稻秸秆添加强化沉水植物湿地对农田径流中不同形态氮的去除效果

为提升稻田周边湿地对农田径流中不同形态氮的净化效率,有效拦截农田面源污染导致的氮磷流失,采用农业废物稻秸秆为有机碳源与沉水植物组合构建强化湿地系统,共设置不种植苦草且不添加稻秸秆(NS)、只种植苦草(VN)、只添加稻秸秆(SS)和种植苦草并添加稻秸秆(VS)4个处理,研究强化湿地对不同形态氮农田径流的净化效果与机制。结果表明:1)在处理以氨氮(NH_(4)^(+)-N)为主要氮形态的农田径流时,VN和VS对废水中TN和NH_(4)^(+)-N的去除率显著高于其他处理(P<0.05),表明种植苦草是提升湿地对NH_(4)^(+)-N农田径流净化效果的主要因素;2)处理以硝态氮(NO_(3)^(-)-N)为主要氮形态的农田径流时,SS和VS对废水中TN和NO_(3)^(-)-N的去除率显著高于其他处理(P<0.05),表明添加稻秸秆显著提升了湿地对NO_(3)^(-)-N农田径流的净化效果。3)湿地中只种植苦草时对NO_(3)^(-)-N去除效果不佳,只添加稻秸秆时对NH_(4)^(+)-N去除效果较差,种植苦草并添加稻秸秆对2种形态氮均有较好的去除效果,同时二者对磷的去除效果与只种植苦草的湿地无显著差异。因此,稻秸秆添加强化沉水植物湿地在拦截净化农田面源污染中具有推广应用的潜力。

稻田防侧渗措施对水稻生产灌溉用水的减量效果

研究了稻田防侧渗措施对水稻生产灌溉用水的减量效果以及在基本不影响水稻单产前提下的减灌可行性。结果表明:在防侧渗试验区氮肥用量仅为大田对照的约70%前提下,灌溉标准与大田对照相同的全灌处理,4年平均产量达到9.4 t/hm^2,单产显著高于大田对照,实际灌溉次数和总量较大田对照均减少了50%以上,说明稻田防侧渗措施可大幅度地提高灌溉水利用效率却不降低单产。不同灌溉量对水稻单产的影响研究表明,稻田采用防侧渗措施后,在较传统稻田大幅度降低灌溉用水量的基础上,还有一定的减灌空间,其中的减灌30%(70%灌)处理虽然4年平均产量有所降低,并达到了显著水平,但减产幅度相对较小。

机械直播小麦的优化农艺措施

机械直播条件下，通过二年四因子五水平二次旋转组合设计的试验和计算机模拟仿真，得到影响小麦产量的主要因素是品种和氮化肥用量。大于６７５０ｋｇ／ｈｍ２产量的组合共有８１个，并以９５％水平的置信区间，得到优化的农艺技术措施是：播种期１０月３０日至１１月４日；品种扬麦５号或测５７；有机肥（菜籽饼）用量４７７～７５０ｋｇ／ｈｍ２；氮化肥（Ｓ－Ｎ）用量７８３～９４５ｋｇ／ｈｍ２。

轻型栽培水稻氮化肥施用技术

近年来,随着水稻轻型栽培方式在生产中应用逐年扩大,亟需提高其相应施肥技术。为此,我们于1988～1989两年进行了轻型栽培水稻氮化肥施用量和适宜施用期的试验。分析了不同化肥用量与产量间的关系,探讨了用肥量及施用时期对水稻群体建成的影响,从而明确了轻型栽培水稻的适宜用肥量和施用期,以期合理施用化肥,促进轻型栽培水稻的生长,提高经济效益。试验方法供试品种上海市郊当家品种晚粳“秀水04”栽培方法小区模拟机械直播栽培,前茬收割后,不耕翻浅旋耕灭茬条播,条幅3～4厘米,行距24厘米,播后覆土,亩播(净谷)5公斤。试验处理(1)施肥量:设硫铵每亩施0,20。

水稻品种对稻田CH_4和N_2O排放的影响

稻田被认为是温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源,推广种植较少温室气体排放的水稻品种是控制稻田温室气体排放的有效措施之一。选取在太湖流域推广种植较多的16个品种为对象,通过研究其CH4和N2O排放情况,筛选出该区域内最适宜种植的较低温室气体排放的品种。研究结果表明,水稻的产量与CH4排放量存在显著的线性正相关关系。在常规灌溉条件下,不管是常规品种还是杂交品种,粳稻的CH4、N2O累积排放量和产量都要高于籼稻。与常规品种(粳稻或籼稻)相比,杂交品种的CH4累积排放量和产量相对较高,但N2O累积排放量相对较低。常规粳稻中的早玉香粳和秀水134、杂交粳稻中的花优14、秋优金丰和甬优9号以及杂交籼稻中的旱优113、天优华占均具有较高的产量和较低的温室气体排放强度,有较大的推广种植价值。早玉香粳、旱优8号和旱优113为节水抗旱稻,它们在水分缺少的环境下可能会表现出更大的优势。

