Sorption, degradation and mobility of microcystins in Chinese agriculture soils: Risk assessment for groundwater protection

In the present paper, sorption, persistence, and leaching behavior of three microcystin variants in Chinese agriculture soils were examined. Based on this study, the values of capacity factor and slope for three MCs variants in three soils ranged from 0.69 to 6.00, and 1.01 to 1.54, respectively. The adsorption of MCs in the soils decreased in the following order: RR > Dha(7) LR > LR. Furthermore, for each MC variant in the three soils, the adsorption rate in the soils decreased in the following order: soil A > soil C > soil B. The calculated half-time ranged between 7.9 and 17.8 days for MC-RR, 6.0-17.1 days for MC-LR, and 7.1-10.2 days for MC-Dha(7) LR. Results from leaching experiments demonstrated that recoveries of toxins in leachates ranged from 0-16.7% for RR, 73.2-88.9% for LR, and 8.9-73.1% for Dha 7 LR. The GUS value ranged from 1.48 to 2.06 for RR, 1.82-2.88 for LR, and 1.76-2.09 for Dha(7) LR. Results demonstrated the use of cyanobacterial collections as plant fertilizer is likely to be unsafe in soils. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

STUDIES ON THE PURIFICATION AND RECLAMATION OF WASTE-WATER FROM A MEDIUM-SIZED CITY BY AN INTEGRATED BIOLOGICAL POND SYSTEM

The feasibility of an inexpensive wastewater treatment system is evaluated in this study. An integrated biological pond system was operated for more than 3 years to purify the wastewater from a medium-sized city, Central China. The experiment was conducted in 3 phases with different treatment combinations for testing their purification efficiencies. The pond system was divided into 3 functional regions: influent purification, effluent upgrading and multi-utilization. These regions were further divided into several zones and subzones. Various kinds of aquatic organisms, including macrophytes, algae, microorganisms and zooplankton, were effectively cooperating in the wastewater treatment in this system. The system attained high reductions of BOD5, COD, TSS, TN, TP and other pollutants. The purification efficiencies of this system were higher than those of most traditional oxidation ponds or ordinary macrophyte ponds. The mutagenic effect and numbers of bacteria and viruses declined significantly during the process of purification. After the wastewater flowed through the upgrading zone, the concentrations of pollutants and algae evidently decreased. Plant harvesting did not yield dramatic effects on reductions of the main pollutants, though it did significantly affect the biomass productivity of the macrophytes. The effluent from this system could be utilized in irrigation and aquaculture. Some aquatic products were harvested from this system and some biomass was utilized for food, fertilizer, fodder and some other uses. The wastewater was reclaimed for various purposes.

Spectrum broadening and reshaping via gain compensation of fiber amplifier

We report a novel technique to broaden and reshape the spectrum of picosecond laser pulse based on the seeder of gain switch laser diode and Yb(3+)-doped fiber amplifier (YDFA). From compensating the seed spectrum with the gain of YDFA, the seed pulse of 7 nm bandwidth is broadened to 20 nm, and the flat top spectral shape is obtained as well. A self-made fiber coupled tunable filter is used to realize the tunable output laser with the wavelength range from 1053 nm to 1073 nm and the line width of 1.4 nm.

施肥措施对黄土旱塬区小麦产量和土壤有机碳积累的影响

利用中国科学院长武农田生态试验站的长期田间试验(1984年2~007年),研究了小麦产量,耕层有机碳变化,评价了土壤管理和气候因素对土壤有机碳(Soil organic C,SOC)变化的影响。研究涉及6个处理:休闲地(F);不施肥(CK);有机肥(M);氮肥(N);氮、磷肥(NP)和氮、磷、有机肥(NPM)处理。结果表明,施肥可以显著提高作物产量和SOC积累,CK、M、N、NP、NPM处理平均产量依次为1.5、2.6、2.0、3.3、4.0 t/hm2,2007年F、CK、M、N、NP、NPM处理0—20 cm土层SOC积累量依次为-1.09、0.76、8.59、1.02、3.42和9.5 t/hm2。作物产量与SOC含量呈显著的正相关关系(r=0.80),有机碳输入量与SOC含量相关性更好(r=0.97),外源有机碳的输入也是提高SOC的重要措施。施肥措施对作物固碳和SOC影响存在显著(P<0.05)差异。土壤固碳速率(Y)与SOC输入量(X)符合线性方程Y=0.231X-0.0813(r=0.98)。施肥可以提高黄土高原半干旱地区土壤生产力和SOC的积累,且无机肥和有机肥配施效果最佳。

