低温环境下人工湿地植物组配对养殖废水的处理效果研究

强化低温环境下人工湿地的污水处理能力,对于促进人工湿地的应用推广具有重要的意义。本研究利用绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)和菖蒲(Acorus calamus L.)两种湿地植物,在室外低温环境下(<15℃),研究人工湿地植物组配对不同负荷养殖废水的处理效应及关键影响因素。结果表明,在不种、单种和不同顺序混种绿狐尾藻(M.aquaticum)和菖蒲(A.calamus L.)处理下,菖蒲+绿狐尾藻组合湿地(AM)对TN、TP和COD去除率均为最高,在低负荷和高负荷环境下平均去除率分别为74.2%、71.3%、83.0%和67.3%、81.9%、75.3%。相较于空白对照和植物单种的湿地系统,植物混种系统的DO较高,且AM处理在低负荷和高负荷环境下均能保持较高的C∶N。根据Pearson相关性以及PCA分析,DO与TN、NH^(+)_(4)-N去除率显著相关(P<0.05),C∶N与COD去除关联性最好。可见,菖蒲+绿狐尾藻植物组合可能通过改善DO和C∶N等湿地微环境条件来增强湿地对污染物的去除,能够作为低温环境下强化湿地对污染物去除的一种有效措施。

亚热带稻田土壤持续固碳机制研究进展

为准确评估亚热带稻田土壤的固碳特性及其有机碳的储量动态变化情况,进一步提升稻田土壤肥力,从亚热带稻田土壤碳库储量的时空分布与演变规律、稻田土壤有机碳的输入、微生物固碳的功能、有机碳矿化特性及其作用机制等方面进行了探讨。我国亚热带区稻田土壤有机碳储量与固碳效应明显高于旱地,其突出的碳固持能力主要是由于水稻光合碳的输入、土壤自养微生物固碳及淹水限制了微生物活性、抑制植物残体微生物分解过程,促进以植物残体直接积累。稻田土壤有机碳的矿化速率受碳氮磷计量、水肥管理措施以及温度等因素调控,从而影响着稻田土壤的固碳减排效率与潜力。本文提出“碳中和”背景下稻田土壤固碳减排的研究展望:基于亚热带稻田土壤对我国农田土壤碳固碳减排方面的重要性,提出了系统研究稻田生态系统中土壤有机碳累积和转化的作用机制,构建高精度的区域土壤有机碳库模拟模型及储量估算方法,以助力提升农田土壤肥力,加快我国农业双碳目标和农业绿色发展。

中亚热带红壤丘陵区农业流域景观格局对水文过程的影响

景观格局是影响流域水文过程和水分循环要素分配的重要因素,研究景观格局对流域水文过程的影响可以为流域水资源管理和合理利用提供科学依据。以湖南省长沙县金井流域为例,利用2010—2014年实测水文、气象资料和土地利用遥感图,基于Pearson相关分析和多元线性逐步回归模型,分析流域景观格局对水文过程(河川径流与基流)的影响。结果表明:(1)流域河川径流流量季节性波动剧烈,而基流流量的季节性变化相对较小;(2)流域景观格局显著影响水文过程,平枯水期河川基流量与香农多样性指数(SHDI)、斑块密度(PD)和边界密度(ED)呈显著正相关,与蔓延度指数(CONTAG)、最大拼块面积所占景观面积比例(LPI)、聚集指数(AI)和斑块凝聚度(COHESION)呈显著负相关(P<0.05);(3)全年和平枯水期流域河川径流系数和基流量可以用流域内土地利用方式面积比例和景观格局指数预测,对流域景观的合理规划有利于中亚带红壤丘陵区农业流域水资源的科学管理和合理利用。