不同构造生态沟渠的农田面源污染物处理能力及实际应用效果

比较研究同一规格(深1. 30 m)、不同构造〔植被(E草)、沸石填料(E填)和沟底植被+沸石填料(E草+填)〕的3种生态沟渠在模拟动态进水条件下对农田面源铵态氮(NH4^+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和悬浮物(SS)等主要污染物的去除效率,并分析采用沟底植被与沸石填料的生态沟渠对模拟降雨径流的实际拦截净化效果。结果表明,在进水污染物ρ(NH4^+-N)为0. 17~1. 23 mg·L^-1,ρ(TN)为0. 86~6. 13 mg·L^-1,ρ(TP)为0. 11~0. 24 mg·L^-1,ρ(SS)为24. 0~70. 0 mg·L^-1条件下,3种构造生态沟渠对NH4^+-N、TN、TP和SS的去除效率均达到50%以上,其中生态沟渠E草+填对污染物的去除效率最高,NH4^+-N、TN、TP和SS的总平均去除效率均超过70%,稳定性也相对较强。沟渠中ρ(TN)和ρ(TP)随迁移距离呈指数递减趋势。模拟生态沟渠对降雨径流氮磷去除效率研究结果表明,110 m长的沟底植被与沸石填料生态沟渠在进水污染物低浓度条件下对TN的最终处理效果较好,而在进水污染物高浓度条件下对TP的处理效果较好。在实际应用时,建议因地制宜地选择不同构造的生态沟渠,可进一步提高生态沟渠的拦截净化能力。

复合人工湿地处理低浓度畜禽养殖废水的净化效果

为了解人工湿地对低浓度畜禽养殖废水的去除速度与净化效果,采用4级复合人工湿地以间歇进水的方式处理低浓度猪场废水,监测不同时期各级湿地进出水中TN、TP、NH_4^+-N、COD_(Cr)等污染物指标浓度的变化。结果表明,复合人工湿地进水中TN、TP、NH_4^+-N、CODCr年平均初始浓度分别为41.6、8.4、21.4、253.9 mg·L^(-1),去除率分别为94.66%、79.36%、91.04%、32.32%。其中1级湿地(芦苇-砾石垂直渗透流)对TN、TP和CODCr去除速度较快,分别为2.9、0.6、7.5 g·m^(-2)·d^(-1);2级湿地(芦苇-沸石垂直渗透流)对NH_4^+-N去除速度较快,为1.8 g·m^(-2)·d^(-1);3级湿地(芦苇-砾石水平潜流)和4级湿地(稻田水平表面流)对污染物的去除速度较低,对TN、TP、NH_4^+-N的去除速度均小于0.4 g·m^(-2)·d^(-1),对COD_(Cr)的去除速度小于2.3 g·m^(-2)·d^(-1)。污染物去除率受季节温度变化的影响较小。

枯萎期芦苇收割时间对湿地脱氮效果及根系呼吸代谢的影响

冬季植物枯萎会影响湿地的脱氮效果,而收割是湿地植物最主要的管理措施之一.为探讨亚热带地区芦苇不同收割时间对冬季湿地的脱氮效果和湿地植物功能的影响,运用水平潜流湿地开展了2年〔第1年(2017年7月—2018年3月)进水ρ(TN)为17.60~34.65 mg/L,第2年(2018年8月—2019年4月)进水ρ(TN)为3.16~10.03 mg/L〕不同收割时间(W1为不收割、W2为枯萎前收割、W3为枯萎中期收割、W4为枯萎末期收割)试验,以研究枯萎期湿地脱氮效果和芦苇根系呼吸代谢特征对收割时间的响应.结果表明:①2年试验均表现为收割后湿地脱氮效果降低,与枯萎前和枯萎中期收割相比,枯萎末期收割对湿地TN和NH_(4)^(+)-N的去除率降低程度较小.②进水ρ(TN)较高的年份,枯萎前收割显著增强芦苇冬季的根系活力以及己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、磷酸果糖激酶(PFK)活性,湿地氮去除率的变化整体上由异柠檬酸脱氢酶(ICDH)和HK活性主导;进水ρ(TN)较低的年份,收割处理对根系活力以及HK、PK、PFK活性的影响不大,但HK活性对湿地氮去除率的影响最大.③2年试验的收割处理均降低了根系ICDH和细胞色素氧化酶(COX)活性,但枯萎末期收割对其影响程度相对较小.研究显示,冬季湿地脱氮效果与根系呼吸代谢特征存在一定相关性,枯萎末期收割芦苇对湿地脱氮效果和根系呼吸代谢的影响较小.

