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磁化水复合保氮剂对堆肥过程中氮素损失和微生物群落的影响

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农业工程学报 2024年第12期40卷 202-212页

作者：段曼莉徐洪波覃振伦吴双陈浩楠王全九周蓓蓓西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

为了研究不同保氮剂对快速堆肥过程中氮素损失及微生物群落的影响,该研究以牛粪和秸秆为原料,进行了25 d的好氧堆肥试验。试验中设置了磁化水(T1)、磁化水复合生物炭(T2)、磁化水复合硫酸亚铁(T3)、磁化水复合巨大芽孢杆菌(T4),不添加... 详细信息

为了研究不同保氮剂对快速堆肥过程中氮素损失及微生物群落的影响,该研究以牛粪和秸秆为原料,进行了25 d的好氧堆肥试验。试验中设置了磁化水(T1)、磁化水复合生物炭(T2)、磁化水复合硫酸亚铁(T3)、磁化水复合巨大芽孢杆菌(T4),不添加磁化水和保氮剂作为对照组(CK)。试验结果表明:与对照组相比,T1、T2、T3、T4均延长了堆肥的高温期,分别延长了4、5、2、4 d。T1、T2、T4的最高温较CK分别提高了3.5、8、0.5℃。从温度上来看,T1未进行二次腐熟,缩短了堆肥周期;各处理组的总氮含量较堆肥初始时提高了14.04%、18.89%、37.56%、36.27%、28.47%,总氨气排放量分别为8.12、4.37、6.60、7.32、3.95 g/d。与对照组相比,T1、T2、T3、T4均提高了堆肥的总氮含量,降低了总氨气排放量。T2总氮含量高于其他处理,T1总氨气排放量低于其他处理;与CK相比,T2促进了氮循环基因gdhA的绝对丰度,抑制了拟杆菌门的相对丰度,促进了氮素循环、堆肥进程。与CK相比T3促进了固氮基因nifH、氮循环基因gdhA的绝对丰度,促进了变形菌门的相对丰度,有利于氮素的循环;此外,结构方程显示,T2与NH_(3)排放量呈显著负效应,NH_(3)排放量与总氮损失TN_(loss)呈显著正效应,解释了生物炭通过吸附NH_(3),减少氮素损失。T3与pH值呈显著负效应,pH值与NH_(3)排放量呈显著正效应,NH_(3)排放量与TN_(loss)呈显著正效应,FeSO4的加入降低了堆体的pH值,减少氨气的排放,进而减少氮素损失;综合堆肥过程中的温度、总氮含量、总氨气排放量、氮功能基因的绝对丰度、微生物的相对丰度以及结构方程模型分析,磁化水复合生物炭在快速堆肥过程中表现出最佳的保氮效果和理想的腐熟程度。

关键词：磁化水生物炭硫酸亚铁巨大芽孢杆菌好氧堆肥氮损失

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基于PTA工艺的高氮钢熔滴过渡特性

焊接学报 2024年第5期45卷 56-63页

作者：程中光章晓勇贾冬生王克鸿王敬孙志磊南京理工大学材料科学与工程学院南京210094 内蒙古第一机械集团有限公司包头014031 江南造船(集团)有限责任公司上海201913

丝材+电弧增材制造(wire and arc additive manufacturing, WAAM)适用于一体化成形大型复杂结构组件,在保证高氮钢增材结构件性能的同时,进一步提升高氮钢丝材的沉积速率,需要对不同直径高氮钢丝材的等离子弧增材工艺特性进行研究.通过... 详细信息

丝材+电弧增材制造(wire and arc additive manufacturing, WAAM)适用于一体化成形大型复杂结构组件,在保证高氮钢增材结构件性能的同时,进一步提升高氮钢丝材的沉积速率,需要对不同直径高氮钢丝材的等离子弧增材工艺特性进行研究.通过设计不同的送丝高度和送丝速度对高氮钢增材过程中的飞溅行为,及焊道N元素含量的变化进行研究,分析等离子弧增材制造中HNS6-N5高氮钢丝材的熔化特性和飞溅过程.结果表明,送丝速度和送丝高度决定了高氮钢熔滴的过渡模式,也影响了焊道成形与工艺稳定性.在相同的热输入下,随着送丝速度的减小,熔滴的飞溅行为更加剧烈,同时焊缝中的N元素含量呈现下降趋势,随着送丝速度的增加,焊缝中的N元素含量逐渐增加,综合调节丝材直径、送丝速度与送丝高度可以获得过程稳定、熔滴过渡飞溅、焊缝氮含量高、熔覆效率高的增材效果.