亚热带典型农业小流域井水水质季节变化与空间分布特征

井水是亚热带农业区域农民的饮用水源,其水质状况直接影响到当地农民的身体健康。本文选取亚热带典型农业小流域中井水铵态氮（NH4＋-N）、硝态氮（NO3--N）、总氮（TN）和总磷（TP）为研究对象,采用地统计学方法,分析其季节变化和空间分布特征。结果表明,研究区农户井水中NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量在全年4个季节的平均值分别为0.05～0.10 mg（N）·L-1、3.0～4.9 mg（N）·L-1、3.4～5.1 mg（N）·L-1和0.03～0.17 mg（P）·L-1,超标率分别为2.3%、10.4%、9.5%和7.9%。在季节动态变化上,NH4＋-N在全年变化不显著（P〉0.05）,这主要与土壤的吸附有关;而NO3--N、TN和TP均在夏季达到最高,春季最低,并且两个季节之间的变化具有显著性（P〈0.05）,这主要与农业施肥活动和降水条件有关。在空间变异性上,NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量在各季节的块金值与基台值的比值都为0,并且各变量在各季节的变程各不相同,说明这4个变量在各季节分别在不同尺度范围内表现出较强的空间自相关性。在空间分布上,NH4＋-N、NO3--N、TN和TP含量都具有斑块状分布,而斑块的位置、大小和形状各不相同。NO3--N和TN在全年的空间分布与研究区地形和土地利用方式有关,在东南部和西南部地势较低的水稻种植区含量较高,而在北部地势较高的林地含量较低。而NH4＋-N和TP的空间变异系数高于NO3--N和TN,这主要是由于NH4＋-N易被土壤吸附,而磷素在土壤中易被固定,迁移较困难,导致NH4＋-N和TP在不同地方的含量差异比较大。地形、水文气候条件、土壤类型、土地利用方式和农业施肥等是造成亚热带农业区域井水水质季节动态变化和空间分布格局差异的主要因素。

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮特性研究进展

异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌能在好氧条件下异养硝化,将硝化产物转化为含氮气体快速脱氮,成为污水生物脱氮处理领域的研究热点。该文综述了近30年来已分离HN-AD菌株的种类、脱氮特性和代谢途径,重点总结了溶解氧、碳源和温度等条件对HN-AD菌生长和脱氮能力的影响,简述了HN-AD菌实际废水处理工艺的应用和研究现状,并对HN-AD菌的研究重点和技术应用前景进行了展望。

茶园氧化亚氮排放机制及减排措施研究进展

茶园因氧化亚氮(N2O)排放系数大、氮肥施用量高及种植面积逐年增加,成为我国农业重要的N2O排放源,因此迫切需要研究茶园N2O排放机理及有效的减排措施。目前,关于不同农学措施对茶园N2O排放特征的影响研究较多,但其N2O减排效果尚无定论,该研究综合分析不同农学措施对茶园N2O排放的影响及其机制,希望为进一步开展茶园N2O减排研究提供理论和实践参考。通过综述发现:茶园排放的N2O主要源于土壤硝化和反硝化过程,其中反硝化作用引起的N2O排放更多;影响茶园N2O排放的因素主要有气象因子(温度、降雨)和土壤条件(pH、含水量、质地、温度、底物浓度);茶园有效的N2O减排措施主要为施用铵态氮肥、控释氮肥和石灰氮以及氮肥深施;施用有机肥、施用生物硝化抑制剂、添加碱性材料、添加生物质炭、间种豆科植物及施用生物肥料的N2O减排效果尚存在分歧,需开展进一步研究。

