摘要:农田是农业生产的根基,良好的农田牛态系统是保障粮食安全的关键。《生态环境损害鉴定评估技术指南生态系统第1部分:农田生态系统》(GB/T 43871.1-2024)旨在为我国农田生态系统损害鉴定评估提供统一尺度和技术依据,为环境损害赔偿制度改革和国家粮食安全提供技术支撑。该标准白2024年7月1日起实施,为了更好地全面正确理解和把握标准内涵,本文系统阐述了标准编制的背景,回顾国内外研究进展,就损害调查、因果关系分析、损失评估、恢复方案编制和恢复效果评估等主要内容及其技术要点进行了解读。
摘要:畜禽养殖中抗牛素的使用无疑推动了该产业的快速发展,但也引起了其耐药性威胁公共健康和养殖业可持续发展的担忧。本文系统梳理了兽用抗生素的使用,抗生素负面问题的显现、认知和管理政策的变化,分析了中国、美国、欧盟管理政策的差异及其背后的原因。本文认为,我国在推进农业现代化进程中:应长期关注养殖业中抗生素使用可能带来的负面问题,加快牛产方式的绿色转型;应提升公众对抗生素耐药性的认识,引导公众参与遏制耐药性发展的行动;应考虑我国的发展目标,吸取美国因利益集团阻挠而反应缓慢的教训,综合考虑成本和收益,发挥我国的体制优势,找到政策上的最优解;支持、推动全球抗生素管理的国际协同行动。
摘要:疏水性有机污染物(Hydrophobic organic contaminants,HO Cs)在土壤环境中分布广泛。由于不易从土壤颗粒中解吸,迁移性和生物有效性低,化学、牛物与物理修复技术对土壤中HOCs的修复效果常受到抑制。表面活性剂对HOCs具有增溶能力,常被用于强化其他修复技术的处理效率。本文对近20年来表面活性剂在强化土壤化学、生物或物理技术修复土壤HOCs污染领域的研究与应用情况进行了分类总结,并比较分析了各类表面活性剂强化技术的适用性及局限性,提出了联合修复技术和表面活性剂泡沫是表面活性剂强化土壤HOCs修复的未来研究方向。
摘要:通过采集我国14个省份花生主产区的100组土壤一花牛样品,分析土壤一花生系统镉(Cd)污染特征及土壤理化性质,基于机器学习方法建立花生Cd富集系数预测模型并识别花生富集Cd的重要影响因素。结果表明,采集的全国范围土壤样品总体以酸性为主,有60%的土壤pH<6.50,花生籽粒Cd含量均值为0.27mg·kg-1,富集系数均值达到2.42。利用全国以及南北方产区分组数据构建的随机森林模型( R2=0.930_0.966)对花牛Cd富集系数的预测性能均明显优于相应的多元线性回归模型(R2=0.471_0.657)。随机森林模型分析结果表明不同区域相对重要性较高的特征变量有所差异,影响北方产区花牛Cd富集系数预测最重要的特征变量为土壤游离锰氧化物、游离铁氧化物含量和pH,而影响南方产区花生Cd富集系数预测最重要的特征变量为土壤游离锰氧化物、黏粒、游离铁氧化物和有机质含量。研究表明,相较于传统多元线性回归模型,随机森林模型对花牛Cd富集系数的预测性能更为优越,为田间大尺度下土壤一花生系统中Cd的迁移预测提供了新的视角和解决方案。
摘要:为明确土壤调理剂对重金属污染土壤上牛姜的营养品质和安全性的影响及作用机制,采用生姜土壤盆栽试验,比较研究了3种土壤调理剂(硅酸钾、麦饭石、贝壳粉)对土壤硒镉有效性以及牛姜硒镉积累、生长发育和营养品质的影响。试验结果表明:3种土壤调理剂均能显著提高牛姜硒含量,同时显著降低镉含量。与对照(不添加土壤调理剂)相比,施用0.2%硅酸钾调理剂效果最佳,分别使牛姜地上部位和姜块硒含量提高了165.01%和111.36%,镉含量降低了71.96%和65.15%;另外,施用3种土壤调理剂可显著提高姜块产量、品质及养分吸收。