天津市设施蔬菜土壤质量调查研究

调查了天津市10个涉农区的设施蔬菜土壤(0~20 cm),分析了碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、有机质(SOM)、全盐(Salt)、pH 6种土壤化学性质及Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni 8种土壤重金属指标。研究发现AK、SOM、pH具有很强的地域性,区间差异显著;10个区的平均SOM为35.11 g/kg;平均Salt含量为2.55‰;10个区的土壤偏碱性,土壤平均pH为7.91;土壤主要污染物为Cd,其余7种重金属均在风险筛选值范围内。Pearson分析发现,设施蔬菜土壤中Salt与土壤中的AN、AP、AK、SOM含量呈正相关,表明过量施肥导致土壤盐渍化;土壤pH与AN、AP含量呈负相关关系,说明施用氮、磷肥可以酸化土壤。种植年限与14个指标的相关分析表明,高强度水肥投入与种植制度在一定程度上起到了减轻土壤盐碱盐渍化程度、降低土壤pH的作用,但是要注意土壤中重金属的积累。

大城市郊区农户放弃种菜的意愿及影响因素研究——以天津市为例

保供稳价是大城市蔬菜产业发展的重要目标。当前,大城市郊区有弃棚撂荒想法的农户占有相当比例,提高农户种菜积极性对蔬菜产业高质量发展具有重要意义。文章分析了天津市郊区200个农户的种菜行为特征,运用Logistic模型实证研究农户放弃蔬菜种植的意愿及其影响因素。结果表明,35.5%的被调查农户打算放弃蔬菜种植,家庭年收入和种植年限是影响农户种菜意愿的主要因素。建议加强科技创新和示范推广、建立现代化的市场流通体系、实施稳定的财政补贴政策、加大金融支持力度等,以提高大城市郊区菜农种植积极性,确保蔬菜产业高质量发展。

天津设施蔬菜土壤重金属积累及风险评价研究

为探明天津市设施土壤中重金属累积现状及风险,调查分析了天津市10个涉农区的设施土壤(0~20 cm)中Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni8种重金属的积累及生态风险评价。结果表明:Cd是天津市设施土壤唯一的污染物,平均含量为0.55 mg·kg-1,超过天津市背景值的551%;静海区、西青区2个采样点的Cd超过风险筛选值,超出率为8.46%、37.54%,Cd在西青区表现为中等危害。其余7种重金属在各区均表现为轻度危害。10个区中,东丽区、静海区、蓟州区的综合污染指数为0.72、0.80、0.73,属于警戒级别;西青区的综合污染指数为1.03,轻度污染;其余6区的综合污染指数均在0.7以内,为安全级。10个区的潜在生态风险指数均低于150,表现为轻微生态危害。综上所述,天津市设施种植中要着重注意Cd的富集问题及修复措施。

天津滨海新区盐碱土壤钙素形态特征研究

探究滨海盐碱地区土壤盐碱对钙素形态的影响。采集天津滨海新区典型盐碱地区土壤样品,测定土壤中全钙、交换性钙、水溶性钙含量,并分析全盐含量、pH对各钙素形态含量的影响以及3种钙形态之间的关系。结果表明,全盐含量与水溶性钙和交换性钙含量均呈极显著正相关,与全钙含量无显著关系;pH与水溶性钙极显著相关,与全钙、交换性钙含量无显著关系。交换性钙与水溶性钙、全钙含量均极显著相关,水溶性钙含量与全钙含量显著相关。综上,滨海盐碱地土壤全盐含量和pH对水溶性钙和交换性钙影响显著,对全钙含量几乎无影响。滨海盐碱地土壤交换性钙含量充足,但对植物有效性小,建议通过改良盐碱地、降低pH或增施外源钙来减缓缺钙症状。

长期冬绿肥翻压对土壤有机氮组分的影响研究

以华北地区冬绿肥翻压7年潮土为研究对象,设不同冬绿肥及其混播7种处理方式,采用Bremner酸解法研究了不同冬绿肥翻压对土壤有机氮各组分变化规律的影响。结果表明:供试土壤中酸解有机态氮总氮占全氮的74.81%,其中各形态氮含量排列顺序为:未知态氮>氨基酸态氮>酰胺态氮>氨基糖态氮;长期翻压冬绿肥土壤中氮素主要向酸解总氮转化,不同冬绿肥以黑麦草(RG)、二月兰(OV)和毛叶苕子二月兰混播(VR+OV)酸解总氮增加较多;2020年冬闲田土壤氨基酸态氮和氨基糖态氮均低于2013年,而翻压冬绿肥土壤氨基酸态氮和氨基糖态氮均高于2013年,以翻压黑麦草和二月兰增加最多;2020年土壤酰胺态氮和未知态氮均高于2013年,并且翻压不同绿肥土壤的酰胺态氮和未知态氮也均高于冬闲田;相关和通径分析表明,土壤中氨基酸态氮与碱解氮正相关系数和直接通径系数最大,氨基糖态氮和未知态氮与碱解氮也呈显著正相关,直接通径系数在2以上。