亚热带典型农业流域河流水质多元线性回归预测

理解河流水体氮磷浓度与景观格局之间的关系是流域水环境质量科学管理的前提。选取湖南省长沙县石燕河流域,基于Pearson相关性分析、方差分解分析和多元线性回归方法,研究景观格局对流域出口水体氮磷浓度的影响并构建氮磷浓度预测模型。结果表明,流域出口水质长期处于劣V类,铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)、可溶性磷(DP)和总磷(TP)质量浓度分别为5.67~22.46、0.76~2.85、13.41~45.55、0.86~5.00和1.99~9.94 mg·L^(-1);流域出口水体氮磷浓度与土地利用方式组成、景观格局指数、人口和养殖密度相关性显著(P<0.05)。流域出口水体TN和TP浓度与林地面积比例、养殖密度呈显著正相关(P<0.05),与农田、居民地面积比例和人口密度呈显著负相关(P<0.05);TN和TP浓度与景观格局最大斑块指数(LPI)呈显著正相关(P<0.05),与景观斑块形状指数(LSI)呈显著负相关(P<0.05);流域出口水体氮磷浓度可用土地利用方式组成(农田、居民地、茶园)和景观格局指数[斑块密度(PD)、LPI、LSI、蔓延度(CONTAG)、景观分割度(DIVISION)]的多元线性回归模型预测(校正后R2为0.132~0.320),且多元线性回归模型对NO_3^--N浓度的预测效果最佳。研究结果可为亚热带丘陵区农业流域水环境保护与景观合理规划、利用和管理提供科学依据。

同步硝化反硝化菌(Alcaligenes faecalis WT14)养殖污水脱氮效果研究

为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH4+-N、NO3--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH4+-N以气态形式被去除,4.16%的NH4+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH4+-N的存在会促进NO3--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH4+-N和NO3--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH4+-N去除能力,但是会促进NO3--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L-1和5.40 mg·L-1,最大NH4-N去除率和NO3--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L-1)条件下,WT14对养殖废水的NH4+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO3--N和NO2--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L-1)-微氧(DO 0.50±0.10mg·L-1)条件下,WT14对养殖废水的NH4+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO3--N和NO2--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO3--N和NO2--N的还原,且不影响NH4+-N和COD的去除,提高了TN去除率。

绿狐尾藻人工湿地底泥中磷形态分布特征研究

构建处理不同负荷养殖废水的绿狐尾藻人工湿地,采集湿地表层(0~5cm)、中层(5~10cm)和底层(10~20cm)底泥样品,测定TP及有机磷含量,并用五步化学分级提取法将无机磷逐级提取为水溶性磷、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙结合态磷(Ca-P),对比了各形态无机磷水平和垂直分布差异。结果表明,绿狐尾藻人工湿地表层底泥TP质量浓度在167~965mg/kg,其中有机磷占TP的66.0%(质量分数,下同)~79.2%。各形态无机磷的含量排序为:O-P>Fe-P>Ca-P>Al-P>可溶性磷。不同形态无机磷随着底泥深度的增加变化不同,总体来看,从表层到中层,Al-P、Fe-P和Ca-P含量呈现降低趋势,中层到底层无明显变化规律;低负荷湿地中,O-P含量随深度增加逐渐降低,而在中、高负荷湿地中O-P含量随深度增加逐渐增加。相关分析结果显示,Al-P、Fe-P、O-P含量与底泥pH和溶解性有机碳(DOC)呈显著或极显著正相关,说明磷在底泥中的行为易受底泥pH和DOC影响。

大气沉降向华中丘陵区稻田输入硫通量的观测

选取我国华中丘陵区的湖南省长沙县一个典型水稻种植区,对2015与2016年2年雨水样中的SO42-S和大气SO2的沉降量进行监测,分析雨水中SO42-、NO3-的关系,解析大气硫沉降的主要来源.结果表明,研究区大气中SO2-S和雨水中SO42--S的年均浓度分别为8.5μg/m^3和1.1mg/L,大气硫沉降年均总量为26.8kgS/(hm^2·a),其中年均降雨混合沉降量18.2kgS/(hm^2·a),年均干沉降量为8.6kgS/(hm^2·a).研究区域硫素干、混合沉降量存在明显的季节差异,硫素混合沉降春季高于夏、秋、冬季,而硫素干沉降冬季高于春、夏、秋季.雨水中NO3-/SO42-的质量比大多小于1,表明研究区大气硫素主要来自固定污染源(燃煤).华中丘陵区稻田具有较高的硫沉降,但硫沉降量已较21世纪初出现了较大幅度下降,农业生产中需要根据农田硫素收支状况酌情补充硫肥来保证作物高产稳产.

