基于NUFER模型的生猪养殖氮磷利用效率及排放时空变化

城市郊区集约化畜禽生产系统的快速发展在满足日益增长的畜产品需求的同时也带来了严重的环境问题。该研究利用北京生猪养殖场调研数据和养分流动模型NUFER分析了1980年到2013年北京城郊生猪生产体系氮、磷养分利用效率和环境损失时空变化,并利用情景分析提出了5种饲料和粪尿优化管理措施。从1980年到2013年,育肥猪个体尺度(仅包括育肥猪)氮利用效率从17.8%增加到19.0%,磷利用效率从32.0%增加到35.8%;群体尺度(包括育肥猪、母猪等)氮利用效率从16.0%增加到16.7%,磷利用效率从29.5%降低到23.4%;系统尺度(土壤-饲料-生猪)氮利用效率从18.5%降低到11.4%,磷利用效率从41.6%降低到17.1%。2013年,总氮损失和总磷损失分别为4.22和0.65万t,较1980年分别增加了56.9%和97.0%。产生这一变化的原因是生猪养殖模式从家庭和传统养殖模式向集约化模式转变,家庭副产品作为饲料利用的比例迅速降低,养分循环链条中断,从而导致系统养分利用效率不断降低。但就育肥猪个体尺度和群体尺度而言,集约化生产模式优化了饲料精准喂养和粪尿管理。与此同时,2000年后国家提出了大量有关畜禽养殖的政策、法规、标准和规范,使得1980年至2013年间养分利用效率出现先减后增和环境损失出现先增后减的趋势。空间分布变化结果显示,北京城区和近郊区域由生猪养殖导致的环境损失迅速减少,而远郊区域的环境损失快速增加,这主要归因于城市发展规划。

高水位盐碱地暗管控制性排水的降盐抑碱作用研究

高水位的顶托作用不仅易导致涝害发生,还不利于降水淋盐。为解决这一问题,在河北近滨海盐碱区埋设暗管进行控制性排水,通过分析雨季与旱季的地下水埋深、土壤含盐量及SAR变化得到暗管控制性排水对地下水埋深的调控能力及对土壤的降盐抑碱效果。结果表明:1)暗管控制性排水可调控最大地下水埋深为90cm,并可在1天时间内将地下水埋深降至30cm的涝害临界水平,暗管可控制周年地下水埋深深于对照区5~20cm;2)周年土壤含盐量呈"马鞍"型分布。雨季土壤含盐量随时间逐渐降低,降水淋洗盐分作用占主导,暗管区与对照区无显著差异;旱季土壤含盐量随时间逐渐增加,暗管区土壤含盐量低于对照区0.2~0.5g/kg;3)暗管排水通过增加地下水埋深、降低地下水含盐量来降低表层土壤含盐量,经分析,旱季土壤含盐量与地下水埋深、地下水含盐量均呈显著正相关,相关系数高于0.7;4)暗管排水可增强盐分离子的淋洗作用,暗管区盐分离子的脱盐率高于对照区4.8~26.5%,脱盐率依次为Cl^->Na^++K^+>SO_4^(2-)>Mg^(2+)>Ca^(2+);受碳酸钙溶度积的影响,雨季后HCO_3^-含量增加,暗管区HCO_3^-增加率约为对照区的1/2;5)暗管排水可有效抑制土壤碱化趋势。雨季后土壤SAR增加,暗管区增幅低于对照区0~13.2%,且SAR随土壤深度的增加而增加,同一深度处暗管区SAR低于对照区。

太行山前平原典型灌溉农田深层土壤水分动态

该文针对70年代以来太行山前平原典型灌溉农田地下水位普遍下降的问题,通过分析中国科学院栾城农业生态系统试验站连续3 a的农田土壤水分观测资料,探讨了山前平原典型灌溉农田0~800 cm深土壤水势变化规律和0~1 540 cm深土壤水分含量变化规律。结果表明:土壤水分动态自上向下具有明显的分带性,0~800 cm土壤层水分动态可分为3层:0~200 cm为入渗-蒸发交替变动带(水分增长和消退的较快,土壤含水率变化范围为0.14~0.47 cm3/cm3,基质势变化范围为-628.21~0 cm,>200~600 cm为非稳定入渗带(土壤含水率变化范围为0.04~0.41 cm3/cm3,基质势变化范围为-311.79~0 cm,土壤水势梯度有一定变化范围在0.1~5.61 cm/cm之间),>600~800 cm为相对稳定入渗带(土壤含水率在0.03~0.35 cm3/cm3之间变化,基质势变化范围为-138.18^-45.57 cm,土壤水势梯度在单位势梯度左右浮动)。在土壤质地和土壤含水率(维持在田间持水量水平)的影响下,深层土壤层的湿润锋运动速率较快(0.13 m/d),表明地下含水层会迅速地响应地表水分输入(降水和灌溉)。结果可为太行山前平原典型灌溉农田地下水分及可持续利用提供科学依据。

真空冷冻干燥-稳定同位素比率质谱法测定土壤中水溶性有机碳同位素

提供了一种可批量处理、消耗低廉的测定土壤水溶性有机碳同位素的新方法。该方法通过多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳,得到含土壤水溶性有机碳的溶液,经磷酸酸化至pH小于2,将所得的溶液通过冷冻干燥进行浓缩,浓缩后的物质加高纯水复溶、在银舟中多次干燥富集后通过元素分析仪-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)进行δ^(13)C值测定。本方法中对多水土质量比法提取土壤水溶性有机碳的水土比例、振荡时间等参数进行了优化,将冷冻干燥的浓缩方式用于土壤可溶性有机碳同位素测定的前处理。通过土壤样品的平行测定对比,δ^(13)C的标准差小于0. 1‰,表明该方法重现性好,样品测试精密度高。