BER-BCO耦合工艺净化模拟微污染河水及除磷机理研究

针对传统生物膜法对微污染河水脱氮除磷效率不佳的问题,设计了电极生物膜耦合生物接触氧化(BER-BCO)装置,采用单因素敏感性分析方法评估了不同碳源、电流密度、水力停留时间、填料填充比对工艺脱氮除磷效果的影响,并通过红外光谱表征阳极附近沉淀物表面特征官能团,探究系统除磷机理。结果表明,在使用乙酸钠为碳源、电流密度为0.09 mA/cm^(2)、水力停留时间控制为24 h、填料比为40%的条件下,BER-BCO系统的脱氮除磷效能得到了显著优化;NH+4-N、TN、TP的去除率分别达到了83.10%、56.46%、97.93%;最终出水除TN外均优于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅳ类水质标准;红外光谱分析显示阳极附近形成的含磷沉淀物中含有Fe-O键、P-O键、Fe-OH键,表明铁阳极具有高效除磷的特性。

养殖池塘丝状藻发生关键因子调查

以水绵和刚毛藻为代表的丝状藻广泛存在于各种自然水体和养殖水体,其过度生长对水体环境和养殖动物构成威胁。为探究丝状藻发生的关键因子,实验通过走访调查,筛选了5组环境相同且隶属同一家养殖户的有丝状藻池塘和无丝状藻池塘,重点对水质、底泥生物可利用性氮磷含量及丝状藻繁殖体进行了检测分析。结果显示,5组有丝状藻塘、无丝状藻塘整体水体氮磷水平无显著差异,而有4组无丝状藻塘叶绿素a含量显著高于有丝状藻塘。5组有丝状藻塘底泥平均生物可利用性氮含量为(15.72±3.60)mg/kg,而无丝状藻塘底泥平均生物可利用性氮为(13.22±1.97)mg/kg,较前者低2.50 mg/kg。5组有丝状藻塘底泥平均生物可利用性磷含量为(72.26±10.57)mg/kg,无丝状藻塘底泥平均生物可利用性磷含量为(50.33±12.62)mg/kg,较前者低21.93 mg/kg。底泥生物可利用性氮磷比在5组中均小于0.5,而无丝状藻塘平均较有丝状藻塘高26.32%。低氮磷比会抑制浮游藻类的繁殖,而丝状藻则对低氮及低氮磷比环境具有较强的适应能力。因此,在养殖开始时,底泥低氮及低氮磷比的条件使得浮游藻类在与丝状藻的初期生态位竞争中处于劣势,即使检测到的浮游藻类OTUs数量高于丝状藻繁殖体,也不能使其在上述条件下成为优势种。另外,对丝状藻繁殖体的检测发现,其广泛存在于有丝状藻塘、无丝状藻塘及水源的水体和底泥中,即使清塘、晒塘依然检测到繁殖体的存在,但清塘、晒塘能够减少丝状藻繁殖体的数量。研究表明,单独依靠生石灰或漂白粉清塘并不能完全杜绝丝状藻的发生,但可以作为一个辅助防控措施,而通过调控养殖系统的生物可利用氮含量及氮磷比左右种间生态位竞争则是一个值得深入研究的、有前景的丝状藻防控方向。本实验结果对养殖池塘的丝状藻防控研究和生产实践具有重要的参考价值。

