秸秆水热碳化液修饰二氧化钛去除农村生活污水尾水中抗生素的动力学特征研究

为探究秸秆水热碳化液修饰二氧化钛纳米球(SHCS&TiO_(2))去除抗生素的动力学特征,以实际农村生活污水尾水为目标处理水体,以磺胺嘧啶和红霉素为典型目标污染物,采用时间梯度实验研究和动力学模拟进行分析。结果表明:1)SHCS&TiO_(2)去除两种抗生素的动力学特征有明显差异。去除磺胺嘧啶反应主要发生在前10 min,去除速率为2.11~2.37 mg/(L·min),最终去除率为72.6%~89.5%。去除红霉素反应主要发生在0~20、120~240 min,去除速率分别为1.65~2.34、0.32~0.42 mg/(L·min),最终去除率达到100.0%。2)Behnajady-Modirshahla-Ghanbary反应动力学模型模拟结果最佳。3)去除机制是吸附和催化共同作用,且催化起主要作用。

江苏省大米重金属调查与膳食摄入评估

为探究苏南、苏中、苏北地区大米中重金属含量的空间分布特征,及其经大米途径摄入重金属元素的健康风险,本研究于2014—2018年收集了江苏省13个地级市产地的980份稻谷样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),对糙米中镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)和铬(Cr)元素的含量进行了研究。结果表明:江苏省大米中Cd、总As、无机As、Pb和Cr含量范围分别为0.002~0.314、0.003~0.513、0.003~0.385、0.002~0.722 mg·kg^(-1)和0.002~1.982 mg·kg^(-1),算术平均值分别为0.038、0.147、0.110、0.032 mg∙kg^(-1)和0.042 mg∙kg^(-1)。相较于食品安全国家标准GB 2762—2022,大米中Cd、Pb和Cr含量超标率依次为0.9%、2.8%和0.2%,据估测大米中无机As含量的超标率为0.2%。与全国和全球水平相比,江苏省大米中总As和无机As含量较高,人群具有较高的大米无机As暴露风险。江苏省大米中Cd含量呈现由北向南递增的空间分布特征,苏南地区人群具有相对较高的大米Cd暴露风险,间接地反映出了苏南地区的土壤Cd活性较高,这可能与苏南地区发达的工业经济和土壤pH较低相关。江苏省成人单位体质量日均大米Cd、无机As、Pb和Cr摄入量分别为0.19、0.48、0.14μg·kg^(-1)和0.18μg·kg^(-1),与世卫组织和国际粮农组织推荐的健康指导值相比,通过大米膳食摄入重金属量整体较低,但江苏省大米无机As和苏南地区大米Cd的暴露风险相对较高。综上,江苏省大米重金属含量总体处于安全范围,建议加强监测江苏省各产地大米中Cd和无机As的含量,降低江苏省局部地区成人的大米Cd、无机As的膳食暴露风险。

100起实验室安全事故分析与建议

通过网络收集2001年至2019年100起实验室安全事故,对其发生原因、类型、试剂和设备等方面的分析,发现:(1)火灾和爆炸发生频率和造成伤亡的数量最多;(2)危险化学品使用、实验人员违规操作、设备故障等是造成实验室安全事故的主要原因。危化品中易燃气体和易燃液体的管理和使用应受到重视;(3)在实验过程中人为因素是事故引发和造成损失的主要因素;非实验过程中安全事故主要由客观因素引起。建议:(1)多角度加强人员实验安全意识;(2)建立系统而全面的监管体系、物质保障、管理制度和应急预案。

“产业治污”模式削减丘陵区农业面源氮排放

丘陵是我国南方面积最大的地貌类型,是降雨径流易发区和水土流失敏感区。诸多因素使农业面源氮排放成为丘陵区农村环境整治和乡村振兴的难题。为此,本研究以目标区域的产业发展为前提,基于丘陵小流域氮素流失特点,以氮资源循环利用为核心,针对农村生活源、农田种植源和畜禽养殖源分别构建了生活污水的稻田安全消纳净化技术、生态种植串联沟渠塘堰的立体消减技术和种养结合的畜禽粪污多级循环全消纳技术体系,提出了“产业治污”运行及管理模式,即:根据流域环境承载力确定产业结构和规模,建立“企业订单+基地+农户+专家团队”的产业控污机制和“村企合一参与式”的治污管理体系。并基于国家典型流域农业面源污染综合治理专项,在湖北省竹溪县竹溪河源头流域农业面源污染综合治理试点项目中进行了具体的工程设计和应用。实践证明,“产业治污”模式实现了目标区域污染治理与产业发展的有机融合,在有效削减丘陵区农业面源氮排放的同时,推动了产业结构调整,提升了农民收入,促进了农业经济发展与环境保护双赢。