与对照相比,产量提高了23.93%-67.67%,可溶性糖、可溶性蛋白和姜黄素含量分别提高了2.34%-6.00%、154.72%-602.83%和11.05%-33.43%,氮、磷、钾养分含量分别提高了10.28%-14.42%、24.62%-34.87%、28.81%-29.01%;施用3种土壤调理剂还可提高姜块过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低丙二醛(MDA)含量;与对照相比,3种土壤调理剂增加上壤pH 0.35-0.53个单位,土壤有效态镉含量降低了16.92%-22.76%,有效态硒含量增加了3.60%-10.99%。研究表明,施用土壤调理剂能够降低土壤有效态镉含量、活化土壤有效态硒,从而降低生姜镉含量并提高硒含量和姜块营养品质,可实现镉污染土壤安全利用,保障生姜优质安全生产。
摘要:为了优化李氏禾(Leer.sia hexandra Swartz)铬修复时的施氮效率,通过盆栽试验,研究了5种氮肥形态(硝酸钙、尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵)对李氏禾铬修复性能、生长指标和根系指标的影响。结果表明:与对照(不施氮肥)相比,施加的5种形态氮肥均促进了李氏禾牛长,提高了根系活力,改变了根系形态特征,有利于提高李氏禾铬含量、铬累积量、富集系数和土壤铬去除率。施加硫酸铵的李氏禾牛物量和根平均直径最大,分别为对照的5.54倍和1.51倍,其根系活力比对照增加108%;施加硝酸铵的李氏禾总根表面积和总根体积最大,分别为对照的2.17倍和1.99倍(P<0.05)。相关性分析结果表明,李氏禾的牛物量、根平均直径、总根表面积、总根体积和根系活力均与土壤铬修复效率有关。其中,施加硫酸铵处理的富集系数和土壤铬去除率最高,分别为对照的1.45倍和5.56倍。研究表明,施加硫酸铵比其他氮肥形态更有利于提高李氏禾铬污染土壤修复效率。
摘要:为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020-2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,同时对农田农户背景资料进行问卷调查。结果表明:2020-2022年西北六省区160个农田地膜残留监测点的农田地膜残留量介于0.46-369.29kg·hm-2之间,平均残膜量70.30kg·hm-2,处于接近国家标准限值75kg·hm-2的水平。不同省份之间残膜量差异显著(P<0.05),残膜污染较严重的农田主要分布在新疆和内蒙古,陕西、青海、甘肃和宁夏地区残膜污染较轻。农田地膜残留量与覆膜年限呈显著正相关、与地膜厚度呈负相关关系,在不同作物类型及覆膜比例条件下差异显著,受不同回收方式、不同种植户类型及其距村庄的距离、不同土壤类型影响显著。残膜量主要影响因素及其贡献度分别为回收方式30.8%、作物类型15.2%、覆膜比例13.8%、覆膜年限10.8%;种植户类型、地块距村庄距离、土壤类型、地膜标识厚度对农田地膜残留量的贡献度较小,均不足10%。研究表明,西北六省区存在较大的地膜污染隐患,建议因地制宜地加强防治力度、改良防治方案,改进和推广地膜污染防治技术,在充分考虑农民利益的基础上完善地膜防治政策。
摘要:地膜覆盖栽培在我国农业生产中已被广泛应用,其为作物增产增收和保障我国粮食安全提供了重要支撑。随着覆膜年数和覆膜面积的不断增加,废旧地膜在土壤中的残留量逐渐增多,残膜污染已严重威胁到农业牛产和自然环境,成为影响我国农业生产可持续发展的突出问题。本文对现阶段国内残膜回收技术及装备进行分析,总结归纳了苗期、秋后和播前收膜相关产品的特点,并对目前本领域的研究方向和发展趋势进行了总结和展望,提出了适用于我国国情的残膜机械化回收发展对策。
摘要:地膜可有效保温保墒、抑草防病防虫,地膜覆盖栽培能实现作物增产增收及耕地的高值利用,但普通聚乙烯(PE)地膜难降解、难回收,容易造成“白色污染”,危害土壤牛态环境。牛物降解地膜已成为可持续发展高效农业中普通PE地膜的替代品,其牛产与应用的增长趋势显著。本文简述了降解塑料的定义、分类及发展历史,介绍了降解地膜研发应用现状,综述了我国生物降解地膜的研究与应用情况,并结合生物降解地膜的应用优势,分析了推广应用的理论依据,提出了相关建议。
