反应性硬模板制备多孔氮掺杂碳的电化学性能

以葡萄糖(G)、尿素(U)、碱式碳酸盐和碳酸钾(PC)分别为碳前驱体、氮掺杂剂、反应性硬模板和活化剂,采用模板碳化-化学活化法合成了层级多孔氮掺杂碳材料。研究了各前驱体质量比、硬模板类型对其结构进而对其用作超级电容器电极性能的影响。结果表明:在800℃裂解温度下,G、U、碱式碳酸锌(BZC)和PC的质量比为2∶1∶2∶2时,制备的多孔氮掺杂碳(G/U-BZC-PC)呈现出珊瑚状、多级孔(微-介),具有大的比表面积(3000 m^(2)/g)、较高的石墨化程度以及低的电荷转移电阻;在1 A/g电流密度下,其扣式电池(6 mol/L KOH)的比电容为301.9 F/g,且具有较好的倍率性能,增大至10 A/g时,其电容保持率为89.4%;另外,在10000次充放电循环后,其电容保持率为98.1%。

植物对^(137)Cs污染土壤的修复

选用了南瓜、油菜、虎尾草、红梗叶甜菜、东升叶甜菜和红甜菜等几种植物,通过盆栽模拟,研究不同活度137Cs污染的广东大亚湾水稻土、浙江秦山水稻土和北京褐土的生物修复作用。结果表明,供试植物在3种土壤上均对137Cs有较强的吸收能力,并随137Cs施入量的增加而增加,两者呈显著正相关r2=0.9989。在污染水平相同的情况下,试验发现,虎尾草、油菜和南瓜所吸收137Cs的比活度随土壤的pH值降低而增加。6种植物的生物修复能力差异较大,综合评价结果为,对137Cs污染土壤修复能力的顺序是:虎尾草>油菜>红梗叶甜菜>南瓜>红甜菜>东升叶甜菜。

^(137)Cs不同污染水平在大亚湾、秦山、北京土壤植物系统的转移

采用我国大亚湾、秦山和北京土壤 ,模拟核裂变产物137Cs在 0Bq kg土、3 3×1 0 4 Bq kg土、3 3× 1 0 5Bq kg土、3 3× 1 0 6 Bq kg土污染水平时 ,研究土壤 -小麦系统的污染影响与137Cs核素的转移规律。结果表明 :在本试验条件下小麦生长发育处于正常状态 ,未发现对小麦有不良影响 ;小麦分别在 3个污染水平下从试验用的 3种土壤中吸收137Cs的趋势是一致的 ;小麦植株中137Cs的比活度随137Cs施入量相应以数量级增加 ,两者间呈十分显著的正相关 ;137Cs在土壤 -小麦系统中的转移系数随土壤的性质不同而变化 ,在同一污染水平下转移系数在n× 1 0 - 2 ～n× 1 0 0 范围变化 ;在同一种土壤中 ,随土壤污染水平的提高 ,转移系数亦有所提高 ,但变化范围不大 ,对北京土转移系数为 2 2× 1 0 - 2 ～ 5 4× 1 0 - 2 ,大亚湾土转移系数为 1 0 4～ 2 0 9,均在同一数量级内变化 ;对秦山土转移系数为 0 51～ 1 2 1。

~7Li离子束注入小麦籽粒的径迹的研究

本工作利用串列加速器提供的 7Li离子束与生物体中 H原子发生内靶核反应 ,根据核反应产物 7Be的可探测性和可示踪性 ,研究了 7L i离子束注入小麦籽粒的径迹。研究结果表明 ,7L i离子束在生物体中的注入深度与注入离子能量有关 ,在 2 2 .0～ 4 2 .3Me V呈现较好的相关性 ,曲线方程可表示为 y =1.2 0 73+31.877x - 0 .2 4 2 x2 ( r2 =0 .9995) ;能量为 4 2 .3Me V的 7L i离子束 ,注入剂量为1.2 8× 10 10～ 1.2 8× 10 12 / cm2时 ,注入深度与剂量之间的相互关系可以定量地描述为 :y=2 65.65+2 3.886lnx ( r2 =0 .9758)。

