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添加不同颗粒沸石粉对沙壤玉米NPK吸收和水分、养分淋溶的影响

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水土保持学报 2015年第2期29卷 1-6,34页

作者：王甲辰陈延华邹国元宫延刚王美菊北京市农林科学院植物营养与资源研究所北京100097 北京市缓控释肥料工程技术研究中心北京101399

将不同颗粒组成的沸石粉添加到砂壤土耕层,研究其对玉米生长、NPK养分吸收、水分和养分淋洗的影响,以科学有效利用沸石资源改良土壤和对环境保护提供理论依据。土柱试验采用长100cm、直径10cm的PVC管进行,设8个处理,分别为:CK0(不施肥+0... 详细信息

将不同颗粒组成的沸石粉添加到砂壤土耕层,研究其对玉米生长、NPK养分吸收、水分和养分淋洗的影响,以科学有效利用沸石资源改良土壤和对环境保护提供理论依据。土柱试验采用长100cm、直径10cm的PVC管进行,设8个处理,分别为:CK0(不施肥+0g沸石粉体)、CK(施肥+0g粉体)、A(施肥+8g粉体a)、B(施肥+添加8g粉体b)、C(施肥+8g粉体c)、D(施肥+8g粉体d)、E(施肥+8g粉体e)、F(施肥+添加8g粉体f)。结果表明,与单施肥CK处理相比,所有施肥添加粉体处理均可提高玉米生物量,其中粘粒级颗粒含量最高的2个处理E、F分别提高了71.36%和63.69%,达到显著水平。与CK相比,处理E显著减少淋溶水14.94%。添加粉体处理均可促进N、K的吸收,处理F对N的吸收量为74.52%,达到显著水平,处理E、F对K的吸收量分别达63.39%和63.62%,达到显著水平。与对照CK相比,添加粉体处理对NH4+-N、NO3--N、P和K淋洗量没有显著减少,但与最粗沸石颗粒组成的处理A相比,处理C、D、E的NH4+-N淋洗量分别显著降低了49.21%,71.42%和60.32%,处理D、E、F的NO3--N淋洗量分别显著降低84.91%,94.34%和83.02%,处理C、D的P淋洗量分别显著降低36.84%和42.11%,处理E、F的K淋洗量分别显著降低37.81%和34.25%。由此可知,在沙壤中添加粘粒级颗粒含量较高的粉体有利于促进植株生长和对N、K的吸收,减少水分、养分淋洗对环境的污染。

关键词：沸石粉颗粒组成土壤肥力水分淋溶养分淋洗

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气溶胶中抗生素抗性基因研究进展

生物工程学报 2022年第7期38卷 2423-2432页

作者：李中浤薛媚李顺江杜彩丽李晓光中国环境科学研究院水生态环境研究所北京100012 金陵科技学院动物科学与食品工程学院江苏南京210038 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100091

抗生素的不合理使用导致细菌耐药问题日趋严峻,给人类健康造成巨大威胁。学者们对抗生素抗性菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在多种环境介质中的环境行为开展了大量研究。气溶胶作为ARGs的潜在储存库,是抗生素抗... 详细信息

抗生素的不合理使用导致细菌耐药问题日趋严峻,给人类健康造成巨大威胁。学者们对抗生素抗性菌和抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)在多种环境介质中的环境行为开展了大量研究。气溶胶作为ARGs的潜在储存库,是抗生素抗性基因在环境中的重要传播途径之一。目前缺乏对其来源、传播、人类接触和健康风险系统性的梳理。本文针对人类生活功能场所、养殖场、城市污水处理厂和医院等4类气溶胶研究的典型场所,重点综述了上述4类典型场所中气溶胶ARGs的来源、传播途径及对人体的暴露和对健康的危害,为气溶胶中ARGs的预防和控制提供参考。

关键词：气溶胶抗生素抗性基因抗性细菌人类生活功能场所养殖场城市污水处理厂医院

不同施肥措施对黑土区玉米氮效率及碳排放的影响

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植物营养与肥料学报 2022年第3期28卷 414-425页

作者：张杰金梁李艳赵士诚徐新朋魏丹张丽娟仇少君何萍周卫河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所哈尔滨150086

