施用氰氨化钙和秸秆对淹水设施土壤磷释放动态特征的影响

设施土壤在夏季进行淹水时施用氰氨化钙和秸秆可以增强灭杀病害并改良土壤的效果,为研究该措施对淹水土壤磷素赋存形态和流失风险的影响,本研究通过对模拟淹水试验动态取样5次(第3、7、15、31、63天),探究了施用氰氨化钙(0.5 g·kg^(-1))或秸秆(10 g·kg^(-1))以及两者同时施用下淹水设施土壤的磷素释放量及其动态特征。结果表明:对照处理(不添加外源物质)与氰氨化钙处理的土壤溶液磷浓度均随培养时间的延长先升高后降低,在第15天达到峰值。在第3、7、15天,与对照处理相比,氰氨化钙处理的土壤溶液磷浓度分别显著降低了38.7%、33.4%和19.0%。与对照和氰氨化钙处理不同,在第3、7、15天,氰氨化钙+秸秆处理的土壤溶液磷浓度相比于对照分别显著降低了16.6%、91.5%和99.1%。培养期间,氰氨化钙处理土壤溶液的Ca^(2+)浓度显著增加,有助于促进磷酸钙沉淀的生成,进而降低了土壤活性磷的浓度。氰氨化钙+秸秆处理尽管增加了土壤溶液的Fe2+浓度,但并未提升土壤溶液磷浓度,反而提高了土壤NaOH-P比例和土壤溶液Ca^(2+)Mg^(2+)浓度,支持秸秆厌氧分解产生了酸化作用,促进了土壤游离磷酸盐与铁铝氧化物的结合。综上所述,施用氰氨化钙和秸秆在改良土壤和灭杀病害的同时,可以有助于降低淹水土壤的磷素流失风险。

我国含磷肥料中镉和砷土壤累积风险分析

磷矿石和磷肥中含有一定量的重金属,这些重金属会随肥料的施用进入土壤,从而对土壤环境产生一定的影响。为探讨含磷肥料中镉、砷的土壤累积风险,通过文献查阅和样品采集,分析了我国含磷肥料中重金属镉和砷的含量,并借助情景分析解析了不同重金属含量的磷肥在不同施用量的情景下对土壤镉和砷累积速率的影响,同时比较了我国磷肥镉含量与进口磷肥的差异。结果表明,含磷肥料的镉含量均值±标准偏差为0.91±2.39 mg·kg-1,中位数为0.26 mg·kg-1。镉分布于痕量~27.17 mg·kg-1,其中95%的值低于3.60 mg·kg-1。砷含量的均值±标准偏差为19.83±11.37 mg·kg-1,中位数为19.57 mg·kg-1。含量范围为0.025~90.10 mg·kg-1,95%分位值为35.63 mg·kg-1。依据《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349—2009)标准限值,镉和砷含量的超标率仅为0.6%和1.9%。和国外相比,我国磷肥中镉含量较低。在小麦、玉米和水稻三种种植模式下,按照95%含量分位值计算,磷肥表层土壤(20 cm)镉年输入速率为0.673、1.0 0.824、0.693μg·kg-1·a-1;而砷则分别为17.49、21.37、17.90μg·kg-1·a-1。可见我国含磷肥料中镉、砷含量相对较低,对土壤累积的环境污染风险较小。

箱体结构及计算方法对夏玉米农田N2O排放测定结果的影响

为探讨不同箱体结构及计算方法对夏玉米农田N_2O排放测量结果的影响,于2012—2013年在中国农业大学曲周实验站采用静态箱-气相色谱法研究了4个处理在夏玉米季N_2O排放结果,即大箱+直线算法、小箱+直线算法、大箱+曲线并直线算法及小箱+曲线并直线算法。小箱顶部中央留孔使玉米茎能够通过采样箱顶部而不影响玉米生长,大箱在玉米生长到50 cm以后压弯玉米植株。研究表明:在定量夏玉米农田土壤N_2O排放时,与不破坏玉米根系正常生长的小箱测定结果相比,因使用大箱并压弯玉米造成玉米生长不良,不会显著影响N_2O累积排放量的测定结果。在N_2O日排放通量较强时,曲线并直线算法与直线算法得到的结果没有显著差异;而在N_2O日排放通量较弱时,曲线并直线算法测定结果高于直线算法。由于N_2O排放较弱时的通量对夏玉米季农田N_2O累积排放量贡献很小,因此,曲线并直线和直线算法在计算夏玉米季农田N_2O累积排放量时并无显著差异。

