反硝化细菌研究进展

从反硝化细菌的种类、形态特征、应用、反硝化作用影响因素等方面概要的叙述了国内外在反硝化细菌方面研究的进展,并展望了以后的研究和应用。     

污水对红树林人工湿地硝化和反硝化作用研究

通过对红树林人工湿地小试系统在城市生活污水处理和自来水处理下的硝化作用和反硝化作用强度的研究,探讨污水排放对红树林人工湿地的硝化和反硝化作用的影响以及硝化和反硝化作用在不同红树植物、基质不同深度的变化规律。结果表明:红树林人工湿地可同时进行硝化和反硝化作用,硝化、反硝化作用分别与硝化、反硝化菌的数目呈显著正相关,污水排放会极显著增加基质的硝化和反硝化作用。不同深度的硝化、反硝化作用不同,基质上层(0~10 cm)的硝化作用能力极显著高于下层(10~20 cm),反硝化作用刚好相反,但差异不显著。有红树植物人工湿地的硝化、反硝化作用要强于无植物系统,不同植物人工湿地系统的硝化作用强弱依次是:秋茄桐花树海桑,差异不显著,反硝化作用强弱顺序刚好相反,但差异显著。相关性分析表明,硝化、反硝化作用与基质有机质、盐度及p H值显著相关。     

外加碳源影响水体异养反硝化脱氮的研究进展

近年来,水体硝酸盐污染受到世界范围内的广泛关注,从去除硝酸盐污染和降低脱氮成本两个方面考虑,生物反硝化法是比较经济、实用的方法。目前,反硝化过程主要是通过异养反硝化作用实现,碳源作为反硝化过程的电子供体,是影响反硝化过程的主要因素,当污水中碳氮比偏低时,需要考虑添加额外碳源提高异养反硝化作用速率,保证反硝化过程的正常进行。针对现有问题综述常用的几种主要外加碳源以及它们对反硝化作用的影响,为今后寻找到更加经济、有效的外加碳源提供参考。     

地下水脱氮技术研究进展

本文从两个方面对地下水脱氮现状进行了总结,其一是原位处理脱氮和非生物技术和脱氮工艺;其二是脱氮的新技术研究现状。文章重点综述了适合于浅层地下水环境条件的新技术——好氧反硝化,该工艺有许多问题待深入研究,如好氧反硝化机理、好氧反硝化作用进程与中间产物、^15N、17-18O同位素法引入到好氧反硝化作用同理的研究、地下水好氧反硝化工程技术参数等。     

潜流型人工湿地硝化和反硝化作用强度研究

对芦苇、美人蕉、空白潜流型人工湿地中硝化、反硝化作用强度进行了对比研究. 结果表明, 潜流型湿地硝化作用强度受温度影响显著, 且与总氮、氨氮去除率显著相关. 各湿地硝化、反硝化作用强度的空间分布具有明显分层现象, 湿地表层高于深层. 芦苇湿地表层硝化作用强度呈中间高、两端低的变化趋势; 深层则沿程递减; 反硝化作用强度沿程变化不明显. 垂直流湿地平均硝化作用强度高于水平流湿地; 有植物湿地高于空白湿地; 芦苇湿地高于美人蕉湿地. 植物根系分泌物直接影响硝化作用强度, 根际硝化作用强度由根面至非根区递减. 潜流湿地具有较强的反硝化潜力, 反硝化作用强度明显高于硝化作用强度.     

不同氧化还原电位条件下稻田土壤中15N标记硝态氮的反硝化作用

氧化还原状况是影响土壤中反硝化作用的主要环境因子之一通过不同氧化还原条件下１５Ｎ标记硝态氮反硝化作用的培养试验，结合１５Ｎ气态损失的直接测定方法．研究了反硝化作用发生的氧化还原条件，可为进一步阐明稻田土壤中硝化－反硝化作用氮素损失发生机制提供直接依据．结果表明，氧化和还原条件下均能进行硝态氮的反硝化作用；在４周的培养试验期间，直接测得的氧化（Ｅｈ－２９０－３３０ｍＶ）和还原（Ｅｈ－１１４－４２ｍＶ）条件下的１５Ｎ气态损失分别占加入量的６０．２３±８．０４％和８３．８９±４．７９％．但是，氧化条件下反硝化作用速率明显减缓，外加的硝态氮的半衰期延长，显示了溶解Ｑ２对反硝化作用的抑制作用对反硝化作用进程的模型研究表明速率常数及相应的半衰期作为土壤反硝化作用潜在能力的衡量指标可能优于传统的土壤反硝化势表征方法（反硝化作用百分率），而１５Ｎ示踪－质谱计法直接测定与模型研究相结合则有可能对土壤及其他环境中的反硝化作用作出更恰当的评价．     