摘要:本研究采用数据资料分析的方法,系统梳理了欧盟和日本地膜产品和相关标准、地膜应用与回收处理的做法和成效。结果显示:欧盟和日本使用的地膜产品以传统有色地膜为主,厚度多≥0.02mm,是我国地膜厚度的两倍以上,相关标准要求也高于我国;欧盟和日本地膜多用于蔬菜等同艺作物上,收集处理系统完善,地膜回收率多在80%以上,基本不存在地膜残留污染问题;欧盟大部分国家和日本有较完善的废弃物管理立法,没有专门针对地膜的法律条文;由于地膜的回收率高、含杂率低,回收回来的地膜多可得到合理再利用;地膜全产业链有很好的设计与应用,值得我国学习。
摘要:为研究我国废旧地膜回收利用模式经验、面临问题与优化路径,本研究选取甘肃、山东两大代表省份开展实地调研,并比较了不同再利用方式的经济和牛态效益。结果显示:山东一方面通过花生种植制度创新,成功实现地膜减量,另一方面基于行政层级架构回收网络体系,及创新“秸一膜”协同回收模式,大幅降低废旧地膜捡拾含杂率;甘肃通过全链条多主体协同回收利用模式、企业“多功能”集成一体化回收处理模式等创新,实现县域废旧地膜回收全覆盖。此外,1t废旧地膜(指废旧地膜与秸秆、根系、泥土等的混合物,经分离清理后含杂率为20%-30%,下同)再生造粒的经济效益为20-120元·t-1,碳排放量为8.68kg CO2e·t-1,焚烧发电的经济效益为129-194元·t-1,碳排放量为1.83kg CO2e·t-1。当前,进一步提升回收利用效率面临着地膜使用不科学、机械设备作业场景较单一、资源配置不科学、财政持续支持困难、废旧地膜再利用产业内生“造血”能力弱等一系列障碍。研究表明,源头减量替代与回收体系建设是我国废旧地膜回收的主要路径,焚烧发电和再牛造粒是再利用的主要路径,且焚烧发电的经济和减碳效益均优于再生造粒,解决现有问题,需因地制宜地制定覆膜技术规程,强化地膜牛产、销售标准化管控,加强回收、捡拾、处置等机械设备创新,全域统筹配置各项资源,调动各级财政与社会资本长效支持,加快牛态产品价值转化市场机制建设等。
摘要:为了探究玉米秸秆水热生物炭(简称水热炭)施用对镉(Cd)污染土壤的修复效果及作用机制,通过盆栽试验,分析了不同水热炭在不同添加率下(1%和3%)对土壤Cd生物有效性和作物吸收的影响,并探究了不同条件下的微生物群落结构。结果表明:与对照相比,水热炭施用显著提高了土壤有机质和溶解性有机碳含量,土壤中二乙烯三胺五乙酸提取的Cd(DTPA-Cd)和油菜叶片Cd含量分别降低了5.01%-20.98%和10.82%-34.16%。提高水热温度和水热炭添加率有助于降低土壤DTPA-Cd含量。此外,施用水热炭显著增强了根际土壤细菌的多样性和丰度,且明显改变了微生物群落结构。与对照组相比,施用水热炭显著降低了根际土壤中Actinobacteriota的相对丰度,提高了Proteohacteria和Bacteroidota的相对丰度。冗余分析表明土壤溶解性有机碳含量是影响根际土壤细菌群落结构的关键因素。因此,水热炭对重金属污染土壤有很大的修复潜力,但其对土壤重金属的长期效应有待进一步研究。
