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磁性炭基菌球降解土壤阿特拉津性能的研究

农业环境科学学报 2024年第5期43卷 1067-1076页

作者：魏书奇李梓玮吴志欢毕馥漩王思琪孟庆娟东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150010

本研究通过海藻酸钠包埋磁性生物炭与降解菌DNS32形成磁性炭基菌球(DMBC-P),并将其用于阿特拉津(ATZ)污染土壤的修复,探讨其去除ATZ的效能及促进大豆幼苗生长的能力。研究表明,当海藻酸钠与氯化钙的浓度为2%时,DMBC-P对ATZ的去除能力最... 详细信息

本研究通过海藻酸钠包埋磁性生物炭与降解菌DNS32形成磁性炭基菌球(DMBC-P),并将其用于阿特拉津(ATZ)污染土壤的修复,探讨其去除ATZ的效能及促进大豆幼苗生长的能力。研究表明,当海藻酸钠与氯化钙的浓度为2%时,DMBC-P对ATZ的去除能力最强。在DMBC-P投加量为2%、温度为30℃、pH=7.3时,其对水体中ATZ的去除率可达到99.99%;并且在pH为3.3~7.3、温度为10~50℃以及ATZ浓度为30~140 mg·L^(-1)的环境中,DMBC-P对ATZ的去除性能仍然十分优异且其可以被有效回收。盆栽试验结果表明,施用DMBC-P进行修复后,该处理下大豆幼苗的生理指标显著高于空白对照处理,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量分别提高79.14%、45.48%、67.87%和110.78%。研究表明,DMBC-P施用于污染土壤中能够实现ATZ的高效去除和材料有效回收,是一种极具潜力的污染土壤修复材料。

关键词：阿特拉津 DNS32降解菌磁性生物炭固定化技术土壤修复

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保护性耕作下不同区域农田黑土溶解性有机碳荧光特性分析

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第9期32卷 1544-1555页

作者：车延静谷思玉王紫颖白雪燕冯景翊张伟健李宇航东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

土壤溶解性有机碳(DOC)组成、含量和周转速率直接影响微生物群落组成及活性,从而影响土壤有机碳的矿化过程。研究不同区域保护性耕作措施对土壤DOC荧光特性的影响,可为科学选择耕作方式提供理论依据。本研究以黑龙江省克山(厚层黑土)和... 详细信息

土壤溶解性有机碳(DOC)组成、含量和周转速率直接影响微生物群落组成及活性,从而影响土壤有机碳的矿化过程。研究不同区域保护性耕作措施对土壤DOC荧光特性的影响,可为科学选择耕作方式提供理论依据。本研究以黑龙江省克山(厚层黑土)和吉林省公主岭(薄层黑土)两区域耕作定位试验农田黑土为研究对象,设置免耕(NT)、免耕+秸秆还田(NR)、深松(ST)和深松+秸秆还田(SR)4个保护性耕作处理,以传统翻耕(CT)、翻耕+秸秆还田(CR)为对照,共6个处理,采用荧光光谱法,分析不同耕作处理下厚层和薄层黑土区0~20 cm土层农田土壤DOC含量、组成及结构特征。结果表明:厚层黑土区,土壤总有机碳(TOC)含量表现为SR>NR>CR>ST>NT>CT,DOC含量为SR>ST>NT>NR>CR>CT,SR处理土壤TOC和DOC含量均最高,与CR相比分别显著增加6.88%和25.61%(P<0.05);薄层黑土区,NR处理土壤TOC和DOC含量均最高,与CR相比,DOC含量显著增加21.30%(P<0.05)。平行因子分析结果将厚层和薄层黑土区DOC均分为3个组分,C1组分为色氨酸类蛋白质,C2组分为类富里酸物质,C3组分为类腐殖质物质。荧光指数分析表明,厚层和薄层黑土区农田黑土均受内外源共同作用。厚层黑土区,SR处理DOC的自生源特性最低,受外源输入影响大,腐殖化系数最高,结构更稳定;薄层黑土区,NR处理DOC的自生源特性最低,微生物贡献率低,主要为外源秸秆输入,结构稳定不易被微生物分解利用。综上,保护性耕作措施对厚层和薄层两区域农田黑土TOC和DOC均具有一定的提升作用,深松秸秆还田措施更有利于厚层黑土TOC与DOC的积累及碳库稳定,免耕秸秆还田更利于薄层黑土有机碳的提升与稳定。

