改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用 被引量：35

1

作者 张倩茹 冀琳宇 +2 位作者 高程程 吕宏虹 YONG Sik-Ok 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期913-925,共13页

生物炭具有较大的孔隙度和比表面积,吸附能力强,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛。由于高温热解过程会使生物炭官能团数量减少而降低其对某些特定污染物的吸附性能,同时,由于原始生物炭存在固液分离难的问题,通过改性生物... 生物炭具有较大的孔隙度和比表面积,吸附能力强,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛。由于高温热解过程会使生物炭官能团数量减少而降低其对某些特定污染物的吸附性能,同时,由于原始生物炭存在固液分离难的问题,通过改性生物炭提高其理化性质,并应用于环境修复受到了学术界和工业界的广泛关注。然而,目前针对改性生物炭的制备及其在土壤和水体修复中的应用综述较少。本文对近年来有关改性生物炭的文献进行了系统分析,总结生物炭的改性方法,简要阐述改性生物炭在环境(土壤和水体)污染修复中的应用,并深入探讨了磁性生物炭作为吸附剂和催化剂在水污染处理中的应用现状,最后对改性生物炭的研究方向提出了展望。 展开更多

关键词 改性生物炭 磁性生物炭 制备 土壤修复 废水处理

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基于种养平衡的河南省畜禽养殖分析及其环境污染风险研究 被引量：17

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作者 张英 武淑霞 +3 位作者 刘宏斌 雷秋良 王洪媛 翟丽梅 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期24-30,52,共8页

为探究河南省畜禽养殖环境污染现状,利用排污系数法等方法估算了河南省畜禽养殖粪尿负荷量、耕地承载力和水体污染负荷指数等指标,分析并评价了不同地区畜禽养殖现状的合理性及对环境的污染状况,以期为河南省合理畜禽养殖提供理论依据... 为探究河南省畜禽养殖环境污染现状,利用排污系数法等方法估算了河南省畜禽养殖粪尿负荷量、耕地承载力和水体污染负荷指数等指标,分析并评价了不同地区畜禽养殖现状的合理性及对环境的污染状况,以期为河南省合理畜禽养殖提供理论依据。结果表明,(1)河南省2016年畜禽粪尿产生总量为13 101.5万t,以南阳市、驻马店市、周口市、商丘市和开封市产生量最大,其总和占全省总量的54.0%。从污染风险看,河南省平均负荷量为16.2 t·hm^-2,警报值级别处于Ⅱ级,对环境稍构成污染威胁。(2)河南省可承载的猪当量为7 402.4万头猪当量,实际养殖已超载2 047.3万头猪当量。其中驻马店市、平顶山市、洛阳市、信阳市超载最严重,占超载总量的50.1%。(3)河南省水体的主要污染物为全氮(TN)和全磷(TP),而化学需氧量(COD)的等标排放量相对较少。全省平均扩散浓度达128.0 mg·L^-1,属于严重污染。平均等标污染指数为12.2 mg·L^-1,表现为对水环境有污染。对环境污染最严重的是开封市,污染指数达31.9 mg·L^-1;对环境污染最小的是信阳市,污染指数为2.3 mg·L^-1。(4)从污染负荷来看,开封市、平顶山市、漯河市的耕地承载负荷大,水体潜在污染严重,安阳市和信阳市的污染负荷较低。 展开更多

关键词 畜禽养殖 猪当量 预警级别 等标排放量 污染指数

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土壤镉污染北方小麦生产阈值及产区划分初探 被引量：13

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作者 管伟豆 肖然 +5 位作者 李荣华 刘翔宇 潘君廷 黄永春 张增强 郭堤 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期969-977,共9页

本研究在从我国北方6个小麦产区的农田点对点收集了147对土壤和小麦样品的基础上,分析了土壤样品的pH、Cd含量、有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量(Clay)及小麦籽粒的Cd含量,并通过线性相关与多元回归方法分析土壤性质与小麦籽... 本研究在从我国北方6个小麦产区的农田点对点收集了147对土壤和小麦样品的基础上,分析了土壤样品的pH、Cd含量、有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量(Clay)及小麦籽粒的Cd含量,并通过线性相关与多元回归方法分析土壤性质与小麦籽粒Cd富集系数(BCF)之间的定量关系。同时,利用物种敏感度分布法对小麦宜产、限产和禁产区进行了划分,并以保护不同比例小麦安全生产反推出了各划分区的土壤Cd含量安全生产阈值。结果表明,研究区域的农田土壤和小麦生产均存在一定的安全风险,土壤Cd超标率95.1%,小麦籽粒Cd超标率47.6%。除CEC外,土壤pH、SOM和Clay含量均与BCF呈显著相关,相关系数分别为-0.18(P<0.05)、0.14(P<0.05)和-0.53(P<0.01)。由土壤pH、SOM和Clay含量3个变量所建立的回归模型可解释54%的BCF变异。基于北方小麦产区土壤的性质特征,设定3种典型情景,即当土壤6.5≤pH<7.5(SOM=15 g·kg^(-1),Clay=20%)、7.5≤pH<8.5(SOM=30 g·kg^(-1),Clay=20%)和pH≥8.5(SOM=20 g·kg^(-1),Clay=20%)时,小麦宜产区土壤Cd阈值分别为0.33、0.41mg·kg^(-1)和0.64 mg·kg^(-1);禁产区阈值为1.93、2.51 mg·kg^(-1)和2.61 mg·kg^(-1);土壤Cd含量在宜产区阈值和禁产区阈值之间即可划分为小麦限产区。 展开更多