聚谷氨酸肥料增效剂对设施黄瓜生长、产量、品质的影响

为验证聚谷氨酸肥料增效剂在黄瓜上的应用效果,采用田间试验的方法,研究了聚谷氨酸肥料增效剂不同施用量对设施黄瓜生长、产量、品质的影响。结果表明:设施黄瓜施用不同剂量的聚谷氨酸肥料增效剂,株高、节间距、叶片数和根干质量明显提高。与对照相比,T2、T3、T4处理开花期株高增幅23.5%~39.6%,盛瓜期株高增幅11.3%~12.1%;开花期节间距分别比对照提高21.64%、8.38%、31.58%,盛瓜期节间距分别比对照提高3.03%、6.74%、7.98%;开花期叶片数分别比对照提高20.24%、19.05%、14.29%,盛瓜期分别比对照提高5.12%、5.12%、3.15%;根干质量分别比对照提高28.57%、92.86%、32.14%。施用聚谷氨酸肥料增效剂后,黄瓜增产效果明显,单瓜质量较对照增幅为4.01%~25.84%,产量增幅为1.31%~9.12%。施用聚谷氨酸肥料增效剂能够明显提高果实中VC含量和可溶性总糖含量,改善蔬菜品质。综上,聚谷氨酸肥料增效剂用量为9.375 kg·hm^(-2)时,设施黄瓜产量高,品质优,可作为推荐施用量。

垄作和覆膜下盐碱地水盐运移和大豆产量的变化

选择河北省黄骅市中度盐碱土区布置夏播大豆[Glycine max(L.)Merr.]田间试验,共设平播(对照)、平播覆膜、垄作及垄作覆膜4个处理,研究垄作和覆膜对土壤水盐运移和大豆产量的影响。结果表明,与传统平播方式相比,平播覆膜处理对土壤水盐运移和大豆产量的影响不显著;垄作处理能显著改变土壤水盐分布,特别是大豆生长中后期降雨量开始减少后,垄作定植沟会产生叠加集雨效果,显著提高大豆生长中期0~20 cm和20~40 cm土壤含水量,减缓作物生长后期向表层返盐进程,有效降低土壤表层盐分含量,对保障大豆植株生长和产量均有一定的促进效果,可增产27.2%;垄作覆膜处理效果与垄作处理类似,覆膜措施影响不显著。垄作技术可以作为滨海盐碱地夏播大豆种植的农耕措施。

不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果

为了探讨不同改良剂对滨海盐碱地的改良效果,采用盆栽试验研究了硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁、硫酸亚铁、硫磺对土壤全盐、pH及离子组成的影响。结果表明,改良剂的种类不同,下渗水离子含量差异较大;第一次淋洗,硫酸钙、硫酸铝、硫酸铁处理下渗水中Na^(+)和Cl-含量分别比CK高54.78%和58.25%、35.44%和39.22%、32.65%和34.82%,表明添加这3种改良剂对土壤的降盐效果较好,其中硫酸钙处理效果最好;第二次淋洗,硫酸铁、硫酸钙和硫酸铝处理的Na^(+)含量比CK高75.14%~347.76%。综合2次淋洗效果,表明硫酸钙处理对土壤中的Na^(+)淋洗效果更明显。与CK相比,各改良剂土壤pH均有不同程度的降低,pH降低2.23%~3.84%;不同改良剂对土壤离子的影响各不相同,添加改良剂各处理土壤中的Ca^(2+)和Mg^(2+)含量均高于CK。综合考虑到不同改良剂对土壤pH、Na^(+)和Cl-含量的影响,建议用硫酸铁和硫酸钙组合对滨海盐碱地进行改良。

膜耦合技术对沼液浓缩及净水效果的影响

利用超滤-纳滤膜耦合技术,探究了pH为5~9条件下膜耦合技术对沼液的浓缩效果、净化能力等。结果表明:体积浓缩倍数(VRF)分别为5倍和10倍时,在pH为5~7的条件下,沼液浓缩效果和净水效果均优于碱性条件。当pH为7,VRF为10倍时,浓缩液中总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)分别为1 760、435、2 100 mg/L,浓度浓缩倍数分别达到8.8、7.63、6.34倍,盐分去除效果最好,浓缩效果最佳。透过液中NH_(4)^(+)-N、TN、TP、COD的去除率分别达到89.71%、81%、99.82%、95.77%,出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)二级标准。通过扫描电镜(SEM)和X射线能量仪(EDX)分析可知,膜污染包括有机-无机协同污染,通过酸洗、碱洗能够对膜面污染物的去除起到一定的效果。