关键词：农田黑土保护性耕作溶解性有机碳三维荧光光谱

生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟度及臭气排放的影响

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中国农业大学学报 2024年第8期29卷 157-168页

作者：黄引超董晨曦袁京张微和立文中国农业大学动物科学技术学院/畜禽营养与饲养全国重点实验室北京100193 中国农业大学资源与环境学院北京100193

为研究添加生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟过程的影响,以羊粪和玉米秸秆为堆肥原料,生物炭为添加剂,进行好氧堆肥试验,对照组(CK)不作处理,处理组1、2、3(T1、T2、T3)分别添加堆体干重的5%、10%和15%生物炭,分析生物炭对堆肥基本理化... 详细信息

为研究添加生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟过程的影响,以羊粪和玉米秸秆为堆肥原料,生物炭为添加剂,进行好氧堆肥试验,对照组(CK)不作处理,处理组1、2、3(T1、T2、T3)分别添加堆体干重的5%、10%和15%生物炭,分析生物炭对堆肥基本理化性质、腐熟度、臭气和木质纤维素组成的影响。结果表明:(1)添加生物炭可以显著提高堆肥最高温(64.8℃)和延长高温期持续时间,并提高堆肥结束时的pH(P<0.01),降低电导率。(2)堆肥结束时CK、T1、T2和T3的总氮含量分别为19.69、19.92、21.30和20.30 g/kg,种子发芽指数分别为149%、154%、189%和186%。与CK相比,T2和T3显著提高堆肥结束时总氮含量(P<0.05),降低堆肥氮素损失33.53%和23.71%,并显著提高堆肥种子发芽指数27%和25%(P<0.05)。(3)与CK相比,T1、T2和T3可分别减少NH3累积排放量25.25%、40.50%和28.89%,减少H2S累积排放量26.33%、29.50%和30.09%。(4)堆肥结束时4个组的纤维素、半纤维素和木质素降解率分别为48.76%~56.29%、37.60%~48.13%和6.65%~14.20%。处理组纤维素降解率(T1(52.90%)、T2(53.81%)和T3(56.29%))均高于CK(48.76%)(P<0.05),提高8.48%~15.44%;T2(48.13%)和T3(47.8%)的半纤维素降解率显著高于CK(38.43%)(P<0.05),分别提高24.37%和25.22%;T2的木质素降解率(14.2%)显著高于T1(11.20%)和T3(10.37%)(P<0.05),又极显著高于CK(6.65%)(P<0.01),处理组木质素降解率较CK提高56.08%~113.04%。综上,在本研究条件下,在羊粪堆肥中添加生物炭可有效减少放牧条件下羊粪堆肥中氮素损失和臭气排放,促进木质纤维素降解,提高堆肥种子发芽指数和腐熟度,提升堆肥产品品质,因此推荐生物炭添加量为干重10%。

关键词：羊粪生物炭好氧堆肥碳氮比木质纤维素

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不同水分供应条件下春玉米的适宜播期

中国生态农业学报（中英文） 2024年第7期32卷 1170-1182页

作者：李扬王靖王培娟尹红胡琦黄明霞陈仁伟中国气象科学研究院北京100081 中国农业大学资源与环境学院北京100193 国家气候中心北京100081

春玉米是半干旱区重要的粮食作物,但该区降水少且年际变异大,春玉米产量低而不稳。适宜播期的选择有利于作物稳产高产,但适宜播期会随水分供应条件的变化而变化。本文以半干旱区主栽春玉米品种‘郑单958’为研究对象,使用APSIM-Maize模... 详细信息