乙酰丙酸钾对黄土高原山地红枣生长发育及产量品质的影响

选用9 a生盛果期矮化密植梨枣树为试验材料,研究乙酰丙酸钾叶面喷施对黄土高原山地红枣生长发育及产量品质的影响。结果表明:叶面喷施稀释800倍的乙酰丙酸钾,对枣树的生长发育、产量和品质都有明显的促进作用,建议在黄土高原区红枣实际生产中采用稀释800倍的乙酰丙酸钾喷施。

氮施用量对夏玉米土壤水氮动态及水肥利用效率的影响

采用田间小区试验,监测夏玉米不同生长期土壤水分和硝态氮剖面含量变化,研究不同施氮量对其时空变化及籽粒产量、水肥利用效率的影响,探讨氮肥对水肥资源高效利用的调节作用。结果表明:不同施氮处理,土壤剖面水分和硝态氮随土壤深度的变化趋势基本一致,即表层50 cm土壤水分和硝态氮含量较高且呈降低态,50~110 cm相对较低且波动较小,灌浆期二者均达到最低值;各生长期表层50 cm土壤含水量呈不施氮处理均高于施氮处理,50~110 cm土层则相反;施氮能提高土壤硝态氮含量,土壤硝态氮运移受土壤水分状况和含量的影响,含量越高,向下移动越深;施氮能显著提高水分利用效率及籽粒产量,增产效果明显(增产28.52%~37.86%),二者均以施氮240 kg/hm2处理最高;随施氮量的增加籽粒产量及籽粒吸氮量和水分利用效率增幅均表现为先升高后降低之趋势,当施氮量超过240 kg/hm2后,籽粒产量和水分利用效率提高并不显著;不施氮与施氮处理氮素生产力、氮肥利用率之间均存在极显著差异。在本试验条件下,从控制土壤硝态氮积累及取得较高的产量和氮素利用率综合考虑,夏玉米的适宜施氮量范围应控制在120~240 kg/hm2较好。

黄土丘陵区免耕条件下两种土壤酶活性变化

为了确定合理环保的耕作制度,2007~2008安塞田间定位试验黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine maxL)、玉米(Zea maysL)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosumLinn.)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤脲酶、蔗糖酶活性。结果表明:在作物花期,大豆、玉米土壤脲酶活性较高,蔗糖酶活性较低,而红小豆、马铃薯则与之相反,差异极显著。到作物收获后,玉米土壤脲酶、蔗糖酶活性增高,增幅在83%以上,而马铃薯、红小豆、大豆三种作物土壤脲酶活性降低,降幅在10%以上,蔗糖酶活性增强,增幅在40%以上。从花期到收获后,免耕降低了土壤脲酶活性,提高了土壤蔗糖酶活性,在黄土丘陵沟壑旱作农区两种土壤酶活性表现较优的作物为大豆、玉米,较优的处理为NM玉米、NF大豆,其田间环保效应为:作物生长期间两种酶活性比较高,收获后两种酶活性则降低,有利于提高作物生长期土壤肥效利用率,减少作物收获后温室气体的排放。