高温少雨对不同品种水稻CH_4和N_2O排放量及产量的影响

利用两个气候条件差异较大的稻季,研究了较高的大气温度(较多年平均升高2.6℃)和较少的降雨量(较多年平均降低36%)对6个品种(花优14、秀水134、秋优金丰、旱优8号、旱优113和早玉香粳)稻田CH4和N2O排放量及产量的影响.研究结果表明,高温少雨稻季中各品种的CH4排放量是常温多雨稻季相应品种的1.8~9.6倍(平均4.0倍).对于花优14、秋优金丰、旱优8号和旱优113来说,高温少雨相对降低2.4%~22.1%(平均12.5%)的水稻产量,其中节水抗旱稻品种(旱优8号和旱优113)平均减产8.6%,明显低于普通稻品种(花优14和秋优金丰)的16.0%.稻田N2O的排放过程短暂而急促,主要取决于施肥和水分管理措施,与气候条件或品种关系不大.CH4是稻田温室气体排放的主要贡献者.在未来气候变化情景下,稻田温室气体减排应以削减CH4排放量为主.

施氮水平对水稻氮肥利用率和径流负荷的影响

氮肥的过量施用导致显著的氮素损失,降低了环境质量。减少氮肥投入使其与作物需求相匹配对于保持农业生产的可持续发展具有至关重要的作用。为了评估不同施氮水平对水稻生产过程中的氮肥利用率和径流负荷的影响,利用长期实验基地开展了相关研究,实验共设置了4个施氮水平,即0、100、200和300 kg/hm^2。结果显示,随着施氮量的增加,粮食产量显著提高,而农学效率和偏肥生产力却呈相反趋势。作物地上部氮肥回收率则呈先增加后减少的趋势,并在200 kg/hm^2时达到峰值;氮素径流损失随施氮量的增加而增加。

8种湿地植物不同苗龄植株的表型特征及相关性分析

对水葱（Scirpusvalidus Vahl）、香蒲（Typhaorientalis Presl）、小香蒲（rminima Funk．）、再力花（ThaliadealbataFraser ex Roscoe）、黄菖蒲（1r／spsettdacontsLinn．）、灯芯草（Juncuseffusus Linn．）、梭鱼草（PontederiacordataLinn．）和菖蒲（AcoruscalamusLinn．）8种多年生湿地植物1年生和3年生植株的地上和地下部分干质量、株高（包括花序高和叶层高）、根长、根数和根粗进行了测定，并对各表型特征指标间以及苗龄与各表型特征指标间的相关性进行了分析。结果显示：8种湿地植物3年生植株的地上和地下部分干质量普遍高于1年生植株；从生长量分配情况看，除小香蒲外，其余种类5年生植株地下部分干质量所占比例均高于1年生植株。多数种类1年生和5年生植株的株高差异较小。从根系特征看，根数小于100、根粗1．0—2．0cm的植株以1年生为主，而根数大于100、根粗1．0cm以下和2．0～3．5cm的植株以3年生为主；根长15—25cm的植株以1年生所占比例较高（62．5％），而根长25～35cm的植株1年生和3年生所占比例相等。相关性分析结果表明：1年生植株的地上部分干质量与株高、根长与根粗呈显著正相关（P〈0．05），5年生植株的地下部分干质量与根粗也呈显著正相关；但不同苗龄植株的其他表型特征指标间的相关性均不显著。苗龄与植株地下部分干质量呈极显著正相关（P〈0．01），但与地上部分干质量、株高、根长、根数和根粗的相关性不显著。总体而言，8种湿地植物3年生植株的表型特征优于1年生植株，更适用于污染水体及退化湿地生态系统的修复。

秸秆与缓释肥配施对水稻产量及氮素吸收利用率的影响

以花优14为材料,研究了秸秆与缓释尿素配施对水稻产量及氮素吸收利用率的影响。结果表明,秸秆与缓释肥配施处理较常规施肥处理有效穗数和千粒重明显增加,从而显著提高水稻产量,增幅达到13.4%-17.8%。秸秆与缓释肥配施能明显提高秸秆生物量、籽粒及秸秆含氮量,将氮素吸收利用率从28.7%-40.2%（常规施肥处理）提高到71.6%-77.6%。缓释肥作基肥一次性施入,可有效节省人力成本。秸秆与缓释肥配施能增加水稻产量,提高氮素吸收利用率,减少人力成本,具有很大的应用前景。