春玉米是半干旱区重要的粮食作物,但该区降水少且年际变异大,春玉米产量低而不稳。适宜播期的选择有利于作物稳产高产,但适宜播期会随水分供应条件的变化而变化。本文以半干旱区主栽春玉米品种‘郑单958’为研究对象,使用APSIM-Maize模型探究该区分期播种试验的适宜间隔以及不同水分供应条件下[雨养、灌溉60 mm、灌溉120 mm、灌溉180 mm、灌溉240 mm、潜在条件(灌溉量308 mm)]春玉米的适宜播期范围。结果表明:1)以不同供水条件下春玉米产量的5%分位为差异阈值划分播期时,该地区春玉米分期播种试验和模拟的时间步长建议设定为4 d;2)雨养条件下,干旱年、正常年和湿润年春玉米平均产量分别为0.9 t·hm^(-2)、2.3 t·hm^(-2)和5.5 t·hm^(-2),平均水分利用效率分别为0.4 kg·m^(-3)、0.7 kg·m^(-3)和1.5 kg·m^(-3),潜在条件、灌溉240 mm、灌溉180 mm、灌溉120 mm、灌溉60 mm和雨养条件下的适宜播期范围分别为5月6日—6月2日、5月6—29日、5月10—29日、5月14—29日、5月14—25日和5月14—17日,适宜播期范围随生育期供水量的增加而提前和扩大;3)潜在条件下春玉米产量的气象决定因子是生育期辐射量,灌溉240 mm和180 mm时产量的气象决定因子分别是营养生长阶段辐射量和降水量,灌溉120 mm和60 mm及雨养条件下的产量决定因子均为生育期降水量。本文探究了春玉米的适宜播期及其随生育期供水量的变化规律,研究结果可为半干旱区春玉米适水播种提供理论参考。

关键词：春玉米播种窗口适宜播期产量保证率水分利用效率灌溉降水年型

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基于APSIM模型的北方农牧交错带轮作种植模式设计——以河北省张北县为例

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干旱区资源与环境 2024年第7期38卷 87-95页

作者：王思嘉贾蓉臧华栋葛军勇曹丽霞吴迪中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国农业大学农学院北京100193 张家口市农业科学院河北省高寒作物研究所张家口075000

多样化轮作是缓解北方农牧交错带作物种植结构单一、土壤退化、生态功能弱化等问题的重要途径,定向设计区域适宜性的轮作模式对协调农业生产和生态保护等多目标协同至关重要。文中基于河北省张北县2017-2021年的轮作制度长期定位试验数... 详细信息

多样化轮作是缓解北方农牧交错带作物种植结构单一、土壤退化、生态功能弱化等问题的重要途径,定向设计区域适宜性的轮作模式对协调农业生产和生态保护等多目标协同至关重要。文中基于河北省张北县2017-2021年的轮作制度长期定位试验数据,利用作物模型APSIM(Agricultural Production Systems Simulator)进行调参与验证,评价了该模型在该区域的适用性,并利用验证后的APSIM模型模拟了该地区4种特色作物228种轮作模式10年的生长过程,基于投入产出和碳足迹评价法定量分析不同轮作模式的产能、生态效益与经济效益。结果表明,APSIM模型对研究区燕麦(Avena sativa L.)、马铃薯(Solanum tuberosum L.)、蚕豆(Vicia faba L.)和胡麻(Sesamum indicum L.)生产模拟的精度较高,归一化均方根误差(NRMSE)为4.3%-15.4%。在228种轮作模式模拟中:从能量当量产量来看,燕麦-蚕豆轮作模式的10年总能量当量产量最高,为4.13E+05 GJ/hm^(2)。从生态效益来看,马铃薯-蚕豆轮作模式的10年总净碳排放量最低,为0.42 t·C/hm^(2)。从经济效益来看,胡麻-蚕豆轮作模式的10年总综合收益最高,为65857.09元/hm^(2)。研究结果基于作物产能-生态效益-经济效益等多目标需求,为不同主体的不同需求对应选择适宜的轮作模式提供了理论依据。