【目的】以东北黑土区玉米生产体系为研究对象,探究不同施肥措施对玉米籽粒产量、氮肥利用效率及碳排放的影响,以实现该地区粮食平稳增产的同时降低农业生产碳排放。【方法】在黑龙江典型黑土区进行了两年玉米田间试验,试验设5个处理:... 详细信息

【目的】以东北黑土区玉米生产体系为研究对象,探究不同施肥措施对玉米籽粒产量、氮肥利用效率及碳排放的影响,以实现该地区粮食平稳增产的同时降低农业生产碳排放。【方法】在黑龙江典型黑土区进行了两年玉米田间试验,试验设5个处理:不施氮肥(CK);推荐施肥处理(RF);推荐施肥+有机氮替代20%化肥氮(MRF);推荐施肥+秸秆还田(SRF)和农民传统施肥(TF)。通过调查玉米全生育期农资投入,结合生命周期评价法,系统分析不同处理下玉米籽粒产量、氮肥农学效率、氮肥偏生产力及碳排放的主要影响因子。【结果】与TF处理相比,RF、MRF和SRF处理的玉米产量分别平均提高了1.3%、6.2%、7.6%,氮肥农学效率分别显著提高了31.3%、82.6%、50.3%(P<0.05),氮肥偏生产力分别显著提高了29.0%、69.0%、37.0%(P<0.05);各处理籽粒产量、氮肥农学效率及氮肥偏生产力在不同年际间均无显著变化。玉米整个生长周期内,RF、MRF、SRF及TF处理的碳排放量较CK处理分别显著提高了37.6%、24.0%、38.5%、63.6%(P<0.05),两年试验各施氮处理碳排放量均以MRF处理最低。玉米整个生产周期中碳排放的主要贡献因子是氮肥投入量及氮损失(N_(2)O+NH_(3)+NO_(3)^(-)),贡献率超过70%;其次为农药与柴油投入,贡献率分别约为10.2%、13.6%;磷、钾肥占比最低,贡献率总和不足3%。与TF处理相比,RF、MRF及SRF处理的碳排放量分别显著降低了16.0%、24.7%、16.4%,MRF处理的碳排放量又较RF与SRF处理分别显著降低了9.9%、10.4%(P<0.05)。【结论】在东北黑土区玉米生产中,氮肥用量及损失量贡献了70%的总碳排放。降低氮磷肥用量、提高钾肥用量可以保证玉米产量稳定。相较推荐施肥和秸秆还田处理,有机态氮代替20%化肥氮处理可以在稳产的同时,更有效地提高氮肥利用效率、减少氮素损失,因而其综合的碳排放最低,有利于实现农业可持续发展。

关键词：黑土养分管理措施玉米氮肥利用率碳排放

萝卜养分需求特征及养分专家推荐施肥方法验证

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植物营养与肥料学报 2023年第7期29卷 1202-1212页

作者：丁文成何萍张佳佳徐新朋杨秉庚周卫中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点试验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097

【目的】针对我国萝卜生产缺乏先进高效的推荐施肥方法,以及肥料过量施用、肥料利用率低等问题,构建简单易操作的萝卜养分专家推荐施肥方法,并验证其适用性。【方法】以全国尺度萝卜田间试验产量和养分吸收数据库为基础,采用QUEFTS模型... 详细信息