摘要:磷肥是作物高产的一个重要保障,然而过量施磷及其低利用率,易造成土壤中磷的累积,加剧磷矿耗竭和水体富营养化风险。因此研究土壤中累积磷素的耗竭特征,能为提高土壤累积磷的高效利用和降低环境风险提供理论依据。本研究以玉米为试验作物,以初始有效磷含量分别为17.23mg·kg-1(T1)、40.2mg·kg-1(T2)、108.62mg·kg-1(T3)和181.33mg·kg-1(T4)的褐上为供试土壤,通过盆栽试验,以连续种植5茬玉米的方式耗竭土壤中的累积磷,分析磷耗竭过程中土壤有效磷、磷形态(改进的Hedley法测定)、土壤理化性质和细菌群落结构的变化。结果表明,褐土磷耗竭过程中,有效磷含量总体呈下降趋势,而且初始含量越高,降幅越大。对于活性磷组分,T1处理显著升高,T2、T3和T4处理显著降低;中等活性磷含量降低,在耗竭中呈现先降低后升高的趋势,主要受稀盐酸提取态磷(Dil.HCI-Pi)和氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-Po)的影响;稳定性磷含量升高,其中主要为浓盐酸提取态无机磷(Conc.HCI-Pi)和残渣态磷(Residual-P)含量升高。土壤有效磷和有机质与磷形态显著相关。磷耗竭过程影响了细菌群落结构和组成,T4处理最为明显。在门分类水平上,T4处理蓝细菌门(Cvanobacteria)等相对丰度在耗竭过程中显著下降;芽单胞菌门(Gemmatimonadota)等相对丰度在耗竭过程中显著上升;在属分类水平上,类诺卡氏菌属(Nocardioide.s)、norank_f_AKYC1722和节杆菌属(Anhrobacter)等相对丰度在耗竭过程中显著下降;noranlc_f_67-14和沙壤土杆菌(Ramlibacte)等相对丰度在耗竭过程中显著上升。属分类水平上相对丰度前40的多个细菌属与有效磷、活性磷、有机质显著相关。类诺卡氏菌属和节杆菌属等可能会促进中等活性磷转化为有效磷和活性磷;微枝形杆菌属和斯克尔曼氏菌属等则可能利用土壤中的稳定性磷。褐土磷耗竭会降低土壤有效磷含量,显著消耗土壤活性磷中的无机磷NaHC03-Pi和中等活性磷中的有机磷NaOH-Po,增加土壤中稳定性磷的含量。土壤磷耗竭过程中,门分类水平上的放线菌门、厚壁菌门等菌门和属分类水平上的类诺卡氏菌属、微枝形杆菌属、和斯克尔曼氏菌属等菌属与有效磷间相互影响。本研究为褐土磷耗竭过程中磷形态转
摘要:为揭示不同水稻种植模式、不同水分管理时期对稻田土壤性质和微生物的作用效应,利用长期定位监测试验比较分析单季稻不施肥、单季稻单施化肥、烟稻轮作3种种植模式和淹水期、排干期2种水分管理条件下稻田土壤理化性质和微生物群落结构的变化。结果表明:烟稻轮作模式稻田土壤有机质、全氮质量分数分别比单季稻模式提高了32.88%-34.79%和38.22%-44.39%。淹水期稻田土壤可溶性总氮以可溶性有机氮为主,占56.06%-62.54%;排干期以硝态氮为主,占62.34%-74.05%。烟稻轮作模式可显著提高淹水和排干条件下稻田土壤中可溶性有机氮和铵态氮质量分数,但对硝态氮质量分数的影响不明显。相较单季稻处理,烟稻轮作模式提高了稻出细菌Sohs、Shannon和Ace指数。好氧或兼性厌氧的酸杆菌属、黄色杆菌属均是3种水稻种植模式的优势菌属。3种种植模式淹水条件下稻田脱硫弧菌属、互营杆菌属等硫酸盐还原菌类存在显著差异,排干条件下硝化螺旋菌属也存在显著差异。淹水条件下烟稻轮作模式稻田土壤甲烷氧化菌相关的甲烷氧化单加氧酶基因a-亚基(pomA)的绝对丰度比单季稻处理降低了18.45%-18.54%。可见,水稻种植的淹水期和排干期的土壤可溶性氮组成和细菌群落结构存在显著差异;而烟稻轮作模式较单季稻模式可提高土壤肥力,改善微生物群落结构,增加硫酸盐还原菌类细菌丰度,降低产甲烷菌相关的甲基辅酶M还原酶基因丰度。
摘要:探究减氮对华北地区麦玉轮作农田土壤反硝化细菌群落结构和多样性影响,为华北地区麦玉轮作农田氮肥管理提供技术支持,本研究以不施氮为对照(CK),设置2个施氮量,分别为常规施氮量(纯氮300kg·hm-1,N2)、减氮20%(纯氮240kg·hm-2,N1),提取土壤DNA,用nirS(细胞色素cd1-亚硝酸还原酶)、nirK(Cu-亚硝酸还原酶)引物扩增后采用MiSeq PE300测序技术,研究施氮量对麦玉轮作农出土壤性状及nirS、nirK反硝化细菌群落结构及多样性的影响。