不同收割时间下人工湿地芦苇根系分泌物的组成和特征

为探讨亚热带地区枯萎期湿地有机物和氮去除效果与芦苇根系分泌物对收割时间的响应,运用水平潜流湿地开展了2年(第1年为2017年7月—2018年3月,第2年为2018年8月—2019年4月)不同收割时间(W1为不收割、W2为枯萎前收割、W3为枯萎中期收割、W4为枯萎末期收割)试验,监测了不同处理下芦苇根系分泌物的组成特征及湿地中有机物和氮浓度的变化.结果表明:①2年试验均表现为枯萎前收割处理湿地TOC去除率降低,枯萎末期收割处理湿地TOC去除率增加的特征.②芦苇根系分泌物中烷烃类数量占比最高,2年试验收割处理后根系分泌物数量均呈降低趋势.③进水ρ(TN)较高的年份,根系分泌物中烷烃类相对含量最高,收割处理后烷烃类相对含量增加;进水ρ(TN)较低的年份,酸类相对含量最高,枯萎前和中期收割后酸类相对含量增加,枯萎末期收割后酸类相对含量降低.④进水ρ(TN)较高的年份,湿地TOC和TN去除率的变化整体上由烷烃类含量主导,二者与烷烃类含量均呈正相关;进水ρ(TN)较低的年份,湿地TOC和TN去除率的变化整体上由酸类含量主导,二者与酸类含量均呈负相关.研究显示,枯萎期芦苇湿地污染物去除效果与根系分泌物的组成和特征存在一定的相关性,在枯萎末期收割能增加芦苇湿地的有机物去除效果.

基于文献统计的农业领域生物炭研究现状

基于Web of Knowledge、中国知网和维普数据库,对文献数量、类别、国家、研究趋势及高被引论文国别进行了文献计量学分析。统计数据表明,自2006年开始,有关生物炭的文献数量呈显著增加,2014年发表的生物炭英文文献数量分别为2010年、2011年、2012年和2013年文献数量的6.2倍、3.7倍、2.4倍和1.5倍;发表文献总数前3位国家分别为美国、中国和澳大利亚;每篇文献平均引用次数前3位的分别为英国、澳大利亚和美国。基于文献分析结果,从生物炭生产行业标准、生物炭基肥的研究、生物炭土壤改良长期效应和生物炭副产物的利用几个方面对生物炭在农业领域研究中存在的问题进行了剖析,明确了农业领域生物炭的研究趋势,展望了其研究前景,为科研与决策者提供参考。

臭氧氧化-苦草深度处理猪场废水对无机营养盐的去除效果初探

进行了经氧化塘和人工湿地处理的猪场废水的臭氧氧化-苦草深度处理研究,考察了不同浓度臭氧氧化处理无机营养盐(N、P)含量的变化,和臭氧氧化-苦草处理对去除无机营养盐的作用。结果表明,三个臭氧投加浓度(10、30、50 mg·L^(-1))分别使NO-2含量降低7.7%、17.6%和21.4%,使NO-3增加5.7、4.2和2.4倍,使PO3-4增加40.1%、26.0%和0.7%;臭氧氧化-苦草处理使TN、NH+4、NO-2、TP含量分别降低11.4%~15.7%、29.9%~34.2%、22.6%~40.7%和36.0%~38.0%,使NO-3含量增加0.4~1.0倍。结果表明,臭氧氧化可以使N、P的形态发生变化,且低浓度的臭氧投加就能达到显著效果,苦草显著促进臭氧氧化后猪场处理尾水中无机营养盐的去除。

臭氧氧化-苦草深度处理对猪场尾水中有机物的去除效果

利用臭氧氧化-苦草(Vallisneria natans)深度处理猪场尾水,测定了不同浓度臭氧氧化处理有机物含量和组分的变化,并考察了臭氧氧化-苦草处理去除有机物的效果。结果表明,10(AO1)、30(AO2)和50 mg·L-1(AO3)3个臭氧投加浓度处理分别使UV254降低15.6%、17.6%和29.4%,UV436降低12.2%、7.6%和22.0%,使DOC/UV254比值增加13.9%、16.7%和39.4%;臭氧氧化-苦草处理使DOC含量、UV254和UV436分别降低8.5%~17.6%、16.2%~35.3%和12.9%~21.8%,使DOC/UV254比值增加10.3%~35.6%。臭氧氧化可使猪场废水中半挥发性有机物形态发生转化,可提高废水可生化性以及有机污染物的降解效率。