关键词 镉 富集系数 定量关系 阈值 小麦产区划分

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1951—2010年中国土壤温度时空变化特征及其影响因素 被引量：9

4

作者 张天鹏 保万魁 +5 位作者 雷秋良 刘笑彤 杜新忠 周脚根 罗加法 刘宏斌 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2022年第3期589-602,共14页

土壤温度状况对于研究气候变迁、地球物质能量循环以及土壤性质演变具有重要意义,但目前对国家尺度上土壤温度状况的长期序列和空间变化缺少研究。因此,本文基于土壤温度内插法和地理加权回归(GWR)模型,使用1951—2010年中国880个气象... 土壤温度状况对于研究气候变迁、地球物质能量循环以及土壤性质演变具有重要意义,但目前对国家尺度上土壤温度状况的长期序列和空间变化缺少研究。因此,本文基于土壤温度内插法和地理加权回归(GWR)模型,使用1951—2010年中国880个气象站点的观测数据,研究了中国土壤温度状况时空变化特征及其影响因素。结果表明:(1)中国60年来土壤温度变化整体趋势为东北地区升温,西南地区少部分地区降温;(2)中国土壤温度状况可划分为冷性土壤温度状况(东北地区、青藏高原地区和内蒙古东部)、温性土壤温度状况(新疆南部、内蒙古和山西南部以及山东)和热性土壤温度状况(华中、华东、华南以及西南的云南、贵州和四川);(3)经纬度和气温与土壤温度具有良好的响应关系,其中气温是最重要的影响因素;(4)中国60年来整体呈现温性土壤向北迁移(约46.5 km)、冷性土壤向南迁移(约43.4 km)的趋势。研究结果可为地理学、土壤学等相关领域深入研究提供一定参考,并为土壤系统分类研究提供理论依据。 展开更多

关键词 土壤温度状况 地理分区 地理加权回归(GWR)模型 时空变化 影响因素

原文传递

东北黑土水稻主产区氮肥减施潜力研究 被引量：4

5

作者 尹映华 彭晓宗 +3 位作者 翟丽梅 张亦涛 王洪媛 刘宏斌 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2022年第7期1650-1661,共12页

东北平原是中国重要的商品粮生产基地,水稻是该地区的主要粮食作物之一,虽然该地区黑土质量和肥力均较高,但农田施肥过量的现象仍较为普遍。因此,为了阐明黑土区水稻施肥空间格局、差异特征及减施潜力,本文选择东北平原黑土水稻种植区... 东北平原是中国重要的商品粮生产基地,水稻是该地区的主要粮食作物之一,虽然该地区黑土质量和肥力均较高,但农田施肥过量的现象仍较为普遍。因此,为了阐明黑土区水稻施肥空间格局、差异特征及减施潜力,本文选择东北平原黑土水稻种植区为研究对象,在黑龙江、吉林、辽宁三省水稻施肥和产量进行了大规模调研分析基础上,结合土壤本底供氮能力培养试验,开展相关研究。结果表明:区域内由南至北施氮强度和经济产量均逐渐下降,施氮强度下降幅度大于产量下降,氮肥偏生产力逐渐增加。通过与理论适宜施氮量对比发现,辽宁稻区理论减氮潜力达16.7%~24.7%,吉林中、西部稻区潜力达8.7%~17.8%,黑龙江稻区还有2.0%~11.4%理论减氮空间。三省典型水稻土土壤累积矿化量没有明显差异。因此,地上部生物量变化所引起的氮携出量的变化是引起东北黑土区黑龙江、吉林和辽宁水稻施氮量差异的主要影响因素。 展开更多

关键词 水稻 东北平原 氮肥 化肥减施

原文传递

猪场废水高剂量次氯酸钠消毒下消毒副产物的赋存特征研究

6

作者 王恩全 徐雄 +5 位作者 隋倩雯 郑蕊 陈梅雪 刘权震 张倩茹 魏源送 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期662-671,共10页

为了明晰猪场废水高剂量NaClO消毒产生消毒副产物(DBPs)的赋存特征,本研究采集了典型猪场废水厌氧消化+改良A^(2)O工艺的不同工艺段出水,采用全二维气相色谱-质谱联用(GC×GC-qMS)结合三维荧光(3D-EEM)分析,研究了猪场废水厌氧消化... 为了明晰猪场废水高剂量NaClO消毒产生消毒副产物(DBPs)的赋存特征,本研究采集了典型猪场废水厌氧消化+改良A^(2)O工艺的不同工艺段出水,采用全二维气相色谱-质谱联用(GC×GC-qMS)结合三维荧光(3D-EEM)分析,研究了猪场废水厌氧消化+改良A^(2)O工艺处理过程有机物变化对DBPs的影响。猪场原水、厌氧消化池出水、改良A^(2)O池出水经100 mg·L^(-1) NaClO消毒后共检测到10类38种DBPs。猪场原水消毒后检测到大量氯酚类和氯杂环类DBPs,厌氧消化+改良A^(2)O工艺对这部分DBPs前体物有很好的去除效果,经厌氧消化处理后氯酚类和氯杂环类DBPs分别减少了88.50%、77.64%。但厌氧消化会增加酯类和烃类,使氯酯类和氯烃类DBPs产生量分别增加了392.18%、68.37%,改良A^(2)O工艺可以去除部分氯酯类和氯烃类DBPs前体物。改良A^(2)O工艺出水有机物C/N升高、H/C降低,HIX增大,腐殖化程度与稳定程度升高、芳香度升高,可能是出水消毒后氯烃类DBPs增加的原因。厌氧消化+改良A^(2)O工艺难以去除氯酯类和氯烃类DBPs前体物,猪场废水处理系统需要加强对这部分前体物的去除能力。 展开更多

