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改性粉煤灰基高吸水树脂的制备与性能研究

化工新型材料 2024年

作者：刘雅娜俄胜哲韩国君袁金华张鹏贾战甘肃农业大学资源与环境学院甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所四川宇和泽科技有限公司

高吸水树脂是一种良好的吸水保水材料。工业固体废弃物粉煤灰（FA）通过碱改性后与丙烯酸（AA）作为主要原料，并以过硫酸铵（APS）为引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体，采用水... 详细信息

高吸水树脂是一种良好的吸水保水材料。工业固体废弃物粉煤灰（FA）通过碱改性后与丙烯酸（AA）作为主要原料，并以过硫酸铵（APS）为引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体，采用水溶液聚合法制备了性能优异的改性FA基高吸水树脂，聚合过程中不通氮气。探讨了反应温度、AA与AMPS的质量比、AA的中和度、MBA的用量、APS的用量、改性FA的添加量对树脂吸水性能的影响，并采用吸水倍率测试、扫描电镜等研究了FA的改性条件和吸水树脂的性质。结果表明，FA改性的最优方法为NH3·H2O:KOH:CaO:FA=2:1:1:3加水混合反应。添加最优改性FA的吸水树脂的制备条件为：合成温度40℃，AA与AMPS质量比为2.12:4，APS、MBA和改性FA用量分别为单体AA质量的2.45%、3.1%和7%。制备的添加最优改性FA的吸水树脂吸水倍率最大为502g/g，吸盐水倍率为58g/g。

关键词：粉煤灰改性水溶液聚合高吸水树脂丙烯酸

半干旱区雨养农田绿肥作物轮作休耕技术措施研究

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干旱区资源与环境 2024年第1期38卷 123-132页

作者：赵仰徽齐向辉任稳江车宗贤任亮甘肃省会宁县农业技术推广中心会宁730799 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730020

为探索休耕地科学合理的管护方式,以半干旱生态退化区耕地为研究对象,设置毛苕子→春油菜→箭筈豌豆(R1)、春油菜→箭筈豌豆→毛苕子(R2)、箭筈豌豆→毛苕子→春油菜(R3)3个不同绿肥作物轮作序列,及撂荒(CK1)、裸闲(CK2)共5个处理,开展... 详细信息

为探索休耕地科学合理的管护方式,以半干旱生态退化区耕地为研究对象,设置毛苕子→春油菜→箭筈豌豆(R1)、春油菜→箭筈豌豆→毛苕子(R2)、箭筈豌豆→毛苕子→春油菜(R3)3个不同绿肥作物轮作序列,及撂荒(CK1)、裸闲(CK2)共5个处理,开展3年定位试验,通过系统监测不同处理条件下农田土壤水分、养分等指标参数,明确不同处理对休耕地农田土壤质量的影响。结果表明,绿肥轮作处理可年生产绿肥干物质2257.5-3478.3kg·hm-2,其年均农田土壤水分耗散量分别较对照增加了17.69-71.36mm,但绿肥干物质还田使0-20cm土层有机质较撂荒和裸闲处理显著提高了8.87%-32.8%。R3处理一个轮作周期的绿肥总干物质还田量较R1、R2处理增加了54%、19.9%,水分总耗散量较R1、R2、CK1、CK2处理增加了62.98mm、29.14mm、140.34mm、202.78mm,水分生产效率较R1、R2处理提高了39.3%和21.4%;3年轮作结束后,0-40cm土壤容重不同处理间差异不显著,介于1.151-1.219g·cm-3之间;R3处理0-20cm土层有机质分别较R1、R2、CK1、CK2处理提高了27.5%、2.6%、44.5%、18.4%。综合来看,传统撂荒和裸闲方式耕地质量恢复较慢,合理的绿肥轮作还田可有效加快耕地质量恢复,以箭筈豌豆→毛苕子→油菜轮作还田方式效果最佳,可在半干旱生态退化区推广应用。

关键词：休耕耕作措施绿肥轮作土壤水分理化性状

长期施肥对水稻土典型氨氧化菌和全程氨氧化菌种群活性和丰度的影响

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中国农业科学 2024年第14期57卷 2803-2814页

作者：张小琴尹昌李政唐旭李艳吴春艳浙江省农产品绿色发展中心浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所

【目的】通过研究长期施用有机肥和无机肥对硝化菌种群活性和丰度的影响，揭示其种群丰度变化与硝化活性之间的关系，为农业生产中减少温室气体排放和实现可持续发展提供科学依据。【方法】使用特异性抑制剂乙炔、1-辛炔和3,4-二甲基吡... 详细信息