等氮量有机替代对水稻田面水氮素动态变化特征研究

为了防控高原湖泊流域稻田氮素径流流失,保护受纳水体生态环境。在洱海流域水旱轮作种植模式下,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、有机无机配施(NPKS)、有机肥全量替代(SS)4个等氮量有机替代处理,研究水稻田面水氮素浓度的动态变化特征,探讨有机肥替代化肥施用对田面水氮素流失的影响。试验结果表明:基肥施用后田面水NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、Org-N和TN浓度迅速升高,在3~7 d内达到峰值,施肥后7 d是防止田面水氮素大量流失的关键风险期。等氮量有机替代种植,田面水中NH_(4)^(+)-N/TN浓度占比为39.01%~54.01%,NO_(3)^(-)-N/TN浓度占比为11.33%~21.62%,Org-N/TN浓度占比为33.85%~41.94%。化肥氮施用增加田面水NH_(4)^(+)-N/TN浓度占比,有机肥施用增加田面水NO_(3)^(-)-N/TN和Org-N/TN浓度占比。等氮量有机替代对田面水氮素浓度的响应随施肥天数的增加而减弱,田面水NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、Org-N、TN的浓度变化呈一元二次多项式下降,基肥施氮后35~40 d田面水氮素浓度趋于稳定低水平。在3种有机替代种植方式中,NPKS处理可降低田面水氮素浓度,降低稻田氮素流失风险。

海水多品种养殖池塘沉积物-水界面氮磷通量

为探明生源要素氮、磷在沉积物与水体间的迁移过程,比较3种不同养殖模式下、不同时间养殖池塘沉积物-水界面的氮、磷通量变化,2014年6—10月,在3种综合养殖池塘:海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔、海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏和海蜇+凡纳滨对虾的整个养殖周期内,采集检测3口池塘沉积物-水界面样品中的亚硝态氮、硝态氮、氨氮和活性磷酸盐含量,分析沉积物-水界面的亚硝态氮+硝态氮、氨氮和活性磷酸盐的通量变化。试验结果显示,6—10月,3种综合养殖池塘沉积物上覆水中亚硝态氮和硝态氮均以向沉积物中扩散为主,仅10月海蜇+凡纳滨对虾池塘沉积物中亚硝态氮和硝态氮向上覆水释放。海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔、海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘沉积物上覆水中氨氮向沉积物扩散,6月海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘沉积物中氨氮向上覆水扩散;与海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔和海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘相比,海蜇+凡纳滨对虾池塘氨氮通量变化幅度较大,6—7月上覆水中氨氮向沉积物扩散,且扩散速率逐渐降低,9—10月沉积物中氨氮向上覆水释放,释放速率逐渐上升。6、7、10月海蜇+凡纳滨对虾+菲律宾蛤仔池塘沉积物中活性磷酸盐向上覆水释放,8—9月上覆水中活性磷酸盐向沉积物扩散;6—10月,海蜇+凡纳滨对虾+缢蛏池塘沉积物中活性磷酸盐向上覆水释放;海蜇+凡纳滨对虾池塘上覆水中活性磷酸盐向沉积物扩散,10月沉积物中活性磷酸盐向上覆水释放。试验结果表明,配养底栖贝类,可以通过改变综合养殖池塘沉积物-水界面的氮、磷通量,改善池塘的底质和水质环境。

绿洲灌区增密对水氮减量玉米产量的补偿机制

针对河西绿洲灌区水资源短缺、玉米田氮肥施用量高等生产生态问题,在节水减氮条件下,分析增加种植密度补偿水氮减量导致玉米减产的效应,为水氮节约型玉米高效生产提供理论依据与技术支撑。基于2016年布设的裂裂区田间试验,主区为2种灌水定额:灌水减量20%(W1,3240 m^(3) hm^(–2))和传统灌水(W2,4050 m^(3) hm^(–2)),裂区为2种施氮量:减量施氮25%(N1,270 kg hm^(–2))和传统施氮(N2,360 kg hm^(–2)),裂裂区为3种玉米密度:传统种植密度(D1,7.50万株hm^(–2))、增密30%(D2,9.75万株hm^(–2))和增密60%(D3,12.00万株hm^(–2)),通过测定2020—2021年玉米籽粒产量和生物产量,分析干物质积累及其分配、转运特征,量化产量构成因素,明确增密对水氮减量玉米产量的补偿效应及机制。研究表明,减水、减氮降低了玉米籽粒产量和生物产量,而增密30%能够补偿因水氮同步减量造成的产量负效应,且维持较高的施氮量有利于玉米增产节水。W1N1D1(减量灌水减量施氮及传统密度)较W2N2D1(对照:传统灌水传统施氮及传统密度)籽粒产量和生物产量分别降低9.1%~15.0%与10.0%~11.0%,但W1N1D2(减量灌水减量施氮及增密30%)与W2N2D1差异不显著。W1N2D2(减量灌水传统施氮及增密30%)较W2N2D1籽粒和生物产量分别提高12.9%~15.4%与6.4%~12.0%。增密30%能够补偿水氮同步减量造成玉米减产的主要原因是W1N1D2能增加玉米穗数,进而提高玉米灌浆初期至成熟期干物质积累量和苗期到大喇叭口期群体生长速率及花前转运率。增密30%在灌水减量和传统施氮条件下促进玉米增产的主要原因是W1N2D2可增加玉米穗数,提高玉米生育期干物质积累量与群体生长速率,促进穗部干物质分配,提高花前转运量、转运率及转运贡献率。因此,增密30%是绿洲灌区水氮同步减量玉米稳产高产的可行措施,是氮肥不减但减水20%玉米节水增产有效举措。