关键词 猪场废水 次氯酸钠消毒 消毒副产物 全二维气相色谱-质谱联用分析(GC×GC-qMS)

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稻蟹共生模式农事活动对河蟹筑穴行为及产量的影响

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作者 李浩 武淑霞 +5 位作者 王洪媛 刘宏斌 徐洋 李伟晶 雷秋良 马思琪 《浙江农业科学》 2022年第10期2406-2409,2414,共5页

关注稻田养殖生物的生存状况有利于促进水稻与水产养殖生物稳产与高产。河蟹生长受多种环境因素影响,水稻田间管理是不可或缺的一部分,稻蟹共生模式目前主要采用人工管理,农事活动会对河蟹生存产生一定的影响,目前该影响尚不明确。本研... 关注稻田养殖生物的生存状况有利于促进水稻与水产养殖生物稳产与高产。河蟹生长受多种环境因素影响,水稻田间管理是不可或缺的一部分,稻蟹共生模式目前主要采用人工管理,农事活动会对河蟹生存产生一定的影响,目前该影响尚不明确。本研究选取距离因子、水位因子以及施肥因子,分析比较田块到主路不同距离、稻田灌水和施肥等因素对河蟹筑穴习性及产量的影响。试验结果表明,人类活动使得靠近主路处理田块蟹洞数量显著增加,河蟹成活率下降5.34百分点,产量降低10.58%。同时,田面水深与稻田蟹洞个数呈显著负相关,水浅导致河蟹筑穴行为增加;施氮量与河蟹产量呈正相关关系,施氮量与蟹洞个数无相关性,河蟹筑穴行为影响不大,且河蟹的大部分生育期内田面水铵氮含量也不超标。通过适当调节田间管理措施,如减少人类活动和增加田面水深等措施可达到在稻田养蟹过程中提高河蟹产量的目的。 展开更多

关键词 稻蟹共生 生物扰动 环境胁迫 农事活动 河蟹

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化肥减量替代对华北平原小麦-玉米轮作产量及氮流失影响 被引量：38

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作者 秦雪超 潘君廷 +4 位作者 郭树芳 翟丽梅 王洪媛 武淑霞 刘宏斌 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1558-1567,共10页

为降低氮素流失风险,提高肥料利用效率,在华北平原采用田间定位试验研究了不同施肥措施对小麦-玉米产量、周年氮素淋溶和径流损失的影响。结果表明,相比当地常规施肥处理(CON),减施氮肥150 kg·hm^-2的条件下,单施化肥(RF)和10%比... 为降低氮素流失风险,提高肥料利用效率,在华北平原采用田间定位试验研究了不同施肥措施对小麦-玉米产量、周年氮素淋溶和径流损失的影响。结果表明,相比当地常规施肥处理(CON),减施氮肥150 kg·hm^-2的条件下,单施化肥(RF)和10%比例沼液替代(RFM)不会降低小麦和玉米产量。相较于CON处理的氮素年均盈余量218.1 kg·hm^-2,RF和RFM处理氮盈余量分别显著降低了66.7%和55.9%。CON处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别为33.70 mg·L^-1和22.01 kg·hm^-2,与之相比,RF处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别降低了31.45%和30.58%,而RFM处理分别降低了40.65%和43.39%。试验期间径流产流只发生2次,氮素淋溶发生次数和氮损失量远高于径流损失,因此淋溶是氮素流失的主要途径。CON处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别为23.0 mg·L^-1和0.095 kg·hm^-2,与之相比,RF处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别降低了32.9%和30.5%,而RFM处理分别降低了45.5%和50.5%。由于施肥量较高,CON处理氮淋溶表观流失率为4.19%,而RF和RFM处理氮淋溶表观流失率分别降低了2.86%和20.76%。NO3--N是氮素流失的主要形态,分别占淋溶和径流总氮流失量的66.3%和73.3%,其与总氮流失变化趋势一致。综上,化肥减量配施沼液在保证作物产量的情况下,是降低氮素流失的有效措施。 展开更多

关键词 面源污染 氮 减量施肥 小麦 玉米

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不同施肥年限下作物产量及土壤碳氮库容对增施有机物料的响应 被引量：21

9

作者 盖霞普 刘宏斌 +5 位作者 杨波 王洪媛 翟丽梅 雷秋良 武淑霞 任天志 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期676-689,共14页