农村汇水河浜生态修复组合工程处理效果分析

为有效削减农村集中居住区汇水河浜的污染物,在常州市武进区前黄镇运村村新运小桥浜东北侧次级支浜构建“前置库-湿地塘-生态沟”的生态修复组合工程,并沿水流方向采集水样(平枯水期7次、丰水期7次),监测主要水质指标,包括水温、pH、溶解氧(DO)、总氮(TN)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、总磷(TP)、磷酸盐(PO_(4)^(3-)-P)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS),计算各污染物的沿程总削减率,分析各工艺段的污染通量,估算组合工程对于该次级支浜污染负荷的年削减量。结果表明:在平枯水期,组合工程主要依靠物理沉降、透水坝拦截等作用削减颗粒态污染物;在丰水期,组合工程主要依靠植物吸收、微生物降解等作用削减溶解态污染物。生活污水和分散菜地对于TN、TP污染负荷的贡献较大;生活污水对COD污染负荷的贡献最大。次级支浜水体氮素中NO_(3)^(-)-N含量较高,磷素中颗粒态磷(PP)含量较高。组合工程对次级支浜陆源污染中TN、TP和COD污染负荷的年削减量分别为166.23、20.07、502.66 kg·a^(-1)。研究表明,生态修复组合工程能够削减部分污染负荷,今后仍须加强来自生产、生活的陆源污染拦截,以及汇入新运小桥浜之后的水体原位净化。

集水花坛组合工程对农村初期径流的污染物削减效果分析

为有效削减农村集中居住区初期地表径流污染,在常州市前黄镇运村新运小桥浜附近构建了“沉降池-调节池-集水花坛”组合工程,主要收集约6.00 hm^(2)集水区域内的初期径流和周边排水,并分别在工程进水口、沉降池出水口、调节池出水口和集水花坛出水口采集水样,监测主要水质指标,分析各污染物的沿程总削减率,估算组合工程对于初期径流污染的削减量。结果表明:(1)组合工程对TN、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N、TP、COD_(Cr)和SS的沿程总削减率均值分别为39.1%、47.7%、29.0%、33.3%、33.4%和43.1%。2020年6月15日的暴雨径流对组合工程的冲刷效应明显,除了COD_(Cr)与NH_(4)^(+)-N以外,其余污染物指标出水口浓度均高于进水口。(2)TN与NH_(4)^(+)-N的沿程总削减率呈极显著相关(P<0.01);进水TP主要以溶解态磷的形式存在;COD_(Cr)与SS的沿程总削减率呈极显著相关(P<0.01)。组合工程中存在淹没区,有助于增加水生植物生物量,提高系统的反硝化能力,进而促进氮磷污染物的削减。(3)按照年降雨量进行估算,组合工程对集水区初期径流或排水中TN、TP和COD_(Cr)的年削减量分别约为2.49、0.29和20.94 kg·a^(-1)。后续需加强集水花坛组合工程小型化、标准化、净化效能及抗冲击负荷能力提升的研究,以便在太湖流域农村集中居住区进一步推广应用。