珠三角地区大米中的镉砷污染现状及治理措施

作为中国对外开放的"南大门",珠三角地区在经济快速发展的同时也出现了一系列的环境污染问题,尤其是土壤镉砷污染情况越来越严重。笔者针对珠三角地区镉砷污染物的来源和污染现状,分析镉砷重金属在水稻体内的赋存形态以及迁移转化规律,对镉砷对人体健康危害的影响进行阐述,研究土壤性状、动物、微生物、植物等与镉砷之间的相互影响,并试图找出珠三角地区植物对镉砷的抵抗机制。综合前人的治理经验与措施,来提出自己的展望,以期为珠三角大米镉砷污染状况进行较为透彻的阐述,并且为以后的治理措施提出部分建议参考。

添加氧化镁和铵明矾对菜田高磷土壤活性磷的影响

为研究不同种类钝化剂对土壤磷素的固定效果,通过室内培养试验,向土壤中添加氧化镁、铵明矾及二者不同比例的混合物,研究其对土壤0.01 mol·L^(-1)CaCl_2浸提磷、0.5 mol·L^(-1)NaHCO_3浸提磷含量及磷素组分的影响。结果表明:与未钝化的对照处理相比,向土壤分别添加0.5%和2.0%(m/m)的氧化镁、铵明矾或其混合物培养45 d后,均显著降低了土壤CaCl_2浸提磷含量。添加氧化镁或铵明矾分别降低了87.8%(0.5%)、98.0%(2.0%)和44.4%(0.5%)、88.8%(2.0%)的CaCl_2浸提磷含量,而二者混合物的钝化效果明显弱于氧化镁。添加2.0%的氧化镁、铵明矾或其混合物对土壤NaHCO_3浸提磷含量降低明显,但氧化镁和铵明矾的混合物降低土壤NaHCO_3浸提磷的效果弱于铵明矾。对培养45 d后的土壤进行Hedley分组测定磷素组分发现,添加氧化镁或铵明矾显著降低了土壤H_2O浸提总磷和NaHCO_3浸提总磷含量,添加铵明矾显著增加了土壤中Na OH浸提总磷的含量。氧化镁、铵明矾和土壤活性磷不同的作用机理是导致氧化镁固定CaCl_2-P效果显著而铵明矾固定Olsen-P效果显著的主要原因。

施用土壤调理剂对酸性土壤中芝麻菜吸收砷的影响

选择亿鼎土壤调理剂、硅钙钾镁肥、木本泥炭3种土壤调理剂,采用酸性土壤进行盆栽试验,探究光照培养箱内不同土壤调理剂施用量(1.3 g·kg^-1和13 g·kg^-1)对土壤砷的钝化效果及芝麻菜砷吸收的影响。结果表明:施用13 g·kg^-1亿鼎土壤调理剂、硅钙钾镁肥可显著提高土壤pH,而施用13 g·kg^-1木本泥炭显著提高了土壤有机碳含量。施加1.3 g·kg^-1木本泥炭时,土壤中有效态砷含量显著降低了5.17%。与不添加任何土壤调理剂的对照相比,3种土壤调理剂均能促进芝麻菜生长,施用1.3 g·kg^-1亿鼎土壤调理剂时芝麻菜地上部鲜质量最大,相比对照显著增加了51.3%,且施用土壤调理剂均能显著降低芝麻菜地上部的砷含量。