宁南山区施肥对马铃薯生长发育、产量及品质的影响

为探讨在宁南山区不同施肥处理下马铃薯生长发育和产量最佳施肥方式,采取随机区组设计进行田间试验,开展对马铃薯产量和品质影响的研究。结果表明,在当地条件下,处理10收获期干物质积累总量平均比对照增加30.97%,各施肥处理收获期的干物质累积量比对照增加7.35%~73.31%。马铃薯生长发育最佳施肥方式是N 300 kg/hm2、P2O5200 kg/hm2、K2O 200 kg/hm2、M 17.5 t/hm2,(氮肥基施和追肥各一半,磷肥和钾肥以及有机肥全部基施),能增加马铃薯产量并能增加淀粉含量,从而提高马铃薯产品品质。在宁南山区马铃薯生产中可以推广应用这种肥料组配方案。

施磷对夏玉米土壤硝态氮、吸氮特性及产量的影响

研究不同施磷水平对夏玉米生长期土壤硝态氮时空分布、累积量及玉米籽粒产量的影响,为夏玉米合理施肥提供参考依据。【方法】采用田间小区试验,在施磷水平分别为0,60,120和180 kg/hm2时,研究施磷对夏玉米产量及土壤氮素吸收累积的影响。【结果】在0~110 cm土层,随土壤剖面深度的增加,土壤硝态氮含量逐渐降低,0~30 cm土层明显高于30~110 cm土层且变幅较大,施磷肥能显著降低土壤硝态氮含量。随夏玉米生育期推进,0~110 cm土层硝态氮累积量呈先降低后升高的趋势,于灌浆期达到最低值;当施磷水平为120 kg/hm2时,成熟期0~110 cm土层硝态氮累积量低于施磷60和180 kg/hm2的处理;施磷肥能显著增加玉米籽粒产量、籽粒吸氮量及氮收获指数,均以施磷水平为120 kg/hm2时最高。【结论】在施氮基础上施用磷肥,有利于提高玉米籽粒产量,促进作物对氮素的吸收累积,减少土壤中硝态氮的累积及向更深土层中的运移量。

陕北黄土丘陵沟壑区水土保持耕作及施肥下农田土壤种子库特征

为了探明多年免耕下农田恶性杂草发生的机理,提高保护性耕作下作物对农田恶性杂草持久稳定的抑制效果,依据陕西安塞田间4a的定位试验,采用小区调查取样和室内实验相结合的方法,从物种组成、密度特征、多样性以及相似性特征等方面,研究了黄土丘陵旱作农区大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)、红小豆(Semen Phaseoli)、马铃薯(Solanum tuberosum)在翻耕化肥(CF)、翻耕有机肥(CM)、翻耕无肥(CN)、免耕化肥(NF)、免耕有机肥(NM)、免耕无肥(NN)等水平下的农田土壤种子库。结果表明:(1)4种作物24种土样中共萌发出12个物种1965株幼苗,隶属于7科12属。1年生杂草占94%,棒头草(fugax nees ex steud)、苋菜(Acalypha australis)、马唐(Digitaria sanguinalis)、早熟禾(Poasphondylodes)为优势种,占87%。(2)在0～20cm土层不同处理间,土壤种子库的密度变动于(282.9±63.4)～(7482.5±1078.3)粒.m-2,其中,红小豆小区>马铃薯小区>大豆小区>玉米小区;翻耕小区>免...

水肥处理对黄瓜土壤养分、酶及微生物多样性的影响

以津优1号黄瓜为试材,设3个土壤相对含水量水平(50%～60%、70%～80%、90%～100%)和2个肥料追施量(600kgN·hm-2和420kgP2O5·hm-2,420kgN.hm-2和294kgP2O5·hm-2)处理,研究了不同水肥供应对日光温室黄瓜土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响.结果表明:土壤中NH4+-N含量随施肥量的增加而提高,随土壤相对含水量的增加而降低;水肥供给的增加有利于提高土壤中速效磷含量和蔗糖酶活性;肥料增加使土壤中蛋白酶活性降低,而水分降低使土壤中脲酶活性提高.土壤中微生物多样性与土壤中养分含量无显著相关性,与土壤脲酶活性呈显著正相关,与蔗糖酶活性呈显著负相关.土壤相对含水量70%～80%、氮肥追施量600kgN·hm-2和420kgP2O5.hm-2处理的土壤养分含量、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性较高,且土壤中微生物多样性和均匀度显著高于其他处理,土壤生产潜力最优.