江苏优质稻区土壤理化性状对稻米品质的影响

为了探索优良食味粳稻稻米品质与土壤理化性状之间的关系,本研究在江苏省镇江市句容市后白镇圩区随机选取种植南粳46、南粳3908、南粳5055和南粳9108的11个具有代表性的水稻种植主体,2020年和2021年度对其土壤理化性状和稻米品质进行取样检测,并分析主要指标之间的相关性。结果表明,2个试验年度,11个水稻种植主体土壤理化性状主要指标中,总氮含量和总磷含量平均值分别为1.60 g/kg和0.56 g/kg;速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量平均值分别为110.5 mg/kg、11.42 mg/kg、133.4 mg/kg;有机质含量平均值为26.64 g/kg,不同水稻种植主体土壤肥力状况差异显著。2季水稻平均产量以南粳46最低,为9248.1 kg/hm^(2),以南粳3908最高,达到9812.8 kg/hm^(2);2021年水稻平均产量与2020年差异不显著。南粳46的稻米品质指标总体优于其他3个水稻品种,综合食味值也最高,品质较优,但该品种垩白度和垩白粒率偏高。相关性分析结果表明,土壤有机质含量高的水稻种植主体的稻田,稻米整精米率、峰值黏度和热浆黏度高,胶稠度大,蛋白质含量低,米质较好。综上,就不同水稻品种而言,南粳46稻米品质最优,在肥力水平较高的土壤上种植南粳46能进一步提高其稻米品质,但南粳46的产量总体偏低,而南粳3908则相对兼顾了水稻产量和稻米品质。

长江中下游麦区不同小麦品种镉积累差异研究

为探究长江中下游麦区不同小麦品种对镉的积累差异,本研究于无污染农田中对长江中下游麦区107个小麦品种的镉积累能力进行了比较,并基于大田试验结果,从中选取了42个小麦品种,利用盆栽试验将其种植于轻度镉污染土壤中,进一步对小麦不同部位镉含量、农艺性状等指标进行了比较分析。结果表明:无污染条件下107个小麦品种籽粒镉含量分布在0.040~0.082 mg·kg^(-1)范围内,均低于我国规定的限量值(0.1 mg·kg^(-1))。盆栽试验结果显示,42个小麦品种籽粒、秸秆镉含量范围分别为0.261~0.524 mg·kg^(-1)和0.562~1.095 mg·kg^(-1),小麦籽粒镉含量与秸秆镉含量及秸秆向籽粒的镉转运系数呈显著正相关(P<0.001)。小麦籽粒镉含量与小麦产量、株高、千粒质量等农艺性状无显著相关性,且聚类分析结果显示存在宁麦11这一低镉高产品种,表明通过常规育种方式筛选出低镉高产小麦品种是可行的。盆栽试验的42个小麦品种籽粒镉含量与大田试验中对应品种的籽粒镉含量呈显著正相关(P<0.001),表明在非污染和轻度镉污染条件下,小麦自身遗传特性是影响品种间镉积累差异的主要因素。因此,可在小麦品种审定过程中,测定参加生产试验的小麦籽粒镉含量,初步评估不同小麦对镉的积累能力。

土壤中抗生素抗性基因的环境行为与阻控研究进展

抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的传播威胁着生态环境安全和人体健康,已成为一个全球性的问题。土壤中抗生素抗性基因的分布、来源、扩散传播以及消减技术已成为一个研究热点。本文在简要介绍自然环境和受人类活动干扰土壤中抗生素抗性基因分布水平的基础上,分析了土壤中抗生素抗性基因的主要来源,剖析了抗生素抗性基因由土壤向其他环境介质(水、植物)传播的规律及其影响因素,如土壤理化性质、农艺调控和环境中污染物等。进而探讨了环境中各种生物和非生物因素对土壤中抗生素抗性基因持久性的影响和环境中抗生素抗性基因的消减技术,包括好氧堆肥、厌氧发酵、水处理工艺等。最后,提出遵循“大健康(One Health)”准则,以跨学科的方法控制抗生素抗性基因在环境中的传播,以更全面地将抗生素抗性基因对人类的健康风险降低至最低水平。

冬春季生态沟渠对农田径流污染物的净化效果分析

为有效提高冬春季沟渠的净化效率,在原有土质沟渠中增设耐寒植物黑麦草浮毯与填料透水坝构建生态沟渠,分析生态沟渠对农田径流中主要污染物的削减率,对比沿程不同处理段对污染物的净化效果,估算植物吸收对于污染通量降低总量的贡献。结果显示:在冬春季节,生态沟渠对总氮(TN)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)的总削减率均值分别为29.06%、54.93%、20.76%、54.08%和49.85%。透水坝段的TN和NO_(3)^(-)-N沿程削减率最高;植物浮毯+透水坝段的TP和COD沿程削减率最高;植物浮毯段的SS沿程削减率最高,其对NO_(3)^(-)-N、TP和COD也有较好的净化效果。在降水量达到10 mm以上的9 d内,TN和TP的污染通量降低总量分别为11.43和0.27 kg;黑麦草吸收的氮、磷量分别约占污染通量降低总量的20.6%和55.6%。大雪融化后气温降至0℃以下,可能引起土壤冻融作用,雪水径流中的氮、磷浓度显著升高,此时生态沟渠对径流中氮、磷的净化效果不明显,可利用周边河塘暂存雪水径流,后续结合生态措施对污染物实施强化处理。