结果表明,3个处理nirS、nirK反硝化细菌a-多样性指数无显著差异,nirS反硝化细菌a-多样性高于nirK。减氮显著影响nirS、nirK反硝化细菌物种组成。减氮对nirS、nirK反硝化细菌门水平及nirK纲水平物种组成无显著影响,但显著降低了nirS反硝化细菌Deltaproteobacteria(8-变形菌纲)相对丰度;减氮显著影响nirS、nirK属水平物种组成。硝态氮、速效磷、pH值是影响土壤nirS反硝化细菌属水平群落结构主要环境因子;pH值是影响土壤nirK反硝化细菌属水平群落结构的主要环境因子。研究表明,适量减氮不影响反硝化细菌“一多样性,但显著影响反硝化细菌属水平群落组成和群落结构,减氮主要是通过影响土壤性状及微生物群落结构进而影响农田土壤N20排放。
摘要:为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微牛物氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻出处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域( CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了上壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clacle-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P<0.05);AOA和Comammox促进了土壤硝化速率,而AOB反之;稻鳝种养模式改变了氨氧化微牛物群落的结构,并增强了氨氧化微生物之间的信息交流,使其内部连接更加紧密。研究表明,稻鳝种养模式通过改变土壤环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微牛物产生了重要影响。
摘要:为改善干热河谷地区咖啡同脆弱的生态环境,探讨不同的覆盖作物种植模式对咖啡同土壤质量的影响,本研究通过设置紫花苜蓿单播(AI),紫花苜蓿×光叶紫花苕混播(A2)两个处理,以休闲处理(CK)为对照,分析了覆盖作物盛花期时对土壤酶活、理化性质、细菌群落结构和多样性的影响。结果表明:A1、A2处理都能显著提高咖啡同土壤有机质和氮素含量(P<0.05),促进土壤pH从弱碱性恢复到中性,更利于咖啡树的生长;与CK相比,A1的土壤脲酶显著提高(P<0.05),A1、A2、CK的土壤过氧化氢酶活性无显著差异(P>0.05);A1的Sohs指数、Chaol指数显著低于A2、CK处理(P<0.05),A1、A2的Shannon指数显著低于CK(P<0.05),与休闲处理相比,单播/混播覆盖作物种植降低了土壤细菌多样性,但紫花苜蓿×光叶紫花苕混播的土壤细菌多样性比紫花苜蓿单播更丰富;酸杆菌门是A1的优势菌门,放线菌门是A2、CK组的优势菌门,酸杆菌门的RB41是3个处理的优势菌属;pH值对土壤细菌种群分布的影响最大;细菌群落的主要功能是碳水化合物代谢和氨基酸代谢。覆盖作物种植可以显著增加干热河谷地区咖啡园土壤营养,调整土壤酸碱度,影响土壤细菌群落结构和功能,土壤改良效果显著,紫花苜蓿和光叶紫花苕混播是干热河谷地区咖啡园覆盖作物种植的较优模式。
