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不同用量秸秆生物炭对辣椒疫病防控效果及土壤性状的影响

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土壤学报 2017年第1期54卷 204-215页

作者：王光飞马艳郭德杰曹云罗德旭赵建锋孙玉东江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业部江苏耕地保育科学观测实验站南京210014 江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所江苏淮安223001

采用盆栽试验研究了不同用量秸秆生物炭对辣椒疫病防控效果及土壤性状的影响,并解析生物炭用量、土壤性状与防控效果之间的关系。结果表明,随着生物炭用量的增加,土壤pH和有机质含量逐步上升,电导率、有效磷和速效钾含量迅速上升,而铵... 详细信息

采用盆栽试验研究了不同用量秸秆生物炭对辣椒疫病防控效果及土壤性状的影响,并解析生物炭用量、土壤性状与防控效果之间的关系。结果表明,随着生物炭用量的增加,土壤pH和有机质含量逐步上升,电导率、有效磷和速效钾含量迅速上升,而铵态氮和硝态氮含量变化较小。细菌、真菌及四种功能菌数量随着用量的增加而逐步增加,但辣椒疫霉数量呈现先上升后下降的趋势。土壤酶活性方面,脲酶和β-葡糖苷酶逐步降低,FDA酶和蔗糖酶则先上升后下降。微生物代谢能力、微生物多样性及微生物均匀度均与用量呈倒U型曲线关系,在1.33%用量下获得最高值。DGGE图谱显示,低用量生物炭对微生物区系影响较小,而1.33%和2%用量则能显著改变微生物群落结构。0.33%、0.66%、1.33%和2%用量的防效分别为-9.8%、8.6%、56.7%和35.1%,与用量也呈倒U型曲线关系,1.33%生物炭用量对辣椒疫病的防效最好。一定范围内防效随生物炭用量的增加而增加,这可能是因为生物炭对土壤性状的改善作用,而随后防效下降,则与高用量生物炭对土壤性状产生的负面影响有关。

关键词：秸秆生物炭辣椒疫病土壤性状

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香溪河流域人类活动净磷输入量及其影响因素

中国环境科学 2020年第11期40卷 4957-4964页

作者：张天鹏雷秋良秦丽欢李晓虹武淑霞夏颖张富林张亦涛刘宏斌中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081 湖北省农业科学院植保土肥研究所农业农村部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站湖北武汉430064 中国科学院地理资源与科学研究所北京100101

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入(NAPI)模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明:在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAP... 详细信息

为了阐明三峡库区第一大支流香溪河流域人类活动对磷输入的影响程度,收集流域所涉及的2001~2019年的乡镇统计数据,运用改进的人类活动净磷输入(NAPI)模型,分析了该流域NAPI的发展趋势.结果表明:在时间尺度上,香溪河流域2001~2019年的NAPI整体呈下降趋势;在空间尺度上,NAPI呈现东北部高于西南部的趋势,影响香溪河流域NAPI的主要乡镇为黄粮镇、峡口镇和昭君镇,占香溪河流域NAPI的63.8%;河流磷输出占NAPI的百分比为10.7%~79.5%;从NAPI结构上看,影响香溪河流域NAPI主要的影响因素为磷肥施入量,占香溪河流域NAPI的46%~68%,次要影响因素为食物磷和磷化工及磷矿开采导致磷素释放量,分别占香溪河流域NAPI的14%~32%和16%~24%;从NAPI影响因素上看,NAPI与人口密度和耕地面积占比均呈极显著正相关(P研究尺度上,NAPI与河流磷输出的相关性不显著(P>0.05),不具有直接的响应关系.因此,香溪河流域磷素管理应优先考虑重点区域(黄粮镇、峡口镇和昭君镇),控制化肥施用量,并提高工厂污染物排放标准.

关键词：人类活动净磷输入(NAPI) 香溪河流域乡镇尺度人口密度耕地面积

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水解液出料和回流对秸秆水解产酸的影响

中国环境科学 2013年第11期33卷 2006-2012页

作者：陈广银吕利利常志州叶小梅徐跃定张建英江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部农村可再生能源开发利用华东科学观测实验站江苏南京210014

为了解秸秆两相发酵水解相水解液出料和回流对秸秆水解产酸过程的影响,以打捆麦秸为原料,在中温[(37±1)℃]条件下,采用批次进料方式,进行秸秆水解产酸实验.实验设置水解液出料量为排空、排1/2和排1/3,水解液回流频次为不回流、1d回流1... 详细信息