H_(2)O_(2)辅助污泥水热过程水DOM的光化学行为研究

采用水热炭化和添加4%H_(2)O_(2)辅助水热炭化两种工艺处理脱水污泥,在测定两种过程水DOM基本理化性质的基础上,重点比较了两种DOM的光漂白行为和光生活性物种的产生情况.结果表明,与水热炭化工艺相比,H_(2)O_(2)辅助水热炭化工艺中伴生的过程水DOM的pH值较低,电导率、TOC、腐殖质类物质含量、芳香性官能团、分子量及腐殖化程度均较高,并表现出更强的光敏感性.在模拟自然光照射条件下,其芳香性和腐殖化程度随光照时间延长而降低,荧光组分含量显著下降,其中腐殖质类组分降低最为明显.光照过程中产生更多的单线态氧(1O2)和三重激发态(^(3)DOM^(*)),可显著促进四环素的光降解(93.22%),且^(3)DOM^(*)起主导作用.本研究明确了H_(2)O_(2)辅助水热炭化过程水DOM的光化学行为,可为水热炭化处理污泥产生的过程水的进一步处理及利用提供理论依据.

沼液不同施用量对水芹生长发育与田面水氮素排放的影响

【目的】探明沼液不同施用量对水芹生长发育与田面水氮素排放的影响,筛选适宜的沼液量与化肥配比,为化肥减量和沼液的资源化利用提供参考。【方法】以宜兴实心芹为研究对象,采用盆栽试验,研究不施肥(CK)、常规施肥(N_(0))、沼液50%替代化肥(N_(50))和沼液100%替代化肥(N_(100))对水芹生长发育、田面水总氮和铵态氮浓度及氮素利用率的影响。【结果】不同施肥处理水芹的生长状况、营养品质、田面水的总氮和铵态氮浓度及氮素利用率不同。沼液50%替代化肥处理可显著提高水芹茎鲜重、叶鲜重、地上部鲜重和株高,分别为46.68 g/Pot、16.20 g/Pot、64.23 g/Pot和49.53 cm;增加茎部和叶部的总叶绿素、类胡萝卜素、维生素C含量,分别为0.21 mg/g FW、0.03 mg/g FW、2.61 mg/100g FW和2.02 mg/g FW、0.31 mg/g FW、28.08 mg/100g FW;硝酸盐含量较常规施肥处理分别显著降低30.52%和48.77%;同时降低了水芹田面水总氮和铵态氮浓度,经2次追肥后分别在11 d和23 d达峰值,为113.14 mg/L和38.49 mg/L;氮肥偏生产力和农学效率均达最大,分别为53.53 kg/kg和12.37 kg/kg。【结论】采用沼液50%替代化肥施用有利于促进水芹生长,提高营养品质,同时降低由降雨等引发的氮素排放风险,可在水芹种植上推广应用。