【目的】通过研究长期施用有机肥和无机肥对硝化菌种群活性和丰度的影响，揭示其种群丰度变化与硝化活性之间的关系，为农业生产中减少温室气体排放和实现可持续发展提供科学依据。【方法】使用特异性抑制剂乙炔、1-辛炔和3,4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）等，结合实时荧光定量PCR技术（qPCR），分析水稻土长期不施肥（CK）、单施化肥（NPK）、单施有机肥（M），以及化肥与有机肥配合施用（MNPK）4个处理的全程氨氧化菌（Comammox）、氨氧化细菌（AOB）、氨氧化古菌（AOA）种群活性和丰度，以及硝化螺菌（Nitrospira）和硝化杆菌（Nitrobacter）种群丰度差异。【结果】长期施用有机肥显著提高了Comammox和AOA的活性（双因素方差分析，P土壤含水量、有机质、全氮、全磷、速效磷、碱解氮含量以及AOA和Nitrospira种群丰度显著正相关，Comammox活性还与Comammox分枝A丰度显著正相关；而AOB活性则与AOB和Nitrobacter种群丰度、硝态氮和速效钾含量呈显著正相关。【结论】Comammox对供试水稻土的硝化作用有着重要贡献，其活性和种群丰度主要受土壤含水量、有机质、全氮、全磷、速效磷和碱解氮等因子变化的影响。

关键词：全程氨氧化菌硝化活性种群丰度有机肥化肥实时荧光定量PCR技术

接种丛枝菌根真菌配合氮肥减施对辣椒–大豆间作体系氮素吸收的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 137-146页

作者：余众刘圆圆夏懿张仕颖王豹岳献荣夏运生云南农业大学云南昆明650201 云南省土壤培肥与污染修复工程研究中心云南昆明650201 四川农业大学四川成都610000

【目的】叶菜及经济效益较高的茄果类如辣椒、番茄等占云南省设施蔬菜栽培面积的62.19%,蔬菜连作以及氮肥的大量施用制约了设施蔬菜高产优质,降低了土壤质量。研究接种丛枝菌根真菌(AMF)和氮水平对作物生长、土壤氮残留及生物相关特性... 详细信息

【目的】叶菜及经济效益较高的茄果类如辣椒、番茄等占云南省设施蔬菜栽培面积的62.19%,蔬菜连作以及氮肥的大量施用制约了设施蔬菜高产优质,降低了土壤质量。研究接种丛枝菌根真菌(AMF)和氮水平对作物生长、土壤氮残留及生物相关特性的影响,为提高设施蔬菜产量,减少氮肥施用量,降低土壤氮残留提供理论依据。【方法】以大豆和辣椒间作为种植模式进行盆栽试验。设计了接种AMF、氮肥用量、种植模式三因素试验。在大豆、辣椒单作、大豆辣椒间作3个种植模式下,分别设3个施氮(N)水平:0、100、200 mg/kg土(N0、N1、N2);每个氮水平下,再设土壤不接种、接种AMF菌剂处理(NM、AMF),共组成18个处理。在蔬菜收获期,取样测定蔬菜生物量、根系长度、AMF侵染率,测定根际土壤硝态氮、铵态氮含量、氮代谢酶活性以及菌丝密度。【结果】接种AMF、施氮量、种植模式及三者的交互作用对辣椒和大豆根系AMF侵染率、植株生物量和根长的影响都达到显著水平(P土壤铵态氮和硝态氮含量,接种AMF显著降低了辣椒、大豆植株根际土壤铵态氮和硝态氮含量,间作则显著降低了辣椒根际土壤硝态氮含量和大豆根际土壤铵态氮含量。接种AMF、间作均明显增加了植物根际土壤中蛋白酶、脲酶及硝酸还原酶活性。N1处理显著增加了土壤菌丝密度,间作条件下接种AMF显著增加了辣椒根际土壤菌丝密度。【结论】配合间作和接种AMF措施,氮肥减施可提高蔬菜根际菌根侵染率,增加土壤中菌丝密度,提高氮代谢酶活性,从而促进蔬菜生长和氮素吸收,减少土壤氮残留,因此,蔬菜间作种植下,接种AMF配合氮肥减施有望成为改善设施土壤肥力,提高氮肥利用效率,促进蔬菜健康生长,减少土壤氮素残留的配套技术。