改性生物炭作用滨海盐碱地的土壤微生物机理

为提高生物炭在盐碱地的适用性,研究改性生物炭对盐碱地的作用效果及微生态机理。通过2 a的大田试验,设置普通生物炭、富氮改性生物炭、富磷改性生物炭3种处理,3种生物炭用量分别为4.5,7.5,15.0 t/hm^(2),研究作物产量性状、土壤理化性质、土壤微生物多样性的响应情况。结果发现,添加生物炭可以改良土壤盐碱地,其中富氮改性生物炭和富磷改性生物炭效果更突出。生物炭可以提高盐碱地作物产量,降低土壤含盐量,改善土壤结构,降低土壤容重。3种生物炭影响并不一致,其中15.0 t/hm^(2)磷改性生物炭对作物增产效果最好,其产量为(8.92±0.12)t/hm^(2),比对照组提高了110%。生物炭影响土壤微生物多样性,普通生物炭增加了土壤微生物多样性,但磷改性生物炭降低土壤微生物多样性。随着生物炭施用量的增加,土壤理化性质对土壤微生物和植物结构关系受到影响,三者之间的联系被削弱。综上,推荐施用15 t/hm^(2)磷改性生物炭用于改善盐碱农田生态系统。

冬小麦返青后株高模拟模型及生长可视化研究

小麦生长模拟模型对小麦生长管理调控、产量预测和经济效益分析等有重要指导作用,针对小麦生长模拟模型和生长可视化不易实现的问题,以冬小麦品种衡观35、济麦22和衡4399为材料,于2015-2016年小麦生长季内开展不同品种和施氮水平的田间试验,通过分析各品种冬小麦返青后株高和有效积温的定量关系,用Logistic方程构建了冬小麦返青后株高模拟模型,经数据检验,株高模拟模型绝对误差在0.01~2.72cm,根均方差(RMSE)在0.4~1.26cm,平均绝对误差(d_a)在0.36~1.11cm,平均绝对误差与实测值平均数的比值(d_(ap))在1.32%~3.46%,结果表明所建模拟模型精度较高,对不同品种冬小麦株高生长具有较好预测性。借助该模拟模型和已有研究成果,本研究构造了不同品种、不同施氮水平下的冬小麦株高生长状态,逼真模拟冬小麦返青后株高动态生长过程,实现了不同品种冬小麦在不同施氮水平下的生长可视化。

腐植酸的组成结构及其对作物根系调控的研究进展

【目的】综述腐植酸的结构及其对作物根系调控方面的研究进展,为腐植酸的进一步资源化利用提供理论依据。【主要进展】1)腐植酸结构复杂、功能多样,由C、H、O、N和S等元素构成。腐植酸是多价酚型芳香族化合物与氮化合物的缩聚物,其裂解产物主要有烷烃类、饱和醇类、非饱和线性醇类、吡啶类等,其形成机制主要基于氨基糖缩合理论、多酚理论和木质素理论。采用核磁共振、漫反射傅里叶变换红外光谱、表面加强拉曼光谱、X射线吸收近边结构和X射线吸收光谱法表征可知,各类来源腐植酸中均含有芳香碳、羧基碳、羰基碳和羟基碳等结构。化学改性可以改变腐植酸的功能组成,而氧化是增加腐植酸含氧官能团数量的重要方式,它可以使腐植酸或者煤中的H/C值、O/C值提高,腐植酸分子量向小分子量方向转移,增加羧酸、醇、胺、酯、醚等含氧基团数量。2)腐植酸含有很多活性官能团,具有较高的物理、化学和生物活性。腐植酸活性功能团对养分的有效性有双向调控,可影响植物生长的原生代谢和次生代谢过程,其对植物生长的影响与其结构关系密切,它可促进作物养分吸收,提高土壤中养分含量,综合调控作物生长环境,改善作物体的养分吸收、同化和利用状况。3)根系对腐植酸的响应是腐植酸促进植物生长的最初动力,它可通过影响根系形态、根系养分吸收、根系基因表达等来影响根系的生长发育,腐植酸对作物根系的作用效果受其来源、浓度、分子量、官能团、结构和成分的影响。【研究展望】今后应加强腐植酸结构特征研究,提高对腐植酸效果的机理认识。腐植酸对作物生长调控特别是对作物根系的调控机理的研究方式与实际有较大差距,因此,建立非破坏性手段还原腐植酸的结构特征,研究腐植酸对作物根系生长的作用机理,值得重视。