三级绿狐尾藻表面流人工湿地对养殖废水处理效应研究

提高人工湿地对养殖废水的处理效果是当前人工湿地需要解决的重要问题。本文以绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum Gaudich）为湿地植物，在野外构建三级表面流人工湿地，以高污染养猪废水为处理对象，分析废水中铵态氮（NH4＋-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）在人工湿地中的去除效应，并解析它们与水体温度、溶解氧（DO）、pH和氧化还原电位（Eh）等指标的关联性。结果表明，绿狐尾藻人工湿地对NH4＋-N、TN、TP和COD平均去除率分别为88.3%、86.4%、76.3%和82.3%，出水平均浓度分别为45、86、14和188 mg/L。人工湿地进水负荷与人工湿地去除负荷呈显著的正相关关系（R2 ≥ 0.80，P〈 0.01），去除负荷随进水负荷增加而增加。根据Pearson相关分析，人工湿地对NH4＋-N、TN、TP的去除率与水体DO、Eh和温度有显著相关性（P〈0.01），而对COD的去除率仅与温度存在显著的相关关系（P 〈 0.05），说明人工湿地对不同污染物的去除机制存在差异。主成分分析发现水体温度是人工湿地对NH4＋-N、TN、COD去除的主要影响因素，水体Eh对人工湿地去除TP的关联性最大。这对改善人工湿地对污染物的去除效应至关重要。

异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮特性及其对猪场废水处理的研究

以湿地底泥基质中分离出的高效异养硝化(HN)-好氧反硝化(AD)菌(粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)WT14)为研究对象,系统研究WT14的HN-AD性能,以及在不同温度、转速、pH、碳氮质量比(C/N)下对氨氮去除的影响,并建立固定床反应器分析其对实际猪场废水的处理效果。结果表明:(1)WT14有高效的氨氮去除能力,对200 mg/L左右氨氮的平均HN速率最高可达到4.06 mg/(L·h),最佳脱氮条件为20℃、C/N 9~12、pH=9、转速60 r/min。(2)接种WT14固定化菌的固定床反应器处理实际猪场废水,试验结束氨氮、硝态氮、总氮、COD平均去除率保持在96.70%、97.25%、91.80%、96.30%,证明WT14在猪场废水处理上具有良好前景。

潜流生物滤池对尾水氮磷协同去除的研究

为了探明不同填料潜流生物滤池对尾水氮磷协同去除效果,在野外构建了中试潜流生物滤池,并设置C1(稻草+改性膨润土)、C2(锯木屑+改性膨润土)和C3(稻草/锯木屑+改性膨润土)3个处理,动态监测不同潜流生物滤池出水水质变化。结果表明,C1、C2、C3出水平均pH分别为7.19、11.77、9.93,出水化学需氧量分别为15.34、14.96、12.95 mg/L,均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中的Ⅲ类标准;总氮平均去除率为C1(56.13%)>C3(53.71%)>C2(20.64%),其中C2、C3运行过程中出现了明显的亚硝态氮累积;总磷平均去除率为C2(90.69%)>C3(61.98%)>C1(26.86%),其中C2出水总磷优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级A标准,可达GB 3838—2002中的Ⅳ类标准。可见,固体碳源种类会影响潜流生物滤池脱氮除磷效率,潜流生物滤池构建时应根据实际情况选择合适的固体碳源。