关键词：连作设施土壤丛枝菌根真菌辣椒大豆间作氮肥减施土壤氮循环相关酶活性菌丝密度土壤氮残留

不同肥力条件下添加黄腐酸对土壤细菌多样性、甘蓝养分吸收及产量的影响

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中国土壤与肥料 2024年第5期 96-102页

作者：王玉琪张泽锦梁颖唐丽李如龙四川省蔬菜工程技术研究中心四川彭州611934 四川省农业科学院园艺研究所蔬菜种质与品种创新四川省重点实验室四川成都610066 四川师范大学地理与资源科学学院四川成都610066 四川省眉山市东坡区岷江现代农业示范园区管理委员会四川眉山620000

为探究不同肥力条件下添加黄腐酸对土壤细菌多样性、甘蓝养分吸收和产量的影响,试验以甘蓝‘优贝特’品种为研究材料,共设置4个处理:施底肥+黄腐酸(H-FA)、施底肥(H-CK)、不施底肥+黄腐酸(L-FA)、不施底肥(L-CK),1株甘蓝总计施入黄腐酸3... 详细信息

为探究不同肥力条件下添加黄腐酸对土壤细菌多样性、甘蓝养分吸收和产量的影响,试验以甘蓝‘优贝特’品种为研究材料,共设置4个处理:施底肥+黄腐酸(H-FA)、施底肥(H-CK)、不施底肥+黄腐酸(L-FA)、不施底肥(L-CK),1株甘蓝总计施入黄腐酸30 mg。结果表明,黄腐酸的施用和肥力对土壤细菌的物种丰富度和群落多样性无显著影响,但添加黄腐酸提高了解磷细菌和促生细菌的相对丰度。施底肥条件下,添加黄腐酸能显著提高氮和磷的生理利用效率,H-FA处理氮和磷生理利用效率分别为(341.00±8.34)和(2296.98±47.49)kg·kg^(-1),分别为H-CK处理的1.11和1.07倍。未施底肥条件下,添加黄腐酸后植株地上部氮、磷、钾积累量均高于对照。添加黄腐酸显著提高了甘蓝地上部和地下部鲜重,施底肥条件下,与对照相比分别增加了15.8%和20.7%,未施底肥条件下,与对照相比分别增加了16.2%和7.7%。因此,黄腐酸通过促进甘蓝根系生长,从而促进甘蓝产量的增加,添加黄腐酸是实现减肥不减产的有效措施。

关键词：黄腐酸甘蓝细菌多样性养分吸收产量

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外源刺激剂强化芽孢杆菌高效修复Cr(Ⅵ)污染水体

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农业环境科学学报 2024年第5期43卷 1100-1113页

作者：张亚珍向媛羚张庆明康茜琳张恒星张伟韩颖西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621010 西南科技大学应用技术学院四川绵阳621010 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

目前,利用微生物修复六价铬[Cr(Ⅵ)]污染的土壤和水体已经在实验室及场地大量应用,但由于土著微生物的竞争及场地的寡营养条件,导致外源铬(Cr)高效还原微生物定殖困难。鉴于此,本研究从成本低廉且无二次污染的氮源型/碳源型/矿物型/离... 详细信息

目前,利用微生物修复六价铬[Cr(Ⅵ)]污染的土壤和水体已经在实验室及场地大量应用,但由于土著微生物的竞争及场地的寡营养条件,导致外源铬(Cr)高效还原微生物定殖困难。鉴于此,本研究从成本低廉且无二次污染的氮源型/碳源型/矿物型/离子型的微生物刺激剂筛选出发,探讨了不同刺激剂添加方式(非包埋型和包埋型)对抗铬芽孢杆菌(Bacillus sp.)高效还原Cr(Ⅵ)的影响,并采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)对芽孢杆菌表面进行表征。结果表明,甘蔗粉(碳源型)、豆粕粉(氮源型)、钙离子[Ca(Ⅱ),离子型]、蒙脱石(矿物型)这四种刺激剂的添加显著增加了芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)的还原效率,进一步利用单因素多水平试验确定了它们的最佳投加量分别为10 g∙L^(-1)、10 g∙L^(-1)、10 mmol∙L^(-1)、8 g∙L^(-1),在第8天时与裸菌相比,分别添加这4种刺激剂的芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)的还原率分别提高了17.48、15.56、11.70、18.84个百分点。在单因素试验的基础上,挑选2个效果最佳的刺激剂甘蔗粉和蒙脱石,利用响应曲面法建立了混合型刺激剂(甘蔗粉+蒙脱石)与菌的最佳投加量,结果显示甘蔗粉投加量为8 g∙L^(-1)、蒙脱石投加量为6 g∙L^(-1)、菌剂投加量为0.3%(V/V)时,培养8 d后,与裸菌相比,添加混合刺激剂的芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)还原率增加了32.53个百分点,显著高于单一非混合刺激组。考虑到刺激剂直接加入环境亦会被土著微生物利用,导致对外源铬还原微生物刺激作用的长效性差,本研究还探究了包埋型缓释刺激剂对芽孢杆菌还原Cr(Ⅵ)的长效刺激作用,结果发现,在包埋型刺激剂的辅助下,芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)的还原能力随着时间延长而不断增加,其Cr(Ⅵ)还原率分别从86.08%(第2天)增加到97.09%(第28天),添加了非包埋型混合刺激剂的菌从86.92%(第2天)下降到75.93%(第28天)。SEM观察修复28 d的菌,发现未加任何刺激剂的裸菌出现严重皱缩,部分断裂,形态结构不完整;添加非包埋混合刺激剂的菌出现轻微皱缩,点状断裂,形态结构较为完整;而添加包埋型刺激剂的菌光滑,形态结构完整,表面有绒毛状产物,EDS显示绒毛状产物O和Cr含量相对于其他元素较多,包埋型刺激剂提升了菌细胞表面参与的铬固定,降低了铬对细菌细胞的毒性。研究表明,混合刺激剂还原效果优于单一非混合刺激组,确定最佳投加量分别为甘蔗粉(8 g∙L^(-1))、蒙脱石(6 g∙L^(-1))和菌剂(0.3%)。利用非包埋型刺激剂有利于短期内快速提升菌对Cr(Ⅵ)还原,而包埋型刺激剂使菌还原Cr(Ⅵ)具有长效性并有效地降低了Cr(Ⅵ)毒性。