新型环糊精手性色谱拆分材料的点击化学调控及拆分性能研究

通过点击化学方式对单叠氮环糊精进行衍生,引入具备不同作用位点的功能化基团,对环糊精手性分离性能进行调控。首先通过醚键将单叠氮环糊精接枝到硅胶表面进一步通过Cu(Ⅰ)催化的1,3-偶极环加成反应(点击化学)在环糊精小口端分别引入叔丁基、苯基、酯基和羟基基团,构建了4种新型环糊精手性固定相并通过红外光谱和元素分析对其进行了结构表征。通过高效液相色谱反相分离模式实现了异嗯唑啉和丹磺酰氨基酸共16种对映体的手性拆分。酯基功能化的环糊精手性固定相对多数异嗯唑啉类有良好的拆分效果,其中,2-氯苯基-异嗯唑(2ClPh-OPr)分离度可达1.62。丹磺酰氨基酸类最佳分离pH值为5.0,叔丁基功能化固定相具有最好的分离效果,大部分样品可实现基线分离(R_s>1.5)。

尾菜发酵过程中的养分特征及影响因素研究

为探讨不同因素对尾菜发酵过程中养分的影响,设计尾菜静态发酵实验,并对发酵前后的养分特征进行检测分析。结果表明,发酵后,尾菜的含水率、有机碳、全氮、全磷、全钾及粗纤维均呈下降趋势,pH呈上升趋势。初始含水率显著影响水分及全磷的损失率。碳氮比显著影响水分、全磷及全钾的损失率。剪切长度显著影响有机碳、全氮、全磷及全钾的损失率。从发酵温度和养分损失率等方面综合考虑,最优发酵因素为碳氮比25:1、含水率65%、剪切长度1 cm。

冀东典型地区设施土壤性质及养分特征研究

为探明冀东典型地区设施土壤性质及养分特征,对唐山市和承德市的设施大棚进行了调查,采集表层土壤样品并对其进行了检测。结果表明,表层土壤pH平均值为6.20~7.49,以中性或碱性土壤为主,酸性土壤所占比例为26.32%。全盐含量平均值为2.55~9.30 g/kg,74.74%的土壤为盐渍土。滦南县和乐亭县同时存在较高比例的酸性土壤及盐渍土。从有机质(平均值为1.93%~2.57%)来看,土壤以中等以上肥力水平为主;从有效磷(平均值为69.97~1018.3 mg/kg)、速效钾(平均值为232.31~713.32 mg/kg)、全氮(平均值为0.13%~0.39%)和全磷(平均值为0.09%~0.15%)来看,土壤以高肥力或极高肥力水平为主。土壤全钾平均值为0.15%~0.17%,均为极低肥力水平。研究结果揭示了冀东典型地区设施大棚表层土壤的酸化、盐渍化趋势与不均衡的高养分积累特性,为土壤养分管理提供了理论依据。

混合废水耦合微藻对小球藻生长及净水能力的研究

利用混合废水耦合微藻培养系统,研究了4种小球藻的生长变化和废水净化能力及影响机制,并对其产生的色素、油脂等高附加值产物进行了测定。结果表明:4种小球藻对单一豆制品原水、奶牛场乳制品原水中的营养物质去除效果不明显;但在混合液耦合微藻系统中,其净化效果显著提高。当豆制品废水、奶牛场乳制品废水体积比为1∶1时,小球藻净化废水中TN、TP的能力最强,并有较高的COD净化能力,TN去除率达到80.3%,TP去除率达到92.41%~95.48%,COD最大去除量为6 555.5 mg/L;其中小球藻UTEX1602的水质净化能力最强,其产生的高附加值产物最多:叶绿素a达70.83 mg/L、碳水化合物达271.57 mg/L、多糖达117 mg/L、蛋白质超出其他比例混合废水的6~7.5倍、油脂富集能力也优于其他藻种。该研究可为高附加值产品生产及工业废水净化提供参考。