农田退水中氮磷与吡虫啉的光催化水循环协同净化试验研究

为探究光催化和水循环协同净化氮磷和吡虫啉污染的效果,设计了空白对照、水循环和光催化水循环3组生态浮床系统、6个处理组对2种模拟农田退水(氮磷退水、氮磷和吡虫啉复合污染退水)进行了试验研究。试验结果表明:水体循环能增强浮床系统对氮的去除效果,7 d后氮磷退水的水循环浮床水体中氨氮和硝氮去除率较空白对照浮床分别提升了5.5%和27.1%;增加光催化的净化技术可加快氨氮硝化,氮磷退水的光催化水循环浮床水体中氨氮和硝氮去除率较空白对照浮床分别提升了26.2%和20.3%;吡虫啉会影响水循环浮床系统对氮磷的净化效果,TiO_(2)光催化复合陶粒对吡虫啉有良好的氧化降解效果,同时对氮磷和吡虫啉复合污染有显著净化效果;氮磷和吡虫啉复合污染退水的光催化水循环浮床降解了58.2%的吡虫啉,水体中氨氮、硝氮和磷酸盐去除率较未添加吡虫啉的水循环浮床分别提升了72.4%、15.0%和14.8%。

小麦玉米间作氮肥后移利于减少土壤蒸发提高水分利用效率

【目的】针对绿洲灌区小麦玉米间作水分高效利用潜力挖掘不足,制约多熟种植稳定发展的问题,拟通过探明不同氮肥后移比例对小麦玉米间作耗水特性及水分利用的影响,为绿洲灌溉区水分高效利用麦玉间作模式创建提供理论依据。【方法】试验于2020—2021年在甘肃农业大学绿洲农业综合试验站开展,设小麦玉米间作、单作小麦和单作玉米3种种植模式,针对玉米设不施氮(N0)、氮肥后移20%(N1)、氮肥后移10%(N2)和传统施氮氮肥不后移(N3)4个处理,间作玉米和单作玉米各施氮处理下总施氮量分别为210和360kg·hm^(-2),研究不同种植制度及氮肥后移比例对小麦和玉米的土壤蒸发、耗水特性及水分利用的影响。【结果】小麦、玉米独立生长阶段间作处理的棵间蒸发量大于单作,间作小麦棵间蒸发较单作小麦增大15.9%—16.7%,间作玉米棵间蒸发较单作玉米增大5.4%—14.7%,麦玉共生期间作棵间蒸发量较单作加权降低4.6%—6.1%;全生育期棵间蒸发总量表现为:小麦玉米间作最大、单作玉米次之、单作小麦最小,在间作模式中,氮肥后移20%处理棵间蒸发量较传统施氮降低6.5%,且小麦带棵间蒸发量较玉米带增大12.6%—17.3%,是间作系统棵间蒸发的主要来源。间作系统中氮肥后移20%和后移10%处理全生育期耗水量较传统施氮分别降低34.3和18.9 mm,E/ET与传统施氮差异不显著。间作系统籽粒产量较单作加权平均提高21.1%—39.0%,间作系统氮肥后移20%处理籽粒产量较传统施氮提高28.8%,其中间作小麦、间作玉米氮肥后移20%处理较传统施氮分别提高24.3%、30.8%。间作种植模式氮肥后移处理水分利用效率较单作加权平均显著提高15.0%、12.3%,其中氮肥后移20%处理较传统施氮提高35.9%,氮肥后移10%处理较之提高19.3%。【结论】小麦玉米间作种植模式结合氮肥后移20%能减少土壤蒸发和全生育期耗水量,提高产量和水分生产力,是绿洲灌区小麦玉米间作高产高效生产可采用的施氮制度。