施用有机肥对番茄品质风味的影响

番茄的品质和风味是决定番茄口感的重要因素。以不施肥作为对照,在等氮投入条件下,分别以普通有机肥、沼渣及精制有机肥(中量)作为供试肥料,研究了有机肥对番茄品质和风味的影响,其中精制有机肥共设置了3个施肥水平(分别为19、38和57 t/hm^2的低、中和高量)。结果表明:施用有机肥后番茄产量增加了4.8%~14.4%,其中中量精制有机肥增产效果最好。施用有机肥尤其是中量精制有机肥可以显著增加番茄可溶性固形物、还原型维生素C、可溶性总糖等含量。番茄风味化合物主要以醛酮类、醇类及烷类为主。施用有机肥可以显著增加风味化合物的种类和数量,尤其是中量精制有机肥的施用,显著增加了番茄中醛酮类、酯类、酰肼、羟胺、有机酸等化合物。就番茄产量和品质而言,施用中量(38 t/hm^2)精制有机肥是最佳施肥方案。

不同形态硒对金针菇吸收和富集硒的影响

通过基质栽培试验,研究了硒酸钠、亚硒酸钠和硒代蛋氨酸(0～0.8 mg/kg)对金针菇(Flammulina velutipes)吸收和富集硒的影响。结果表明,外源硒的添加显著增加了金针菇原基和子实体的硒含量,且硒含量均随硒添加浓度的上升而显著增加。在相同硒浓度水平下,3种外源硒对金针菇子实体硒含量的增加效果为亚硒酸钠>硒代蛋氨酸>硒酸钠:施硒量为0.8 mg/kg时,3种硒处理下金针菇子实体的硒含量分别为0.24、0.12和0.08 mg/kg。此外,亚硒酸钠处理下金针菇子实体和原基的硒回收率大于硒代蛋氨酸和硒酸钠处理。且随着硒添加浓度的增加,硒代蛋氨酸和硒酸钠处理下子实体硒的回收率显著下降:分别从14.28%逐渐降低到6.33%和从13.67%减少到3.70%;而添加硒酸钠时,硒的回收率随添加浓度的增加无显著变化。

香菇中重金属含量风险分析及栽培基质对重金属累积的作用

为探究北京市市场流通中食用香菇重金属含量情况及对人体的健康影响,采集北京市流通领域中107份香菇样品,测定了镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)的含量水平,依据靶标危害系数方法(THQ)评价了香菇通过膳食途径摄入4种重金属的人体健康风险;同时通过栽培基地采样,研究了栽培基质与香菇中重金属含量的相关性。结果显示:采集的香菇样品中重金属Cd、As、Hg、Pb的含量范围分别为ND^0.76、0.01~0.30、ND^0.03、ND^1.79 mg·kg^-1,Cd和Pb的超标率均为5.6%,而Hg和As未出现超标情况;鲜食与干食香菇的重金属含量没有显著性差异;香菇子实体中Cd、As、Pb含量与基质重金属含量呈现极显著相关,香菇中Cd的富集系数最高,分别是As、Hg、Pb的3.70、5.67、1.63倍;香菇4种重金属的THQ均未超过安全阈值,儿童经香菇途径摄入As的THQ值相对较高,需引起注意。北京市流通领域香菇的主要污染因子是Cd和Pb,栽培基质中的Cd更易被香菇子实体吸收并累积。

设施土壤磷素固持材料的选择与应用研究进展

我国设施土壤磷素高量积累继而流失是造成相邻水体富营养化的一个重要原因。施用磷素固持材料是有效减少土壤磷流失的措施之一,本文对比分析了室内条件下几类磷素固持材料(黏土矿物类、铁铝类、钙镁类和其他类)对磷酸盐的吸附量和吸附机制,总结了设施土壤中添加磷素固持材料对土壤有效磷含量、磷形态和磷素淋洗量的影响。基于材料的易获取性、安全性、价格以及被固持磷素的再利用性,提出了不同土壤中适宜施用的磷素固持材料。结果表明,添加磷素固持材料能通过物理、化学等作用吸附土壤磷,降低磷移动性。一般而言,铁铝类、钙镁类材料的磷素吸附量和吸附键能高于黏土矿物类,而改性生物炭材料的磷吸附量和强度常取决于改性物质。施入土壤后,铁铝类、钙镁类材料能快速降低土壤磷活性,进而减少磷的移动和流失,然而过量施用铁铝类材料可能影响作物正常生长及其对磷的吸收,适宜钙镁比的材料不仅能固持土壤磷,而且不影响作物对磷素的吸收利用。因此,在磷含量极高的设施石灰性土壤上,推荐适量施用铁铝类材料;在酸性土壤上,建议施用适宜钙镁比的材料,固持土壤磷并保持磷的有效性;黏土类材料则在磷含量适中的土壤上较为适用。此外,利用废弃物作为磷素固持材料,可在减少土壤磷流失的同时实现废弃物资源化利用,具有较好的应用前景。

