低碳技术在农作物秸秆利用中的应用

为了应对全球气候变化,各国均以减少二氧化碳排放为目标,积极发展低碳技术。中国作为农业大国,秸秆资源丰富且农作物秸秆开发利用技术已经得到一定的发展,秸秆综合利用可避免因秸秆露天焚烧造成的环境问题,有利于农田生态系统的稳定,有利于节能减排、防治污染、保护环境,促进循环经济发展与社会主义新农村建设。本文从农作物秸秆利用技术的3个主要方面入手,分析低碳技术在其中的应用,同时大力倡导开发农作物秸秆利用技术,减少温室气体排放,实现农业可持续发展。     

土壤重金属污染空间插值及其验证方法研究综述

综述了土壤重金属污染空间插值方法研究现状,分析了3类典型的插值方法(确定性插值方法、地统计学插值方法和组合插值方法),以及2种常用的精度验证方法(交叉验证法和独立的数据集验证法)各自的优缺点与适用范围,提出了加强组合插值模型优化与精度提升、利用计算机智能技术优化插值算法模型、开发针对土壤重金属领域的考虑空间插值软数据挖...     

河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011～2013年间逐日流量与总氮、总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样、情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92～2.07,总磷的RMSE值范围为0.06～0.13,...     

秸秆还田配施化肥对稻-油轮作土壤酶活性及微生物群落结构的影响

秸秆还田是农业生态系统提高土壤肥力和维持作物生产力的有效管理措施.为了研究秸秆还田配施化肥对巢湖地区稻-油轮作农田土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响,开展连续4 a （2016~2020年）的田间定位试验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减20%（SDF）这4个处理,探究不同处理下影响土壤酶活性与细菌、真菌群落发生变化的关键环境因子.结果表明,秸秆还田配施化肥较常规施肥处理能够提高土壤养分含量,SF处理的土壤养分含量最高.与F相比,SF处理的水稻季土壤有机质（OM）和全磷（TP）含量显著提高了7.94%和24.07%（P<0.05）,油菜季碱解氮（AN）含量显著提高了13.62%（P<0.05）.SF较F处理的土壤磷酸酶和脲酶在水稻季显著提高了28.54%和24.13%,在油菜季显著提高了38.97%和30.70%,而SDF处理的4种土壤酶中仅脲酶活性较F处理显著提高,水稻季和油菜季分别提高了20.31%和24.33%（P<0.05）.秸秆还田对水稻季土壤细菌的Chao1和Shannon指数有所增加,油菜季则有所减少,而对真菌群落的Chao1和Shannon指数均增加.对于微生物群落结构而言,SF和SDF较F处理的变形菌门相对丰度在水稻季分别增加了8.22%和7.88%,油菜季分别增加了18.53%和5.68%.与F相比,SF和SDF处理的绿弯菌门相对丰度在水稻季分别增加了12.00%和11.25%,油菜季分别增加了15.02%和8.43%.水稻季SF和SDF处理的担子菌门较F相比相对丰度显著提高了70%和43.42%（P<0.05）,油菜季SF和SDF处理的子囊菌门与F相比显著提高了69.79%和43.72%（P<0.05）.综上,秸秆还田配施化肥可提高土壤养分含量,土壤脲酶和磷酸酶对秸秆还田的响应更为敏感,稻-油轮作农田土壤的细菌群落构成发生改变主要受土壤TP和速效磷（AP）影响,而土壤OM、AN和pH则是引起真菌群落构成变化的主要环境因子,因而秸秆还田有利于提高农田土壤肥力和维护生态系统健康.     

淮南市耕地质量等级空间分布特征及影响因子研究

通过在立地条件、剖面性状、耕层理化性状、土壤养分、健康状况、农田管理等6个方面选取15～18个指标对淮南市耕地质量进行综合评价,并分析其空间分布特征及主要影响因子。结果表明：淮南市耕地总面积为349 170.18 hm2,耕地质量等级平均为3.70等级,高产田（1～3等级）占比50.67%,中产田（4～6等级）占比44.79%,低产田（7～8等级）占比4.54%;耕地质量空间分布与土壤类型分布相关性明显;耕地土壤有机质、有效磷和速效钾均值分别为24.5 g/kg、2768 mg/kg和140 mg/kg,均处于中等水平,质量等级较高的耕地,其土壤主要养分含量也相对较高。耕地质量主要影响指标为灌溉能力、排水能力、地形部位及土壤养分含量。     

水稻、油菜秸秆对水中镉的吸附特性

为了解水稻秸秆和油菜秸秆对废水中Cd2+的吸附特性,研究了吸附时间、初始离子质量浓度、秸秆投加量、初始pH值和振荡速率对溶液中Cd2+去除率与吸附量的影响,通过动力学、热力学模型拟合和扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)分析,探讨其吸附机理.结果表明:水稻和油菜秸秆具有良好的Cd2+吸附效果,pH值为4～7时,Cd2+吸附率均可达到50％以上;在投加量为10 g/L、初始pH值为6、振荡速率为150 r/min、温度为25℃的条件下,处理200 mg/L含Cd2+废水时,水稻和油菜秸秆对Cd2+的去除率分别达到66.5％和68.2％,吸附平衡时间约为90 min;其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好,等温吸附模型符合Langmuir方程,在25℃下油菜秸秆和水稻秸秆的最大吸附量理论值分别为14.28 mg/g和13.76 mg/g;结合SEM和FTIR分析推断,两种秸秆吸附Cd2主要发生在吸附剂表层,吸附过程以化学吸附为主.研究表明,油菜秸秆和水稻秸秆是具有潜在利用价值的Cd2+吸附剂.     