【目的】研究不同年限下增施有机肥及秸秆还田对作物产量及剖面土壤碳氮库容的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量提供依据。【方法】以农业部昌平潮褐土生态环境重点野外科学观测试验站为平台,分别在长... 【目的】研究不同年限下增施有机肥及秸秆还田对作物产量及剖面土壤碳氮库容的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量提供依据。【方法】以农业部昌平潮褐土生态环境重点野外科学观测试验站为平台,分别在长达11年和27年的2个不同施肥年限试验区采集4个施肥处理,即氮磷钾(NPK)、氮磷钾+22.5 t·hm^(-2)有机肥(NPKM)、氮磷钾+33.75 t·hm^(-2)有机肥(NPKM+)、氮磷钾+秸秆还田(NPKS)不同土层深度的土壤样品,分析冬小麦-夏玉米产量和土壤碳氮库容剖面分布特征。【结果】(1)增施有机肥及秸秆还田处理对作物的增产效应随施肥年限的延长而逐渐增强。与NPK处理相比,施肥11年限的NPKM、NPKM+和NPKS处理分别提高小麦和玉米产量为18.6%、15.8%、3.5%和39%、42%、35%;而27年的各施肥处理对小麦和玉米产量的增产幅度分别为41%、51.5%、23%和31%、33%、58%。(2)随着施肥年限的延长,增施有机肥及秸秆还田均能持续提升土壤碳、氮库容。连续施肥11年后,土壤碳、氮库容分别为25—114 Mg·hm^(-2)、2.2—9.0 Mg·hm^(-2);而27年后土壤碳、氮库容分别为29—146 Mg·hm^(-2)、2.5—12.1 Mg·hm^(-2)。随着土壤剖面的加深,不同施肥年限中土壤碳、氮库容均表现为先逐渐增加后逐渐降低的趋势,均在80 cm处达到峰值。在80 cm土层峰值处,27年施肥处理中NPK、NPKM、NPKM+、NPKS土壤碳库和氮库分别为102、128、146、123 Mg·hm^(-2)和8.3、9.7、12.1、9.1 Mg·hm^(-2),而11年施肥年限内各处理土壤碳、氮库均表现为差异不显著(P>0.05)。和NPK相比,不同年限中增施有机肥及秸秆还田均降低了不同土层的土壤碳氮比。同时,随着施肥年限的延长,土壤碳氮比越稳定。(3)随着施肥年限的延长,各处理土壤累积碳、氮库均呈现增加趋势。连续施肥11年后,NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为5.2%� 展开更多

关键词 有机肥 秸秆还田 作物产量 土壤碳库 土壤氮库

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中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征与时空规律 被引量：19

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作者 王洪媛 李俊改 +6 位作者 樊秉乾 骆晓声 彭畅 翟丽梅 李虎 马林 刘宏斌 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期11-18,共8页

中国北方黑土区、潮土区和褐土区是我国农业主产区,大水大肥问题尤为突出,氮磷淋溶是全国典型的地下水污染来源。然而,中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征和时空规律尚不清楚。本文利用田间原位监测和文献荟萃分析方法,系统分析了中国北... 中国北方黑土区、潮土区和褐土区是我国农业主产区,大水大肥问题尤为突出,氮磷淋溶是全国典型的地下水污染来源。然而,中国北方主要农区农田氮磷淋溶特征和时空规律尚不清楚。本文利用田间原位监测和文献荟萃分析方法,系统分析了中国北方主要农区285个监测点年的4种主要种植模式(春玉米、冬小麦-夏玉米、露地蔬菜、保护地蔬菜)农田氮磷淋溶特征与时空规律。研究结果表明,中国北方4个主要种植模式的平均氮和磷淋溶强度分别为:保护地蔬菜117.5 kg(N)·hm−2和0.74 kg(P)·hm−2,露地蔬菜51.7 kg(N)·hm−2和0.10 kg(P)·hm−2,冬小麦-夏玉米轮作49.9 kg(N)·hm−2和0.07 kg(P)·hm−2,春玉米30.7 kg(N)·hm−2和0.09 kg(N)·hm−2。与粮田相比,蔬菜田的高水肥投入决定了其较高的氮磷淋溶量。受土壤质地以及区域间水肥管理差异的影响,同一种植模式下,总氮淋溶强度为黑土区<褐土区<潮土区。农田氮磷淋溶年际间变化主要受降雨强度的影响,总氮淋溶量与降雨强度呈正线性相关关系,尤其前一年无淋溶事件发生背景下,下一年的淋溶量会急剧增加。空间尺度上,潮土区和褐土区是氮素淋溶的主要风险区。值得注意的是一些蔬菜种植面积尤其是保护地蔬菜种植面积占比较大的省份表现出较高的氮磷淋溶风险。综上,北方主要农区农田氮磷淋溶风险以氮为主,磷的淋溶风险也不容忽视。潮土区和褐土区是氮素淋溶的主要风险区。区域尺度上,氮磷淋溶主要来自粮田,但菜田面积越大,氮磷淋溶风险越高。 展开更多

关键词 中国北方 农田 氮磷淋溶 种植模式 土壤类型

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有机替代下华北平原旱地农田氨挥发的年际减排特征 被引量：17

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作者 张怡彬 李俊改 +5 位作者 王震 戴孚岳 翟丽梅 杨波 王洪媛 刘宏斌 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-11,共11页

【目的】农田氨挥发是大气中氨的重要来源,其减排措施研究已成为国际研究热点。有机肥替代化肥的农田氨挥发减排潜力已得到广泛认可,然而年际间气候变化对其减排能力的影响研究报道较少。通过研究年际间有机替代对作物产量和氨挥发损失... 【目的】农田氨挥发是大气中氨的重要来源,其减排措施研究已成为国际研究热点。有机肥替代化肥的农田氨挥发减排潜力已得到广泛认可,然而年际间气候变化对其减排能力的影响研究报道较少。通过研究年际间有机替代对作物产量和氨挥发损失量的影响,为华北地区科学减少氨挥发损失提供理论依据【方法】本研究基于华北平原玉米长期田间定位试验(2007年设置),针对不同施肥处理开展了连续3年(2017—2019年)的氨挥发监测,以明确年际间气候变化对有机替代氨挥发减排潜力的影响强度。试验共设置4个处理:不施氮肥处理(PK)、单施化肥处理(NPK)、半量有机肥氮替代化肥氮处理(HONS)、全量有机肥氮替代化肥氮处理(FONS)。【结果】有机替代可以提高玉米产量,与NPK处理相比,HONS处理和FONS处理的玉米产量分别提高20.7%和30.9%。不同施氮处理的氮素偏生产力在35.6~46.7 kg/kg,与NPK处理相比,HONS处理和FONS处理的氮素偏生产力分别提高20.8%和30.9%。年际间和各处理间的氨挥发规律基本一致,都是在施肥后的第2~4天出现排放峰值,之后氨挥发速率逐渐降低,并在9天内基本趋于稳定。施肥后前9天是农田氨挥发的主要排放时期,氨挥发量占基肥期氨挥发总量的70.1%;占追肥期的63.7%。华北平原春玉米农田氨挥发损失量较低(10.6 kg/hm2),有机替代能够进一步显著降低农田氨挥发损失。与NPK处理相比,HONS和FONS处理对氨挥发损失的减排率平均分别可达33.5%和58.7%。有机替代处理农田氨挥发的年际间变化显著高于单施化肥处理。相比氨挥发损失较低的2019年,2018年NPK处理的氨挥发损失增加了12.3%,而HONS处理和FONS处理分别增加了91.2%和105.0%,相应的HONS处理和FONS处理的减排率,从2019年的54.3%和71.1%,降低到22.1%和47.2%。主成分分析表明,年际间大气温度变化和土壤湿度变化是导致年际间氨挥发� 展开更多