【目的】针对我国萝卜生产缺乏先进高效的推荐施肥方法,以及肥料过量施用、肥料利用率低等问题,构建简单易操作的萝卜养分专家推荐施肥方法,并验证其适用性。【方法】以全国尺度萝卜田间试验产量和养分吸收数据库为基础,采用QUEFTS模型定量分析萝卜最佳养分需求量,建立基于产量反应和农学效率的萝卜推荐施肥方法,开发智能化的萝卜养分专家系统。于2018—2020年在天津、山东和北京开展了63个田间试验,包括推荐施肥方法对比试验和氮量级试验,并对萝卜养分专家系统的适用性进行验证。推荐施肥方法对比试验包括6个处理,分别为养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、当地优化推荐施肥(ST)以及基于NE的不施氮(NE-N)、不施磷(NE-P)和不施钾(NE-K)处理;氮量级试验包括不施氮(N0)、NE、NE基础上减氮60%(40%NE)、减氮30%(70%NE)、增氮30%(130%NE)和增氮60%(160%NE)处理。萝卜收获后测定产量、经济效益、氮磷钾养分吸收、养分利用率、养分平衡等指标。【结果】1)QUEFTS模型模拟表明,在目标产量达到潜在产量的70%范围内,萝卜养分需求量随肉质根产量的增加呈线性增加;生产1 t萝卜的氮、磷和钾养分需求量分别为2.09、0.53和2.80 kg。萝卜对氮、磷和钾肥的产量反应平均为16.1、8.9和9.1 t/hm^(2),农学效率平均分别为95.3、96.7和57.7 kg/kg。2)田间验证结果显示,与FP处理相比,NE处理分别减施氮、磷、钾肥40.0%、51.8%和16.6%;与ST处理相比,NE处理分别减施氮、磷肥19.9%、34.6%。与FP和ST相比,NE处理萝卜产量分别增加了4.0和2.2 t/hm^(2),经济效益分别增加了6509和1710元/hm^(2),氮肥农学效率分别增加了42.6和25.4 kg/kg,磷肥农学效率分别增加了66.7和41.5 kg/kg,钾肥农学效率分别增加了17.5和9.8kg/kg,氮、磷、钾肥回收率分别增加了12.4和7.1个百分点、12.0和6.6个百分点、11.8和5.5个百分点,氮素(N)盈余量分别降低了117.7和34.7 kg/hm^(2),磷素(P2O5)盈余量分别降低了94.7和42.0 kg/hm^(2)。春季和秋季萝卜产量最高施氮量平均分别为221和201 kg/hm^(2),产量反应最高可分别达到17.2和8.0 t/hm^(2);相比于产量最高时的施氮量,NE推荐施氮量分别减少了24.4%和16.9%,但其产量反应分别达到最高水平的95.3%和96.2%。【结论】影响我国萝卜产量的首要限制因子是氮素,其次是磷和钾,产量反应和农学效率较低,这表明长期过量施肥提高了我国菜地土壤基础肥力。基于产量反应和农学效率建立的萝卜养分专家智能化推荐施肥方法,其氮和磷推荐量较习惯施肥分别显著降低了40.0%和51.8%,在北京、天津和山东等萝卜主产区的田间验证试验均实现了化肥减施增效,且降低了氮、磷盈余引起的环境风险。因此,养分专家智能化推荐施肥方法在我国萝卜生产中的应用前景广阔。

关键词：萝卜养分需求养分专家系统推荐施肥 QUEFTS模型

长期不同施肥处理对黑土根际土壤有机碳结构组分的影响

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光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3883-3888页

作者：陈磊郝小雨马星竹周宝库魏丹周磊刘荣乐汪洪黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所黑龙江哈尔滨150086 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室/农业部植物营养与肥料重点实验室北京100081 北京农林科学院植物营养与资源研究所北京100097 黑龙江省科学院微生物研究所黑龙江哈尔滨150001 农业农村部环境保护科研监测所天津300191

土壤有机碳是农业生态系统的关键驱动和调节者,特别是根际微域有机碳动态对土壤碳素循环和矿质营养元素释放起着重要作用。研究长期不同化肥和有机肥施用下大豆根际土壤有机碳、活性有机碳以及有机碳结构的变化规律,深入了解根际有机碳... 详细信息

土壤有机碳是农业生态系统的关键驱动和调节者,特别是根际微域有机碳动态对土壤碳素循环和矿质营养元素释放起着重要作用。研究长期不同化肥和有机肥施用下大豆根际土壤有机碳、活性有机碳以及有机碳结构的变化规律,深入了解根际有机碳固持和稳定机制,为完善农田生态系统碳固持和农田可持续发展提供科学依据和理论支撑。该研究依托黑土长期定位试验,采用化学分析、固态^(13)C-核磁共振(^(13)C-NMR)等方法研究大豆根际土壤有机碳含量、活性有机碳含量和有机碳结构组分变化规律。结果表明,与非根际土壤相比,大豆根际土壤有机碳含量显著增加,长期施肥处理能够显著增加根际土壤有机碳和低活性有机碳含量,以常量有机肥加氮磷钾(MNPK)处理提升效果最好。核磁共振实验结果表明,与不施肥处理相比,MNPK处理明显增加根际土壤烷基碳、烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值,降低芳香基碳和芳香碳/总碳比值,在非根际土壤中尤其显著;常量氮磷钾(NPK)处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值,在根际土壤中烷基碳比例和烷基碳/烷氧基碳比值增加,烷氧基碳比例降低,非根际土壤测试结果相反。综上所述,MNPK处理能够显著提升根际有机碳含量,增加有机碳中烷基碳、烷氧基碳比例以及烷基碳/烷氧基碳比值,促进团聚体形成和增加土粒结构稳定性,而NPK处理增加芳香基碳比例和芳香碳/总碳比值,降低根际烷氧基碳比例,团聚体稳定性降低,同时证明固态^(13)C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化,深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制。