关键词： APSIM模型轮作模式设计作物产能生态效益经济效益

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生物炭辅配硫酸铵对土壤氮素淋溶的影响

农业工程学报 2024年第16期40卷 94-102页

作者：闫双堆郭探文韩莹刘宇江慧姝张延慧闫秋艳山西农业大学资源环境学院太谷030801 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心太谷030801 山西农业大学小麦研究所临汾041000

为探究添加生物炭对硫酸铵肥料中氮素释放性能的影响。通过土柱淋溶模拟试验研究不同炭肥比(1∶3、1∶4、1∶5)下制备的生物炭-硫酸铵肥料(BC-AS_(1/3)、BC-AS_(1/4)、BC-AS_(1/5))的氮素淋失特征。结果表明:1)添加生物炭能够有效吸附... 详细信息

为探究添加生物炭对硫酸铵肥料中氮素释放性能的影响。通过土柱淋溶模拟试验研究不同炭肥比(1∶3、1∶4、1∶5)下制备的生物炭-硫酸铵肥料(BC-AS_(1/3)、BC-AS_(1/4)、BC-AS_(1/5))的氮素淋失特征。结果表明:1)添加生物炭能够有效吸附硫酸铵肥料,减缓硫酸铵的氮素释放速率。3种不同炭肥比下,BC-AS1/4处理的生物炭-硫酸铵颗粒表面最为光滑紧密,成型性最好;2)与常规硫酸铵处理AS相比,不同炭肥处理均显著改善了土壤保水保肥性能,减少了土壤无机氮淋失。其中BC-AS(1/4)处理的铵、硝态氮累积淋出量相较于AS处理分别降低80.83%、11.56%,表现出最小的淋出速率和累积淋失量,缓释效果最好;3)相较于常规硫酸铵处理AS,不同炭肥处理均提高了土柱土壤氮素累积。其中BC-AS1/4处理表现出最好的养分固持效果;4)各土层土壤有机碳含量与土壤全氮呈正相关关系,生物炭-硫酸铵肥料中碳的投入能够有效提高土壤养分的持有能力。综上,生物炭-硫酸铵肥料能够有效减缓氮素释放速率,减少氮素养分淋失,提高土壤养分持有能力,有利于提高肥料利用效率。其中炭肥比为1∶4时生物炭与硫酸铵结合效果最好,表现出最佳的缓释效果及培肥特征。

关键词：生物炭氮素淋溶硫酸铵炭肥比缓释性能

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布拉迪酵母的微生物学特性及其肠道益生作用

中国食品学报 2024年第4期24卷 444-455页

作者：徐新格梁志宏中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083

布拉迪酵母属于酿酒酵母亚种,作为可以治疗胃肠道疾病的益生菌,对人体和动物的肠道内稳态有积极影响。布拉迪酵母具有特有的表型特征和生理特性。然而,它在遗传上与模式酵母-酿酒酵母菌很接近,关于其能否作为一个独立的物种或分为酿酒... 详细信息

布拉迪酵母属于酿酒酵母亚种,作为可以治疗胃肠道疾病的益生菌,对人体和动物的肠道内稳态有积极影响。布拉迪酵母具有特有的表型特征和生理特性。然而,它在遗传上与模式酵母-酿酒酵母菌很接近,关于其能否作为一个独立的物种或分为酿酒酵母菌变种,已被讨论很久。本文首先回顾布拉迪酵母和酿酒酵母之间的主要遗传差异。其次,归纳其适应宿主生理条件的能力,明确其独特的生物活性,包括最佳生长温度,在胃肠道酸性环境的存活能力等。此外,从抗毒素、竞争排斥病原体、调节肠道菌群、刺激肠黏膜免疫系统和营养效应等多种生物学功能方面阐明其肠道益生作用。最后概述布拉迪酵母在饲料、食品等方面的应用现状及前景。布拉迪酵母作为人类健康和伴侣动物产业的新型益生菌制剂具有巨大潜力。