关键词 华北平原 有机氮替代 年际间差异 氨挥发损失量 作物产量

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中国北方农田氮磷淋溶损失污染与防控机制 被引量：11

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作者 马林 王洪媛 +9 位作者 刘刚 胡克林 梁超 杜连凤 郭胜利 柏兆海 王凤花 李晓欣 王仕琴 胡春胜 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-10,共10页

突破厚包气带农田根层氮磷淋溶与地下水污染复杂定量关系和阻控机理是国际研究难点。本文系统梳理了重点研发专项"农田氮磷淋溶损失污染与防控机制"项目取得的主要进展,项目包括以下4方面研究内容:1)北方主要农区农田根层氮... 突破厚包气带农田根层氮磷淋溶与地下水污染复杂定量关系和阻控机理是国际研究难点。本文系统梳理了重点研发专项"农田氮磷淋溶损失污染与防控机制"项目取得的主要进展,项目包括以下4方面研究内容:1)北方主要农区农田根层氮磷淋溶时空规律;2)根层-深层包气带氮磷淋溶机制和主控因子;3)黑土、潮土和褐土氮磷淋溶阻控机制及其效果;4)典型农区氮磷淋溶风险与区域消减途径。主要科学发现包括:1)受土地利用类型、地下水埋深、包气带岩性、水文地质条件等综合因素的影响,黑土区、潮土区和褐土区根层氮磷淋溶规律与地下水硝酸盐超标率体现出空间不一致和较大差异性。黑土区虽然根层淋溶较小,然而受地形地貌影响,地下水水质对淋溶响应更强烈,应该进一步研究黑土区地下水水质对淋溶的响应机制。华北潮土区和褐土区厚包气带具有明显氮阻控能力,应该进一步加强厚包气带对氮磷淋溶减排机理与途径研究。2)基于长期施肥定位试验和12 m深观测井对包气带农田土壤氮盈余累积特征和淋失规律的研究发现,华北平原区的环境安全施氮量约为200kg(N)·hm-2·a-1,超过环境安全阈值的多投入氮肥中有51%淋失到1m根层以下,不合理灌溉、强降水、大孔隙和裂隙是造成土壤硝酸盐淋溶的主要因素,对包气带累积硝态氮的淋失作用可影响至6m以下土层。3)利用深层取样和生物学方法结合,对厚包气带0~10.5m原位土壤微生物的反硝化活性和微生物区系组成的研究结果表明,表层土壤是微生物进行反硝化的主要场所,深层土壤中反硝化作用显著减弱,"碳饥饿"是限制底层土壤反硝化微生物丰度与活性的关键因素;室内培养试验证实添加碳源可有效激活土壤微生物的反硝化活性,为"根层截氮包气带脱氮"的淋溶阻控机理找到了突破口。4)利用黑土、潮土和褐土区氮磷� 展开更多

关键词 面源污染 氮磷淋溶 包气带 地下水硝酸盐污染 硝酸盐脆弱区

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覆盖作物翻压对华北平原春玉米产量和土壤养分的影响 被引量：12

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作者 魏静 郭树芳 +3 位作者 翟丽梅 刘泰 杨波 孙本华 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期172-178,共7页

冬季覆盖作物-春玉米种植模式是减缓华北平原冬小麦减少导致的耕地裸露及其环境影响的新型农业生产方式,但其翻压后对华北平原下一季春玉米生长季作物产量和土壤养分及微生物学性质的影响研究鲜见。本研究以华北平原冬闲田-玉米(WFM)为... 冬季覆盖作物-春玉米种植模式是减缓华北平原冬小麦减少导致的耕地裸露及其环境影响的新型农业生产方式,但其翻压后对华北平原下一季春玉米生长季作物产量和土壤养分及微生物学性质的影响研究鲜见。本研究以华北平原冬闲田-玉米(WFM)为对照,设置毛叶苕子-玉米(VrM)、二月兰-玉米(OvM)以及冬油菜-玉米(BcM)3个覆盖作物处理,通过盆栽试验研究了冬季种植覆盖作物翻压对玉米生长季土壤理化性质、微生物量和玉米生长特性的影响。结果表明:(1)翻压覆盖作物显著提高了玉米产量以及作物养分吸收量。与WFM处理相比,OvM处理秸秆产量和籽粒产量提高幅度最大,分别为33.3%和35.5%(P<0.05);BcM处理地上部氮、磷、钾和地下部磷素吸收量显著提高(P<0.05),分别为30.7%、74.7%、57.6%和171.4%。(2)翻压覆盖作物能显著提高0~10和10~20 cm土层有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、全氮和全钾含量(P<0.05)。此外,翻压覆盖作物能显著降低玉米幼苗期土壤NH4^+-N和NO3^--N含量(P<0.05),范围为0.50~3.52和21.40~33.13mg·kg^-1。(3)在玉米的不同生育期,覆盖作物翻压处理的SMBC、SMBN和SMBP均显著高于冬闲处理(P<0.05)。综合翻压覆盖作物对华北平原玉米产量及土壤理化性质和微生物量含量的影响,华北平原冬油菜-玉米和二月兰-玉米轮作模式效果较好。 展开更多