化学和黏土矿物钝化剂对牛粪秸秆堆肥磷形态转化的影响

盲目施用粪肥导致农田土壤磷素(P)积累和产生的面源污染等环境风险已引起人们的重视。该文通过在牛粪秸秆堆肥过程中,添加质量分数2.5%的化学物质或黏土矿物2类磷素钝化剂,研究其对磷素形态转化的影响。结果显示,和对照相比,添加氧化钙、氧化镁、硫酸亚铁和明矾可明显降低堆肥产品中磷素的活性,水溶性磷(water extract phosphorus,WEP)占总磷(totalphosphorus,TP)百分比分别为:38.0%、60.2%、58.8%、28.9%;添加蛭石和沸石使堆肥产品中WEP占TP百分比分别下降11.7%、17.3%。第35天堆肥样品的Hedley磷分组结果显示,添加氧化钙和氧化镁主要促进了H_2O-Pi向更稳定态的NaHCO_3-Pi、HCl-P(Pi和Po)、残余态-P转化;添加硫酸亚铁和明矾主要促进了H_2O-Pi向更稳定态的NaOH-P(Pi和Po)、残余态-P转化。添加黏土矿物钝化剂均略微促进了不稳定态磷H_2O-Pi和NaHCO_3-Pi向稳定态磷HCl-Pi转化。堆肥结束时添加MgO明显提高了堆体的pH值,其他处理均对pH值影响较小。综合来看硫酸亚铁、明矾、沸石和蛭石依次为较好的磷素钝化材料。

黏土矿物和化学添加剂对牛粪堆肥过程氮素固持的影响

为对比分析在等质量添加下,不同化学和黏土矿物添加剂对氮素保存能力的差异,以鲜牛粪为主料,玉米秸秆为辅料,分别添加质量分数2.5%的化学物质(氧化钙、氧化镁、硫酸亚铁、明矾)或黏土矿物(蛭石、沸石、麦饭石、膨润土)作为添加剂进行为期35 d的堆肥试验,研究其对堆肥过程氮素损失和理化特性的影响。结果显示:各处理在50℃以上的高温期持续了10 d以上,达到粪便无害化标准(GB 7959-2012)。和对照相比,添加氧化钙和氧化镁未对氨挥发和总氮损失产生明显影响,添加硫酸亚铁和明矾分别降低氨挥发43.7%、30.0%和总氮损失33.8%、26.5%;添加蛭石、沸石、麦饭石和膨润土分别降低氨挥发24.4%、29.9%、7.1%和20.1%,降低总氮损失15.4%、22.9%、2.2%和13.4%。所有添加剂均未对堆肥过程EC值变化产生明显影响,添加氧化镁明显提高了堆体pH值,堆肥结束时pH值为9.36,使堆肥未达到基本腐熟水平(发芽率指数GI>50%),其他处理对pH值影响较小,且可以达到基本腐熟。综上,硫酸亚铁和明矾对氮素保存的效果优于黏土矿物,但黏土矿物价格低廉,在实际应用中可根据需求选择添加剂类别。

