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微波消解法在生物炭基有机肥料氮、磷、钾含量测定中的应用

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中国土壤与肥料 2024年

作者：崔鑫杨旭沈阳农业大学农学院沈阳农业大学农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室

为了提升生物炭基有机肥料中氮、磷、钾元素测定的准确性与适用性，通过对比评估两种主流的样品前处理方法：NY/T 3618-2020《生物炭基有机肥料》标准采用的硫酸-过氧化氢(H2SO4–H2O2)消煮法，以及微波消解技术。通过响应面试验设计对... 详细信息

为了提升生物炭基有机肥料中氮、磷、钾元素测定的准确性与适用性，通过对比评估两种主流的样品前处理方法：NY/T 3618-2020《生物炭基有机肥料》标准采用的硫酸-过氧化氢(H2SO4–H2O2)消煮法，以及微波消解技术。通过响应面试验设计对微波消解过程中的酸体系配比进行了精细优化，得到生物炭基有机肥样品最佳消煮酸系配比为：5 mL H2SO4+1 mL HClO4+2.5 mL HF，进而研发出一种适合于生物炭及其衍生制品中氮、磷、钾元素测定的微波消解新方法。对比标准方法的验证实验结果显示，对于生物炭基有机肥料样本，微波消解法测得的样品相对标准偏差（RSD）为0.04%～0.37%，低于标准方法，其消解效率较高，检测结果的重现性更佳，测定时间上具有显著优势。

关键词：生物炭基有机肥响应面试验微波消煮养分含量

准噶尔荒漠两种灌木冠下土壤无机氮含量变化特征

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草业学报 2024年第5期33卷 183-195页

作者：潘斯瑶宋渝川袁如薏候圣彤蔡俊歌陈冰程军回新疆农业大学资源与环境学院新疆土壤与植物生态过程重点实验室新疆乌鲁木齐830052

土壤无机氮作为植物可直接吸收和利用的氮源,其含量变化反映了土壤供氮能力。大量研究表明荒漠生态系统中土壤无机氮含量受到灌木种类和空间位置的影响。然而,有关采样方向对土壤无机氮含量的影响,目前仍所知甚少。基于此,本研究以准噶... 详细信息

土壤无机氮作为植物可直接吸收和利用的氮源,其含量变化反映了土壤供氮能力。大量研究表明荒漠生态系统中土壤无机氮含量受到灌木种类和空间位置的影响。然而,有关采样方向对土壤无机氮含量的影响,目前仍所知甚少。基于此,本研究以准噶尔荒漠西北缘两种广泛分布的优势灌木为对象-梭梭和里海盐爪爪,通过测定和计算两物种个体大小(大、中、小和较小个体)在4个空间位置(主根周围、冠幅中央、冠幅边缘和株间空地)和4个采样方向(东、南、西和北)上0~10 cm和10~20 cm土层中土壤铵态氮、硝态氮含量和铵硝比,分析了灌木个体大小、空间位置和采样方向主效应及其交互效应对各土层无机氮含量的影响。研究结果发现:1)梭梭和里海盐爪爪冠下土壤无机氮含量均受到个体大小主效应的影响。两物种大个体冠下硝态氮含量均显著高于较小个体,梭梭大个体冠下铵态氮含量和铵硝比最低,而里海盐爪爪大个体冠下则拥有最高的铵态氮含量和铵硝比,表明土壤无机氮含量变化存在灌木个体大小依赖性。2)两物种冠下0~10 cm土层中硝态氮和铵态氮含量都显著高于10~20 cm,意味着灌木对表层土壤无机氮的影响幅度更大。3)梭梭冠下土壤无机氮含量还受到个体大小与采样方向交互作用的影响,且在冠幅东侧和南侧存在无机氮富集特征。4)空间位置和采样方向对里海盐爪爪冠下土壤无机氮存在显著交互作用,在里海盐爪爪冠下东侧和南侧,主根周围无机氮含量普遍高于其他3个空间位置。这些结果表明荒漠生态系统中土壤无机氮的变化特征因物种而异,同时受到个体大小、空间位置和采样方向等多种因素的影响。

