中国猪粪尿N产生量及其分布的研究

我国每年来自猪养殖过程中的粪尿数量巨大,其中蕴含了大量的氮素养分。根据2004年猪养殖统计数据,在确定不同养殖方式下(农户散养、集约化养殖)各猪种(育肥猪、母猪、幼猪)氮排泄参数基础上,对1999年和2004年我国农户散养和集约化养殖下各猪种粪尿N产生量进行了计算分析和对比。结果表明:(1)2004年我国猪粪尿N产生量约为1293.1×104t,空间变异性较大,主要集中在四川、湖南、河南等省;单位耕地面积猪粪尿N承载量全国平均值约为99.4kg·hm-2,大部分省(市)都超过了均值,湖南省最高,达327.5kg·hm-2,虽然北京、天津、上海三市猪粪尿N产生总量不多,分别仅占全国总量的0.6%、0.6%、0.3%,但其单位耕地面积猪粪尿N承载量却较大,分列第3、8、10位;全国农户散养下猪粪尿N产生总量约为集约化养殖下产生总量的2倍,除北京、上海、天津等省(市)集约化养殖猪粪尿N产生量较农户散养下产生量大外,其他省(市)散养猪粪尿N产生量均较集约化养殖大,两者比例在(1￣8)∶1之间。(2)1999—2004年间,我国猪粪尿N产生量年平均增长41.2×104t,增加量主要集中在四川、湖南、河南、山东、河北5省;各省(市)单位耕地面积猪粪尿N承载量也有不同程度地增加,但上海市则以年平均约11%的幅度下降,这与其控制当地养殖数量政策有直接关系;从1999—2004年变化趋势看,来自集约化养殖过程的猪粪尿N产生量所占比重呈现逐年增大的趋势。

不同施肥方式对土壤氨挥发和氧化亚氮排放的影响

采用密闭室间歇通气法和静态箱法对不同施肥方式(撒施后翻耕、条施后覆土、撒施后灌水)下的土壤氨挥发和氧化亚氮排放进行了研究.结果表明:不同施肥方式显著影响了土壤中的氨挥发和氧化亚氮排放.撒施后灌水处理明显促进了氨挥发,其最大氨挥发速率明显高于其它处理,氨挥发累计达2.465kgN.hm-2.不同施肥方式下氧化亚氮排放通量存在显著差异(P<0.05),且峰值出现时间也不同.施肥后第2天,撒施后灌水处理达到峰值,为193.66μg.m-2.h-1,而条施后覆土处理在施肥后第5天才出现峰值,为51.13μg.m-2.h-1,且其排放峰值在3种施肥方式中最低.撒施后灌水处理的氧化亚氮累积净排放量达121.55gN.hm-2,显著大于撒施后翻耕和条施后覆土处理.撒施后翻耕和条施后覆土处理能有效抑制氨挥发和氧化亚氮排放损失,是较为合理的施肥方式.

氯离子和乙二胺四乙酸对镉的植物有效性的影响

通过水培试验,向营养液中添加不同浓度的Cl-或乙二胺四乙酸(EDTA),研究了离子的配合作用对水稻及油菜吸收镉的影响.结果表明,随着营养液中Cl-或EDTA浓度的增加,水稻和油菜地上部与根中镉的浓度降低.Cl-浓度的增加抑制了水稻对镉的吸收,地上部与根部的镉含量分别从212.2和345.1mg.kg-1降低到34.1和209.1mg.kg-1.EDTA的添加抑制了水稻及油菜对镉的吸收,水稻地上部与根部的镉含量分别从212.2和345.2mg.kg-1降低到50.0和4.2mg.kg-1;油菜地上部与根部的镉含量分别从86.7和149.2mg.kg-1降低到22.2和12.3mg.kg-1.在营养液培养条件下,Cl-或EDTA与镉的配合作用降低了植物对镉的吸收,与Cl-相比,EDTA的抑制作用更明显.

