处理(Olsen P 0~200 mg/kg)磷肥回收率随土壤有效磷的增加而增加,磷钾处理(Olsen P 0~80 mg/kg)与之相反;不同施肥模式下,增施有机肥处理作物吸磷量明显大于无机肥处理;无机肥处理中小麦吸磷量大于玉米吸磷量,增施有机肥处理中小麦和玉米吸磷量相当。这为潮土区磷肥管理和土壤培肥提供了重要理论依据。

不同浓度牛蒡寡糖对西瓜苗生长和抗枯萎病的影响

为探讨牛蒡寡糖(Bo)诱导西瓜苗对枯萎病产生抗性的合适浓度,采用盆栽试验研究了不同浓度Bo对西瓜苗生长、枯萎病发病情况和生理指标的影响。结果表明:喷施5~50 mg/L的Bo可降低西瓜枯萎病的发病率,相对防效可达到22.48%;西瓜单株鲜质量、株高、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性分别增加4.83%~53.10%,0.14%~22.81%,9.89%~32.62%,24.69%~59.77%,6.19%~12.61%;Bo浓度在5~30mg/L时,丙二醛(MDA)、氧自由基(O2-·)产生速率分别降低2.63%~23.53%,7.11%~18.53%;浓度为50 mg/L时,MDA、O2-·产生速率分别增加3.79%,5.10%。综合本试验中西瓜苗生长、发病情况,SOD、POD、MDA和O2-·产生速率的变化幅度,牛蒡寡糖在西瓜苗上的合适应用浓度是20~30 mg/L。

控释肥对小麦/玉米农田土壤硝态氮累积和迁移的影响

【目的】利用田间试验研究树脂包膜控释尿素对冬小麦夏玉米产量、肥料表观利用率、氮肥表观损失量、土壤硝态氮的累积和迁移规律的影响,为一次性施肥技术的发展提供重要的理论指导。【方法】对冬小麦-夏玉米轮作的大田试验设置3个处理:(1)不施氮(CK);(2)普通尿素优化施肥处理(OPT,基施50%,小麦返青、玉米拔节50%);(3)树脂包膜尿素一次性施肥处理(CRF,80%OPT施氮量)。小麦OPT和CRF处理氮用量分别为180和144 kg·hm^(-2),玉米OPT和CRF处理氮分别为210和168 kg·hm^(-2),小麦磷钾的施用量分别为P2O5 90 kg·hm^(-2)、K2O 60 kg·hm^(-2),玉米磷钾的施用量分别为P2O5 60 kg·hm^(-2)、K2O 60 kg·hm^(-2),肥源分别为过磷酸钙和氯化钾。在小麦返青期、拔节期、孕穗期和收获期以及玉米苗期、拔节期、灌浆期和成熟期按照20 cm土层采集0—100 cm土壤剖面土样进行分析,在收获时收集植株叶片及籽粒样品进行养分分析并测定其产量。【结果】与优化施肥相比,控释肥在减少20%施氮量的情况下,小麦产量达到7.87 t·hm^(-2),地上部总氮吸收量为209 kg·hm^(-2),玉米产量和吸氮量分别为7.57 t·hm^(-2)和142 kg·hm^(-2),不仅保证了小麦、玉米的产量和地上部总氮吸收量,小麦玉米持续施用控释肥还减少了土壤中氮的表观损失量。土层中硝态氮素累积主要发生在40—60 cm土层,控释肥能够有效减少硝态氮在0—100 cm土层中的累积量,同时减缓硝态氮向深层土壤迁移的速率。【结论】在冬小麦-夏玉米体系中,控释肥能够实现减量施氮不减产,同时减少氮肥损失,降低土壤中硝态氮的累积和迁移,降低环境风险。

沼液追施对设施甜椒产量、品质及养分吸收的影响

文章以设施甜椒为对象,研究蔬菜废弃物沼液作为追肥对产量、品质和养分吸收的影响,为蔬菜废弃物沼液的合理利用提供技术指导。结果表明,相比追施化肥(T1)处理,沼液部分替代(沼液化肥配施T2)处理和全部替代化肥(T3)处理增加了产量,其中T2的产量最高,而过多的沼液处理(T4)会降低产量;相对于常规施肥,追施沼液能提高设施甜椒的Vc含量,降低硝酸盐含量,提高糖酸比,其中T2的效果最佳;与T1处理相比,追施沼液的处理并没有降低甜椒对养分的吸收。综合分析认为,设施甜椒栽培中追肥管理中沼液和化肥配施是最好的方式。蔬菜废弃物沼液的合理利用对我国农业可持续发展具有重要意义。

农田减氮调控施肥对华北潮土区小麦-玉米轮作体系氮素损失的影响

针对华北平原麦玉轮作区氮肥用量大、氮损失及土壤氮素累积严重的问题,探索不同减氮调控施肥措施对作物产量、氮损失及土壤无机氮累积的影响.通过(2016—2017年)设置两年大田试验,以农民施肥为对照,研究控释肥处理、微生物肥处理及配施硝化抑制剂处理减少氮用量后对小麦、玉米产量和地上部吸氮量、氮损失及土壤无机氮含量的影响.结果表明:2016年微生物肥处理的小麦产量显著低于控释肥处理和硝化抑制剂处理,与农民施肥处理无显著性差异;且小麦和周年作物地上部吸氮量都显著降低.2017年各处理间作物产量和吸氮量无显著性差异.3种减氮调控施肥处理均能保持和改善耕层土壤肥力;且微生物肥处理随种植时间延长对土壤碱解氮、速效钾和有机质含量均有提升.随种植时间延长无机氮累积严重,微生物肥处理和添加硝化抑制剂处理均可降低40～100 cm土壤剖面的无机氮含量,而控释肥处理可提高0～40 cm土层无机氮含量.氮损失中氨挥发>淋溶量>N_2O排放>径流,径流损失可忽略不计,其中以农民施肥处理氮损失最大,微生物肥处理可显著降低氨挥发损失量,但淋溶量较大.综上所述,减量施氮条件下,控释肥处理和添加硝化抑制剂处理可保证作物产量及地上部吸氮量,微生物肥处理随种植年限的延长可保证作物产量和吸氮量.微生物肥和添加硝化抑制剂处理可降低40～100 cm土层无机氮含量,控释肥处理对削减无机氮量效果不明显;几种减氮调控措施均可降低氮损失,但微生物肥处理需调整措施来降低氮的淋溶量.