底土有机碳特征、影响因素与作用机理研究进展

土壤有机碳是陆地生态系统最大的碳库,其源/汇特征深刻影响全球气候变化。土壤碳库中约50%以上的碳储存在20 cm以下的底土层,底土有机碳是土壤碳库的重要组成部分,对全球碳循环具有重要影响。底土碳库变化及其关键调控机制已成为土壤学研究领域的热点之一。本文综述了国内外有关底土有机碳变化特点、影响因素及其周转与稳定的关键机理等方面的研究进展。综合国内外的研究表明,底土有机碳并不稳定,其对植被、环境因素以及土地利用变化等的响应比较敏感,从而影响整个土壤剖面碳库的源/汇功能并反馈于全球气候变化。影响表土有机碳周转与稳定的主要作用机理在底土中同样适用,包括团聚体物理保护、有机碳自身的化学结构稳定以及与矿物质的化学键合稳定等。但是,底土独特的土壤特性和生物特性,导致有机碳周转与稳定机理的作用程度可能与表土存在差异。由于当前对底土有机碳时空变化及其源汇特征的了解尚不明确,未来研究需要系统阐明底土有机碳周转的关键作用机理,并将底土碳库周转纳入区域土壤碳循环过程与固碳减排潜力评估。

低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响

为探索低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响,采用批处理法研究了柠檬酸和草酸对旱地土、水稻土磷素吸附特征的作用,重点探讨了不同浓度有机酸和柠檬酸钠、有机酸加入顺序等对土壤磷吸附的影响。结果表明:柠檬酸和草酸显著降低了土壤磷吸附动力学的颗粒内扩散模型拟合度,减弱了磷素在土壤颗粒内部扩散过程。Langmuir和Freundlich方程对有机酸存在下土壤磷吸附等温数据均有较好的拟合效果(R2=0.863~0.996)。有机酸降低了土壤磷素最大理论吸附量。土壤磷吸附量与有机酸浓度呈指数函数关系,0.1~5 mmol/L有机酸对土壤磷吸附的影响最大。有机酸浓度小于1 mmol/L时,柠檬酸对土壤磷素吸附的抑制程度大于草酸;而当浓度大于5 mmol/L时,草酸的抑制程度更大。在相同浓度时,0.1~5 mmol/L的柠檬酸钠比柠檬酸对土壤磷吸附能力抑制程度更大,先加入有机酸进一步降低了土壤对磷素吸附量,说明阴离子竞争吸附是低浓度柠檬酸降低土壤磷吸附能力的主要原因,而柠檬酸浓度为5~50 mmol/L时,有机酸与土壤铁铝等金属离子的络合作用占主导。

亚热带典型农业流域碳平衡估算研究——以金井河流域为例

度量流域碳中和程度的年度温室气体净排放量,是二氧化碳(CO_(2))、甲烷、氧化亚氮等温室气体净排放量的CO_(2)当量总和,其中的CO_(2)净排放量大小由流域碳平衡计量。因此,为实现在2030年之前碳排放量达到峰值和2060年前“碳中和”的宏伟目标(即“双碳”目标),以流域为尺度单元全面了解其碳平衡情况至关重要。本研究基于走访调查数据、MODIS数据集以及前人研究结果,利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)温室气体清单指南提供的参考方法,对湖南省长沙县农业小流域——金井河流域的碳平衡进行估算研究。结果显示,2011—2020年该流域的碳吸收量(以纯碳计)范围为1.289万~1.982万t/a,其中森林、茶园和农田生态系统碳吸收量分别占总吸收量的83.4%、2.6%和14.0%。流域的碳排放量范围为0.373万~1.342万t/a,主要排放贡献源是交通运输和工业生产,分别占总碳排放量的57.1%和28.8%。金井河流域碳平衡指数小于1,表明该流域为碳汇。本研究为以流域尺度的碳源汇清查提供了典型案例,并为研究区域制定“双碳”目标的实施路径提供了有益参考。

