我国典型土壤对病毒等温静态吸附的数值模拟

通过室内等温静态批量平衡吸附实验,采用3种常见的等温线（Freundlich方程、Langmuir方程和Temkin方程）对2种病毒（MS2和X174）在2种处理（非灭菌和灭菌）条件下的6种土壤（红壤土、红粘土、乌栅土、黄泥土、沙质潮土和壤质潮土）中的吸附行为进行了回归拟合.实验结果和模拟结果均表明,土壤性质、病毒性质、土壤中的土著微生物对病毒在土壤中吸附行为均具有重要的影响.红粘土对MS2和X174的平均吸附比例几乎能达到100％,而2种潮土（沙质潮土和壤质潮土）相对较弱;总体来看土壤对X174的吸附能力高于MS2,但灭菌后的土壤对MS2的吸附能力却高于X174.在数值模拟中,Freundlich方程和Langmuir方程均具有理想的相关性.Freundlich方程能够表现出病毒浓度对其在土壤中吸附行为的影响;尽管Langmuir方程能够应用于土壤对病毒吸附能力的比较,但本研究中不能应用Langmuir方程来计算土壤对病毒的最大吸附量.     

基于GIS的土地适宜性评价决策支持系统--以南京市江宁区淳化镇为例

传统的基于GIS建立的土地适宜性评价系统缺乏对空间问题决策的支持能力,而GIS与DSS技术集成建立土地适宜性评价决策系统一方面可以实现对空间数据的管理和分析,另一方面可以利用模型进行辅助决策,有利于解决与空间有关的决策问题。以MapInfo Professional 6.0为基础平台,以Visual 〖XC夏敏字1.TIF,JZ〗6.0为开发工具,建立了一个土地适宜性评价决策支持系统,该系统包括数据库系统、模型库系统、知识库系统以及人机接口4个部分,具有数据输入输出、图属互查、数据空间分析和辅助决策等功能。系统成功应用于南京市江宁区淳化镇农地适宜性评价实践中,应用结果表明系统能为决策者提供多种决策方案,同时又集成了GIS的数据管理和空间分析功能,满足土地适宜性评价的要求,有推广使用的价值。     

应用HYDRUS-1D模型模拟农田土壤水渗漏及硝态氮淋失特征

在定位试验基础上,应用HYDRUS-1D模型对黄淮海平原典型土壤(黄潮土)中土壤水渗漏及硝态氮淋失动态进行了模拟分析。结果表明:在传统水氮管理模式下,黄潮土2m土体深处的土壤水渗漏和硝态氮淋失非常严重,2个轮作期内,土壤水渗漏总量占地表总入水量的23.7%,硝态氮淋失总量占总输入N量的15.9%,冬小麦生长季的硝态氮淋失量大于夏玉米生长季;改良灌溉和改良施肥模式下产生的硝态氮淋失量比传统灌溉和传统施肥模式减少74.7%,节约灌溉水211.5mm、节省施N423.5kg·hm-2。     

免耕对华北平原潮土N2O和CO2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了免耕和常规耕作下玉米生长季华北平原潮土N2O和CO2的排放特征.结果表明,免耕土壤N2O累积排放量(以N2O-N计,下同)为0.31 kg· hm-2,略高于常规耕作土壤的0.27 kg·hm-2,两者没有显著差异.灌水、强烈降水或连续阴天会诱发土壤大量排放N2O,免耕处理N2O排放峰值(28.1 ～38.4μg·m-2·h-1)高于常规耕作处理(18.6 ～25.7 μg·m-2·h-1).免耕处理CO2累积排放量(以CO2-C计,下同)为1 880 kg·hm-2,显著高于常规耕作土壤的1 333 kg·hm-2.土壤N2O和CO2排放通量与土壤温度呈显著指数相关,常规耕作处理下的相关程度更高.     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。     

气-水界面对病毒静态吸附实验结果的影响

气-水界面存在可能导致不能正确评价土壤对病毒的静态吸附能力.本研究通过室内一次平衡法实验,比较分析气-水界面对噬菌体MS2在不同处理（非灭菌/灭菌）的不同土壤中的吸附实验结果影响,同时评价不同程度气-水界面对没有土壤存在时的病毒回收率影响.结果表明,气-水界面存在对吸附实验结果的影响在砂质潮土上最为明显,其次为红壤土,而在红粘土上的影响几乎可忽略,这可能与土壤本身吸附/致死病毒的能力不同有关;土壤灭菌后进一步加剧气-水界面对砂质潮土吸附实验结果的偏差,而在红壤土上则有减弱趋势.气-水界面存在显著降低空白实验病毒回收率,其降低趋势随气-水界面的增加而加剧,当加入土壤后,土壤颗粒有可能阻止病毒接近气-水界面或改变病毒吸附在固-液-气界面的力量,因而气-水界面存在时的空白实验结果并非为真正的空白实验结果,这可能是导致气-水界面引起静态吸附实验结果偏差的主要原因.     