关键词：有机碳大豆根际黑土 13 C-核磁共振

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低剂量无机氮肥与有机栽培黄瓜主要品质比较

北方园艺 2020年第11期 1-6页

作者：王甲辰陈延华王学霞倪小会吕春玲北京市农林科学院植物营养与资源研究所北京市缓控释肥料工程技术研究中心北京100097

以"北京403"黄瓜为试材,以蚯蚓粪为有机栽培对照,6个低浓度尿素梯度包括0.00、0.60、0.84、1.08、1.32、1.80 g(N)·pot-1为无机氮处理设置了黄瓜控制试验,研究比较有机肥和低剂量尿氮对黄瓜品质以及果实硝酸盐对维生素C和可溶性糖含量... 详细信息

以"北京403"黄瓜为试材,以蚯蚓粪为有机栽培对照,6个低浓度尿素梯度包括0.00、0.60、0.84、1.08、1.32、1.80 g(N)·pot-1为无机氮处理设置了黄瓜控制试验,研究比较有机肥和低剂量尿氮对黄瓜品质以及果实硝酸盐对维生素C和可溶性糖含量的影响,以期探究硝态氮对黄瓜品质的关键作用。结果表明:与CK相比,尿素氮处理的果实硝酸盐均显著降低,其中,硝酸盐含量最高的N4处理降低达40.23%,同时,维生素C含量比N3处理显著降低了23.46%,而所有施尿素处理间的维生素C含量差异不显著。可溶性糖含量呈现CK研究为化学氮肥生产高品质蔬菜提供一定的理论和实践基础。

关键词：蚯蚓粪尿素氮硝酸盐维生素C 可溶性糖

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微生物强化水生植物修复污染水体研究进展

环境科学与技术 2023年第6期46卷 212-220页

作者：周毅潘伟亮谢会敏李鹏杜连凤邹国元郭旋北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 重庆交通大学河海学院重庆400074 中国-新西兰水环境研究联合实验室北京100097

近年来,中国水环境质量不断改善,但在典型流域中,仍有部分水体断面存在较为严重的水污染,主要体现在氮、磷等污染物超标严重。水生植物已被广泛应用到受污染水体修复中,但单独的水生植物对水体的修复效果不理想。将水生植物与微生物相... 详细信息

近年来,中国水环境质量不断改善,但在典型流域中,仍有部分水体断面存在较为严重的水污染,主要体现在氮、磷等污染物超标严重。水生植物已被广泛应用到受污染水体修复中,但单独的水生植物对水体的修复效果不理想。将水生植物与微生物相结合组成耦合修复系统,已成为一种低成本、生态友好和可持续的污染水体修复技术。该文综述了近年来水生植物-微生物耦合修复污染水体的应用现状,重点阐述了水生植物-微生物耦合的形式、相互作用机制以及微生物强化水生植物去除水体污染物机制。最后,结合已有研究现状,对该耦合修复技术的研究方向提出了展望。

关键词：植物修复水生植物微生物强化机制

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黑土根际土壤有机碳及结构对长期施肥的响应

农业工程学报 2022年第8期38卷 72-78页

作者：陈磊郝小雨马星竹周宝库王爽魏丹周磊刘荣乐汪洪黑龙江省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所哈尔滨150086 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室北京100081 北京农林科学院植物营养与资源研究所北京100097 黑龙江省科学院哈尔滨150001 农业农村部环境保护科研监测所天津300191

由于人类农业措施的干扰,氮肥和畜禽粪污大量输入到黑土中,对土壤有机碳库产生了较大负面影响。根际有机碳在调控土壤碳循环和养分转化中发挥着重要的作用。探明根际有机碳对不同养分的生态响应,可为不同施肥处理下黑土农田生态系统碳... 详细信息