不同氧化还原电位条件下稻田土壤中15N标记硝态氮的反硝化作用

 氧化还原状况是影响土壤中反硝化作用的主要环境因子之一通过不同氧化还原条件下¹⁵N标记硝态氮反硝化作用的培养试验，结合¹⁵N气态损失的直接测定方法．研究了反硝化作用发生的氧化还原条件，可为进一步阐明稻田土壤中硝化－反硝化作用氮素损失发生机制提供直接依据．结果表明，氧化和还原条件下均能进行硝态氮的反硝化作用；在4周的培养试验期间，直接测得的氧化（Eh₇－290－330mV）和还原（Eh₇－114－42mV）条件下的¹⁵N气态损失分别占加入量的60.23±8.04％和83.89±4.79％．但是，氧化条件下反硝化作用速率明显减缓，外加的硝态氮的半衰期延长，显示了溶解O₂对反硝化作用的抑制作用对反硝化作用进程的模型研究表明速率常数及相应的半衰期作为土壤反硝化作用潜在能力的衡量指标可能优于传统的土壤反硝化势表征方法（反硝化作用百分率），而¹⁵N示踪－质谱计法直接测定与模型研究相结合则有可能对土壤及其他环境中的反硝化作用作出更恰当的评价．     

人工快速渗滤池微生物活性的研究

基于微生物活性测定方法,研究了人工快速渗滤池中各层中微生物数量、酶活性、硝化作用、反硝化作用和呼吸作用强度.结果表明,好氧细菌在数量上占绝对优势;各种微生物大都呈现出从表层到底层数量逐渐减少的规律;0～20cm砂层的脲酶、脱氢酶和磷酸酶活性明显高于其他层;在快渗池内,氮转化以硝化作用为主,反硝化作用比较弱;渗滤池上部呼吸作用明显强于中下部,与微生物的分布呈正相关.     

反硝化在土壤及地下水中的净化作用

综述了土壤及地下水系统中反硝化作用的研究进展，详细地介绍了反硝化作用的原理和机制，用以防治地表水和地下水的污染。     

人为干扰对闽江河口湿地土壤硝化-反硝化潜力的影响

选择闽江河口芦苇湿地为研究对象,研究了人为干扰活动(养殖塘、污染物排放和农业活动)对湿地土壤硝化-反硝化潜力的影响.结果表明,人类干扰活动对湿地土壤硝化和反硝化潜力均具有显著影响,4种土壤的硝化潜力表现为水稻田>养殖塘>排污闸口>芦苇湿地,其最大硝化率分别为103.45%、99.38%、12.58%和4.16%,而反硝化作用的变化规律则与之相反,24d内的最大反硝化率分别为21.89%、26.95%、78.15%和88.28%,说明人类干扰和管理程度越大,土壤硝化潜力越大,反硝化潜力越弱.土壤NO3--N含量是闽江河口地区不同人为干扰方式下土壤硝化-反硝化作用差异的重要指示指标,土壤pH值与土壤硝化-反硝化作用也具有密切关系,而土壤有机质、全氮、全磷和可溶性碳含量以及电导率等则与土壤硝化-反硝化作用不具有显著的相关关系.人类干扰活动导致土壤硝化能力的提高,反硝化能力的降低,能够增加土壤氮素以硝态氮形式淋失的风险.     

土壤化学反硝化及N2O产生机理研究进展

传统观点认为土壤氮素转化要有微生物的参与,但越来越多的研究发现,非生物转化在一些特定条件下同样发挥着不可忽略的作用,该途径下N₂O产生量甚至超过生物学过程而占主导作用.作为一种重要的非生物土壤氮素转化方式,化学反硝化产生途径虽然已经被发现近一个世纪,但在现代生态学研究中通常因研究分散而往往被忽视.鉴于此,对土壤化学反硝化及N₂O产生机制、影响因素的研究进展进行总结,并对化学反硝化的不足和薄弱环节提出展望.结果表明:土壤化学反硝化及N₂O产生的机制主要包括高价氮还原和羟胺分解两种作用;影响土壤化学反硝化的因素主要包括pH、温度、反应底物浓度、有机质、固相界面及金属离子,如高pH、固相界面和Cu2+的存在均会促进化学反硝化过程;不同形态Fe直接参与化学反硝化生成N₂O的途径不同,主要包括Fe2+还原NO₂-和NO₃-,Fe3+氧化NH₂OH.然而,现有研究对于化学反硝化机理的边界划分等问题仍不明确,因此,建议强化羟胺在土壤化学反硝化途径中作用机理的基础性研究,以及多因素综合影响下化学反硝化强度和N₂O产生特征方面的应用性研究.      