区域蒸散和表层土壤含水量遥感模拟及影响因子

以甘肃省武威市为研究区域,应用灌溉前后两景Landsat TM-5卫星遥感数据,采用SEBAL模型进行了区域蒸散估算,综合应用归一化植被指数(NDVI)和地表温度(Ts),计算了该区域的条件植被温度指数(VTCI),并估算了表层土壤含水量(0～20 cm)。在获得区域净辐射通量、地表温度以及植被覆盖度空间分布的基础上,进一步对灌溉前后两景影像中日蒸散和表层土壤含水量的影响因素进行了分析。结果表明,区域蒸散和表层土壤含水量的遥感估算与地面同步观测值比较,能较好地反映研究区域的蒸散和地表含水量的空间变异特征。当土壤较干时,区域蒸散的空间分布变异较大,而表层土壤含水量的空间变异较小。在灌溉前后两景影像中,日蒸散与净辐射通量、地表温度和覆盖度之间都有极显著的相关性,决定系数均在0.90以上,而日蒸散量与表层土壤含水量的相关性以灌溉后较高。此外,表层土壤含水量与地表温度、覆盖度都呈显著的相关性,但比较而言,地表温度指数关系的离散性较小,相关系数也大。但地表温度、覆盖度与表层土壤含水量的相关性都依赖于土壤干湿程度,通常土壤越湿,相关性也越高。

中国玉米生产-消费体系养分流动分析

采用物质流和养分流相结合的分析方法,沿玉米生产的肥料投入到玉米消费过程,研究氮、磷养分流动;以2004年为例,分析了中国玉米生产消费过程中氮、磷养分流动特点和资源的利用效率。2004年玉米生产投入化肥氮(N)549.6×104t、磷(P2O5)211.2×104t;共收获养分氮(N)342.9×104t、磷(P2O5)139.4×104t,其中75%的氮和68%的磷被利用,最终进入家庭的氮占22.3%,磷为15.0%;秸秆中氮的还田率只有47%,磷的较高,在80%左右,可见秸秆还田是归还土壤磷的有效措施。玉米生产要消耗大量的资源,2004年生产1t玉米养分,消耗的化肥氮、磷养分相当于煤5.2t、磷矿资源12.1t。因此,优化玉米整个生产与消费体系中养分的流动,对于提高养分资源利用效率和减少资源浪费具有重要作用。

夏玉米生长期黄淮海平原土壤水氮利用效率模拟分析

以黄淮海平原为研究区域,建立并验证了基于地理信息系统(G IS)的土壤水、热、氮和作物生长联合模型。在1999年黄淮海平原的农村社会经济条件和土壤、气候等条件背景下,运用基于G IS的联合模型对夏玉米生长期土壤水氮利用效率和氮素损失量的区域分布规律进行评价。结果表明,由于自然条件和农田管理措施的差异,水分利用效率(WUE)、氮素利用效率(NUE)及土壤氮素淋失情况的空间分布在各地貌区划区之间有明显差异。多元线性逐步回归分析表明:1 m土体的氮素淋失量与施氮量、饱和导水率(K s)、积温、降水和灌水量均呈极显著的正相关;WUE与施氮量呈极显著的正相关,而与积温呈极显著的负相关;NUE与降水和灌水量呈极显著的正相关,而与施氮量和土壤有机质含量呈极显著的负相关。

大麦/玉米间作优势及地上部和地下部因素的相对贡献研究

采用田间微区试验以及地下部种间根系分隔技术研究了玉米覆膜与不覆膜两种情况下大麦/玉米间作优势以及地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献。结果表明,玉米不覆膜时,大麦/玉米间作籽粒和生物产量的LER均为1.06,无明显间作优势;玉米覆膜时,大麦/玉米间作籽粒和生物产量的LER分别为1.32和1.30,具有显著的间作优势。玉米不覆膜时,大麦/玉米间作系统养分吸收优势不显著;玉米覆膜时,间作系统具有显著的养分吸收优势。地上部和地下部因素对大麦/玉米间作中籽粒和生物产量间作优势的相对贡献,当玉米不覆膜时为间作劣势而无贡献;当玉米覆膜时,地上部、地下部因素对间作优势的相对贡献分别为80%和20%。当玉米覆膜时,地上部和地下部交互作用对间作氮素养分吸收的贡献具有同等重要性(各占50%);对磷吸收的贡献分别占60%与40%,钾则分别为45%与55%。