西南季节性干旱区夏玉米水氮耦合效应与水氮生产函数研究

【目的】探究西南季节性干旱区夏玉米关键生育期适宜的水氮耦合模式。【方法】于2022年6—10月在四川省都江堰灌溉试验站测桶区遮雨棚内开展夏玉米水氮耦合试验,以仲玉3号夏玉米为研究对象,采用桶栽方式种植夏玉米,以充分灌水(100%ET)和当地高水平施氮量(300 kg/hm2)为对照(CK),在拔节—抽雄期(Ⅱ)、抽雄—灌浆期(Ⅲ)分别设置2个灌水水平:HW(75%CK)、LW(50%CK)和3个施氮水平:N1(85%CK)、N2(70%CK)、N3(55%CK),共计13个处理,研究不同关键生育期的水氮耦合对夏玉米生长、产量、水分利用效率(WUE)、氮肥偏生产力(NPFP)的影响,基于Jensen模型构建水氮生产函数。【结果】拔节—抽雄期为夏玉米营养生长的关键时期,适宜的水氮耦合模式能在节水节氮条件下获得较高的产量并提高WUE和NPFP,Ⅱ-HWN2、Ⅲ-HWN1处理和Ⅲ-HWN2处理较CK分别节水12.78%、9.77%和9.77%,节氮9.0%、4.5%和9.0%,增产1.31%、4.32%和4.50%,WUE较CK分别提高28.39%、14.83%和8.52%,NPFP较CK分别提高11.33%、10.42%和8.52%;基于Jensen模型构建的水氮生产函数拟合度较好(R2=0.7619),拔节—抽雄期水氮敏感指数为0.152,大于抽雄—灌浆期的水氮敏感指数0.074。【结论】从提高水肥资源利用效率和保障产量的角度出发,推荐Ⅱ-HWN2处理和Ⅲ-HWN2处理为西南季节性干旱区适宜的水氮耦合模式。

序批式OA_N反应器处理污泥水富集硝化菌中试研究

以西安市某污水处理厂实际污泥水为研究对象,采用序批式OA_(N)反应器对其进行了处理,结果表明:TCOD,TP,NH_(4)^(+)-N和SS的平均去除率分别为93.3%,52.52%,99.87%和88.82%。OA_(N)反应器中富集硝化菌活性污泥的氨氧化速率(AUR)和亚硝酸盐氧化速率(NUR)平均值分别为7.84 mg/(gMLSS×h)和12.17 mg/(gMLSS×h),远高于污水处理厂系统活性污泥AUR 2.64 mg/(gMLSS×h)和NUR 2.95 mg/(gMLSS×h)的硝化速率,可将富集硝化菌的活性污泥添加入污水处理厂系统以强化生物脱氮。

某700 MW锅炉水冷壁高温腐蚀原因分析及其防治措施

针对某电厂700 MW对冲式燃烧锅炉水冷壁腐蚀严重问题,对该锅炉高温腐蚀产生的原因进行了分析。在现场割取了腐蚀的水冷壁管,对其腐蚀垢层进行了X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)和扫描电镜(SEM)分析,结果发现腐蚀产物中主要含有ZnS、FeS、Fe_(7)S_(8)、Fe_(3)O_(4)和α-FeOOH,推定此炉主要为硫化物型高温腐蚀,并制定了该锅炉的防治措施。

菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大优势菌群,A、B、C三组的第一大优势菌门均为变形杆菌门,水质提升有助于厚壁菌门的生长和繁殖,在B组和C组中的第二大优势菌群是厚壁菌门,稀释比越高两类细菌门的总相对丰度越大。(4)总悬浮物、氧化还原电位、浊度和总氮对水体中的细菌群落结构产生显著影响,腐解进程可分为2个时段,环境因子对菌群结构影响的变化与腐解进程有关。因此,相关人员可通过适度收割沉水植物残体,调节水体氮素、浊度等上覆水理化指标,调控水体中细菌的群落结构及优势菌群种类,从而降低季节性水生植物腐解引发的负面影响,最终达到科学管理沉水植物的目的。

水氮耦合对陕南烤烟渗透调节物质及抗逆生理特性的影响

以云烟99为材料,采用双因素完全组合法,设置W1(土壤相对含水量75%~85%)、W2(土壤相对含水量55%~65%)、W3(土壤相对含水量35%~45%)3个土壤水分条件和N1(4 g)、N2(5 g)、N3(6 g)3个单株施氮量,共9个处理,进行盆栽试验,旺长期控水15 d后测定烟叶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性及可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸(Pro)、还原型谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(AsA)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子自由基(O2-)含量,分析水氮耦合对烤烟渗透调节物质及抗逆生理特性的影响。结果表明:在W3条件下,增施氮可提高可溶性蛋白含量,与W3N1处理相比,W3N2、W3N3分别提高25.36%和42.86%,能降低可溶性糖含量,分别降低3.85%和12.32%;W2N2、W2N3与W2N1处理相比,SOD活性分别提高20.29%和31.19%,POD活性分别提高24.60%和44.89%;N2条件下,与W1N1处理相比,W1N2和W2N2处理的CAT活性分别提高40.26%、43.58%;W3处理增加了烟叶Pro、GSH、MDA及O2-含量,与W1N1处理相比,增幅分别达69.69%~222.49%、15.2%~89.36%、155.15%~162.37%、24.89%~72.34%。分析互作效应发现,土壤相对含水量对SOD、POD活性及Pro、GSH、MDA、O2-、可溶性糖含量的影响较大;而施氮量对可溶性蛋白含量、CAT活性的影响较大;二者的互作效应对AsA含量的影响较大。综合来看,轻度缺水时株施氮量6 g的处理对烤烟抗氧化酶活性的提升效果较好,而重度缺水时株施氮量为5 g的处理对烤烟渗透调节物质和抗氧化物质含量的提升效果较好。

水氮一体化模式对设施辣椒产量和土壤理化性质的影响

为明确水氮一体化模式对不同品种辣椒栽培土壤理化性质的影响及其与产量的关系,采用二因素随机区组设计,设置2个品种处理(扬椒2号和扬椒5号)和2个水氮模式处理(传统水氮模式和水氮一体化模式),通过设施田间试验研究水氮一体化模式对辣椒生长、产量和土壤理化性质的影响。结果表明:与传统水氮模式(沟灌施氮)相比,水氮一体化模式(滴灌施氮)可提高辣椒初花期、盛花期、盛果期和成熟期株高、茎粗和叶面积,促进植株干物质积累,从而提高辣椒产量,扬椒2号产量的提高幅度(19.73%)大于扬椒5号(11.12%)。同时,水氮一体化模式可降低辣椒盛果期土壤容重(扬椒2号和扬椒5号分别降低6.62%和5.84%),提高土壤总孔隙度、含水量、铵态氮含量、硝态氮含量和pH值(扬椒2号和扬椒5号分别提高5.60%~10.81%和4.88%~8.56%),改善土壤理化性质,有利于提高辣椒产量。相关性和通径分析表明,辣椒产量与土壤容重呈显著负相关,与土壤总孔隙度、质量含水量、铵态氮含量和硝态氮含量呈显著正相关,其中土壤含水量和硝态氮含量分别是影响辣椒产量最重要的土壤理化性质。综上,水氮一体化模式通过改善土壤理化性质(主要提高土壤含水量和硝态氮含量)来促进植株生长,进而提高辣椒产量,且扬椒2号的提升效果大于扬椒5号。