牛粪化肥配施对双季稻田CH_(4)和N_(2)O排放的影响

畜禽粪便有机肥替代化肥是实现农田化肥减施和养分循环利用的重要措施。以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法结合土壤理化和生物学性质测定,研究了水稻生长季基肥配施牛粪条件下CH_(4)和N_(2)O的排放特征及其主要影响因素。结果表明,与常规施用化肥处理相比,牛粪化肥配施显著影响CH_(4)和N_(2)O累积排放量。具体而言,两个稻季生长期内牛粪替代50%化学氮肥处理(CM)的CH_(4)累积排放量较常规氮肥处理(CON)显著提高43.2%;而CM处理N_(2)O累积排放量较CON处理显著降低45.2%。同时CM处理显著增加了土壤有机碳、土壤总氮、土壤可溶性有机碳、土壤铵态氮和硝态氮质量分数和土壤pH,但显著降低了土壤Eh。受土壤性质改变的影响,早晚稻季土壤中甲烷产生功能基因、甲烷氧化功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加79.1%、13.0%;同时完全氨氧化细菌amoA功能基因、反硝化nirS功能基因、反硝化nosZ功能基因的基因拷贝数平均分别显著增加35.8%、50.8%、7.1%,但反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数平均分别显著降低了46.5%和17.5%。通过冗余分析发现,土壤有机碳和土壤总氮质量分数对CH_(4)平均排放通量、甲烷产生功能基因拷贝数、甲烷氧化功能基因拷贝数的影响作用最大。另外土壤有机碳、土壤铵态氮和土壤总氮质量分数对N_(2)O平均排放通量、完全氨氧化细菌amoA功能基因拷贝数、反硝化nirS功能基因拷贝数、反硝化nosZ功能基因拷贝数、反硝化nirK功能基因和反硝化nosZⅡ功能基因的基因拷贝数的影响作用最大。考虑CH_(4)和N_(2)O的总的温室效应,与CON处理相比CM处理的温室气体排放(以CO_(2)计)显著增加了41.0%。综上所述,稻田有机无机肥配施改变土壤理化和生物学性质而增加了温室气体排放,需要在稻田温室效应评估中加以考虑。

基于模糊c-均值聚类的亚热带丘陵区土壤肥力空间分异与管理分区

[目的]亚热带丘陵区地形复杂,土壤肥力空间变异大,科学地将土壤按照相似地力进行分区,是实现丘陵区土壤精确管理,优化土壤培肥技术的理论基础。[方法]研究对象位于亚热带丘陵区的典型小流域-湖南省长沙县金井镇,2009年在全镇范围内(112 km~2)密集布置946个样点采集土壤样品,以测定的土壤肥力指标为数据源,包括土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、有效磷(AP)和pH,采用地统计学和模糊c-均值聚类算法,分析流域土壤肥力的空间异质性;采用主成分分析法进行土壤肥力分区,并根据数据的差异显著性和变异系数对分区结果进行验证。[结果]除pH外,流域内土壤有机碳、全氮、全磷、速效氮和有效磷均存在中等至强的空间变异,变异系数(CV)介于36%~125%。基于主成分分析和模糊c-均值聚类可将研究区划分为3个肥力管理分区:MZ1、MZ2和MZ3,分区后各土壤肥力指标的变异系数(CV)不同程度地降低,以pH变异系数降幅最小(6%),AP变异系数降幅最大(96%)。同一分区内主要土壤肥力指标趋于同质化,分区间则异质化显著(P<0.01)。分区间水稻产量差异明显,MZ1区晚稻产量和早晚稻总产量显著高于MZ2和MZ3 (P<0.01)。MZ1、MZ2和MZ3区土壤pH值分别为4.12、4.04和4.00,均属于极酸水平;SOC分别为15.15、14.38和12.24 g/kg,均处于高水平;TN也为高水平(1.56、1.48和1.34 g/kg);TP为高至很高水平(0.86、0.69和0.60 g/kg);AN则处于很低至低水平(41.08、35.33和26.16 mg/kg);AP为中低水平(8.63、4.46和3.39 mg/kg)。[结论]亚热带丘陵区地形地貌复杂,是土壤肥力空间变异较大的主要影响因素。通过土壤肥力管理分区,可有效降低区域内肥力指标的变异程度,优化复杂丘陵区耕地管理措施。本研究区域中MZ1、MZ2和MZ3区均应着重改良土壤酸化现象,提高肥料氮素利用率,避免过量施用化学氮肥;MZ1区可适当减施磷肥,避免关键生育期过量施用磷肥;MZ2和MZ3区可以考虑适量施用生物酶活化磷肥或增施有机肥,以提高作物对磷素的利用效率。