关键词：土壤无机氮灌木个体大小空间位置采样方向荒漠生态系统

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水氮运筹影响高留残茬黑土稻田碳收支机理分析

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农业机械学报 2024年第6期55卷 294-302页

作者：张作合张忠学龚振平薛里周利军吕项龙东北农业大学作物学博士后科研流动站哈尔滨150030 绥化学院农业与水利工程学院绥化152061 东北农业大学水利与土木工程学院哈尔滨150030 东北农业大学农学院哈尔滨150030

为探明水氮运筹对稻田生态系统碳收支的影响,开展大田试验,设置浅湿干灌溉(D)和淹水灌溉(F)两种灌溉模式,及110kg/hm^(2)(当地施肥标准,N1)、99kg/hm^(2)(减氮10%,N2)和88kg/hm^(2)(减氮20%,N3)3个施肥水平,观测高留残茬稻田水稻收获后... 详细信息

为探明水氮运筹对稻田生态系统碳收支的影响,开展大田试验,设置浅湿干灌溉(D)和淹水灌溉(F)两种灌溉模式,及110kg/hm^(2)(当地施肥标准,N1)、99kg/hm^(2)(减氮10%,N2)和88kg/hm^(2)(减氮20%,N3)3个施肥水平,观测高留残茬稻田水稻收获后不同器官的干物质量及碳含量,同时监测稻田CO_(2)和CH4排放通量,计算水稻净初级生产力(NPP)和稻田净生态系统初级生产力(NECB)。结果表明:水氮运筹会影响稻株各器官干物质及碳含量,所有处理中DN2处理NPP最大(8918.02kg/hm^(2)),浅湿干灌溉模式各处理NPP均大于淹水灌溉模式,分别增加12.13%、36.73%、8.01%;浅湿干灌溉模式增加了稻田土壤呼吸的CO_(2)排放通量,减施氮肥则降低了CO_(2)排放通量,浅湿干灌溉减施氮肥降低了CH_(4)排放通量;两种灌溉模式下各处理CO_(2)和CH_(4)排放总量均随氮肥施用量减少而降低,淹水灌溉模式下各处理CH_(4)排放总量均显著高于浅湿干灌溉模式(P系碳净收支均为正值,黑土区高留残茬稻田生态系统表现为碳“汇”,其中DN2处理NECB最高,为1950.96kg/hm^(2)。综合来看,浅湿干灌溉模式+减氮10%处理的稻田生态系统碳“汇”最强。研究可为寒地黑土保护提供理论参考和技术支撑。

关键词：稻田水氮运筹净初级生产力净生态系统初级生产力碳收支

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减氮施炭对温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态损失的影响

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沈阳农业大学学报 2024年第1期55卷 9-20页

作者：陈涛涛刘晓晗孟凡超张妮子迟道才沈阳农业大学水利学院沈阳110161 沈阳农业大学国家生物炭研究院沈阳110161 沈阳农业大学农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室沈阳110161 辽宁西北供水有限责任公司沈阳110003

为降低温室蔬菜过量施氮的不利影响,明确减氮施炭条件下温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态排放特征,以不覆膜不施炭(CK)为对照,设置覆膜(M)、覆膜施炭(MB)、覆膜施炭减氮(MBN_(80%))共4个处理,对覆膜条件下减氮施炭处理对黄瓜产量、... 详细信息

为降低温室蔬菜过量施氮的不利影响,明确减氮施炭条件下温室膜下滴灌黄瓜土壤呼吸和氮素气态排放特征,以不覆膜不施炭(CK)为对照,设置覆膜(M)、覆膜施炭(MB)、覆膜施炭减氮(MBN_(80%))共4个处理,对覆膜条件下减氮施炭处理对黄瓜产量、耗水量、土壤养分动态、土壤呼吸、N_(2)O排放和氨挥发的影响进行探讨。结果表明:与CK相比,M可降低温室膜下滴灌黄瓜全生育期耗水量20.95%,提高水分利用效率41.03%,降低0~20 cm表层土铵态氮48.12%,降低全生育期氨挥发32.35%、N_(2)O排放量14.34%和CO_(2)排放量12.68%(土壤呼吸和氮素气态排放特征,为实现温室蔬菜节水增产固碳减排提供理论依据和技术支撑。

关键词：温室生物炭氨挥发氧化亚氮土壤呼吸膜下滴灌

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磷肥不同施用量对紫色土坡面胶体态磷流失的影响

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中国农业科学 2024年第8期57卷 1547-1559页