三种集约化种植体系氮素平衡及其对地下水硝酸盐含量的影响

选取中国北方3种重要的集约化种植体系小麦 玉米轮作、大棚蔬菜和果园,研究了3种体系年度氮素输入输出关系、土壤硝酸盐的累积、不同体系地下水硝态氮含量的动态变化.结果表明,大棚蔬菜年度化肥氮、有机肥氮、灌水带入的氮和总氮输入量分别为135. 8、1881、4 0 2和36. 5 6kg·hm-2 ,分别为小麦 玉米田的2 5、37. 5、83. 8和5 . 8倍,为果园的2 .1、10 . 4、6. 8 2和4 . 2倍.不同系统降水输入的氮在14 2～18 9kg·hm-2 之间.3个体系氮输出量分别为2 80、32 9和12 1kg·hm-2 .氮素年度盈余分别为349、332. 7和74 .6kg·hm-2 .0～90cm土层硝态氮累积量分别为2 2. 1～2 .75、1173和6 13kg·hm-2 ,90～180cm土层硝态氮累积量分别为2 .13～2. 4 2、10 .32和976kg·hm-2 .在0～180cm剖面中,小麦玉米田各层土壤硝态氮处于相对均一分布,大棚蔬菜以表层最高,30cm以下各层也远高于大田,果园土壤硝态氮累积随土壤深度而增加.3种体系均表现出硝酸盐的明显淋洗.大棚蔬菜区浅井地下水硝态氮含量99%超过了10mg·L-1.而大棚深井和果园浅井超标率均为5 % ,小麦 玉米深井为1% .大棚蔬菜区地下水硝态氮含量与井深呈指数函数降低关系.

叶绿素仪与植株硝酸盐浓度测试对冬小麦氮营养诊断准确性的比较研究

通过研究不同土壤氮素供应对冬小麦拔节期叶绿素仪SPAD读数和植株硝酸盐浓度的影响,以及两种方法在冬小麦拔节期与土壤Nmin、植株全氮和吸氮量的关系,比较了SPAD叶绿素仪和植株硝酸盐测试两种氮素营养诊断方法的准确性。认为两种方法都可以比较好的反映冬小麦的氮素营养状况,植株硝酸盐浓度与SPAD读数相比能更好的反映作物的氮素营养状况。

不同施氮水平对小麦/玉米间作产量和水分效应的影响

【研究目的】探讨小麦/玉米间作体系中氮肥对水分资源高效利用的调节作用,达到合理施肥提高水分利用效率的目的;【方法】采用田间试验,监测小麦/玉米间作不同生育期土攘水分,研究不同施氮量对产量和水分利用效率的影响;【结果】小麦/玉米间作的土地当量比(LER)为1.31￣1.53,小麦相对于玉米的水分竞争比率(CRwm)约为1;在小麦收获时,间作小麦的水分利用效率(39.0￣46.7kg/mm.hm2)远远高于玉米(1.28￣4.81 kg/mm.hm2),也高于单种小麦(25.43￣30.75 kg/mm.hm2);在小麦收获后,间作玉米(除N0处理)的水分利用效率迅速提高,当玉米收获时水分利用效率高达32.49￣47.46kg/mm.hm2,明显高于单种玉米(27.30￣38.77 kg/mm.hm2);【结论】小麦/玉米间作具有明显的产量优势,小麦玉米两作物水分利用效率分布时间上的错位是小麦/玉米间作高效利用水分资源的基础,合理施用氮肥能促进间作种植产量优势和水分利用优势的发挥。