凡纳滨对虾盐碱水养殖池塘沉积物-水界面氮元素交换通量的研究

为探究凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)盐碱水养殖池塘沉积物-水界面中氮元素的转化规律,于2019年5—7月测定了山东省滨州市3个不同盐度(28、45和55)的池塘上覆水和沉积物间隙水中各种形态氮的含量。利用Fick第一定律估算了池塘沉积物-水界面氮元素交换通量,分析了环境因素与交换通量的相关性。结果表明:(1)总体来讲,DIN、DON、TN由沉积物向水体扩散,即沉积物为DIN、DON和TN的源;NO_(3)^(-)-由水体向沉积物扩散,沉积物为NO_(3)^(-)的汇。在养殖期间,盐度28、45和55组,DIN总交换通量分别为1.69、23.07和19.36 mg/m^(2),DON总交换通量分别为36.60、27.90和19.98 mg/m^(2),TN总交换通量分别为38.09、43.66和32.56 mg/m^(2)。(2)从季节变化来看,DIN、DON、TN在养殖初期(5月)的交换通量显著高于养殖末期(7月);从盐度组来看,在5月,盐度28、45和55组,DIN平均交换通量分别为2.08、6.37和12.47 mg/(m^(2)·d),7月分别为-0.48、0.06和1.47 mg/(m^(2)·d),盐度55组显著大于其他两组(P<0.05);DON交换通量5月分别为13.91、5.32和6.79 mg/(m^(2)·d),盐度28组显著大于其他两组(P<0.05),7月分别为5.82、10.94和5 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著大于其他两组(P<0.05);5月TN平均交换通量分别为15.9、8.79和19.16 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著小于其他两组(P<0.05),7月分别为5.31、9.1和3.28 mg/(m^(2)·d),盐度45组显著大于盐度55组(P<0.05)。(3)冗余分析结果显示,盐度与NO_(2)^(-)-N、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N交换通量显著正相关;有机质与NH_(4)^(+)、TN通量显著正相关;温度与NH_(4)^(+)交换通量显著负相关;含水率、孔隙度与NO_(3)^(-)-N、DON交换通量显著正相关。综上所述,沉积物是氮的潜在污染源,此污染潜力在养殖末期显著小于养殖初期;高盐度组有利于释放DIN,中低盐度组有利于释放DON。研究结果将有助于认识盐碱水养殖池塘的氮交换通量,为该种养殖模式的科学管理提供数据支撑。

不同灌溉施肥方式对夏玉米产量和水氮利用的影响

为明确不同灌溉施肥方式对夏玉米生长、产量及水氮利用的影响,本试验以登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为材料,设常规灌溉施肥(FP)、喷灌+种肥同播(SN)、喷灌+水肥一体化(SF100%)、喷灌+水肥一体化+减氮20%(SF80%)共4个处理,研究不同灌溉施肥方式对夏玉米干物质积累、产量及产量构成因素、水分利用效率和氮肥偏生产力的影响。结果表明,品种、灌溉施肥方式及品种和灌溉施肥互作效应显著影响夏玉米的产量、干物质积累速率、水分利用效率(WUE)和氮肥偏生产力(PFPN),SF80%处理下两年平均产量、水分利用率、氮肥偏生产力均最高。与FP、SN和SF100%处理相比,SF80%处理下DH605两年平均产量分别提高14.55%、7.66%和2.26%,水分利用率分别提高23.73%、12.61%和8.86%,氮肥偏生产力分别提高43.19%、34.58%和27.82%;ZD958两年平均产量分别提高35.93%、15.24%和7.84%,水分利用率分别提高40.81%、21.79%和11.13%,氮肥偏生产力分别提高69.91%、44.05%和34.80%。综上所述,喷灌+水肥一体化+减氮20%的灌溉施肥方式可以显著提高夏玉米产量和水氮利用效率,实现夏玉米增产增效。