作者：仲金平郑子成李廷轩何晓玲四川农业大学资源学院西北农林科技大学资源环境学院

【目的】农田磷流失风险与磷肥用量密切相关，鉴于土壤胶体在土-水界面磷素迁移转化过程中的重要作用，探讨施用磷肥对紫色土坡面胶体态磷流失的影响及其与产流产沙之间的关系，为从土壤胶体视角认识磷素迁移机制提供科学依据。【方法... 详细信息

【目的】农田磷流失风险与磷肥用量密切相关，鉴于土壤胶体在土-水界面磷素迁移转化过程中的重要作用，探讨施用磷肥对紫色土坡面胶体态磷流失的影响及其与产流产沙之间的关系，为从土壤胶体视角认识磷素迁移机制提供科学依据。【方法】试验采用人工模拟降雨和室内分析相结合的方法，开展4个磷肥施用量0（P0）、20（P20）、40（P40）和100（P100）mg·kg-1下紫色土坡面产流产沙及胶体态磷流失特征研究。【结果】地表径流量受磷肥施用量影响较小,侵蚀产沙量受磷肥施用量影响较大，施磷后坡面初始产沙量显著降低了49.3%—68.7%,P100处理累积产沙量较其他施磷处理显著降低了26.5%—30.9%。地表径流是紫色土坡面水分散性总磷（WTP）和胶体态磷（CP）的主要流失途径，其流失比例分别占总流失量的57.5%—93.9%和62.3%—94.8%，且CP是地表径流WTP流失的主要形态，占WTP流失量的72.1%—80.7%。施磷显著增加了磷素流失风险，与P0处理相比，施磷后地表径流WTP、CP、DP（溶解态磷）累积流失负荷量分别提高了2.56—20.97倍、2.72—22.21倍、1.17—10.40倍，侵蚀泥沙WTP、CP、DP的累积流失负荷量分别提高了0.24—0.92倍、0.05—1.09倍、0.47—0.76倍。【结论】紫色土坡面胶体态磷流失的主要途径为地表径流，胶体态磷流失与产流过程密切相关，流失负荷量主要取决于磷肥施用量。水分散性总磷与胶体态磷呈极显著相关关系,胶体态磷是紫色土坡面磷素流失主要形态，可以通过调控地表径流，合理减施磷肥以减少坡面CP流失。

关键词：胶体态磷磷肥地表径流侵蚀泥沙紫色土

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双针热脉冲测定冻土热特性的数值模拟方法

农业工程学报 2024年第11期40卷 92-99页

作者：张媛媛刘湘君赵天悦赫刘台何海龙刘刚中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测... 详细信息

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导(忽略融化相变、冰水两相分界面)的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5℃至0℃温度范围内无法准确测量热导率(λ)和比热(C_(v))。为了能够准确测定冻土的λ和C_v,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明:1)COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合(R^(2)=0.998 9);2)当土壤初始温度低于-5℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性(R^(2)> 0.93),在-1~0℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离(R^(2) 土壤初始温度下,相变温度为-1.5~-0.5℃的仿真结果与试验数据具有较高的相关性(R^(2)> 0.7)。该研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法。

关键词：冻土数值模拟热传导双针热脉冲移动边界

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北疆某县典型设施农业土壤微塑料分布特征

环境化学 2024年

作者：朱博杨再磊张一寇天乐严涵吴湘琳马兴旺贾宏涛新疆农业大学资源与环境学院新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所

以北疆某县为例，研究典型设施农业土壤微塑料的污染分布特征，2023年5月采集该地区3个区域不同土层深度(0—10、10—20、20—30、30—40、40—50、50—60 cm)的土壤样品.使用饱和氯化钠溶液-密度分离法提取微塑料并用体视显微镜观察.... 详细信息

以北疆某县为例，研究典型设施农业土壤微塑料的污染分布特征，2023年5月采集该地区3个区域不同土层深度(0—10、10—20、20—30、30—40、40—50、50—60 cm)的土壤样品.使用饱和氯化钠溶液-密度分离法提取微塑料并用体视显微镜观察.结果表明，该地区设施农业土壤中微塑料丰度范围为1.442×104—3.882×104个·kg-1,0—30 cm的土壤微塑料丰度与深度呈负相关性，30—60 cm土壤微塑料随深度有不断累积的趋势；该区域土壤微塑料形状主要有薄膜状、颗粒状、碎片状、纤维状等4种；微塑料颜色有白色70.6%、黑色15.8%、绿色8.1%、蓝色2.7%、红色2.0%、黄色0.7%；微塑料的粒径小于0.5 mm的占比最大；使用拉曼光谱鉴定微塑料的到主要成分以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)为主；该区域土壤微塑料污染指数达到2.65，微塑料污染程度达到重度.研究表明，该研究区设施农业微塑料污染普遍较高，需引起重视.