关键词： Cr(Ⅵ)污染非包埋型刺激剂包埋型刺激剂芽孢杆菌 Cr(Ⅵ)还原效率

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含钙添加剂处理下不同秸秆腐解产物可溶性有机质三维荧光特征变化

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 118-124页

作者：夏明明刘佳吴萌樊剑波刘晓利陈玲马昕伶李忠佩刘明中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心江西南昌330200

秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢... 详细信息

秸秆是优质的有机资源,研究含钙添加剂种类及添加量对不同秸秆腐解产物可溶性有机物(DOM)组成性质差异,可为秸秆高效腐熟利用提供理论依据和技术参考。以花生秸秆和水稻秸秆为供试物料,通过添加不同含钙添加剂草酸钙(CaC_(2)O_(4))和氢氧化钙[Ca(OH)_(2)]及不同添加量(4%、 8%),进行秸秆腐解试验。测定腐解产物养分含量,并利用三维荧光光谱(3DEEM)技术和平行因子方法(PARAFAC)探究秸秆腐解产物DOM的化学组成变化特征。结果表明:(1)总体上,草酸钙处理的秸秆腐解物总碳含量显著大于氢氧化钙处理;高量添加剂处理的秸秆腐解产物总碳含量小于低量处理;花生秸秆腐解产物的总氮、总磷和总钾高于水稻秸秆腐解产物。(2)通过3DEEM-PARAFAC方法分析腐解产物DOM组成,共识别出类胡敏酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类色氨酸(C3)三种荧光组分;不同添加剂类型、添加量和不同秸秆类型对腐解产物DOM荧光组分的影响较为复杂,没有明显规律,但是总体上氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的C1和C2组分比例大于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM的C3组分比例显著高于氢氧化钙处理;秸秆腐解产物DOM中组分C1、 C2与组分C3呈显著负相关;组分C2含量与总碳含量呈显著负相关。(3)氢氧化钙处理的秸秆腐解产物DOM的腐殖化指数(HIX)明显高于草酸钙处理,而草酸钙处理的秸秆腐解产物DOM生物源指数(BIX)明显高于氢氧化钙处理;高量草酸钙处理秸秆腐解产物DOM主要来自于微生物的转化,而其他处理DOM来自于微生物转化和陆生植物;不同添加量处理下秸秆腐解产物DOM的荧光指数没有明显变化规律;花生秸秆腐解产物DOM的HIX、 BIX和荧光指数(McKnight index)均高于水稻秸秆;秸秆腐解产物DOM中McKnight和HIX呈显著负相关,和BIX间呈极显著正相关,而秸秆腐解产物DOM中BIX和总碳含量呈显著正相关。上述结果表明,氢氧化钙可以促进秸秆腐解以及腐解产物的腐殖化,其中高量氢氧化钙处理的花生秸秆效果较好。