关键词：高氮钢熔滴过渡氮损失增材效率

2011—2020年长三角地区农业生产消费系统氮流特征及其驱动因素

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环境科学 2024年

作者：张泽乾董莉刘鹏周婷婷孙丽慧中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室

为研究人类活动对区域氮流的影响，以长江三角洲地区(“长三角地区”)27个城市的统计数据为基础，采用物质流分析法建立氮流模型，分析长三角地区农业生产消费系统氮流特征，并采用情景分析法解析氮流驱动因素.结果表明，2011—2020年... 详细信息

为研究人类活动对区域氮流的影响，以长江三角洲地区(“长三角地区”)27个城市的统计数据为基础，采用物质流分析法建立氮流模型，分析长三角地区农业生产消费系统氮流特征，并采用情景分析法解析氮流驱动因素.结果表明，2011—2020年，长三角地区农业生产消费系统氮输入强度均值为194.6 kg·(hm2·a)–1，是氮输入热点地区.化肥是最大的输入项.10年间，粮食和动物产品由净输出转为净输入.氮输出以氮环境损失为主，平均占比为53.2%.作物种植氮素利用效率和氮素循环利用率分别为38.7%～42.2%和15.8%～21.5%，均处于较低水平.系统氮输入和氮输出均呈现抛物线下降的趋势，分别降低11.3%和10.0%.空间上，氮输入强度总体呈现“北高南低”的格局，空间异质性显著.强度较高的城市主要分布在江苏北部及东部、上海和浙江东北部地区.各城市氮输入强度呈现显著的正向空间自相关性.基于情景分析法，畜禽养殖规模减少是氮输入降低最大的驱动因素.提高作物种植子系统氮素利用效率，重建物种植和畜禽养殖之间的联系将有助于减少氮损失.

关键词：长江三角洲(YRD) 物质流分析氮损失空间集聚氮素利用效率(NUE)

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果园土壤氮损失监测方法研究进展

植物营养与肥料学报 2023年第3期29卷 553-572页

作者：王梦樊吉艳芝刘娉妤郭艳杰张丽娟河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071001 河北省农田生态环境重点实验室河北保定071001 华北作物改良与调控国家重点实验室河北保定071001 河北省城市森林健康技术创新中心河北保定071001

果园生产中氮素投入过量,氮损失严重,利用率低,严重制约了水果产业的可持续发展。国内外果园氮素损失监测研究相对较少,尚未形成统一的监测标准,降低了监测结果的可比性和可靠性,极大地限制了我们对果园体系氮素损失及其环境效应的认识... 详细信息

果园生产中氮素投入过量,氮损失严重,利用率低,严重制约了水果产业的可持续发展。国内外果园氮素损失监测研究相对较少,尚未形成统一的监测标准,降低了监测结果的可比性和可靠性,极大地限制了我们对果园体系氮素损失及其环境效应的认识。为此,本文综述了当前果树种植土壤氮素N_(2)O排放、NH3挥发、淋溶和径流等损失途径的常用监测方法的研究进展,总结提出了如下建议:1)密闭静态箱法监测土壤N_(2)O排放虽然有其不足,但对于果园来说比较适用、可操作性强,且花费低。2)果园施氮量较大时,建议选择间歇式通气法监测土壤NH3挥发;施氮量较小时,选择磷酸–甘油双海绵通气法的监测效果更好,海绵厚度以2 cm左右为宜。3)果园土壤N_(2)O排放和NH3挥发监测中,采样点设置均要考虑施肥区和非施肥区,同时要明确最具代表性的取样时间(段)、采样频率(总密闭时间和采样间隔)以及采样周期等关键参数;除施肥、灌水外,如遇土壤环境条件改变等特殊情况,考虑加测。4)果园氮素淋溶损失监测根据果树类型、田间环境和具体试验条件等酌情选定土壤溶液提取法、田间渗滤盘法及模型分析法等;径流损失监测推荐采用构建径流小区法。今后的果园土壤氮损失研究中,应在监测方法标准制订、监测设备或系统研发以及氮损失估算模型构建等方面加强。

关键词：果园氮损失监测方法

基于CiteSpace的全球农田氮损失研究进展

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河南农业大学学报 2023年第3期57卷 483-492页

作者：乔毅博王艳丽吴鹏年刘长硕王同朝河南农业大学农学院河南郑州450046 河南农业大学资源与环境学院河南郑州450046

【目的】通过检索分析农田氮损失相关研究数据库,把握全球农田氮损失研究现状及热点话题,以期为未来进一步研究提供新视野新思路。【方法】利用CiteSpace软件对Web of Science数据库核心数据集及中国知网(CNKI)中文核心期刊数据库中20 ... 详细信息