关键词：土壤微塑料分布特征设施农业北疆

东北地区极端大风时空分布特征及其对风蚀量的影响

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应用生态学报 2024年第1期35卷 87-94页

作者：李方昊范昊明石昊许秀泉沈阳农业大学水利学院沈阳110866

气候变化背景下东北地区极端大风事件频发,由极端风蚀事件造成的水土流失逐渐引起了相关学者的广泛关注。本研究使用线性分析、Sen+Mann-Kendal趋势分析、Kriging插值法对2005—2020年东北地区极端大风时空特征进行分析,并使用RWEQ风蚀... 详细信息

气候变化背景下东北地区极端大风事件频发,由极端风蚀事件造成的水土流失逐渐引起了相关学者的广泛关注。本研究使用线性分析、Sen+Mann-Kendal趋势分析、Kriging插值法对2005—2020年东北地区极端大风时空特征进行分析,并使用RWEQ风蚀估算模型计算典型风蚀站点的全年土壤风蚀量和极端大风条件下的风蚀量。结果表明:2005—2020年间,东北地区极端大风频次呈显著上升趋势,上升幅度为2.9次·a^(-1)。东北地区极端大风频次的年均值在1~49次·a^(-1),频次高值区分布在锡林郭勒西北部、呼伦贝尔高原西部及长白山东北部等地。4个典型风蚀点(锡林浩特、新巴尔虎右旗、嫩江、通榆)极端大风对土壤风蚀量的平均贡献率为31%。

关键词：极端大风贡献率时空分布东北地区

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耐镉细菌耦合小麦秸秆固定水中Cd的效果及机制研究

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环境科学学报 2024年

作者：邵梦迪胡栋程廖桂赵梓旭黄政余博战蒋业阳王金坪吕杰杰杨刚伍钧徐敏阜阳师范大学地理系四川农业大学环境学院

微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbial induced carbonate precipitation, MICP)技术是利用产脲酶细菌的代谢活动实现重金属固定的一种绿色、环保的修复技术.然而，重金属的毒性及贫瘠的生长环境往往导致细菌生长受到抑制，降低其修复效率.... 详细信息

微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbial induced carbonate precipitation, MICP)技术是利用产脲酶细菌的代谢活动实现重金属固定的一种绿色、环保的修复技术.然而，重金属的毒性及贫瘠的生长环境往往导致细菌生长受到抑制，降低其修复效率.为提高重金属固定效果，本研究从某工厂附近土壤中筛选出一株耐镉(Cadmium,Cd)性产脲酶菌株，利用16S rRNA测序以鉴定菌种，随后采用细菌培养试验分析细菌的生长特性和其产脲酶特征，测试菌株对不同pH、Cd2+浓度的耐受性能.最后，采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段分析细菌耦合小麦秸秆协同固定Cd2+的机理.结果表明：筛选出的耐Cd性产脲酶菌株D-1为大肠杆菌(Escherichia coli).菌株繁殖能力强、代谢旺盛，培养60 h后具有较高的脲酶活性(43.85 mg·min-1)，且脲酶活性和菌液pH值呈显著正相关关系(R2=0.79).在pH为6～9条件下，菌株D-1生长状况受pH变化的影响较小；且在Cd2+浓度为200 mg·L-1时仍能够继续生长，表现出高耐Cd性.连续培养实验发现，细菌耦合小麦秸秆7 d内对50 mg·L-1Cd2+的去除率高达97.34%；且脲酶活性为147.55 mg·min-1，表明培养7 d后细菌活性仍较强.SEM、XRD和FTIR结果显示，菌体表面氨基、羟基、羧基等官能团发生变化，二者协同诱导生成文石型碳酸钙晶体和菱镉矿，进而实现Cd2+的高效、稳定固化.本文为Cd的高效去除提供了一种新方法.

关键词：微生物诱导碳酸盐沉淀耐镉细菌小麦秸秆筛选 Cd 固定