农田土壤N2O产生的关键微生物过程及减排措施

氧化亚氮(N2O)作为一种重要的温室气体,其全球排放总量仍然在持续上升.它不仅可以产生温室效应,还可以间接破坏臭氧层,使其在全球气候变化和生态环境变化研究中备受关注.土壤生态系统是大气中N2O的最重要排放源.本文详细论述了农田土壤中反硝化作用、硝化作用、硝化微生物的反硝化作用以及硝酸盐异化还原成铵作用等过程产生N2O的微生物学机制,并从土壤理化性质(土壤pH、氮素、有机质、土壤温度和湿度)和土壤生物等方面对农田土壤N2O排放的影响进行综述,在此基础上对农田土壤N2O的减排措施进行总结,并就今后农田土壤N2O排放的研究重点和方向进行了展望,为调控农田土壤温室气体排放、氮转化过程和提高氮素利用效率提供科学依据.     

SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH变化规律

为实现SBR法脱氮在线模糊控制 ,以啤酒废水为研究对象 ,通过不同进水氨氮浓度和不同进水有机物浓度的试验 ,研究了SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH的变化规律。试验结果表明在有机物去除过程中pH呈现大幅上升的现象 ;有机物去除结束时pH停止上升 ,随着硝化反应的进行pH不断下降直至反应结束 ,然后pH突然快速上升或维持不变。在反硝化过程中 ,pH不断上升直至反硝化结束出现转折点 ,然后持续下降 ,指示反硝化已经结束。不同进水氨氮浓度和进水有机物浓度的试验进一步验证了pH特征点的重现性 ,可以作为SBR法去除有机物、硝化和反硝化的模糊控制参数     

宁夏长山头富硒区土壤硒地球化学特征研究

本文对宁夏长山头典型富硒区土壤Se含量特征及玉米籽实Se含量影响因素进行了系统研究,发现长山头地区土壤硒背景含量为0.25 mg/kg,主要的富硒土壤类型为新积土,其成土母质为山前洪流携带的碎屑物。进一步的研究表明,土壤中硒含量与p H呈负相关关系,而与有机碳、TFe_2O_3及Mn呈正相关关系。与土壤环境相反,玉米籽实中硒的含量与p H成正相关关系,而与有机碳、TFe_2O_3及Mn呈负相关关系。这说明这些指标对硒在土壤-植物系统中的地球化学行为具有显著影响作用。此外,土壤中全量硒的增加对植物的吸收率并没有显著的促进作用。     

塔里木盆地南缘绿洲土壤酶活性与理化因子相关性

基于塔里木盆地南缘于田绿洲土壤酶活性与水盐、养分等理化因子数据,利用冗余分析技术(RDA)全面分析了土壤酶活性与理化因子间的关系. 结果显示:①于田绿洲土壤酶活性总体水平较低,过氧化氢酶(以KMnO₄计)、转化酶(以Na₂S₂O₃计)、脲酶(以NH₃-N计)和碱性磷酸酶(以C₆H₆O计)活性平均值分别为9.37、2.04、0.27和0.18 mg/g;研究区土壤水分含量(15.46%,以w计)较少且盐渍化严重〔w(全盐)平均值为19.39 g/kg〕. ②w(有机质)、土壤水分含量、地下水埋深和w(有效磷)是影响土壤酶活性的主要因素,w(有机质)、土壤水分含量、w(有效磷)与土壤酶活性呈正相关,地下水埋深与土壤酶活性呈负相关. ③各理化因子对土壤酶活性影响的重要性排序为w(有机质)、土壤水分含量、地下水埋深、w(有效磷)、pH、w(全盐)、电导率、w(速效钾). 综合分析表明,研究区强盐渍化的土壤性质对土壤酶活性的抑制并不显著,土壤碳、磷等养分与水分状况才是限制土壤酶活性的关键因素.      

施用生物炭对土壤Cd形态转化及烤烟吸收Cd的影响

采用盆栽试验模拟Cd污染土壤,研究施用烟秆炭(0、10、20 g·kg~(-1))对土壤pH、有机质含量、土壤Cd形态分布及烤烟Cd含量和Cd累积量的影响.结果表明:随着生育期的延长,土壤pH和有机质含量均呈现升高的趋势.在同一Cd污染水平下,土壤pH和有机质含量均随生物炭施用量的增加而升高.随生物炭施用量的增加,土壤有效态Cd和可交换态Cd含量显著降低,土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd、有机结合态Cd和残渣态Cd含量升高.移栽后30 d,处理G2T2和G2T1的土壤有效态Cd含量的降幅分别达到45.59%和24.56%.外源添加Cd的土壤中,土壤pH和有机质含量均与土壤有效态Cd和可交换态Cd含量呈显著负相关关系(p0.01),与土壤碳酸盐结合态Cd、铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量呈显著正相关关系(p0.01).在Cd污染土壤上,施用生物炭能明显降低烟株各部位Cd含量,烟株各部位干物质积累量随生物炭施用量的增加显著升高,烟株各部位Cd累积量和总Cd累积量随生物炭施用量的增加呈降低的趋势.由此说明,在Cd污染的土壤上施用生物炭能够使土壤中可被植物吸收利用的有效态Cd转化为潜在的无效态Cd,从而达到修复土壤并减轻作物受Cd毒害的目的.     