为了解秸秆两相发酵水解相水解液出料和回流对秸秆水解产酸过程的影响,以打捆麦秸为原料,在中温[(37±1)℃]条件下,采用批次进料方式,进行秸秆水解产酸实验.实验设置水解液出料量为排空、排1/2和排1/3,水解液回流频次为不回流、1d回流1次和3d回流1次.结果表明:水解液出料促进了秸秆有机物的水解溶出,水解液出料后秸秆中有机物大量水解溶出,水解液COD、SCOD浓度迅速回升,pH值迅速降低,TVFAs先增加后降低;水解液大出料量更有利于秸秆有机物水解溶出,水解液排空的处理累积COD获得量、TS损失率、半纤维素损失率和纤维素损失率较排1/3的处理分别提高44.45%、25.97%、30.23%和43.34%,排空的处理单位秸秆水解获得COD质量达0.33g COD/g秸秆;水解液回流对秸秆有机物水解溶出并未表现出明显的促进作用,但在实验后期对日产气量及产气中甲烷含量影响明显,3d回流1次的处理累积产气量和产气中甲烷含量均高于不回流和1d回流1次的处理.

关键词：打捆麦秸水解液出料量回流

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秸秆床厌氧发酵产沼气系统优化试验

农业工程学报 2016年第1期32卷 250-257页

作者：陈广银毕金华杜静常志州叶小梅江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部农村可再生能源开发利用华东科学观测实验站南京210014

针对前期研究中发现秸秆床反应器内秸秆在发酵后期上浮、进水短流等问题,采取在秸秆床反应器内增加导气管、在秸秆捆底部预留缓冲空间以及2种方式组合的方式,研究改进措施对秸秆床反应器及整个发酵系统产气、化学需氧量(chemical oxygen... 详细信息

针对前期研究中发现秸秆床反应器内秸秆在发酵后期上浮、进水短流等问题,采取在秸秆床反应器内增加导气管、在秸秆捆底部预留缓冲空间以及2种方式组合的方式,研究改进措施对秸秆床反应器及整个发酵系统产气、化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)去除等的效果。结果表明:直接以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相的处理在猪粪废水有机负荷为2.13 kg/(m3/d)条件下出现轻度酸化,产气受到明显抑制,日产气量明显低于其它处理,继续提高猪粪废水有机负荷后各处理间无明显差别;采用增加导气管、增加缓冲空间以及导气管+缓冲空间的方式改善了秸秆床反应器内发酵环境,未出现酸化现象,日产气量稳定性明显提高。试验结束时,各处理秸秆床反应器累积产气量较对照分别提高了18.90%、9.05%和22.48%,累积产甲烷量较对照分别提高了23.02%、9.34%和25.21%;采用该研究提出的改进措施对二级反应器产气组成无明显影响,各处理平均甲烷含量均在68%左右,对整个秸秆床发酵系统累积产气量、平均甲烷体积分数以及COD去除率无明显影响。以上结果表明,在秸秆床反应器内增加导气管对提高反应器产气量、甲烷含量及产气稳定性有较好的效果,在条件允许的情况下可以考虑在反应器底部增加缓冲空间。

关键词：秸秆沼气优化秸秆床反应器导气缓冲空间猪粪废水:厌氧发酵

温和水热预处理促进秸秆产沼气的条件优化研究

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中国环境科学 2016年第12期36卷 3703-3710页

作者：钱玉婷杜静陈广银黄红英靳红梅奚永兰徐跃定常志州江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部农村可再生能源开发利用华东科学观测实验站江苏南京210014

以水稻秸秆为原料,在前期单因素试验基础上,通过正交试验研究不同水热预处理条件对稻秸理化特性及产沼气效果的影响.结果表明,预浸时间、初始含水率和热处理时间3个因素对稻秸厌氧发酵20d累积TS产气率的影响程度各不相同,各因素对厌氧... 详细信息

以水稻秸秆为原料,在前期单因素试验基础上,通过正交试验研究不同水热预处理条件对稻秸理化特性及产沼气效果的影响.结果表明,预浸时间、初始含水率和热处理时间3个因素对稻秸厌氧发酵20d累积TS产气率的影响程度各不相同,各因素对厌氧发酵累积TS产气率的影响大小顺序为初始含水率>预浸时间>热处理时间;得出的最佳水热预处理条件为:初始含水率为55%,预浸时间为2h,热处理时间为6h;与处理CK相比,最佳预处理条件下稻秸20d容积产气率提高29.79%,产气量达总产气量60%和80%时间可提前5d;结合预处理前后稻秸理化特性变化规律分析,表明温和水热预处理促进了纤维素和半纤维素的降解溶出,并促使其更多转化为挥发性脂肪酸(VFA),从而有利于稻秸快速产沼气.