摘要:开展河流主要水文要素变化特征分析,可为不同来水情景下水资源配置(农业需水量计算、山区水库调蓄计算、水利工程规划布局、水资源优化利用等)提供理论依据。以新疆车尔臣河为例,采用Mann-Kendall趋势检验、小波分析等方法对主要水文要素变化特征进行了分析。车尔臣河径流系列变差系数(Cv)为0.34,偏差系数(Cs)为1.14,径流年际变化相对稳定;1957-2021年间径流整体呈显著增加趋势,其中1957-2003年处于上升、下降的波动状态,在2003年后径流整体呈增加趋势,且在2008年发牛突变;径流过程存在11a和19a的显著主周期,在主周期内还存在7a和11a的小周期;基于距平百分率法得到丰水年来水为6.630亿m3,平水年来水量为5.319亿m3,枯水年来水量为4.820亿m3;流域降水呈现显著上升趋势,气温呈先下降后上升波动,整体呈上升趋势。研究表明,1957-2021年,在车尔臣河流域,径流年际变化相对稳定,整体呈显著增加趋势,过程存在11a和19a的显著主周期,降水呈波动上升趋势,气温也呈增加趋势,在末来水资源配置规划时应重点关注以上特征。
摘要:为探究人工湿地不同季节的溶解性有机质(DOM)组分变化以及与Cd之间的相互作用及差异,本研究利用紫外光谱、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等多种光谱表征技术,并结合平行因子分析(PARAFAC)和二维相关光谱(2D-COS)分析对春秋两季湿地沉积物中DOM进行深入探讨。研究发现,湿地沉积物DOM主要来源于微牛物活动、植物凋落物和根系分泌物,亲水性强且芳香性较低。春季与秋季的DOM含量分别为434mg·kg-1和700mg·kg-1,其中春季主要由两种类蛋白和两种腐殖质组成,而秋季则为一种类蛋白和三种腐殖质。各组分与Cd的淬灭过程主要是静态淬灭,其中春季的蛋白质残基表现出最为明显的淬灭效果,存在两类以上结合位点,而秋季的类蛋白和类富里酸为单齿络合物。类蛋白和类富里酸与Cd的结合比其他组分更为强烈且稳定,并且类蛋白质组分与Cd优先结合。结合过程中,Cd主要与DOM的酰胺、酚羟基、羟基官能团相互作用,其中酰胺的结合速率最快,其次是酚羟基和羧基。
摘要:为解决牡丹果荚废弃物焚烧处理造成的环境污染及资源浪费问题,并进一步实现废弃物资源化利用,本文以牛物质废弃物牡丹果荚为碳源,KHC03为活化剂,且牡丹果荚与活化剂质量比为1:3,经一步活化法800℃煅烧2h制备出孔结构发达的牡丹果荚基多孔碳(PC-800-3)材料吸附水中四环素。通过调控活化温度、牡丹果荚/KHC03质量比,得到的最佳产物PC-800-3较直接热解的牡丹果荚基多孔碳(PC)比表面积增加60倍,298K下对100mg·L-1四环素溶液的最大吸附量为394.3mg·g-1。通过比表面积孔径分析、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射等对PC与PC-800-3进行表征,结果显示活化剂的加入促进了多孔碳中微孔与介孔的生成。选择PC-800-3进行后续吸附实验,吸附等温线和吸附动力学拟合结果表明吸附过程符合Langmuir等温模型和拟二级动力学模型,热力学实验证实吸附为白发吸热过程,以单分子层物理吸附为主,存在静电相互作用。所制备的PC-800-3材料在较宽pH范围内和离子干扰下的吸附性能良好。再生实验表明,PC-800-3具有良好的重复利用性能。因此,将牡丹果荚转化为多孔碳制备性能优异的吸附剂,在解决水环境中抗生素污染问题的同时拓宽了其应用范围,进一步实现了废弃生物质的资源化利用。
摘要:为探究生物炭对蚯蚓堆肥过程理化特性、微牛物群落结构组成和重金属形态变化的影响,以牛粪、酒糟和园林废弃物为原料,分别添加5%(质量比)的竹炭、木屑牛物炭和玉米芯生物炭,采用赤子爱胜蚯蚓(Eiseniafetida)开展为期60d的堆肥试验。结果表明:相比对照,3种牛物炭添加显著增加了种子发芽指数,降低了堆体最终碳氮比,促进了堆肥腐熟,最终堆体全氮、硝态氮和腐植酸含量分别提高10.74%-13.20%、41.91%-54.29%和26.22%-33.44%,不同生物炭之间,添加玉米芯牛物炭能提高有机质降解率和全氮含量,添加木屑生物炭可以提高堆体硝态氮含量和腐植酸含量。3种牛物炭添加均提高了堆肥细菌的多样性和丰富度,提高了Actinomadura、Ilumatobaaer和Saccharomonospora等木质纤维素降解菌的丰度;此外3种生物炭添加促进了铜和锌从可交换态转化为氧化态,钝化率分别提高了11.7个和5.87个百分点,添加竹炭处理对铜和锌的钝化率效果最好,能较好地促进铜和锌从活性较高的可交换态向着稳定性更高的氧化态转化。相关性分析表明,铜和锌的氧化态分配率与腐植酸、木质纤维素降解菌呈显著正相关(P<0.05)。研究表明,竹炭、木屑牛物炭和玉米芯生物炭均能提高蚯蚓堆肥腐熟、改善细菌群落结构和增加重金属钝化效率。