关键词 冬季覆盖作物 土壤养分 玉米 土壤微生物量

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稻蟹共生系统温室气体排放特征及其影响因素 被引量：10

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作者 张怡彬 徐洋 +3 位作者 王洪媛 王绍蓬 翟丽梅 刘宏斌 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期931-939,共9页

稻田是农业温室气体排放的重要来源。近年来,稻田综合种养模式发展迅速,但其对温室气体排放的影响具有较大争议。为明确我国东北地区典型稻田种养模式——稻蟹共生系统温室气体排放特征,在辽宁省盘锦市大洼区开展微区试验,设置持续淹水... 稻田是农业温室气体排放的重要来源。近年来,稻田综合种养模式发展迅速,但其对温室气体排放的影响具有较大争议。为明确我国东北地区典型稻田种养模式——稻蟹共生系统温室气体排放特征,在辽宁省盘锦市大洼区开展微区试验,设置持续淹水水稻单作、晒田水稻单作和稻蟹共生3种处理,开展了不同稻田生态系统下温室气体排放特征及其主要影响因素研究。结果表明:稻蟹共生能够降低稻田N_(2)O排放,与持续淹水水稻单作处理和晒田水稻单作处理相比,稻蟹共生处理N_(2)O排放量分别降低23.9%和16.7%。稻蟹共生对CH_(4)排放的影响则取决于水稻单作的水分管理模式。相比于持续淹水水稻单作处理,稻蟹共生处理使CH_(4)排放量降低13.5%;然而相比于晒田水稻单作处理,则使CH_(4)排放量增加34.0%。整体而言,与持续淹水水稻单作处理相比,稻蟹共生处理降低了13.6%的增温潜势;与晒田水稻单作处理相比,却增加了32.6%的增温潜势。冗余分析表明,在稻田生态系统中,温室气体排放主要受田面水溶解氧和pH以及土壤中NO^(-)_(3)-N含量和pH的影响。综上,从温室气体减排潜力的角度看,与持续淹水水稻单作系统相比,稻蟹共生模式可以降低N_(2)O和CH_(4)等温室气体排放;而与晒田水稻单作系统相比,持续淹水的稻蟹共生模式会增加温室气体排放。 展开更多

关键词 稻蟹共生 N_(2)O CH_(4) 增温潜势 稻田

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黄腐酸添加量对低氮胁迫下小麦生长和根系形态的影响 被引量：7

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作者 于晟玥 牛银星 +5 位作者 王泽平 李福贵 柴龙行 冯彪 韩燕来 王祎 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期323-333,共11页

【目的】黄腐酸(FA)是腐植酸中分子量较小、活性最大的组分,作为一种生物刺激素,FA可以促进植物生长,提高植株的抗逆性。研究黄腐酸不同添加量对低氮胁迫下小麦生长及根系形态的影响,为小麦减氮增效提供实践和理论参考。【方法】以小麦... 【目的】黄腐酸(FA)是腐植酸中分子量较小、活性最大的组分,作为一种生物刺激素,FA可以促进植物生长,提高植株的抗逆性。研究黄腐酸不同添加量对低氮胁迫下小麦生长及根系形态的影响,为小麦减氮增效提供实践和理论参考。【方法】以小麦品种‘鑫华麦818’为材料进行了水培试验。将营养液氮浓度调节为硝态氮0.1 mmol/L模拟低氮胁迫(LN),并分别设置FA添加量0、30、60、90、120 mg/L,即LN-FA0、LN-FA30、LN-FA60、LN-FA90、LN-FA120,共5个处理;以正常供氮营养液(硝态氮4 mmol/L)为对照(NN)。分析了小麦根系形态、植株生物量、植株氮浓度、氮累积量、叶片氮代谢关键酶活性等指标。【结果】与LN-FA0相比,LN-FA30、LN-FA60、LN-FA90和LN-FA120处理的地上部生物量分别提高了16.31%、23.18%、26.75%和35.16%,LN-FA120的地上部生物量与正常氮处理已无显著差异;LN-FA30、LN-FA60和LNFA90总根长增加了35.00%~44.67%,根表面积增加了39.93%~95.42%,根体积增加了55.38%~144.61%,根尖数增加了62.88%~90.12%,主根长增加了26.29%~31.71%(P≤0.05)。将根系按照直径划分为4个等级,FA处理主要促进了小麦Ⅰ~Ⅲ级根系的生长。与LN-FA0相比,4个FA处理均显著提高了小麦地上部氮累积量、根系氮吸收效率和地上部氮分配比例,显著提高了小麦叶片谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性。上述全部指标,除地上部生物量外,FA的提升效果均随FA添加量增加至90 mg/L达到最高值,FA120则不同程度地降低了对各指标的提升效果。【结论】低氮胁迫下,适宜黄腐酸添加量可显著促进小麦Ⅰ~Ⅲ级根系的生长,提高总根长、主根长、根表面积、根体积和根尖数,进而显著提高小麦根系氮吸收效率以及在地上部的氮分配率,并通过提高低氮叶片的GOGAT和GDH活性增强植株氮代谢,促进地上部生物量积累。黄腐酸添加量在30~90 mg/L范围内,效果随黄腐酸� 展开更多