天然文岩渠流域土壤水分渗漏和氮素淋失模拟

应用DNDC模型（denitrification-decomposition model）对黄淮海平原的典型平原小流域——天然文岩渠流域的土壤水分渗漏和氮素淋失状况进行了模拟.水氮控制田间试验的验证结果表明,模型对1 m土体日储水量、下界面硝态氮浓度、土壤水日渗漏量和氮素日淋失量的模拟均较理想,模拟值与实测值的相关系数分别达到了0.94（n=40）、 0.66（n=49）、 0.89（n=40）和0.94（n=39）,均方根误差则分别为15.66 mm、 2.66 mg·kg^-1、 9.00 mm和0.94 kg·hm^-2.模型在流域范围的模拟结果表明,冬小麦-夏玉米轮作农田在多年平均气象条件和常用水肥管理模式下,土壤的水分年渗漏量在220～327 mm之间,氮素年淋失量在73.1～100.6 kg·hm^-2之间.水氮淋失的空间和时间分布不均,淋失最严重的区域为固定细风沙土、砂土分布区,淋失时间主要集中于施肥、灌溉或强降雨之后.灌溉措施不当,施肥盲目以及土壤自身保水保肥能力差,是导致土壤水肥流失的主要原因.     

免耕对华北平原潮土N_2O和CO_2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了免耕和常规耕作下玉米生长季华北平原潮土N2O和CO2的排放特征。结果表明,免耕土壤N2O累积排放量（以N2O-N计,下同）为0.31 kg.hm-2,略高于常规耕作土壤的0.27 kg.hm-2,两者没有显著差异。灌水、强烈降水或连续阴天会诱发土壤大量排放N2O,免耕处理N2O排放峰值（28.1～38.4μg.m-2.h-1）高于常规耕作处理（18.6～25.7μg.m-2.h-1）。免耕处理CO2累积排放量（以CO2-C计,下同）为1 880 kg.hm-2,显著高于常规耕作土壤的1 333 kg.hm-2。土壤N2O和CO2排放通量与土壤温度呈显著指数相关,常规耕作处理下的相关程度更高。     

黄潮土的土壤水渗漏及硝态氮淋溶研究

在黄淮海平原 1hm2 小麦 -玉米轮作田块上 ,利用水量平衡模型对黄潮土的土壤水渗漏和硝态氮淋溶状况进行了定量研究。结果表明 ,黄潮土的土壤水渗漏和硝态氮淋溶状况非常严重 ,全耕作年土壤水渗漏量达到2 73 .9mm ,为灌溉水量的 60 .6% ;硝态氮淋溶达到 81.8kg·hm-2 ,为氮输入总量的 15 .7%。     

背景溶液对纳米氧化铁吸附病毒的影响

以噬菌体X174为病毒替代,通过等温静态批量吸附实验,研究了4种纳米氧化铁(α-Fe2O3、γ-Fe2O3-B、γ-Fe2O3-N、Fe3O4)对病毒在不同背景溶液中的吸附行为及其影响因素.结果表明,在模拟地下水中,4种纳米氧化铁对病毒均具有较高的吸附比例,其中α-Fe2O3对病毒吸附比例最高,在病毒初始浓度比较低(约1E+03PFU.mL-1)时可达100%.经Langmuir和Freundlich吸附等温线方程对上述吸附结果进行拟合表示,纳米氧化铁对病毒的吸附均为有利吸附(favorable adsorption),并可能存在多层吸附,吸附比例均随着病毒初始浓度的增加而减少.纳米氧化铁对病毒的吸附比例随着背景溶液离子强度的增加而降低,表示其吸附行为以电性吸附为主.背景溶液中阴离子存在显著降低了病毒的吸附量,这可能与阴离子竞争病毒吸附位点有关,其中HPO24-比HCO3-表现得更为明显.结果同时显示背景溶液中多价阳离子的存在(比如Ca2+和Mg2+)比单价阳离子(比如Na+和K+)更有利于纳米氧化铁对病毒的吸附.综上可知,纳米氧化铁是一种潜在的病毒净化理想材料,应用时需考虑其环境因素的影响.