加速器~7Li^(+3)注入小麦种胚内靶核反应的生物学效应

将加速器7Li+ 3 离子束与生物体内遗传物质发生1H( 7Li,7Be)n内靶特征核反应诱发核酸分子结构变化的机制应用于生物诱变 ,辐照剂量在 1 41 6× 1 0 10 粒子 cm2 - 1 41 6× 1 0 12 粒子 cm2范围内处理的小麦 ,观察幼苗叶片细胞亚显微结构 ,发现离子束注入引起了细胞膜的破裂 ,细胞发生质壁分离 ,细胞核形状变得不规则等。出现叶绿体局部突起 ,形成芽状结构 ;叶绿体基粒排列散乱 ,基粒类囊体模糊不清 ;叶绿体膜破裂 ,甚至消失 ;线粒体出现脊模糊、破裂等变化。对幼苗根尖细胞学研究观察 ,获得单桥、双桥、桥断裂、落后染色体、三级、断片和微核等畸变类型 ;对已获得的小麦突变株 ,分别进行M2 代DNA分子的RAPD分析 ,结果发现DNA均发生变异 ,证明7Li+ 3 注入通过内靶核反应能够诱发小麦在分子水平上产生遗传变异。

粉煤灰的农业利用及其环境放射性污染评价

对北京、内蒙、宁夏、河北、广东和天津等地大型火力发电厂粉煤灰的采样分析表明：粉煤灰中主要放射性成分为２３８ Ｕ 、２３２ Ｔｈ 衰变系和４０ Ｋ ，比活度范围分别为９３２ ～２８３８ Ｂｑ／ｋｇ ，８０３ ～２３８８ Ｂｑ／ｋｇ 和１１５６ ～４４７４ Ｂｑ／ｋｇ 。试样模拟研究表明， 当粉煤灰施用量达６７５ Ｔ／ｈ ｍ ２ 时，土壤中天然放射性核素２２６ Ｒａ 和２２８ Ｒａ 的比活度分别是对照的３５６ 倍和２６０ 倍。土壤中天然放射性核素的比活度和地面１ ｍ 高处空气吸收剂量及地面γ辐射所致人均年有效剂量当量随粉煤灰的施用量增加呈现增加的趋势。土壤中２２８ Ｒａ 的比活度与粉煤灰施用量的相关性可表示为ｙ ＝ ２２０４ｘ ＋ １７２５ ，（ｒ２ ＝ ０９９０９） ；对于２２６ Ｒａ ，ｙ ＝ ２１３８ｘ ＋ ２４５ ，（ｒ２ ＝ ０９９６６） 。地面１ ｍ 高处空气吸收剂量率（ Ｄ） 与粉煤灰施用量的相关性可表示为：ｙ ＝ １８９６ｘ ＋ ３８７５ ，（ｒ２ ＝ ０９８９１ ） 。有效剂量当量（ Ｈ） 的变化与施用粉煤灰的量之间的相关性可表示为：ｙ ＝ ２３２４５ｘ ＋４７５０５ ，（ｒ２ ＝ ０９８９１） 。

^(137)Cs在土壤中的污染行为与钾盐的防治效果

本研究结果表明 ,在污染水平相同的情况下 ,不同土壤对春小麦吸收137Cs有很大影响 ,植株中137Cs的比活度相差几十倍。在同一种土壤、不同污染水平下 ,春小麦对137Cs的吸收与土壤中137Cs的污染水平呈正相关。在137Cs污染的土壤上施用钾盐可以降低春小麦植株对137Cs的吸收。防治效果与钾盐施用量有关 ,本试验结果为土壤阳离子代换量 1 / 3 0的量施用效果最好 ,使植株中的137Cs比活度降低 84 74%～88 89% 。

同位素示踪农业应用的研究热点

为深入了解同位素示踪技术的特点和优势,重点总结了近年来在农业科学相关领域的一些应用研究热点。15N、32P示踪为揭示作物营养元素有效转化机理,创建养分高效利用技术模式提供重要支持。13C、15N示踪在土壤有机碳循环、温室气体减排研究中,凸显了独特优势。14C示踪为我国自主创制的新农用化学物质生态环境影响评价,提供重要技术支撑。稳定性同位素比率、δ^13C等同位素指纹技术,为明确农田污染物的环境行为、解析污染源,提供了重要手段;为国家名特优农产品原产地溯源,提供原创的技术性思路。109Cd、65Zn示踪为揭示土壤重金属镉、锌污染环境行为,提供不可或缺的技术支持。环境核素7Be、137Cs示踪在生态系统稳定性研究方面,发挥了不可替代的作用。