过腹转化有机废弃物对蚯蚓及蚯蚓粪的影响研究

为研究污泥、腐熟秸秆和牛粪不同比例经蚯蚓过腹转化后对蚯蚓和蚯蚓粪的影响,进行了为期60 d的堆肥实验,测定了蚯蚓粪和蚯蚓的理化性状以及蚯蚓肠道细菌群落结构组成情况。结果表明,蚯蚓能够消纳污泥、污泥+牛粪和污泥+腐熟秸秆不同配比原料,尤其以100%污泥和70%污泥+30%牛粪的消纳效果最好,蚯蚓增殖率最高,而50%污泥+50%腐熟秸秆的效果最差;当污泥中添加牛粪和腐熟秸秆均能够降低蚯蚓粪的pH和有机质含量,使电导率升高;不同原料配比影响蚯蚓肠道微生物群落结构组成,喂食100%污泥的蚯蚓肠道内细菌以厚壁菌门(Firmicutes)为主;随着原料中牛粪比例的增加,厚壁菌门减少而变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Acitinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)占比逐渐增加;添加腐熟秸秆后,肠道内变形菌门成为绝对优势菌。

磷酸化姬松茸多糖制备、安全性及抑菌性研究

为了研究磷酸化姬松茸多糖的制备工艺、安全性及抑菌效果,通过一系列试验进行研究。在磷酸化姬松茸多糖的制备工艺试验中,采用单因素和正交试验研究试剂配比、物料比、时间、温度和pH值对姬松茸多糖磷酸化的影响;在磷酸化姬松茸多糖的安全性评价试验中,利用小鼠急性毒性试验,验证其安全性;在磷酸化姬松茸多糖的抑菌试验中,用磷酸化姬松茸多糖和姬松茸多糖进行对比,验证两者对链球菌、大肠杆菌、双球菌、沙门氏菌的抑菌效果。磷酸化姬松茸多糖制备工艺的研究结果:STPP与STMP比例6∶1,物料比1∶3,时间5.5 h,温度95℃,pH值9,此时为最佳反应条件,磷酸根接枝量为9.14%;磷酸化姬松茸多糖的急性毒性试验结果:小鼠各项指标均正常,具备安全性;磷酸化姬松茸多糖的抑菌试验结果:经过磷酸化和未经磷酸化的姬松茸多糖对沙门氏菌和大肠杆菌均有抑菌作用,且磷酸化效果更好。通过上述三部分试验,研究出了磷酸根接枝量较高的磷酸化方法,证明了磷酸化姬松茸多糖的安全性,并具有较好抑菌效果,具有进一步研究价值。

沼泽生红冬孢酵母类胡萝卜素合成条件的优化

为了提高红酵母的类胡萝卜素产量,以从水产养殖环境中分离出的8株红酵母菌为实验菌株,从中筛选出产类胡萝卜素能力较强的沼泽生红冬孢酵母(Rhodosporidium paludigenum)CN7.采用单因子实验方法,分别向培养基中添加不同量的番茄匀浆、胡萝卜汁、柠檬酸钠、乙醇,对CN7菌株的类胡萝卜素合成条件进行优化.研究结果显示,培养基中分别添加番茄匀浆、胡萝卜汁、柠檬酸钠、乙醇,均能提高CN7菌株的类胡萝素合成能力,但不同物质对CN7菌株的胡萝卜素合成能力的提高幅度不同,顺序为胡萝卜汁>乙醇>柠檬酸钠>番茄匀浆.培养基中分别添加80 mL/L胡萝卜汁、1.5 mL/L乙醇、6.0 g/L柠檬酸钠、20 mL/L番茄匀浆,CN7菌株的类胡萝卜素含量分别达到342.82、280.00、255.62、239.19μg/g,较初始值的170.11μg/g分别提高101.5%、64.6%、50.3%、40.6%.上述结果表明,胡萝卜汁对CN7菌株合成类胡萝卜素的促进作用最明显,在后续发酵中可在培养基中添加适量的胡萝卜汁以提高菌株的类胡萝卜素产量.

不同土壤水分灌溉下限对日光温室黄瓜养分吸收及产质量的影响

为探索日光温室黄瓜自动化种植适宜的水肥管理参数,采用田间小区试验的方法,研究了不同土壤水分灌溉下限对设施黄瓜养分吸收、产量及品质的影响。结果表明:土壤水分灌溉下限为70%田间持水量时,黄瓜产量最高,节水节肥效果明显;植株和果实氮、磷、钾养分吸收量较高,黄瓜品质改善明显;与土壤水分灌溉下限为95%田间持水量的处理相比,增产7.19%,节水33.33%,节肥55.56%;硝酸盐含量降低4.77%,VC含量增加9.18%,可溶性总糖含量增加19.28%。综合来看,土壤水分灌溉下限为70%田间持水量时,既能确保黄瓜高产,又能提高黄瓜植株和果实中养分吸收量,提高黄瓜品质。因此,土壤水分灌溉下限为70%田间持水量可以作为秋冬茬黄瓜自动化水肥管理的理想灌溉参数。