关键词 小麦 低氮胁迫 黄腐酸 生物量 根系形态 氮代谢

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华北丘陵及平原有机及常规农田地表蜘蛛多样性研究 被引量：7

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作者 刘入华 孙仁华 +4 位作者 宋成军 刘庆生 刘云慧 段美春 张旭珠 《中国生态农业学报（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期492-499,共8页

为满足日益增长的粮食需求,丘陵地区的农业发展已受到越来越多的重视,而农业集约化生产是导致生物多样性丧失的主要原因之一。为了解地形区域、生产管理模式及边界树篱带对农田地表天敌多样性的影响,在我国华北典型农区,选取5种农田,包... 为满足日益增长的粮食需求,丘陵地区的农业发展已受到越来越多的重视,而农业集约化生产是导致生物多样性丧失的主要原因之一。为了解地形区域、生产管理模式及边界树篱带对农田地表天敌多样性的影响,在我国华北典型农区,选取5种农田,包括丘陵地区的常规管理无植物篱玉米地(CM)、常规管理有植物篱玉米地(CMH)、有机管理无植物篱玉米地(OM)、有机管理有植物篱玉米地(OMH)和平原地区常规管理无植物篱玉米地(PCM),于2019年8—9月采用陷阱法展开蜘蛛多样性调查。结果表明:处于丘陵地区的玉米地蜘蛛的香农多样性和物种稀疏指数显著高于平原地区,有机管理下的玉米地蜘蛛物种稀疏指数显著高于常规管理下的玉米地,有植物篱的玉米地蜘蛛的物种稀疏指数高于无植物篱的玉米地;且丘陵与平原、有植物篱与无植物篱、有机和常规管理下蜘蛛群落结构显著不同。基于上述研究结果,研究建议农业发展和生物多样性保护应当加强区域土地利用规划和分区管理;丘陵地区因受人类干扰较小,维持了较平原地区更高的蜘蛛物种库,可以作为集约化农区生物多样性保护的热点区,农业发展应优先规划发展低集约化的生产模式(如有机农业等),并加强景观多样性建设。而平原地区也应合理保留农田半自然边界带和降低集约化管理强度以推动生态环境改善和绿色发展。 展开更多

关键词 丘陵 平原 常规农田 有机农业 植物篱

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深松结合秸秆还田对黑土孔隙结构的影响 被引量：7

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作者 杨建君 盖浩 +3 位作者 张梦璇 蔡育蓉 王力艳 王立刚 《中国农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期892-906,共15页

【目的】东北黑土实施深松结合秸秆还田对土壤孔隙结构影响的研究缺乏明确性结论,为此开展本研究,旨在研究深松结合秸秆还田对黑土结构的影响机制,为合理耕层创建提供科学依据。【方法】利用在东北典型黑土区--黑龙江省绥化市青冈县开展... 【目的】东北黑土实施深松结合秸秆还田对土壤孔隙结构影响的研究缺乏明确性结论,为此开展本研究,旨在研究深松结合秸秆还田对黑土结构的影响机制,为合理耕层创建提供科学依据。【方法】利用在东北典型黑土区--黑龙江省绥化市青冈县开展的5年田间定位试验为平台,设置农民常规耕作(FP)、单独深松25 cm(T2)、深松25 cm结合秸秆还田(T3)和深松35 cm结合秸秆还田(T4)等处理,采用CT扫描技术开展土壤孔隙结构可视化和定量化研究,并结合田间持水量和容重等指标,探究深松结合秸秆还田对黑土孔隙结构的影响。【结果】通过土壤孔隙二维和三维图像可以清晰看出,各处理0-20 cm土层孔隙分布均明显少于20-40 cm土层,深松结合秸秆还田(T3、T4)的孔隙分布明显多于FP,增加了结构更为复杂的大孔隙。定量化分析表明,相较于FP,单独深松25 cm(T2)显著提高20-30 cm土层总孔隙度103.0%(P<0.05),主要通过显著提高小孔隙(孔隙直径d≤0.50 mm)孔隙度91.3%和中孔隙(0.50 mm<d≤1.00 mm)孔隙度143.5%来实现(P<0.05);而深松结合秸秆还田(T3、T4)则可显著提高0-30 cm土层总孔隙度109.8%-382.7%(P<0.05),主要通过显著提高大孔隙(d>1.00 mm)孔隙度221.5%-661.7%和中孔隙孔隙度105.4%-544.9%来实现(P<0.05)。T3、T4还显著提高了0-30 cm土层孔隙的分形维数9.9%-17.7%(P<0.05),降低了欧拉数32.4%-66.4%(P<0.05),显著提高田间持水量24.2%-40.6%(P<0.05)。进一步分析得出不同孔径孔隙度、总孔隙度与田间持水量、分形维数呈极显著正相关,与欧拉数呈极显著负相关(P<0.01)。【结论】深松结合秸秆还田能够提高黑土大中孔隙的孔隙度、改善孔隙结构和连通性、增加田间持水量,尤以深松35 cm结合秸秆还田的效果最为显著,可作为东北黑土合理耕层构建的推荐措施。 展开更多

关键词 东北黑土 深松结合秸秆还田 CT扫描技术 土壤孔隙结构

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密云水库白河流域基流演变特征 被引量：8

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作者 王晨杨 闫铁柱 +1 位作者 翟丽梅 华玲玲 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3181-3190,共10页