苄嘧磺隆对Cd的生物有效性影响的研究

利用109Cd2+示踪技术,以水稻为指示植物,根据苄嘧磺隆的商业推荐施用量200～400g·hm-2,研究了苄嘧磺隆施用量分别为0、200、300、400和600g·hm-2时,对重金属元素Cd的生物有效性影响。结果表明,水稻植株对109Cd2+的吸收能力较强,但主要分布在根系,占植株总吸收量的92.8%～94.4%。根系中Cd的富集系数(根中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.612～0.813;茎叶中Cd的富集系数(茎叶中Cd的比活度/溶液中Cd的比活度)为0.036～0.054。当苄嘧磺隆施用量为200、300g·hm-2时,水稻对109Cd2+的吸收总量比对照有减少的趋势。当施用量为200、300和400g·hm-2时,根部吸收109Cd2+有逐渐增加的趋势,在施用量为400g·hm-2时,水稻根部吸收109Cd2+的比活度分别与施用200、300g·hm-2相比,有显著增加(P<0.01)趋势,这表明苄嘧磺隆对水稻根系吸收Cd有一定的刺激作用,然而同样的处理在茎叶中增加的趋势没有显著性差异(P<0.01)。当苄嘧磺隆使用量为600g·hm-2时,水稻根系及茎叶吸收109Cd2+的比活度明显降低(P<0.01),主要是因为苄嘧磺隆的降解产物达到一定浓度并与镉可能形成有机金属配合物,从而降低了Cd的生物有效性。试验结果还表明,茎叶吸收的109Cd2+分别比对照和其他处理浓度时的吸收量显著降低了(P<0.05),这是因为有机金属配合物的长距离运输比较困难,使大量的有机金属配合物富集在根系中。

硒的生物学研究进展

本文对硒的生物学研究的国内外动态、主要成就及其进展进行了综合性阐述。我国大多数地区处于低硒或缺硒状态，但在局部地区又发现拥有较丰富的硒资源，根据这一特点，从资源的合理开发和持续利用及生态环境效益的角度出发，进行了一些探讨性评价，并对未来研究趋向提出展望。

植物动力2003对土壤微量元素和pH值的影响

本文报道了植物动力2003 中的微量元素、稀土元素的成分和含量,研究了在恒温条件下,植物动力2003 对北京褐土表土、生土、东北黑土和广东红壤中微量元素和土壤pH 值随培养时间的变化。结果表明:PP2003 原液中含有多种元素。其中主要有中量元素硫和微量元素锌,其含量分别为16180mg/L 和12550mg/L。施用PP2003 后可以提高土壤的缓冲能力,使土壤pH 值变化缓慢,保持相对稳定。对土壤中交换态微量元素含量变化的影响则随土壤类型不同而异。

个人监测用Χ，γ辐射热释光剂量测量装置的质量检定

对Χ，γ辐射热释光剂量测量装置参加北京市质量比对的情况进行了技术总结。结果表明，ＵＤ－５０２／ＵＳ２００Ｓ热释光剂量测量装置系统的刻度因子Ｃｆ＝０．０１５５ｍＳｖ／ｍＲ，在０．３～１０ｍＳｖ范围内最大非线性＜１０％，在６０ｋｅＶ（２４１Ａｍ）～１３３２ｋｅＶ（６０Ｃｏ）的范围内，能量响应相对偏差为－１３％～６．６％。

作物空间诱变效应及其地面模拟研究进展

本文简要分析了国外空间植物学研究概况 ,评述了我国利用返回式卫星等搭载作物种子开展空间诱变效应研究及其在种质创新和新品种培育方面的现状。从粒子生物学、物理场生物学和重力生物学等不同角度介绍了地面模拟空间环境因素的方法途径和研究进展。

不同氮肥用量对设施番茄产量、品质和土壤硝态氮累积的影响

在设施栽培条件下,采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究了不同氮肥用量:农民习惯施氮量(N1,尿素,纯氮1000kg·hm-2)、70%农民习惯施氮量(N2,尿素,纯氮700kg·hm-2)、70%农民习惯施氮量结合调节土壤C/N(N3,尿素,纯氮700kg·hm-2)、50%农民习惯施氮量结合调节土壤C/N和采用滴灌(N4,尿素,纯氮500kg·hm-2)对设施番茄产量、品质和土壤硝态氮累积的影响。结果表明,与农民习惯施用氮肥相比,减施氮肥处理(N2、N3和N4)的番茄产量没有降低,N4处理产量最高,比N1增产9.7%。N2和N4处理氮肥的农学效率和肥料的产投比均显著高于N1处理(P<0.05),其中N4处理最高,为28.9kg·kg-1和12.6,施肥效益最高。不同施氮肥处理间果实Vc含量虽没有显著差异,但N4处理是N1处理的1.2倍。番茄果实的硝酸盐含量随氮肥施用量的增加而增加,两者呈显著的正相关关系(R2=0.8307,P<0.05),N3和N4处理果实硝酸盐含量均显著低于N1处理(P<0.05)。0～100cm土层累积的硝态氮随氮肥施用量的增加而增加,N1处理土层累积的硝态氮含量最高,减施氮肥处理均降低了土壤对硝态氮的累积。土壤硝态氮多累积在0～40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50%,这部分残留的氮素可被下季作物吸收利用。果实硝酸盐含量与土壤累积的硝态氮存在显著的相关关系(R2=0.8003,P<0.05),说明土壤硝态氮含量过高能够增加果实对氮素的吸收和积累。在寿光设施蔬菜生产条件下,在农民习惯施氮量基础上减氮30%～50%既可以保证较高产量和较好的果实品质,同时降低土壤中硝态氮累积,从产量、肥料效益和土壤可持续利用角度来看,N4处理更具优势,具有较好应用价值。