肥密措施对水直播稻苗期杂草发生及产量的影响

为明确水分管理方式、施氮量和用种量对水直播稻生长发育特性、产量和苗期稻田杂草发生的影响,于2021年以卓两优1126为试验材料,采用再裂区试验设计,在湖南省浏阳市开展大田试验。以水分管理方式为主区,施氮量为副区,播种量为再副区。水分管理(播种至3叶1心期)设淹水(W1)和湿润(W2)2个处理;施氮量设0 kg/hm^(2)(N0)、150 kg/hm^(2)(N1)和195 kg/hm^(2)(N2)3个处理;播种量设15.0 kg/hm^(2)(D1)、22.5 kg/hm^(2)(D2)和30.0 kg/hm^(2)(D3)3个处理。结果表明,不同水分管理方式间苗期稻田杂草总数差异极显著,而不同施氮量和用种量处理间杂草总数差异不显著。W1处理水稻平均产量为8.5 t/hm^(2),显著高于W2处理;N1和N2处理间水稻平均产量差异不显著,但均显著高于N0处理;水稻产量随着用种量的增加而增加,但不同用种量处理间差异不显著。综上,水稻淹水直播条件下,施氮量为150 kg/hm^(2),播种量为15.0 kg/hm^(2),并于3叶1心期除草1次,可在减少除草剂用量的同时实现水稻增产。

膜下滴灌微咸水棉花临界氮稀释曲线模型与氮肥用量推荐

为了优化膜下滴灌微咸水条件下棉花生产氮素管理,该研究于2017—2019年在新疆库尔勒市开展3 a定位施氮试验。以新陆中棉花为试验材料,设置施氮水平0(NF0)、150(NF1)、250(NF2)、300(NF3)、350(NF4)、450(NF5)kg/hm^(2),各试验处理灌水量均为487.5 mm,分析施氮量对棉花地上部干物质量、氮素累积吸收量、产量和氮肥利用效率的影响,构建了膜下滴灌微咸水棉花临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明:棉花氮素累积吸收量随生育期进程的推进而增大,棉花临界氮浓度与最大地上部干物质量符合幂函数关系。氮肥农学利用率和表观利用率均与施氮量呈二次多项式关系,氮肥生理利用率和偏生产力均与施氮量呈线性关系。NF1、NF2和NF3处理的氮素营养指数均小于1,表明氮素营养供应不足,棉花生长受到氮素限制。NF4和NF5处理的氮素营养指数接近于1,说明棉花氮素营养状况较好,但NF5产量和氮素利用效率较低,NF4获得最高产量和较高的氮素利用效率。因此,南疆膜下滴灌微咸水棉花生育期推荐施氮量为350 kg/hm^(2)。该研究构建的临界氮浓度稀释曲线模型对田间施氮管理具有重要意义。

表面活性剂对生菜生长及水氮运移的影响

【目的】探究表面活性剂对土壤水氮运移和生菜产量、品质及根系生长的作用效果。【方法】以石灰性褐土为供试土壤,选用HydravanceTM200(湿润增效混合表面活性剂)、甲基葡糖醇聚醚-20(保湿单一表面活性剂)和渴以友(水分调节混合表面活性剂)3种表面活性剂,以清水灌溉为对照(CK),清水+HydravanceTM200(T1)、清水+甲基葡糖醇聚醚-20(T2)、清水+渴以友(T3)为添加表面活性剂处理,通过室内培养试验,研究表面活性剂对水氮运移及其空间分布的影响;在室内培养试验处理基础上,设置不施氮(N0)和施氮(N1)2个氮水平,采用双因素设计,共8个处理,即CKN0、T1N0、T2N0、T3N0和CKN1、T1N1、T2N1、T3N1,以生菜为研究对象,研究3种表面活性剂对盆栽生菜生长、品质以及氮素利用效率的影响。【结果】①室内培养试验表明:与CK相比,T1、T2、T3处理均能促进水分的横向运移,使其在土壤中均匀分布,降低下层(20~30 cm)土壤硝态氮量;②盆栽试验表明:与CKN1处理相比,T1N1处理生菜的地上部鲜质量和VC量分别提高了26.61%和175.61%,氮素利用率提高了2.10倍(P<0.05);T2N1处理VC量显著提高104.88%(P<0.05);T3N1处理总根长和总体积分别提高61.98%和112.90%(P<0.05)。与CKN0处理相比,T1N0处理生菜地上部鲜质量、VC量及硝酸盐量均显著降低,降幅分别为19.57%、43.84%、81.75%;T2N0处理VC量和硝酸盐量分别降低了24.66%和86.52%(P<0.05);T3N0处理硝酸盐量降低了68.50%(P<0.05),但总根长和总体积显著提高51.64%和87.18%(P<0.05)。【结论】3种表面活性剂均有利于促进水氮在土壤中均匀分布,不同氮水平条件下,3种表面活性剂对生菜生长、产量、品质以及氮素利用率作用效果不同。