不同锌肥对土壤镉有效性及小麦镉吸收转运的影响

为探究施用锌肥对污染土壤中小麦Cd吸收转运的影响,采用盆栽试验,研究了两种锌肥(常规锌肥、缓释锌肥)及其不同用量(13、26、66 mg·kg-1)对根际土壤Cd、Zn有效性和小麦Cd、Zn吸收转运的影响。结果表明:施用两种锌肥均可显著增加土壤有效态Zn含量,但施用缓释锌肥在小麦孕穗期、灌浆期和成熟期对土壤有效态Zn的贡献显著高于常规锌肥,且不同生育期小麦根部和地上部Zn含量高于相应浓度常规锌肥处理。在拔节期,施用常规和缓释锌肥均能有效降低小麦根部Cd含量,Cd含量分别比对照(未施锌肥)降低了23%~33%和3%~48%,且中、高浓度锌肥同时显著降低了根部-地上部Cd转移系数。常规和缓释锌肥对灌浆期和成熟期小麦地上部Cd含量的降幅分别为21%~54%和13%~43%。虽然高浓度缓释锌肥在小麦拔节期、孕穗期和灌浆期显著增加了土壤有效态Cd含量,但却显著降低了小麦灌浆期和成熟期根部-地上部Cd转移系数。施用高浓度常规锌肥也能显著降低小麦成熟期根部-地上部Cd转移系数。所有处理中,仅施用高浓度常规和缓释锌肥显著降低了小麦籽粒中Cd含量,降幅分别为19%和29%。相关性分析显示,在小麦全生育期,小麦根部Zn含量与地上部Cd含量呈负相关关系,并且缓释锌肥处理的小麦成熟期地上部-籽粒Cd转移系数随施Zn浓度的增加而减小,表明施用锌肥能有效抑制小麦对Cd的吸收和转运。施用高浓度锌肥抑制Cd从地上部向籽粒转移的效率仍较低,在中重度Cd污染土壤中单施锌肥不能保证小麦的安全生产,需在小麦Cd吸收关键期组合其他阻控技术措施,以进一步降低Cd在小麦籽粒中的积累。

秸秆施用下减施氮肥稻田有机碳和氮磷的排放特征

为了解秸秆施用下减施氮肥对稻田有机碳和氮磷排放特征的影响,进而为稻田投入品的优化施用以及田间养分管理提供技术支撑,通过盆钵试验研究小麦秸秆还田与肥料施用对高砂土和黄泥土2种土壤的田面水有机碳和氮磷浓度、潜在可排放量及水稻产量的影响。结果表明,高砂土稻田的田面径流养分排放风险远大于黄泥土,其中基肥期更为明显;磷在基肥期田面径流中的排放风险最大,施加秸秆处理的有机碳在蘖肥期田面径流中的排放风险最大,而氮在穗肥期的排放风险最大;无论高砂土还是黄泥土,秸秆施用基础上,相比施用常量氮肥,施用减量氮肥在保证产量不受明显影响的同时,可以有效降低田面径流养分排放风险。在小麦秸秆还田条件下,施用减量氮肥与常量氮肥相比,高砂土稻田田面水的COD、DOC、TN和TP平均可排放量分别降低34.92%、15.47%、35.37%和53.93%,水稻产量降低12.01%,黄泥土稻田田面水的COD、TN和TP平均可排放量分别降低24.82%、23.75%、2.84%,而水稻产量提高3.99%。总之,秸秆还田时减施氮肥利于降低高砂土和黄泥土田面水COD、TN、NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N的潜在排放风险,以稳定水稻产量和防控稻田养分田面径流流失为目标,高砂土稻田在水稻种植时氮肥施用应减量多次,并避免小麦秸秆还田,而黄泥土稻田在氮肥施用时应混施秸秆。

不同耕作灌溉和有机肥替代下稻田有机碳和氮磷潜在排放特征

通过盆钵试验研究了不同耕作条件、不同灌溉方式和基肥期有机肥替代对水稻田面水有机碳与氮磷浓度、潜在可排放量及水稻产量的影响。结果表明:1)浅水灌溉相比常规灌溉,在旋耕时各项指标的平均可排放量均呈现不同程度的降低趋势,其中化学需氧量(COD)降低43.43%,可溶性有机碳(DOC)降低43.19%,总氮(TN)降低46.52%,总磷(TP)降低60.34%;而翻耕时稻田田面水的COD、DOC、TN和TP浓度分别降低22.73%、41.58%、31.58%和31.25%。2)翻耕相比旋耕,在常规灌溉时稻田田面水COD、DOC和TP的平均可排放量分别降低16.02%、15.67%和23.71%;在浅水灌溉时稻田田面水COD、DOC和TP的平均可排放量分别降低43.42%、16.81%和13.93%。3)浅水灌溉下有机肥替代氮肥用作基肥的田面水COD、DOC和TP的平均可排放量无显著差异(P>0.05);浅水灌溉相比常规灌溉,在旋耕和翻耕时水稻产量分别减产20.63%和6.88%。总之,浅水灌溉田面水碳、氮、磷排放风险显著低于常规灌溉,翻耕可以有效降低田面水碳、氮、磷排放风险,从稻田田面水防控和产量角度,浅水灌溉并翻耕能够在保证水稻产量的同时有效降低田面水养分流失风险。研究结果可为稻田投入品优化施用和田间水分及养分管理提供技术支撑。