关键词：秸秆温和水热预处理正交试验

基于改进秸秆床发酵系统的厌氧发酵产沼气特性

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农业工程学报 2014年第20期30卷 244-251页

作者：陈广银杜静常志州叶小梅徐跃定张建英江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部农村可再生能源开发利用华东科学观测实验站南京210014

为同时解决农业秸秆和分散式畜禽养殖废水的资源化问题,以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相,构筑秸秆床厌氧反应器,并在反应器后部连接废水二级厌氧反应器,研究秸秆床发酵系统的产气特性及可行性。结果表明:秸秆床发酵系统可同时处... 详细信息

为同时解决农业秸秆和分散式畜禽养殖废水的资源化问题,以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相,构筑秸秆床厌氧反应器,并在反应器后部连接废水二级厌氧反应器,研究秸秆床发酵系统的产气特性及可行性。结果表明:秸秆床发酵系统可同时处理打捆秸秆和猪粪废水,且不影响各发酵原料的厌氧生物转化率,秸秆床发酵系统中秸秆干物质产气量为394.96 mL/g,略高于秸秆单独发酵(382.11 mL/g);秸秆床发酵系统产气稳定性大幅提高,避免了单一发酵原料日产气量波动较大的问题,对产气中平均甲烷体积分数影响明显,秸秆床发酵系统、纯猪粪废水和纯秸秆发酵产气中平均甲烷体积分数分别为57.40%、60.37%和47.32%;与各物料单独发酵相比,秸秆床发酵系统平均容积产气率大幅提高,纯秸秆和猪粪废水单独发酵容积产气率仅为秸秆床发酵系统的69.42%和66.94%;试验35 d后,秸秆机械强度和孔隙度明显降低,秸秆互相粘结导气性下降,造成秸秆上浮严重及进水短流,反应器出水化学需氧量浓度快速增加并稳定在较高浓度,故在秸秆床反应器后部必须连接废水二级厌氧反应器以进一步处理秸秆床反应器出水。综合以上结果,采用秸秆床发酵系统同时处理打捆秸秆和猪粪废水是可行的,但需解决发酵后期秸秆上浮、导向性下降和进水短流等问题。

关键词：沼气:秸秆发酵猪粪废水有机负荷秸秆床反应器容积产气率

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施肥方法对甘薯根际土壤真菌群落的影响

植物营养与肥料学报 2023年第5期29卷 876-888页

作者：王静袁洁王磊张辉唐忠厚赵鹏张爱君汪吉东张永春江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/国家土壤质量徐州观测实验站江苏徐州221121 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部江苏耕地保育科学观测站江苏南京210014

【目的】真菌在根际土壤养分循环中发挥重要作用,探究磷肥施用方法对甘薯根际土壤真菌群落的影响,以减少施肥可能对甘薯根际土壤微生态环境的不利影响。【方法】甘薯–小麦轮作长期肥料定位试验位于江苏南京,始于2011年。2020年选择该... 详细信息

【目的】真菌在根际土壤养分循环中发挥重要作用,探究磷肥施用方法对甘薯根际土壤真菌群落的影响,以减少施肥可能对甘薯根际土壤微生态环境的不利影响。【方法】甘薯–小麦轮作长期肥料定位试验位于江苏南京,始于2011年。2020年选择该定位试验中的3个处理:不施磷肥(NK)、单施化肥(NPK)和有机无机肥配合(NPKM),在甘薯膨大期采集储藏根与纤维根根际土壤,测定化学性质,并利用Illumina Novaseq高通量测序技术,分析真菌群落相对丰度、群落组成与多样性,及其与根际土壤化学性质的关系。【结果】1)施肥处理改变了两类根根际土壤化学性质,储藏根和纤维根的根际土壤有机碳、溶解性有机碳、速效钾含量均表现为NPKM>NPK>NK处理,有效磷(AP)含量表现为NPK>NPKM>NK (P<0.05),同一处理两类根际间只有有效磷含量差异显著;纤维根和储藏根的根际土壤pH均以NPKM处理最高,NPK处理最低且显著低于NK处理,NPKM处理的纤维根根际pH显著高于储藏根根际0.81个单位。2) 3个施肥处理两类根系根际土壤的优势真菌类群均为子囊菌门(Ascomycota, 70.2%~77.9%)、担子菌门(Basidiomycota, 5.9%~8.5%)和被孢霉门(Mortierellomycota, 1.8%~8.1%)。3个处理间储藏根根际土壤子囊菌门的相对丰度无显著差异,而NK处理纤维根根际土壤子囊菌门的相对丰度显著高于NPKM处理(P<0.05);担子菌门和被孢霉门的相对丰度在NPK和NPKM处理间以及两类根系的根际土壤间均无显著差异,而NK处理的储藏根根际土壤担子菌门和被孢霉门的相对丰度较NPK处理分别低70.4%和62.9%,较NPKM处理分别降低44.0%和151%(P<0.05)。3) NPKM和NPK处理储藏根根际特有的真菌OTUs数分别为122和113个,而NK处理为86个,远低于NPKM和NPK处理。NPKM处理纤维根根际特有的真菌OTUs数最高(160个),而NPK和NK处理分别为114和127个。NK处理的纤维根根际土壤观察到的物种数和Shannon多样性指数显著高于储藏根(P<0.05),NPKM处理两类根际的观察到的物种数和Shannon指数在3个处理中最高。拓扑网络分析表明,储藏根根际土壤真菌类群关系较纤维根根际的更为复杂,而纤维根根际土壤真菌群落具有更强的相互作用关系。冗余分析(RDA)结果表明,根际土壤有效磷、有机碳含量和pH与根际土壤真菌群落结构显著相关(P<0.05)。【结论】长期施用磷肥降低了甘薯两类根际土壤的pH,但显著提高了有机碳、有效磷和速效钾含量,磷肥配施有机肥还避免了pH的降低,因而较单施化肥更有效地提高了根际土壤的真菌数量和多样性。