关键词：布拉迪酵母益生菌肠道益生作用分类

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高氯酸盐对秀丽隐杆线虫生长发育的影响

中国食品学报 2024年第6期24卷 155-164页

作者：李苏婉郝梦真姜玉池熊文文车会莲中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083

食物链可以通过环境中的高氯酸盐(一种新型持久性无机污染物)富集人体。进入食物链的高氯酸盐数量不容忽视,尽管目前缺乏具体事实支持。本研究以高氯酸盐为研究对象,以秀丽隐杆线虫为模型生物,检测秀丽隐杆线虫的氧化应激(ROS、SOD、CAT... 详细信息

食物链可以通过环境中的高氯酸盐(一种新型持久性无机污染物)富集人体。进入食物链的高氯酸盐数量不容忽视,尽管目前缺乏具体事实支持。本研究以高氯酸盐为研究对象,以秀丽隐杆线虫为模型生物,检测秀丽隐杆线虫的氧化应激(ROS、SOD、CAT、MDA、GSH)。测量暴露于不同浓度高氯酸盐的秀丽隐杆线虫的生长和发育相关指标(体长、寿命和产卵量)和生长基因表达的相关水平,以确定高氯酸盐影响秀丽隐杆线虫生长和发育的机制。结果表明,高氯酸盐显著降低了秀丽隐杆线虫的生命周期[(4.654 d±0.146 d)~(7.212 d±0.050 d)]、产卵频率(-28.1%~-49.0%)和体长。此外,秀丽隐杆线虫的ROS、GSH和MDA水平升高,SOD和CAT活性增强。胰岛素/胰岛素生长因子信号通路中的Daf-2、Daf-16、Daf-18、Sir-2.1、Skn-1等相关基因可能受到影响。高氯酸盐通过氧化应激,可激活胰岛素/胰岛素生长因子信号通路及相关基因,影响生长发育。

关键词：高氯酸盐秀丽隐杆线虫氧化应激生长发育 IIS信号通路

不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮素来源及其贡献的差异

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环境科学 2024年第10期45卷 5790-5799页

作者：闵金恒陈安强李林叶远行张丹王蓉云南农业大学资源与环境学院云南省农业科学院农业环境资源研究所

明确不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮的浓度、主要来源及其贡献差异可为区域地下水硝酸盐（NO3-）污染治理提供新的方向.以亚热带季风气候区的洱海和金沙江干热河谷区的程海湖区浅层地下水为研究对象,利用水化学指标和多同位素技术(... 详细信息

明确不同气候类型高原湖区浅层地下水中氮的浓度、主要来源及其贡献差异可为区域地下水硝酸盐（NO3-）污染治理提供新的方向.以亚热带季风气候区的洱海和金沙江干热河谷区的程海湖区浅层地下水为研究对象,利用水化学指标和多同位素技术(δ15N-NO3-、δ18O-NO3-、δ18O-H2O和δ2H-H2O),并结合稳定同位素（SIAR）模型,分析洱海和程海湖区浅层地下水氮浓度差异,识别NO3-来源并计算各污染源的贡献率.结果表明,洱海和程海湖区超过33%和5%的浅层地下水采样点硝态氮（NO3--N）浓度劣于地下水质量标准（GB/T 14848）Ⅲ类水质要求(20 mg·L-1).洱海和程海湖区浅层地下水的氢氧同位素(δ18O-H2O和δ2H-H2O)均平行于全球和中国的大气降水线,且存在较大截距,表明大气降水并不是两个区域地下水的主要补给源.洱海湖区浅层地下水中NO3-来源的贡献率为土壤有机氮（53.77%）最高,其次是氮肥（21.75%）和粪便及污水（21.55%）,大气沉降氮（2.93%）最低,地下水氮的转化过程中存在反硝化作用.程海湖区浅层地下水中NO3-来源的贡献率为:粪便和污水（44.88%）>土壤有机氮（37.03%）>氮肥（16.17%）>大气沉降氮（1.92%）,地下水氮的转化过程中存在硝化作用.气候类型显著影响着浅层地下水位,改变着氮素的迁移和转化过程,进而影响着地下水氮的浓度和NO3-主要来源贡献,但NO3-主要来源并不受气候类型的影响,更多受土地利用、农业活动和粪污处理方式等影响.

关键词：气候类型高原湖泊浅层地下水硝酸盐来源同位素

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