基流是水文过程的一个重要组成部分,选择科学合理的基流分割方法,研究明确影响基流变化的驱动因素,对于保证河湖的生态水量至关重要。以北京密云水库的白河流域为例,根据白河流域张家坟水文站1967—2012年的实测径流数据和相关气象数据... 基流是水文过程的一个重要组成部分,选择科学合理的基流分割方法,研究明确影响基流变化的驱动因素,对于保证河湖的生态水量至关重要。以北京密云水库的白河流域为例,根据白河流域张家坟水文站1967—2012年的实测径流数据和相关气象数据,对比分析了局部最小值法、单参数数字滤波法和递归数字滤波法三种方法的基流分割结果,并从气候变化和人类活动两方面分析影响基流变化的驱动因素。结果表明,相比局部最小值法和单参数数字滤波法,递归数字滤波法在白河流域有着更好的应用稳定性;在密云水库白河流域,基流对河川径流有着相当高的贡献比例(BFI>0.65);1967—2012年白河流域年基流量存在极显著的减少趋势(P<0.01),而年基流指数值基本保持不变。白河流域基流序列分别在1980年和1999年发生了突变,其中1999年的突变主要受到降雨过程(气候变化)的影响,而1980年的突变点主要受到其他因素(如人类活动)的影响。 展开更多

关键词 基流 白河流域 分割方法 演变特征

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辽河三角洲稻区缓释肥施用下氮肥减施潜力研究 被引量：6

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作者 彭晓宗 翟丽梅 +3 位作者 王洪媛 宫亮 武淑霞 刘宏斌 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期51-60,共10页

为明确辽河三角洲典型单季稻区氮肥减施潜力,采用区域施肥调查和田间试验相结合的方法,以了解区域施肥现状以及不同缓释肥减量替代化肥对产量、氮素供给和流失风险的影响。结果表明,目前辽河三角洲单季稻氮肥施用量主要分布在200~350 kg... 为明确辽河三角洲典型单季稻区氮肥减施潜力,采用区域施肥调查和田间试验相结合的方法,以了解区域施肥现状以及不同缓释肥减量替代化肥对产量、氮素供给和流失风险的影响。结果表明,目前辽河三角洲单季稻氮肥施用量主要分布在200~350 kg·hm^(-2)之间,区域平均施氮量为294.5 kg·hm^(-2),区域平均经济产量为10479.9 kg·hm^(-2),依据水稻需氮量计算得出适宜的施氮量为182~202 kg·hm^(-2)。经研究表明,根据目前区域内可选择的肥料类型选择适宜的缓释肥料,减氮潜力在19.2%~30.8%之间,在保证作物产量的条件下,可以提高1.39%~15.79%的氮肥利用率,维持土壤养分含量,有效降低田面水中68.4%~79.6%的氮含量,增加541.4~5816.6元·hm^(-2)的经济效益。综上,在减氮潜力较高的地区,适当减氮条件下施用缓释肥可以在保证作物产量的同时降低氮素损失的环境风险,减少人工成本,提高经济效益。 展开更多

关键词 面源污染 氮 减量施肥 水稻 缓释肥料

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不同还田方式下芒果修剪枝叶腐解以及养分释放特征

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作者 陈开骥 周柳强 +5 位作者 彭嘉宇 雷秋良 沈小微 刘昔辉 唐新莲 区惠平 《江苏农业科学》 北大核心 2024年第10期241-247,共7页

通过研究地表覆盖和翻理2种不同还田方式下芒果修剪枝叶的腐解和养分释放特征,为芒果修剪枝叶的合理利用和芒果园的施肥管理提供理论依据。以修剪的芒果枝条、叶片为研究对象,采用网袋法,设置地表覆盖和翻埋2种还田方式,研究不同还田方... 通过研究地表覆盖和翻理2种不同还田方式下芒果修剪枝叶的腐解和养分释放特征,为芒果修剪枝叶的合理利用和芒果园的施肥管理提供理论依据。以修剪的芒果枝条、叶片为研究对象,采用网袋法,设置地表覆盖和翻埋2种还田方式,研究不同还田方式下芒果枝叶的腐解及氮(N)、磷(P)和钾(K)养分释放特征。结果表明,0~60 d是芒果枝叶的快速腐解期,其重量减少量占腐解期总重量减少量的58.7%~71.9%。Olson指数衰减模型模拟结果表明,叶片腐解速率快于枝条,2种还田方式的枝条腐解速率无显著差异,地表覆盖处理叶片腐解速率快于翻埋处理。枝条N养分归还指数在腐解期表现为先降低后上升的趋势,叶片N养分归还指数在地表覆盖处理下逐渐上升。枝叶P养分归还指数均表现为先上升后降低再上升的趋势。K养分归还指数在0~30 d快速上升,之后再缓慢上升。经过240 d的腐解,枝条N、P、K的养分归还指数分别是-9.30%~-2.82%、78.15%~78.75%和95.27%~96.09%;经过180 d的腐解,叶片N、P、K的养分归还指数分别是63.95%~76.41%、77.08%~79.85%和95.59%~96.77%,芒果枝叶养分归还指数表现为K>P>N。与翻埋处理相比,地表覆盖处理显著或极显著降低枝条腐解120、180 d的N和P养分归还指数,极显著提高叶片腐解120、150 d的N养分归还指数,显著提高叶片腐解180 d的N养分归还指数和腐解150 d的P养分归还指数,对枝叶K养分归还指数无显著影响。地表覆盖还田较翻埋还田更有利于促进芒果叶片的腐解及其N、P养分释放;芒果枝条还田会导致N、P富集,需适时补充氮肥和磷肥,2种还田方式下K的释放可适当减少钾肥施用。 展开更多

关键词 芒果 还田方式 腐解 养分释放 养分归还指数

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