【目的】通过检索分析农田氮损失相关研究数据库,把握全球农田氮损失研究现状及热点话题,以期为未来进一步研究提供新视野新思路。【方法】利用CiteSpace软件对Web of Science数据库核心数据集及中国知网(CNKI)中文核心期刊数据库中20 a氮损失相关研究进行文献图谱化计量分析。【结果】氮损失研究文献数量呈逐年增长趋势,美国和中国发文总量分别占据世界第一和第二,研究机构间合作较差。氮损失研究涉及环境科学、土壤科学、农学、生态学、农艺学、水资源利用等多个学科。中文文献研究主题集中在氮利用、氮损失途径及氮肥与作物生产的关系,英文文献主题研究包括氮损失成因、氮环境归趋及过量氮排放对生态环境的影响等方面。【结论】文献聚类分析和突现词发展趋势检测表明,氮损失研究正面临粮食生产与环境污染和气候变化等综合协调发展的问题。

关键词：氮损失知识图谱可视化分析

菌剂、生物炭添加对猪粪堆肥减少氮损失的影响

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菌剂、生物炭添加对猪粪堆肥减少氮损失的影响

作者：姬亚慧山西农业大学

学位级别：硕士

随着畜禽养殖规模化的发展,我国每年都会产生大量的畜禽粪便,粪便的不合理排放对环境造成很大的污染,好氧堆肥是实现畜禽粪便无害化处理的有效途径,但常规好氧堆肥存在很多缺点,例如,升温慢、木质纤维素等降解率低、堆肥周期长、氮素易... 详细信息

随着畜禽养殖规模化的发展,我国每年都会产生大量的畜禽粪便,粪便的不合理排放对环境造成很大的污染,好氧堆肥是实现畜禽粪便无害化处理的有效途径,但常规好氧堆肥存在很多缺点,例如,升温慢、木质纤维素等降解率低、堆肥周期长、氮素易损失等,因此,提高畜禽粪便堆肥效率、降低堆肥氮素损失成为亟待解决的问题。本研究将猪粪和玉米秸秆混合进行堆肥,(1)将就地堆肥地芽孢杆菌(Geobacillus toebii)和绵毛状嗜热霉(Thermomyces lanuginosus)按体积比1:1组成复合菌剂添加到猪粪和玉米秸秆的混合物料中(命名为M);(2)分别添加不同量的生物炭(堆肥物料干重的2%、5%、8%、11%、14%,分别命名为BC2、BC5、BC8、BC11、BC14);(3)同时添加微生物菌剂与不同添加量的生物炭(分别命名为M+BC2、M+BC5、M+BC8、M+BC11、M+BC14),进行47 d的堆肥试验,研究微生物菌剂、生物炭对猪粪堆肥氮损失的影响,探究菌剂、生物炭在促进堆肥效率、降低氮素损失方面是否具有协同作用。本研究的主要结果如下:1.添加微生物菌剂提高了堆肥的全氮、全磷、全钾含量,在堆肥结束时,与CK组相比,M组的全氮、全磷、全钾含量分别提高了107.47%、56.64%、7.14%,分别为26.12g/kg、4.01%、0.90%;M组的硝态氮含量和硝态氮/铵态氮分别为277.92 mg/kg、2.29,显著提高了51.53%和21.16%(P0.05)。BC11组和BC14组的硝态氮/铵态氮的值最高,分别为2.85、3.92,CK为1.98,BC11组和BC14组均显著高于CK组(P损失,提高了总养分含量,促进了堆肥腐熟;11%的生物炭添加量更有利于有机氮的矿化,11%和14%量的生物炭更有利于氮素保留、堆肥腐熟;微生物菌剂和11%添加量的生物炭联合作用更有利于提高养分含量、降低堆肥氮素损失,但菌剂、生物炭在降低堆肥氮素损失方面没有协同作用。试验结果为畜禽粪便堆肥提供了理论依据。

关键词：猪粪堆肥复合微生物菌剂生物炭氮损失

内环流颗粒污泥床硝化反应器的氮损失(英文)

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2006年第3期32卷 323-328页

作者：卢刚郑平胡宝兰金仁村浙江大学环境工程系浙江杭州310029

对内环流颗粒污泥床硝化反应器的氮损失现象进行了研究,结果表明氨逃逸是氮损失的主要致因.基于双膜理论和热力学原理,构建了氨逃逸的动力学模型,并分析了氨逃逸的影响因子.该模型预测值与反应器实际运行过程中实测的氮损失量基本吻合.... 详细信息

对内环流颗粒污泥床硝化反应器的氮损失现象进行了研究,结果表明氨逃逸是氮损失的主要致因.基于双膜理论和热力学原理,构建了氨逃逸的动力学模型,并分析了氨逃逸的影响因子.该模型预测值与反应器实际运行过程中实测的氮损失量基本吻合.进一步对影响氨逃逸的因素进行了参数灵敏度分析,结果表明,pH值对氨逃逸速率的影响程度最大.