有机无机肥氮素对冬小麦季潮土氮库的影响及残留形态分布

利用15N分别标记有机肥和化肥,通过小麦盆栽试验,研究了外源氮素在典型潮土中向土壤有机氮和无机氮(铵态氮、硝态氮)各形态的转化与分配。结果表明:(1)土壤全氮受有机肥影响显著。有机肥处理土壤全氮显著提高24.8%(P<0.05),其中铵态氮和硝态氮分别增加了59.0%和120倍;有机无机肥配施处理土壤全氮提高13.7%,其中硝态氮增加了84.5倍,均达到显著水平(P<0.05);化肥处理对土壤全氮包括土壤硝态氮和铵态氮含量有一定提高,但差异性检验不显著。(2)外源氮对土壤有机氮影响明显。与对照相比,不同施氮处理均提高了土壤各形态有机氮的含量,有机肥处理土壤酸解性有机氮和酸解性铵态氮显著增加(P<0.05),分别提高了25.3%和39.3%;不同施氮处理各形态有机氮占全氮的比例变化较小,处于动态平衡中。(3)来自不同肥料的外源氮对土壤有机氮含量变化的贡献不同。外源化肥氮直接影响土壤酸解性铵态氮和非酸解性有机氮含量的变化,残留化肥氮分别占这两种形态有机氮含量的7.8%和5.2%;外源有机氮对土壤非酸解性有机氮和酸解未知氮含量的变化起主导作用,残留有机肥氮分别占这两种形态有机氮含量的5.0%和4.5%;有机无机肥料配施情况下,在土壤酸解未知氮含量的变化中有机肥氮起主要作用,残留有机肥氮占酸解未知氮含量的18.0%。(4)土壤铵态氮和硝态氮的变化均主要由外源氮转化而来。在化肥处理中分别有27%的土壤铵态氮和硝态氮来自外源化肥氮的转化,有机肥处理中分别有8%的土壤铵态氮和硝态氮来自外源有机肥氮的转化,有机无机肥配施处理中分别有5%的土壤铵态氮和硝态氮来自外源有机肥氮的转化。(5)有机无机肥配施可提高土壤有机肥氮素的残留并促进其向土壤酸解性铵态氮和酸解未知氮、铵态氮和硝态氮等有效形态转化,从而提高有机肥的有效性,减少环境风险,表明有机无机肥配施是土壤培肥的有效途径。

土壤-植物体系中农药和重金属污染研究现状及展望

农药、重金属已成为当今农业生态系统中重要的污染物质,国内外科学家对其进行了大量卓有建树的研究,特别是在土壤-植物系统中的研究受到较多关注。通过就农药和重金属对土壤微生物、土壤动物、土壤酶活性和植物的生理生化指标的影响进行的综合分析和阐述,系统剖析了其产生毒害机理和影响的因素,在此基础上提出今后相关研究中有待加强的重点,包括农药对非靶标生物毒害机理、农药降解中间产物的环境风险以及农药和重金属的迁移转化机理等。

不同施氮模式对日光温室番茄产量、品质及土壤肥力的影响

在日光温室栽培条件下,研究了不同施氮模式对番茄产量、品质及土壤肥力的影响。结果表明,与当地习惯施肥模式(N1)相比,分别减施化肥氮26%(N2)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N(N3)、减施化肥氮26%结合调节土壤C/N和采用滴灌(N4)、减施化肥氮45%结合调节土壤C/N和采用滴灌(N5)的集成模式对产量和品质无显著影响;减氮模式下植物吸收的总氮量、氮素利用率和氮肥农学效率均高于习惯施肥模式,其中N5模式的氮素利用率和氮肥农学效率显著高于N1模式(P<0.05),说明减少化肥氮的施用量结合调节土壤C/N和/或滴灌措施能够保证番茄的产量和品质,达到减肥增效的目的。结果还看出,番茄拉秧后0—100 cm土层累积的硝态氮含量低于习惯施肥模式,对0—20 cm表层土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量和土壤脲酶和蔗糖酶活性的影响不显著;减氮条件下,N3和N5模式土壤细菌/真菌比值高于N1模式。综上研究结果表明,N3和N5两个集成模式具有明显优势。