油-稻轮作模式下修复材料对土壤铜修复的持续性影响

通过3 a持续的油菜-水稻轮作小区实验,其中前2a连续施用修复材料,后1a不施用修复材料,探究羟基磷灰石、生石灰、生物炭、生物有机肥和纳米材料对铜污染土壤的修复效果,及其对铜在油菜和水稻不同部位的富集情况.结果表明,羟基磷灰石、生石灰和纳米材料均能显著提高土壤pH值;不同修复材料均可有效地抑制土壤铜的移动,以生石灰修复土壤处理的有效铜降幅最大,连续施用修复材料的四季分别为38.9%、34.9%、27.88%和29.04%,且生石灰钝化有效铜的后续效果也较其他修复材料理想.修复材料的施用,促使油菜和水稻可食用部分中铜含量显著降低,修复材料施用的四季中,不同作物可食用部分铜含量最大值分别降低46.03%、22.2%、29.44%和31.71%,由于修复材料的施用效果,不施修复材料两季节作物可食用部分中铜含量均未超过国家食品安全限值.不同修复材料的使用,油菜和水稻产量均有所提高.本文可为铜污染地区土壤改良提供一定的理论依据和技术支撑.     

水土流失量和养分流失量的预测

采用SCS模型,USLE模型,铁钉法和养分流失公式,对巢湖龟山研究区进行了水土流失量和养分流失量的预测和估算.结果表明:研究区的平均年径流量为476.5 mm,不同土地利用类型的年径流量不同,灌丛和草地相对较小,建设用地和未利用地则较大;USLE模型和铁钉法估算的土壤侵蚀量平均值分别为4 107.57和3 847.6 t/(km2·a),且不同土地利用类型的土壤侵蚀量均存在差异;土壤养分流失量的计算结果显示,氮素为7.389 t/(km2·a),磷素为3.166 t/(km2·a);流失土壤携带是养分流失的主要形式,径流携带养分总量相对较小,其中,氮素和磷素通过土壤携带造成的损失分别占氮、磷养分流失总量的90.14%和87.37%.      

两种土地利用方式下土壤重金属污染特征与评价

为研究安徽铜陵某矿区耕地和人工林地两种土地利用方式下土壤重金属污染特征，应用Tomlinson污染负荷指数法和生物富集系数评价研究区土壤重金属Cd、Cu污染水平和植物重金属富集水平。结果表明：研究区耕地土壤Cd、Cu全量2.34和161.25 mg/kg，均高于林地Cd、Cu全量1.26和80.15 mg/kg，二者均超农用地土壤污染风险筛选值（GB 15618-2018，pH≤5.5）和铜陵市重金属背景值，耕地和林地污染水平分别为中度污染和轻微污染。耕地糙米Cd（0.95 mg/kg）超标严重，黄山栾树地上部Cd、Cu富集系数均低于水稻地上部。综上，黄山栾树人工林地Cd、Cu污染轻于耕地，退耕还林是研究区更佳的土地利用选择。     

秸秆连续还田配施化肥对稻-油轮作土壤碳库及作物产量的影响

依据田间连续7 a秸秆还田定位试验,探讨秸秆还田配施化肥对巢湖地区农田土壤剖面（0~20、20~50和50~80 cm）的土壤总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）、颗粒有机碳（POC）、活性有机碳（LOC）、碳库管理指数（CPMI）和作物产量的影响.试验设置无秸秆还田+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF1）和秸秆还田+80%常规施肥（SF2）这4个处理,分析不同土层土壤总有机碳和组分含量、CPMI和油菜-水稻产量的变化规律.结果表明,以CK为参考,常规施肥和秸秆还田配施化肥均提高了垂直剖面土壤总有机碳和组分的含量,且不同土层土壤总有机碳和组分的含量随土层深度增加而逐渐降低.在0~20 cm土层,与F处理相比,SF1和SF2处理显著提高TOC、DOC、POC和LOC的含量,增幅分别为：14.23%~28.97%、7.86%~27.01%、16.46%~24.24%和5.89%~6.64%（P<0.05）;在20~50 cm土层,SF1较F处理的TOC和LOC的含量显著增加9.43%和8.34%（P<0.05）,SF2较F处理的DOC和POC的含量显著增加17.51%和65.83%（P<0.05）;在50~80 cm土层,各处理间土壤总有机碳和组分的含量均无显著差异.秸秆还田配施化肥对土壤碳库管理指数影响显著,SF1较F处理显著提高0~50 cm土层的CPMI,而F处理的CPMI在50~80 cm土层最大,但各处理间均无显著差异.秸秆还田配施化肥对作物产量具有显著提升作用,且SF1处理的产量最高,SF1较F处理的水稻、油菜和周年产量分别显著增加6.19%、7.67%和6.54%（P<0.05）.总的来说,稻-油轮作模式下秸秆还田配施化肥对提高巢湖地区土壤碳库、土壤肥力和作物产量具有重要意义.