关键词：内环流颗粒污泥床硝化反应器氮损失氨逃逸动力学模型灵敏度分析

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堆肥添加剂降低碳氮损失的微生物学机制研究

环境科学学报 2021年第10期41卷 4116-4127页

作者：王旭杰张文明常馨怡尹思倩海龙甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070

为了探明添加剂如何影响堆肥微生物优势群落的演替进而影响碳氮损失,以玉米秸秆和鸡粪为原料,添加不同量的生物质炭和凹凸棒作为添加剂,设置5个处理(CK(鸡粪+玉米秸秆)、BC1(鸡粪+玉米秸秆+5%(干重)生物质炭)、BC2(鸡粪+玉米秸秆+10%(干... 详细信息

为了探明添加剂如何影响堆肥微生物优势群落的演替进而影响碳氮损失,以玉米秸秆和鸡粪为原料,添加不同量的生物质炭和凹凸棒作为添加剂,设置5个处理(CK(鸡粪+玉米秸秆)、BC1(鸡粪+玉米秸秆+5%(干重)生物质炭)、BC2(鸡粪+玉米秸秆+10%(干重)生物质炭)、PG1(鸡粪+玉米秸秆+5%(干重)凹凸棒)和PG2(鸡粪+玉米秸秆+10%(干重)凹凸棒))进行堆肥.结果表明,相较于CK,BC1、BC2、PG1、PG2处理的碳和氮损失分别减少了8.60%、12.05%、2.03%、6.14%和14.54%、20.14%、8.40%、11.23%.优势微生物菌群与碳氮损失的冗余分析表明,添加10%生物质炭和添加10%凹凸棒都显著促进了堆肥过程中固氮类细菌相对丰度,而抑制反硝化细菌的相对丰度,且添加10%生物质炭效果更佳;KEGG分析表明,添加10%生物质炭显著影响氨基酸代谢和碳水化合物代谢功能基因,而添加10%凹凸棒显著影响氨基酸代谢功能基因.由此可见,10%添加剂的碳氮损失都低于5%添加剂的处理,添加生物质炭的碳氮损失都低于凹凸棒处理,添加剂通过影响优势微生物群落及其氨基酸代谢和碳水化合物代谢功能基因抑制堆肥过程中的碳氮代谢,从而减少碳氮损失.

关键词：氮损失碳损失细菌群落固氮微生物添加剂

牛场粪水施用对华北小麦/玉米产量及氮损失的影响

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农业环境科学学报 2021年第11期40卷 2544-2550页

作者：赵自超付龙云李彦姚利田忠红井永苹仲子文王艳芹山东省农业科学院农业资源与环境研究所济南250100 农业农村部废弃物基质化利用重点实验室济南250100 农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室济南250100 山东银香伟业集团有限公司山东菏泽274400

为探讨牛场粪水施用对作物产量、氮素利用率和氮素损失的影响,本研究以小麦和玉米为研究对象,在华北地区进行了田间试验,以不施氮肥为对照(CK),遵循等氮量原则,设置4个氮肥处理:常规化肥(撒施,CF)、粪水化肥配施(化肥撒施,粪水浇灌,CSF... 详细信息

为探讨牛场粪水施用对作物产量、氮素利用率和氮素损失的影响,本研究以小麦和玉米为研究对象,在华北地区进行了田间试验,以不施氮肥为对照(CK),遵循等氮量原则,设置4个氮肥处理:常规化肥(撒施,CF)、粪水化肥配施(化肥撒施,粪水浇灌,CSF)、粪水浇灌(CS)和粪水深施(CSD)。结果表明:施氮肥处理相比不施氮肥显著增加了作物产量和氮素损失。相比常规化肥处理,施用粪水处理不会降低小麦籽粒和青贮玉米产量,且施用粪水能提高作物氮素利用率,CSD处理的效果最好。相比CF处理,CSF和CS处理不管在小麦季还是在玉米季都会增加氨挥发量,在小麦季分别增加了5.6%和27.1%,在玉米季分别增加了7.8%和14.7%。CSD处理相比CF处理则会降低氨挥发量,小麦季和玉米季分别减少了15.3%和12.6%。不管在小麦季还是在玉米季,相比化肥处理,施用粪水都能显著降低氮淋失量;与CF处理相比,CSF、CS和CSD处理的小麦季的氮淋失量分别减少了38.5%、66.7%和35.8%,玉米季的氮淋失量分别减少了22.6%、39.2%和57.8%。研究表明,粪水深施是华北地区在保证作物产量的情况下,提高氮素利用率和降低氮素损失的有效措施。

关键词：牛场粪水小麦玉米产量氮损失