冠状病毒IBV和噬菌体MS2在饱和多孔介质中的运移规律

为研究病毒在土壤中的运移机理,选择鸡的传染性支气管炎冠状病毒（IBV）和噬菌体（MS2）为材料,采用土柱模拟实验研究2种病毒在不同输入方式（IBV脉冲,MS2阶跃）、不同饱和多孔介质中的运移规律.结果表明,IBV在饱和玻璃珠中的运移有少量滞留和延迟;MS2在饱和砂土中的运移随着离子强度的不同而不同,存在两个临界点,分别为0.065mol/L和0.080mol/L.在离子强度从0.002mol/L升高到0.065mol/L时,病毒吸附随着离子强度的增加而迅速增加;离子强度在0.065-0.080mol/L时,病毒吸附随着离子强度的增加而迅速降低;当离子强度超过临界点0.08mol/L后,随着离子强度的增加病毒吸附缓慢增加.在相同pH值和离子强度的不同介质中,IBV比MS2吸附和滞留较多.

小麦/大豆间作氮磷肥效的双变量分析

采用双变量分析法,分析小麦/大豆间作氮磷肥效。结果表明:①小麦/大豆间作种植施用磷肥对大豆的增产作用超过小麦,施用氮肥能明显提高间作系统中小麦产量,但大豆产量降低。②小麦/大豆间作的产量互补效应表现为:小麦产量提高,大豆产量相应下降;大豆产量提高,小麦产量变化不大。③在小麦/大豆间作中,施磷提高小麦千粒重,增加大豆粒数;施氮增加小麦穗粒数,降低小麦与大豆的千粒重。氮磷配施,磷肥能缓冲施氮引起的小麦与大豆千粒重的降低。

汞在胡萝卜和白萝卜可食部位的富集规律研究

采用温室土壤盆栽试验,研究了不同汞水平(0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0mg·kg-1Hg)对根菜类蔬菜白萝卜和胡萝卜生物量和可食部位富集汞的影响。结果表明,不同浓度的汞处理对两种根菜类蔬菜地上部没有表现出明显的毒害抑制作用,白萝卜和胡萝卜可食部位生物量没有显著性差异,可食部位汞含量随着土壤中添加汞含量的增加而升高,二者呈显著的正相关;在土壤中添加3.0mg·kg-1的外源汞时,胡萝卜可食部位汞含量超过食品卫生标准(0.01mg·kg-1),其余浓度处理两种蔬菜可食部位汞含量低于食品卫生标准。以国家食品卫生标准为依据,通过拟合回归方程计算得出了两种蔬菜土壤汞的表观临界含量分别为:白萝卜5.1mg·kg-1、胡萝卜3.1mg·kg-1。两种根菜类蔬菜相比较,胡萝卜可食部位富集汞的能力较强;两种蔬菜根际土壤中DTPA-Hg的浓度不到1μg·kg-1,百分含量不足1%。

针铁矿改性生物炭对砷吸附性能

为了提高生物炭(BC)对砷的吸附能力,本研究选取小麦秸秆作为原料,采用共沉淀方法制备了针铁矿(Goethite)改性生物炭材料(Goethite@BC).比较了BC、Goethite和Goethite@BC对As(Ⅲ)的吸附特性,同时使用SEM-EDS、BET、FT-IR、XRD和XPS等技术对改性吸附剂的理化性质和吸附机制进行表征.结果表明,扫描电子显微镜分析显示有纳米级针铁矿附着在生物炭表面,可有效提高生物炭的比表面积和总孔容; 3种吸附剂对As(Ⅲ)的吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,Goethite@BC对As(Ⅲ)的最大吸附量为65. 20 mg·g^(-1),与BC相比吸附量提高了62. 10倍. Goethite@BC吸附机制包括非特异性吸附(静电引力)和特异性吸附(配位、络合、离子交换等),纳米针铁矿颗粒在Goethite@BC表面对污染物的吸附起到重要作用. Goethite@BC在污染物修复领域具有很好地应用前景.