氮磷肥配施对夏玉米土壤含水量及水分利用效率的影响

随土壤剖面深度的增加,土壤含水量逐渐降低,上层土壤含水量变幅大于下层。在同一氮肥水平下,夏玉米各生长期内0~50 cm土层含水量呈施磷处理高于不施磷处理,50~110 cm土层则反之。苗期—拔节—灌浆—收获期0~110 cm土壤蓄水量呈升高—降低—升高趋势;苗期呈氮磷配施处理高于单施氮肥处理,其它生长期氮肥与磷肥水平为120 kg/hm2配施处理最高;表层50 cm土层蓄水量均呈现氮磷配施处理高于单施氮肥处理,50~110 cm土层则反之。氮磷配施能显著提高产量及水分利用效率,二者均以配施磷肥120 kg/hm2处理最高;当施磷量超过120 kg/hm2后,产量和水分利用效率反而有下降趋势。

新型土壤改良剂对冬小麦生长及养分吸收的影响

通过对冬小麦施加一种以秸秆为主要原料研制的新型土壤改良剂(简称PJG),采用田间试验,探讨其对冬小麦生长、产量、各生长期养分含量及氮、磷累积吸收量的影响。结果表明:施加PJG土壤改良剂能提高小麦地上部各生长期干物质累积量,单施可提高8.4%,与氮肥配施可提高37.8%;可增加植株地上部各器官中氮、磷含量及其累积吸收量,但对钾素影响不大。施加1 500 kg/hm2的PJG改良剂,能较对照增产1.90%,与氮肥配施效果更佳,最高增产9.96%。综合考虑,应用PJG土壤改良剂时应与适量的氮肥配施,对作物的生长和产量的提高效果更佳。

旱塬冬小麦水分利用特征及对施肥的响应

为了揭示施肥对黄土高原旱地冬小麦水分利用效率(WUE)的影响,通过对不同施肥处理条件下水分利用效率相关指标的研究发现:增施氮肥降低了小麦生育前期的叶片WUE,而提高了小麦生育后期的叶片WUE,并显著提高了小麦的叶面积指数(LAI),而增施磷肥效果不明显。增施氮肥显著提高了小麦的生物量和产量,从而提高了相应的生物量WUE和产量WUE;增施磷肥对小麦的生物量和产量的提高有一定的促进作用,但对生物量WUE和产量WUE的提高不明显。生物量、产量、LAI和相应的生物量WUE、产量WUE都呈极显著正相关,说明通过施肥提高了小麦的LAI,进而提高了群体光合效率和干物质积累,从而提高了水分利用效率。

长期施用氮、磷和有机肥对不同种植体系土壤有效硫累积的影响

以22年定位试验为基础,研究了长期施用氮、磷和有机肥(NPM)对不同种植体系土壤有效硫在剖面上分布与累积状况。结果表明,在60—80 cm土层各处理出现第一个累积峰,累积峰值为粮饲轮作31.3,玉米连作29.2,小麦连作27.9,粮豆轮作25.6,苜蓿连作24.0 mg/kg;在140—180 cm土层各处理又出现有效硫的第二个累积峰,累积峰值为粮饲轮作44.7,粮豆轮作43.1,小麦连作41.0,玉米连作39.7,苜蓿连作36.5 mg/kg。第二累积峰值均大于第一累积峰值。0—200 cm土层有效硫总累积量粮饲轮作高达746.3 kg/hm~2,其次为玉米连作640.6,粮豆轮作为638.3,小麦连作为622.4,苜蓿连作最小为557.3 kg/hm~2。长期施用磷肥和有机肥是有效硫在土壤中累积的主要因素,有效硫在土壤剖面上有向深层迁移的趋势。不同作物对硫的吸收利用差异和不同种植方式对有效硫的累积与分布产生影响。