黄鳝对盐碱耐受性的研究

采用概率单位法研究了盐、碱对黄鳝(Monopterus albus)的急性毒性作用,采用相加指数法研究了盐碱联合作用对黄鳝的影响,并且研究了驯化黄鳝对盐度的耐受性。结果表明:盐度对黄鳝((11.82±1.51)g/尾)24 h、48 h、72 h、96 h的半致死浓度(LC50)分别为17.63 g/L、16.29 g/L、15.62 g/L、15.46 g/L,其安全浓度是4.17g/L;个体大的黄鳝24 h、48 h、72 h、96 h半致死盐度比个体小的黄鳝对应值高。碱度对黄鳝((11.59±1.43)g/尾)24 h、48 h、72 h、96 h的半致死浓度分别为9.17 g/L、9.98 g/L、7.07 g/L、6.38 g/L,其安全浓度是1.92 g/L。盐碱在1∶1质量浓度混合后,对黄鳝的作用效果在不同时间段均表现为一定的拮抗作用,其安全浓度是3.48 g/L。经过梯度驯化后,黄鳝耐盐能力有所提高。利用盐碱地和咸水进行黄鳝养殖有较好的发展前景。

臭氧氧化猪场处理尾水对苦草(Vallisneria spiralis)抗氧化系统的影响

为了探索臭氧氧化技术应用于畜禽养殖废水排放前的预处理对环境可持续发展的影响,用不同浓度臭氧氧化处理经生化工艺处理后的猪场尾水,以苦草为试验材料,从活性氧代谢和抗氧化系统的角度,探讨了沉水植物在臭氧氧化猪场处理尾水中的适应性以及臭氧氧化技术的应用对水生植物的影响。结果表明:与未经臭氧氧化处理相比,臭氧氧化后(AO1 10 mg·L^(-1)、AO2 30 mg·L^(-1)、AO3 50 mg·L^(-1))猪场处理尾水中苦草的过氧化氢(H_2O_2)含量有升高趋势;AO2处理中苦草的抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环对H_2O_2调节起重要作用,苦草的抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、AsA和GSH含量增加,从而使生物量增加;AO3处理中苦草AsA含量降低,H_2O_2与抗氧化物质之间没有达到平衡,从而使生物量降低。结果显示,试验条件下,30 mg·L^(-1)的臭氧氧化应用于猪场处理尾水,能增强沉水植物的抗氧化系统,促进生长,从而对水生生态系统有调节作用。

太湖缓冲带林下草坪的生长趋势研究

为提升太湖缓冲带林带的生态功能,减少入湖污染负荷,采用人工草坪替代林下杂草的方式,建立林草复合带.选取白三叶(Trifolium repens)、红花酢浆草(Oxalis corymbosa)、麦冬(Ophiopogon japonicus)、马蹄金(Dichondra erpens)和狗牙根(Cynodon dactylon)5种草坪,在典型缓冲带林地按间距25 cm统一移栽种植.采用定位监测的方法分析草坪的生长特征与发展趋势.结果表明:2011-2014年期间,除狗牙根无法形成稳定的种群被杂草取代外,其他4种草坪均能正常生长,并形成优势种群;4种草坪中,以麦冬和马蹄金生长状况最好,生物量、盖度、均一性和青绿期综合指标等级较高,其次是白三叶;红花酢浆草种群不稳定,受水热的影响大.

浮游植物群落对不同沉水植物生境的响应

结合沉水植物的生长状况及其对水质的改善效果,从浮游植物的密度、生物量、群落结构以及生物多样性的角度探讨了浮游植物群落对不同沉水植物生境的响应过程。结果显示:4种沉水植物对水体中TN、NO_3^--N有明显的去除效果,去除效率依次为常绿苦草>普通苦草>马来眼子菜>黑藻;伴随着沉水植物生长引起的生境差异和水质条件的变化,浮游植物优势种类由单一隐藻门转变为隐藻门、硅藻门、绿藻门及蓝藻门的种类同时占优势;从浮游植物的生物量、生物多样性指数和均匀度指数来看,不同供试沉水植物之间有较大差异,均以其中水质改善效果相对较差的黑藻处理为最大,全年平均值分别为1.485 mg/L、2.2和0.62,表明黑藻生境对浮游植物生长的抑制作用较小,有利于浮游植物形成稳定复杂的群落结构;浮游植物生物量与营养盐水平显著正相关,Shannon-Wiener多样性指数及Pielou均匀度指数与氮磷比显著负相关。