京郊畜禽粪污氮磷含量特征及影响因素分析

中国规模化养殖废弃物中养分资源数量可观,但缺乏循环利用技术,处置不当易引发环境污染问题。该文通过问卷调研和粪污样品检测,对京郊典型养殖场粪便和废水中的总氮、总磷含量特点进行分析,同时追踪典型规模化猪场废水中总氮、总磷含量变化的影响因素及其季节性变化特征。结果表明:所调研的养殖场中,猪粪、牛粪的总氮质量分数平均值分别为29.1,17.8 g/kg,总磷质量分数平均值分别为15.1,6.8 g/kg,猪粪便的总氮、总磷含量变异程度大于牛粪;猪场和牛场中废水总氮、总磷质量分数的平均值分别为892,540和82.4,53.3 mg/L,猪场废水总氮、总磷含量变异程度明显大于牛场。规模化猪场粪便总氮、总磷含量受到饲料配方的影响较大;受饲料和圈舍用水量的影响,现行饲养工艺及粪污处理方式下粪便对废水中总氮、总磷含量的影响较小;万头以上的规模化猪场废水中总氮、总磷含量存在季节性差异,且随着废水存储时间的推移其无机磷比例增加。这些变化特征可对畜禽粪便和养殖废水的资源化再利用提供了有用的参考。

厨余垃圾堆肥间歇通风方式的可行性研究

以好氧堆肥成熟的通风方式连续通风为参考,研究了对厨余垃圾好氧堆肥采用间歇通风方式的可行性。结果表明,厨余垃圾好氧堆肥采用间歇通风方式的温度和O2体积分数变化规律与连续通风方式基本一致。腐熟度指标pH、电导率(EC)和发芽率指数(GI)均能达到厨余垃圾好氧堆肥的要求。但是间歇通风不但可以减少鼓风时间,节约成本,而且能够显著降低NH3、N2O的排放,提高总碳(TC)、总氮(TN)的积累,从而提高堆肥产品品质。因此,建议厨余垃圾好氧堆肥过程采用间歇通风方式。

初始物料水溶性有机碳含量对番茄秧堆肥进程的影响

高温好氧堆肥技术是有机废物循环利用的重要途径之一。我国堆肥生产中多采用原料全碳与全氮含量的比值(C/N)指导堆肥原料的配比,但由于物料有机质组分存在差异,促进堆肥发酵进程应选用可被微生物利用的有效碳源。本试验以番茄秧为主要堆肥原料,以麦秸、淀粉和尿素为调理剂,将初始混合物料的C/N调整至25、含水量控制在60%,调节水溶性有机碳含量分别为4%、8%和12%,研究初始混合物料中水溶性有机碳含量差异对堆肥发酵进程的影响。结果表明:随着水溶性有机碳含量增加,初始CO_2的释放速率越高,CO_2累积释放量越高,堆肥物料损失越高,堆肥腐熟周期越短,腐熟度越好,堆肥反应越易启动。初始混合物料中水溶性有机碳含量大于8%时,有利于有机废物的快速堆肥化处理,且初始物料水溶性有机碳的含量差异不会影响堆肥的腐熟和产品的性质。因此,可将增加初始物料中的水溶性有机碳含量作为加速堆肥进程的方法,同时也可用作指导堆肥物料配比的关键性指标。

辣椒秸秆快速高温好氧堆肥工艺研究

以辣椒秸秆为主要原料,选用小麦秸秆和鸡粪为调理剂,VT微生物菌剂为接种剂,以升温速率、最高发酵温度、物料损失率和含水率变化等参数研究初始条件对辣椒秸秆快速高温好氧堆肥工艺的影响。结果表明,仅添加小麦秸秆进行堆肥发酵,堆体升温慢、温度低;加入鸡粪和微生物菌剂进行辅助发酵,能够促进堆体升温,加快堆体腐熟。总体来看,在辣椒秸秆与小麦秸秆干质量比为2∶1的基础上添加鸡粪,可使堆体迅速升温且有较好的高温保持时间,降低了物料损失率,含水率也保持在相对理想水平,因此辣椒秸秆-小麦秸秆联合堆肥的理想辅料以鸡粪最佳。