黄菖蒲人工湿地系统对含盐再生水中氮磷污染物的去除研究

为探讨湿地植物黄菖蒲对含盐再生水中氮磷污染物的去除效果,参照湿地系统结构,构建了CW1~CW5共5组植物、基质、灭菌剂不同组合的实验系统,分析了各系统对污染物的去除效果、黄菖蒲生物量、植物累积量等指标变化,研究了系统不同组成对污水中氮磷的去除差异及贡献率。结果表明植物与基质联合的CW2组对模拟含盐再生水的净化效果最好,其对水中TN、NH_(4)^(+)-N、TP的去除率分别达到56.52%、75.47%、64.53%,均优于其他4组。这可归因于基质的添加为氮磷吸附提供了接触位点,同时为黄菖蒲植株提供了适宜的生长环境,植物根系不断进行有氧呼吸进而促进植物生长,一方面加强了植物本身对氮磷污染物的吸收,另一方面生长状况良好的根系可为大量微生物提供附着载体,促进硝化-反硝化作用的进行。进一步研究发现,CW2组湿地系统中植物吸收去除的氮、磷分别占总输入的24.62%、22.62%,基质通过拦截、吸附等途径去除的氮、磷分别占总输入的13.33%和29%,植物吸收与基质去除均为主要的氮磷去除途径。

不同水氮配施对北疆膜下滴灌棉花生长发育的影响

研究灌水频率、灌溉定额和施氮量对膜下滴灌棉花生长、产量和水分利用效率的影响,探明灌水频率、灌溉定额和施氮量的最优组合模式,为膜下滴灌棉花的水氮管理提供科学合理的灌溉技术依据.试验设置3个灌水频率:7 d(D1),10 d(D2),13 d(D3),2个灌溉定额:4400 m^(3)/hm^(2)(W1),3300 m^(3)/hm^(2)(W2)和2个施氮水平:300 kg/hm^(2)(F1),225 kg/hm^(2)(F2),共12个处理,每个处理3次重复.结果表明:D1的株高较D2,D3分别降低2.90%和7.96%;叶面积指数与灌水频率呈正相关,D1的叶面积指数较D2,D3分别提高1.96%和7.28%;蕾铃生物量和地上部生物量之比随灌水频率的增加而增加;D1的产量较D2和D3分别增加3.84%和11.76%;W1的产量较W2增加5.56%;F1的产量较F2增加13.49%;D1的水分利用效率WUE较D2和D3分别增加2.75%和9.80%;W2的WUE较W1增加22.71%;F1的WUE较F2增加11.37%.说明D1水平避免棉花过度生长,提高棉花群体发展,增强群体光合作用和物质生产能力,确保地上部生物量的生殖生长,并且随着灌溉定额和施氮量的增加,棉花株高、叶面积指数和地上部生物量也显著增加,从而提高棉花产量.此外,高频减水能够保持根层水分的适宜程度,满足棉花水分需求,高氮能够满足棉花生长的需氮量,减少水分蒸发损失,提高水分利用效率.所以,综合考虑棉花产量和水分利用效率,得出灌水频率7 d,灌溉定额3300 m^(3)/hm^(2),施氮量300 kg/hm^(2)为较优管理模式.