摘要:利用沼液培养微藻可在收获藻生物质的同时回收碳、氮、磷养分,是沼液资源化利用极具潜力的途径。与光合白养相比,兼养培养可实现藻生物量快速积累,且对光、碳利用灵活,与透光性不佳的沼液相性较好,但目前缺乏相关研究论证其可行性。本文首先选取了小球藻Chlorellasp、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa、栅藻Scenerie.smus sp,以葡萄糖为碳源利用猪粪沼液对3株微藻进行了兼养培养。结果显示,兼养策略可在大幅强化藻牛物量积累的同时协同提升沼液污染物去除。其中,Chlorellapyrenoidosa展现出最佳的牛物量及养分去除优势,培养7d生物量可达1.51g·L-1,为光合白养的6.12倍,沼液COD、氨氮、总氮、总磷去除率较白养分别提高了20、36、41个和32个百分点。本研究进一步考察了具备两种典型碳代谢路径的有机碳源(葡萄糖一三羧酸循环,乙酸钠一乙醛酸循环)对Chlorella pyrenoido.sa沼液兼养培养的影响,发现葡萄糖相较于乙酸钠更适宜作为沼液兼养培养的有机碳源,且葡萄糖浓度与利用效率呈负相关,1g·L-1葡萄糖浓度条件下Chlorella pyrenoido.sa具有最高的单位有机碳生物量产率。此外,兼养微藻通过代谢葡萄糖可协同提升光合性能,使PSⅡ最大量子产量、实际量子产量、调节性能量耗散量子产量等维持较高水平,既弥补了沼液弱透光下光能不足,也强化了持续光照后的光系统损伤恢复机制。因此,本研究认为以添加1g·L-1葡萄糖的沼液兼养培养Chlorella pyrenoidosa是克服沼液养藻光衰减等不利因素,强化微藻牛物量产量及养分回收效率的有效方式,在畜禽养殖场沼液生物消纳与资源化利用方面有较好的应用前景。
摘要:为了研究牛物炭配施硅肥对夜间增温稻田水稻产量及温室气体排放(CH4和N20)的影响,2019-2020年连续两年进行出间模拟增温试验。采用3因素3水平正交试验设计:夜间增温设3水平,用铝箔反光膜夜间(19:00-6:00)覆盖水稻冠层模拟夜间增温,即WO(常温对照,不覆盖)、W1(覆盖5mm铝箔膜)和W2(覆盖11mm铝箔膜);牛物炭用量设3水平,即BO(对照,0)、B1(7.5t·hm-2)和B2(17.5t·hm-2);硅肥种类设3水平,即Si0(对照,不施硅)、Si1(钢渣)和Si2(矿粉),Si1和Si2的用量(以Si02计)均为200kg·hm-2。结果表明:2019年5cm和10cm稻条土层夜间均温分别增加0.3-1.0℃和0.2-0.7℃;2020年水稻植株冠层和株高中部夜间均温分别增加0.1-0.2℃和0.2-0.3℃。稻田CH4排放通量呈单峰型变化趋势,排放通量最大值和累积排放量出现于分蘖一拔节期;稻田N20排放通量呈多峰型变化趋势。夜间增温处理的CH4和N20累积排放量低于常温对照,生物炭配施硅肥可一定程度抑制CH4排放,但促进N20排放。CH4对稻田总增温潜势的贡献起主导作用,占比大于84%。夜间增温明显降低水稻产量和温室气体累积排放量,生物炭可有效缓解夜间增温对水稻产量的不利影响,配施钢渣可降低总增温潜势和排放强度。综合考虑水稻产量和稻田减排,江苏沿江同类稻田水稻低碳生产应对气候变暖的技术措施为施用生物炭17.5t·hm-2并配施钢渣(以Si02计)200kg·hm2。