强降水对不同肥期麦田氨挥发损失的影响

在极端降水事件频发的背景下,为明确强降水对麦田不同肥期氨挥发损失的影响,本研究利用田间模拟降水试验,研究了强降水对麦田氨挥发损失和耕层土壤铵态氮含量及硝化潜势的影响,并结合微域试验分析了氨挥发损失与土壤含水量的关系。田间试验设置施氮处理(CF)与不施氮(CK)对照,以CF处理施肥时间为基准,分别在基肥、越冬肥和穗肥施肥后第7天模拟强降水(90 mm),监测农田氮素径流和渗漏损失,并进行连续10 d的氨挥发排放监测。结果表明,施肥显著提高中上层(0~10 cm)土壤的铵态氮含量,增加了降水驱动的生育前期(基肥期,越冬肥期)氮径流和渗漏损失,而穗肥期损失量相当。施肥和降水对基肥期氨挥发排放强度(AVI)无显著影响,但对追肥期(越冬肥期,穗肥期)的AVI影响显著。降水-施肥处理(CF-R)的追肥期AVI(越冬肥期35.02 mg·m^(-2)·d^(-1);穗肥期12.84 mg·m^(-2)·d^(-1))显著高于其他处理(越冬肥期15.46~17.29 mg·m^(-2)·d^(-1);穗肥期7.95~11.23 mg·m^(-2)·d^(-1))。此外,越冬肥期氨挥发损失对平均AVI的差异贡献高于穗肥期和基肥期。相关分析表明,表层(0~5 cm)土壤铵态氮含量与氨挥发损失强度呈显著线性关系(P<0.05)。但值得注意的是,非降水条件下CF和CK处理的追肥期AVI均无显著差异,且培养系统的NH_(3)挥发损失量随土壤持水量的增加而降低。而土壤硝化潜势分析表明,施肥对不同土层土壤的硝化潜势均无显著影响,但降水显著降低了中上层土壤的硝化潜势。研究表明,降水对施肥处理的氨挥发驱动效应是施肥后表层土壤氮素含量升高和降水后硝化潜势降低的叠加作用结果。除驱动麦田氮素径流和渗漏损失,强降水对追肥期氨挥发损失的激发效应应予重视,特别是在越冬肥期。

长江下游稻田不同种植制度的碳足迹分析

在保障粮食安全的同时降低碳排放是当前农业种植结构优化过程中迫切需要解决的问题。为探究长江下游稻田不同种植制度对温室气体排放的影响及其碳足迹,设置4种稻田种植制度处理:一年一熟的冬闲-水稻以及一年两熟的紫云英-水稻、冬油菜-水稻、冬小麦-水稻,连续两年采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放,运用生命周期评价法估算农田生产过程和农业生产投入引起的直接和间接温室气体排放,并进行碳足迹分析。结果表明:(1)一年两熟种植制度较一年一熟的冬闲-水稻增加周年CH_(4)排放17.5%~64.5%、N_(2)O排放60.7%~139.8%以及土壤有机碳固定量17.3%~37.2%;(2)在考虑土壤固碳的情况下,不同种植制度的土壤有机碳固定能抵消26.6%~35.6%的温室气体排放,冬小麦-水稻、冬油菜-水稻、紫云英-水稻单位面积净碳足迹两年平均分别为13.79、11.83和9.07 t CO_(2)-eq·hm^(-2),较冬闲-水稻(7.63 t CO_(2)-eq·hm^(-2))分别增加80.6%、55.0%和18.8%;(3)稻田生态系统碳足迹主要来自土壤CH_(4)排放(61.8%~67.4%),其次是氮肥施用(18.3%~23.9%),而后为N_(2)O排放(3.3%~5.2%)和柴油的使用(2.2%~2.8%);(4)一年两熟有利于增加周年产量和产值,非水稻季种植粮油作物能显著提高种植净收益,不同种植制度单位产量和单位产值碳足迹的差异不大。因此,冬闲-水稻是长江下游稻田最为低碳的种植制度,综合碳排放、粮食安全和经济产出,冬小麦-水稻、冬油菜-水稻明显优于冬闲-水稻;发展甲烷减排和氮肥减施技术是降低稻田生态系统碳足迹的重要途径。