关键词：含钙添加剂秸秆可溶性有机物三维荧光平行因子分析

“一种两收”下3种糯高粱生长及镉吸收的比较研究

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土壤通报 2024年第1期55卷 214-221页

作者：贺昊聂三安孙梅邓耀辉罗尊长尹颛斌龙泽东孙耿湖南农业大学湖南长沙410128 湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410125 长沙市农业技术推广中心湖南长沙410000

【目的】为探究3种糯高粱生长及其对镉污染农田土壤中的镉吸收移除效果。【方法】选用“川糯粱1号”、“兴湘粱2号”和“晋糯梁5号”为实验材料,以休耕为对照,采用“一种两收”种植方式,研究3种糯高粱的生长和镉吸收差异及其对土壤养分... 详细信息

【目的】为探究3种糯高粱生长及其对镉污染农田土壤中的镉吸收移除效果。【方法】选用“川糯粱1号”、“兴湘粱2号”和“晋糯梁5号”为实验材料,以休耕为对照,采用“一种两收”种植方式,研究3种糯高粱的生长和镉吸收差异及其对土壤养分和镉含量的影响。【结果】兴湘梁2号的两季秸秆生物量最高(19461.0 kg hm^(−2)),其次为晋糯梁5号(19143.5 kg hm^(−2)),川糯梁1号最低(18982.5 kg hm^(−2))。兴湘梁2号的两季籽粒产量最高(11887.0 kg hm^(−2)),其次为川糯粱1号(11527.5 kg hm^(−2)),晋糯梁5号最少(10929.5 kg hm^(−2))。兴湘梁2号秸秆和籽粒镉吸收量分别为15342.0 mg hm^(−2)和186.0 mg hm^(−2),其秸秆两季镉吸收量显著高于川糯粱1号和晋糯梁5号。3种糯高粱品种头季和再生季植株镉含量、土壤pH值和有效镉含量均无显著差异。【结论】在镉轻度污染农田中,“一种两收”的糯高粱种植方式是可复制可推广的模式,可为区域重金属污染土壤治理提供技术支撑;另外,兴湘梁2号是本地区更适宜推广的糯高粱品种。

关键词：糯高粱一种两收镉富集系数

氮肥减施时期对水稻产量、氮肥利用率及氮肥去向的影响

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中国土壤与肥料 2024年第8期 147-153页

作者：李建强王强马军伟马进川费冰雁陈照明浙江省平湖市植保土肥技术推广中心浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所

为探明氮肥减施时期对水稻产量、氮肥利用率及氮肥去向的影响，为制定科学合理的水稻氮肥减施措施提供理论支持。于2018—2019年，在大田条件下设置5个处理：（1）不施氮肥（N0）;（2）常规施肥（N1,N225 kg/hm2，基肥、分蘖肥、穗肥分... 详细信息

为探明氮肥减施时期对水稻产量、氮肥利用率及氮肥去向的影响，为制定科学合理的水稻氮肥减施措施提供理论支持。于2018—2019年，在大田条件下设置5个处理：（1）不施氮肥（N0）;（2）常规施肥（N1,N225 kg/hm2，基肥、分蘖肥、穗肥分别为N 90、67.5、67.5 kg/hm2）;（3）基肥减氮（N2,N 202.5 kg/hm2，基肥、分蘖肥、穗肥分别为N 67.5、67.5、67.5 kg/hm2）;（4）分蘖肥减氮（N3,N 202.5 kg/hm2，基肥、分蘖肥、穗肥分别为N 90、45、67.5 kg/hm2）;（5）穗肥减氮（N4,N 202.5 kg/hm2，基肥、分蘖肥、穗肥分别为N 90、67.5、45 kg/hm2）。2019年在施氮处理小区内设置15N稳定同位素示踪微区试验。结果表明：与常规施肥（N1）相比，减氮10%不会降低水稻产量。然而，不同减氮时期对水稻产量有显著影响，N2处理的水稻产量较N3处理增产7.8%～9.4%。N2和N3处理较N1处理显著提高了氮肥表观利用率和氮肥偏生产力，而N1和N4处理间氮肥表观利用率无显著差异。与N4处理相比，N1和N2处理均显著增加了植株对15N肥料的吸收量。各处理15N肥料利用率为26.0%～30.1%，其中N2处理显著高于N4处理。15N肥料主要残留在0～20 cm土层中，其约占15N肥料总残留量的90%。基肥减氮（N2）可以提高水稻15N肥料利用率和残留率，降低氮肥损失率。因此，减少施氮量应减少基肥中的氮肥用量，不仅可以保证水稻产量，而且还能提高氮肥利用率，减少氮肥损失。

关键词：水稻氮肥减量产量氮肥利用率 15N同位素示踪