几种钝化材料对铅冶炼场地土壤重金属的钝化修复效果

通过土壤培养试验,评估了水泥、锰磷改性生物炭和锰磷改性谷壳灰在0%、1%、2%、4%4个施用量下对铅冶炼场地土壤pH以及Cd、Pb和微量元素(Zn、Fe和Mn)有效态含量的影响。研究结果显示:随着水泥施用量的提高,铅冶炼场地土壤pH显著提高,Cd和Pb有效性逐渐降低,水泥处理济源某冶炼场地和株洲某冶炼场地土壤pH分别提高0.89~1.84和0.89~1.76个单位,DTPA-Cd含量分别降低34.3%~53.1%(P<0.05)和59.6%~73.2%(P<0.05),DTPA-Pb含量分别降低21.6%~44.7%(P<0.05)和38.4%~44.3%(P<0.05)。随着锰磷改性生物炭和锰磷改性谷壳灰施用量的提高,铅冶炼场地土壤pH与Cd和Pb有效性均逐渐降低。4%锰磷改性生物炭处理两铅冶炼场地土壤pH分别降低0.51(济源)和0.40(株洲)个单位,DTPA-Cd含量显著降低18.0%(济源)和39.8%(株洲),DTPA-Pb含量显著降低37.8%(济源)和63.1%(株洲)。4%锰磷改性谷壳灰处理两铅冶炼场地土壤pH分别降低0.70(济源)和0.23(株洲)个单位,DTPA-Cd含量显著降低14.9%(济源)和30.2%(株洲),DTPA-Pb含量显著降低37.3%(济源)和54.1%(株洲)。4%水泥处理两铅冶炼场地土壤DTPA-Zn含量分别显著降低36.5%(济源)和59.4%(株洲),DTPA-Fe含量分别显著提高122.7%(济源)和142.9%(株洲),DTPA-Mn含量分别显著降低13.8%(济源)和69.1%(株洲)。4%锰磷改性生物炭处理土壤DTPA-Zn含量显著提高48.7%(济源),DTPA-Mn含量分别显著提高409.7%(济源)和538.6%(株洲),DTPA-Fe含量分别显著降低33.4%(济源)和30.7%(株洲)。4%锰磷改性谷壳灰处理土壤DTPA-Zn含量显著提高63.0%(济源),DTPA-Mn含量分别显著提高290.3%(济源)和73.5%(株洲),DTPA-Fe含量分别显著降低9.5%(济源)和12.0%(株洲)。3种钝化材料降低两铅冶炼场地Cd有效性顺序均为水泥>锰磷改性生物炭>锰磷改性谷壳灰,降低Pb有效性顺序分别为水泥>锰磷改性生物炭>锰磷改性谷壳灰(济源)和锰磷改性生物炭>锰磷改性谷壳灰>水泥(株洲)。研究建议根据铅冶炼场地的具体Cd和Pb污染特征选择合适的钝化材料,以实现对土壤Cd和Pb的有效同步钝化。

生物质炭添加对农田温室气体净排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,降低农田温室气体排放对减缓全球气候变化具有重要意义。生物质炭是生物质在缺氧条件下热解产生的固体物质,因其含碳量高、难于分解、比表面积大、疏松多孔等特性,已成为农田温室气体减排研究中人们关注和研究的热点。通过综述农田添加生物质炭对温室气体CO2、CH4和N2O排放的影响及其机制,以及对温室气体净排放[包括净增温潜势(NGWP)、温室气体净排放(NGHGE)和温室气体排放强度(GHGI)]的影响等方面的国内外研究进展,并结合目前国内外生物质炭的研究现状,提出了未来生物质炭在农田温室气体减排领域的研究方向,旨在为生物质炭在农田温室气体减排中的应用提供思路和参考。