复合改性生物炭的吸附特性及其对轻中度镉污染农田土壤的钝化效应

农田土壤中的镉污染会导致作物中的镉过量累积,而作物中的镉会通过食物链传递给人,从而严重威胁人体健康,因此迫切需要采取合理的应对措施。本研究旨在将不同材料[氢氧化钾(K)、凹凸棒土(A)、钙镁磷肥(M)和聚丙烯酰胺(P)]与生物炭混合后进行球磨改性(Q)处理,通过吸附平衡试验、盆栽试验研究改性生物炭对镉的吸附特性及其对镉污染土壤的钝化效果。结果表明,与未改性生物炭(YC)相比,改性生物炭具有更丰富的官能团和矿物元素,对镉的吸附动力学曲线符合准二级动力学方程,吸附方式主要表现为单分子层吸附。pH值、温度的升高可以提高生物炭对镉离子的吸附能力。在土壤中添加生物炭可以显著提高土壤的pH值和养分含量,并且降低土壤有效镉含量,其中添加氢氧化钾+凹凸棒土+钙镁磷肥+聚丙烯酰胺球磨改性的生物炭(QKAMP)和添加氢氧化钾+凹凸棒土+聚丙烯酰胺球磨改性的生物炭(QKAM)分别可使土壤有效镉含量较对照(CK)显著降低25.5%、23.4%(P<0.05)。与添加未改性生物炭(YC)的处理相比,添加QKAMP、QKAM处理的土壤中有效镉含量分别显著降低了16.84%、14.57%(P<0.05)。此外,与对照相比,添加QKAMP、QKAM分别可使小青菜地上部的镉含量显著降低36.1%、33.6%;与未添加改性生物炭处理(YC)相比,添加QKAMP、QKAM处理小青菜地上部的镉含量分别显著降低了21.6%、18.6%。由此可见,QKAMP作为一种重金属钝化材料,可以更好地降低中性(pH值7.07)、轻中度镉污染(≤1.75 mg/kg)土壤中镉的生物有效性,确保农产品安全生产。

吸咐磷后的镧改性秸秆替代化学磷肥施用对土壤磷形态的影响

定向改性材料能提升吸附磷的能力,高效去除水体中磷污染,然而吸附材料的后端利用却鲜有研究和报道。本研究以镧元素改性秸秆用于吸附畜禽养殖尾水中的磷,并将吸附磷后的材料作为磷肥进行小麦盆栽试验,动态取样测定不同形态的磷含量,分析其对土壤中磷形态的影响。结果表明:本研究镧改性秸秆对养殖尾水中磷吸附效率达到98.59%,最佳投加量为1.4 g/L。小麦生长初期,附磷镧改性秸秆继续吸附土壤的活性态磷,促进土壤中活性磷转化为钙吸附态磷,防止土壤磷的流失。随着小麦生长,钙吸附态磷含量逐渐下降,转变为活性态磷持续供应养分,说明附磷镧改性秸秆具备缓释磷肥的属性。本研究为附磷后材料的利用提供了一种新的思路,有助于缓解农业面源污染。

植物纤维拆解及自成型技术研究进展

植物纤维属于植物的厚壁组织,植物纤维的利用对我国减少碳排放,实现碳中和目标具有重要意义。植物纤维是一种具备高长径比,能够自交织成型的生物质材料,将其加工成纤维制品,可以减轻对石油基等不可再生资源的依赖。重点介绍了化学拆解、物理拆解和生物拆解获得不同尺度植物纤维的机理、优缺点,并且对拆解后不同尺度的植物纤维所需的成型工艺和发展趋势进行了综述。未来需要在木质素高效拆解的基础上,开发不同尺度纤维的高效成型技术,使预处理和成型工艺更加低碳环保,提高植物纤维制品的应用效果和使用性能。