不同施肥模式对水稻生理特性、产量及其N肥农学利用率的影响

以水稻品种金优207为材料,对不施氮肥(T1)、试验区当地农民习惯氮肥用量(T2:尿素,纯N187.5 kg/hm2)和在农民习惯施氮量基础上减量配施氮肥(T3:氮减少20%,30%农民习惯用化肥+20%习惯用量的有机肥+30%习惯用量的缓释肥,纯N 150kg/hm2)3种施肥模式下水稻不同生育期的生理特性、产量及其N肥农学利用率进行了研究。结果表明:2个施氮处理间相比,T3处理的水稻产量较T2有所提高,农艺学性状更优,证明在农民习惯施氮水平上减施20%和20%有机替代及30%的缓释肥的施肥模式是可行的。T3减施氮肥使水稻氮肥农学利用效率提高了30.79%,植株各生育期的株高、分蘖数、叶面积指数、叶片SPAD值(叶绿素相对含量)与总生物量增加;单株的有效穗数、结实率、千粒重、理论产量以及实际产量也有所提高。说明只要合理配施,在保证产量的情况下氮肥用量还存在较大的减施空间。

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理:1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK);2)NPK+4 t/hm2秸秆还田;3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取0—20 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P<0.05);土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P<0.05);土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P<0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、全氮(TN)、速效钾(AK)、土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平,2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P<0.05);而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。

优化氮肥用量和基追比例提高红壤性水稻土肥力和双季稻氮素的农学效应

【目的】优化氮肥用量和基追比例是实现氮肥减施和提高肥料利用率的重要途径。本研究在南方典型双季稻种植区进行定位试验,通过对土壤肥力与氮素农学效益进行综合评价,以期提出适合当地土壤和水稻种植条件的氮肥减施模式。【方法】以南方典型红壤区双季稻种植体系为研究对象,于2014~2015连续进行了4季大田定位试验,设处理:1)不施氮肥(T1);2)当地农民习惯施氮(T2),早稻、晚稻各施N 165和195 kg/hm^2,基肥∶蘖肥∶穗肥比分别为60∶40∶0、40∶30∶30;3)在T2处理基础上减施氮肥20%(T3),即早稻施N 135 kg/hm^2,晚稻施N 165 kg/hm^2,基肥∶蘖肥∶穗肥比均为40∶30∶30,并以20%有机氮代替普通化肥氮。分析了成熟期水稻产量和植物样氮素含量,测定了0—20 cm土壤微生物量碳、氮含量,土壤p H、有机质、全氮、速效钾和有效磷等理化指标,计算了累计氮肥利用率和氮肥农学效率,分别利用内梅罗指数法和灰色关联度法综合评价了土壤肥力效应以及各施肥模式的综合效益。【结果】1)各处理土壤综合肥力指数(IFI)值由高到低为T3>T2>T1;与T2处理相比,优化氮肥用量和基追比例的T3处理IFI值提高2.34%,土壤微生物量碳含量提高了4.37%~25.39%,土壤微生物量氮含量提高了17.85%~29.24%(P<0.05)。2)与T2处理相比,2014–2015年T3处理累计氮肥农学效率显著提高了29.66%(P<0.05),累计氮肥表观利用率显著提高了28.82%(P<0.05);2014年各处理水稻总产量无显著差异,2015年水稻总产量T3处理比T2处理提高了5.26%,两年水稻总产量,T3处理提高了2.38%。3)对土壤养分指标、土壤微生物指标和氮素农学效率指标进行关联度分析,2014~2015年T3处理关联度最大,分别为0.9999和1.0000,在土壤肥力和氮肥农学效应综合评价中最优,表明优化氮肥用量和基追比例能够实现氮肥减施以及肥料利用率的提高。【结论】在当地农民习惯施氮的基础上减施20%化肥氮,以有机氮替代,并适当提高化肥氮在抽穗期的比例,能够保证土壤综合肥力的可持续性、氮素养分持续高效利用和水稻持续稳产。