关键词：甘薯储藏根纤维根根际真菌群落长期施肥

秸秆批式和半连续式发酵物料浓度对沼气产率的影响

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农业工程学报 2015年第15期31卷 201-207页

作者：杜静陈广银黄红英靳红梅奚永兰钱玉婷徐跃定常志州江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部农村可再生能源开发利用华东科学观测实验站南京210014

为比较秸秆批式发酵和半连续发酵工艺的产沼气效果,以水稻秸秆为单一发酵底物,开展了室内中温批式发酵和半连续发酵对比试验,以容积产气率和原料产气率为特征指标,研究不同料液浓度对秸秆批式和半连续发酵产沼气的影响,以期获得秸秆沼... 详细信息

为比较秸秆批式发酵和半连续发酵工艺的产沼气效果,以水稻秸秆为单一发酵底物,开展了室内中温批式发酵和半连续发酵对比试验,以容积产气率和原料产气率为特征指标,研究不同料液浓度对秸秆批式和半连续发酵产沼气的影响,以期获得秸秆沼气工程适宜的运行参数。结果表明,批式发酵容积产气率随着TS浓度的增加而增加,但增幅逐渐减少;与静态批式发酵相比,间歇搅拌有助于提高批式发酵容积产气率,特别对高TS浓度处理容积产气率的提升效果更加明显;而半连续进料条件下更有利于高TS浓度处理容积产气率的提高,但各处理原料产气率均随着固物滞留时间(solid retention time,SRT)缩短而逐渐降低。综合考虑产气情况及工程应用实际,建议秸秆批式发酵底物质量分数不超过8%,而半连续发酵TS质量分数8%时SRT设计为20 d(容积产气率1.00 m3/(m3·d)),若发酵TS质量分数6%时,SRT设计为15 d,容积产气率0.75 m3/(m3·d),该运行参数为秸秆沼气工程发展提供了理论依据。

关键词：秸秆沼气发酵发酵物料浓度批式半连续

有机酸预处理对麦秸理化特性及生物产沼气的影响

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太阳能学报 2015年第10期36卷 2559-2564页

作者：陈广银曹杰常志州叶小梅杜静江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业部农村可再生能源开发利用华东科学观测实验站南京210014

以乙酸、丙酸和丁酸不同混合比例配制的混合酸预处理麦秸,研究预处理对麦秸理化特性、物质结构及厌氧生物产沼气的影响。结果表明:有机酸预处理可促进麦秸有机物的溶出。预处理后,麦秸水浸提液pH值均小幅减小,水浸提液COD浓度大幅增大,... 详细信息

以乙酸、丙酸和丁酸不同混合比例配制的混合酸预处理麦秸,研究预处理对麦秸理化特性、物质结构及厌氧生物产沼气的影响。结果表明:有机酸预处理可促进麦秸有机物的溶出。预处理后,麦秸水浸提液pH值均小幅减小,水浸提液COD浓度大幅增大,乙酸∶丙酸∶丁酸质量比为7∶3∶1.5(T2)、6∶5∶3(T3)、4∶1∶2(T4)和2∶1∶1(T5)的处理分别增加了78.36%、40.79%、52.40%和76.25%,水处理(T1)降低10.28%。对麦秸纤维素、木质素、官能团均无明显影响,但预处理后麦秸纤维素结晶度增强,对纤维素、半纤维素及木质素影响的顺序依次为:半纤维素>纤维素>木质素,其中T3和T5处理对麦秸半纤维素的影响最大,较处理前分别降低18.21%和16.96%,明显高于T2和T4的3.12%和5.58%。厌氧发酵产气的结果表明:无论是水还是有机酸预处理对麦秸产气速率、平均甲烷含量均无明显影响,TS产气量较处理前均不同程度降低。

关键词：有机酸预处理木质纤维原料沼气厌氧消化理化特性