青藏高原高寒湿地春夏两季根际与非根际土壤反硝化速率及nirS型反硝化细菌群落特征分析

反硝化是生态系统氮循环的关键过程.目前对于生态系统氮排放及反硝化细菌群落的研究大多基于人为影响显著的环境,对于人为干扰较低的自然生态系统的研究较少.本研究选取青藏高原黄河源区不同海拔（唐克、久治、玛多和达日）不同季节（春季和夏季）的高寒湿地植物根际与非根际土壤作为研究对象,采用¹⁵N同位素标记法测定反硝化速率,高通量测序技术测定nirS反硝化细菌群落组成及相对丰度,并探究环境因子（气温、海拔）和土壤理化性质（pH、土壤有机碳、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮）对nirS型反硝化细菌群落的影响.结果表明,高寒湿地土壤反硝化速率范围为0.80~14.98 nmol·（g·h）^-1,对总N₂释放的贡献率为11.23%~71.16%.唐克、久治和达日的土壤样品,均呈现出根际土壤反硝化速率高于非根际的趋势（P<0.05）.Proteobacteria是青藏高原高寒湿地植物根际和非根际土壤中主要的反硝化细菌门;在属水平上,各土壤样本中相对丰度最高的是一种未分类的变形杆菌（unclassified Proteobacteria,2.86%~29.41%）,这表明主导青藏高原高寒湿地反硝化作用的可能有一些独特的未被鉴定的反硝化菌属,相对丰度其次为假单胞菌属（Pseudomonas,2.45%~26.52%）和贪铜菌属（Cupriavidus,0%~34.14%）.基于距离的冗余分析结果表明,高寒湿地的反硝化细菌群落结构主要受到海拔、pH、NO₂^-含量影响（P<0.05）;相关分析表明反硝化速率和Shannon指数与pH呈显著负相关（P<0.05）,且主要反硝化菌群相对丰度受到温度和pH的影响.本研究结果可为进一步了解青藏高原高寒湿地这一特殊生境中的氮循环提供参考依据.     

近50年浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的变化特征

为了解浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的长期演变,利用历史资料和近期土壤质量调查数据探讨了近50年来浙江省耕作土壤有机质和酸碱度的变化特点.结果表明,近50年来,浙江省耕作土壤有机质和土壤酸碱度发生了较大的变化,但其变化程度和方向因历史时期和土壤类型而异.从1958~1980年,水稻土有机质积累明显,平均增加幅度达40.34%;土壤pH值有轻微的增高趋势,平均上升约0.05个pH值单位.从20世纪80年代初至2008年,水稻土有机质含量总体平均降幅为5.58%,但各土壤分布区中水稻土有机质的变化有所差异,其中,河谷平原区呈现增加趋势,而水网平原、丘陵山地和滨海平原区呈现下降趋势;潮土有机质含量平均增幅为29.48%;盐土有机质含量平均增幅为14.60%;土壤pH值普遍呈现下降,全省耕作土壤平均下降了0.25个pH值单位,水稻土pH值的平均下降高于盐土和潮土.分析认为,施肥结构和土地利用方式的变化是引起耕作土壤有机质和酸碱度变化的主要原因.     

化肥和有机肥配施生物炭对根际土壤反硝化势和反硝化细菌群落的影响

为明确化肥和有机肥配施生物炭对根际土壤反硝化细菌和反硝化势的影响,以柠檬根际土为研究对象,设置不施肥(CK)、化肥(CF)、有机肥(M)、化肥配施生物炭(CFBC)和有机肥配施生物炭(MBC)等5个处理,通过测定根际nirS型、nirK型和nosZ型反硝化菌群落特征、反硝化势和土壤环境因子,明确化肥和有机肥配施生物炭对根际反硝化作用的影响.结果表明,与CK相比,CF处理显著降低根际土壤反硝化势47.7%,M和MBC处理分别显著增加反硝化势的2 192.7%和1 989.9%; M和MBC处理显著增加nirS型和nosZ型反硝化菌的基因拷贝数,CF和CFBC处理显著降低nirS型和nosZ型反硝化菌基因拷贝数,而4个施肥处理均显著增加nirK型反硝化菌基因拷贝数.逐步回归分析结果表明：pH是nirS型反硝化菌丰度的主要影响因子,有机质(SOM)和铵态氮(NH⁺₄-N)是nirK型反硝化菌的主要影响因子,pH、硝态氮(NO^-₃-N)和氮磷比(N/P)则是nosZ型反硝化菌的主要影响因子.偏最小二乘法分析...