由于人类农业措施的干扰,氮肥和畜禽粪污大量输入到黑土中,对土壤有机碳库产生了较大负面影响。根际有机碳在调控土壤碳循环和养分转化中发挥着重要的作用。探明根际有机碳对不同养分的生态响应,可为不同施肥处理下黑土农田生态系统碳固持和农田可持续利用提供理论依据。该研究以黑土长期定位试验为基础,采集长期不施肥(CK)、常量氮(N)、二倍量氮(N2)、常量有机肥(M)、二倍量有机肥(M2)、常量有机肥+常量氮(MN)、二倍量有机肥+二倍量氮(M2N2)7个处理下大豆根际土壤,分析了根际有机碳和活性有机碳特征,同时利用固态核磁共振技术分析其光谱特征。结果表明,N、M2、MN和M2N2处理的根际土壤有机碳含量显著高于非根际水平,且以MN和M2N2处理的根际效应最显著,分别比非根际增加了18.3%和26.7%。分析核磁共振光谱显示,与非根际土壤相比,根际土壤具有较高的烷氧基碳比例和较低芳香碳比例,表明根际效应能够改变土壤有机碳结构比例。与不施肥处理相比,大部分施肥处理提升了黑土根际有机碳含量,其中以氮肥马粪配施和二倍量马粪(M2N2)处理提升幅度最高。由核磁共振图谱可知,M2和M2N2处理均增加根际土壤难降解成分烷基碳比例、芳香基碳比例、烷基碳与烷氧基碳比值、芳香碳与总碳比值,而MN处理仅增加烷基碳比例、烷氧基碳比例以及烷基碳与烷氧基碳比值。二倍量氮肥(N2)处理降低烷基碳比例、芳香碳比例和烷氧基碳比例,根际土壤难降解成分降低,不利于土壤固碳,同时证明固态^(13)C-核磁共振技术结合半定量分析能够准确地分析不同有机碳结构组分变化,深刻认识根际土壤有机碳的稳定机制。

关键词：氮有机碳有机肥核磁共振大豆根际黑土

不同老化方法对生物炭表面特征及镉吸附能力的影响

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农业工程学报 2023年第11期39卷 238-244页

作者：李一凡郭嘉朋黄洁汪翔宇赵会薇苏世鸣谷佳林刘微河北大学保定071002 河北省科技创新服务中心石家庄050051 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部农业环境重点实验室北京100081 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097

为明确不同自然环境过程(氧化还原、降雨、光照)对生物炭的老化作用及其对重金属吸附能力的影响,该研究以不同温度(200、500℃)和气氛(O_(2)、N_(2))下热解的小麦秸秆生物炭为研究对象,采用化学氧化、干湿交替、紫外光照氧化3种人工老... 详细信息

为明确不同自然环境过程(氧化还原、降雨、光照)对生物炭的老化作用及其对重金属吸附能力的影响,该研究以不同温度(200、500℃)和气氛(O_(2)、N_(2))下热解的小麦秸秆生物炭为研究对象,采用化学氧化、干湿交替、紫外光照氧化3种人工老化方法模拟生物炭在自然环境中的老化过程,并分析老化作用对生物炭理化性质及镉(Cd)吸附能力的影响。结果表明:与初始生物炭相比,老化作用使生物炭表面破碎,孔隙结构增多,提高了生物炭比表面积。干湿交替老化使低温生物炭的比表面积增大0.85倍,而经过化学氧化后的低温生物炭、高温生物炭比表面积分别增大8.81、0.37倍。老化过程使生物炭的官能团种类减少,且含氧官能团数量发生不同程度的变化,其中化学氧化使羧基、内酯基等含氧官能团增多,而干湿交替及紫外光照老化主要引起含氧官能团数量的减少。此外,热重分析结果表明化学氧化使低温生物炭热稳定性降低,经过不同方式老化后的高温生物炭热稳定性均增强。化学氧化、紫外光照、干湿交替3种老化处理均可提高低温类和高温类生物炭的吸附能力,Cd^(2+)吸附量分别提高498.95%~799.36%、436.10%~768.43%、35.53%~128.10%。因此,生物炭实际应用时需综合考虑其环境过程、特性变化以及目标污染物种类,以促进生物炭环境应用的长远发展。

关键词：生物炭重金属老化表面特征镉