堆肥工艺钝化粪肥中重金属及其形态变化的研究进展

随着我国规模化养殖业迅猛发展,集约化养殖场产生的粪肥对农田土壤造成了巨大的环境压力,其中,饲料中的重金属元素是环境压力的重要来源之一。堆肥钝化粪便中的重金属是有效的处理措施,通过在堆肥中添加无机、有机和生物钝化剂可以固定重金属并降低其生物有效性。目前研究涉及的钝化材料及其钝化机理有待深入探究,而堆肥施用于土壤后重金属的迁移转化过程及其与土壤的交互影响仍不十分明晰。本文通过分析重金属在粪肥中赋存状态、堆肥过程中的形态转变和钝化剂的钝化机制,探讨了粪肥钝化重金属在土壤中的转化机制。

高浓度猪粪沼液混凝沉淀处理效果与参数优化研究

针对规模化猪场猪粪厌氧发酵产生的沼液利用困难、易环境污染等问题,尝试采用简单高效的混凝沉淀法对其进行预处理,降低后续处理的时间和成本。该文对比了硫酸铝、明矾和聚合氯化铝(PAC)等不同混凝剂、pH和助凝剂(PAM)浓度等因素对猪粪沼液混凝效果的影响,通过浊度、COD和悬浮物(ss)等的去除率来评价其处理效果。以期确定较优的处理工艺,解决规模化猪场的污水处理问题,实现污水回用,减轻规模化养猪对水资源的浪费。结果表明:采用混凝沉淀法处理猪粪沼液时,可优先考虑用硫酸铝作为混凝剂,并将混凝剂的投加量控制在8 g/L左右,同时投加0.1 g/L的PAM做助凝剂;SS、COD和浊度的去除率分别为87%、92%和99%。

不同形态硒对韭菜吸收富集及土壤累积硒的影响

采用塑料大棚试验,研究了施用硒酸钠和亚硒酸钠对韭菜富集硒以及土壤累积硒的影响,旨在为富硒蔬菜的生产提供理论依据。本试验结果表明,在韭菜出苗前向土壤中分别施加亚硒酸钠为Se100、200和400 g·hm^(-2)时,韭菜可食部位硒含量为0.008~0.128 mg·kg^(-1) FW;分别施加硒酸钠为Se 100和200 g·hm^(-2)时,韭菜可食部位硒含量为0.067~0.441 mg·kg-1 FW。按照陕西富硒食品标准(DB61/T556-2012)中新鲜蔬菜硒的含量指标(0.02~0.1 mg·kg^(-1)),亚硒酸钠施用量为Se 200 g·hm^(-2)或硒酸钠施用量为Se 100 g·hm^(-2)时可满足韭菜1个生产季的富硒生产需求。施入土壤中的硒酸钠通过韭菜吸收的回收率约为10%,而亚硒酸钠的吸收回收率不足3%。对韭菜施用硒酸钠的富硒效果比亚硒酸钠的好,亚硒酸钠在土壤中的移动性较差,绝大部分残留于较浅的表层土壤中,而硒酸钠移动性较强,更容易在土壤中发生迁移。

京郊设施滴灌生菜氮素利用的季节性差异

过量施用氮肥是造成土壤氮素累积和设施生菜产量和品质下降的一个重要原因,而不同季节设施生菜对于施用氮肥的反应可能存在明显的季节性差异。该研究通过秋冬季和春季两茬田间设施滴灌生菜试验,比较了2种(223、343kg·hm-2秋冬季)和3种施氮水平(91、183、366kg·hm-2春季)对不同季节设施生菜产量、养分吸收以及土壤氮素累积的影响。结果表明:不同季节生菜的经济产量和地上部生物量均随氮肥施用量的增加呈现先升后降的趋势,但生菜的产量和生长速率明显存在季节性差异。每生产1t生菜,秋冬季N、K的吸收量分别为1.90、4.69kg,春季分别为1.38、2.87kg。减量施氮有效降低两季生菜土壤无机氮的残留累积,但秋冬季氮素转化速率较春季慢,土壤残留的铵态氮水平较高。该试验条件下设施滴灌生菜秋冬季和春季的合理施氮量范围在120~150kg·hm-2,春季生菜比秋冬季需要相对较多的氮肥。