基于变化阶段特点的亚热带红壤硝化模式及其影响因素分析

在土壤最大持水量60%和温度30℃的实验室培养条件下,对采自江西的15个第三纪红砂岩母质发育的自然土壤（灌丛和林地）和农业利用土壤（茶园、旱地和水稻）进行了56 d实验室培养,研究了土壤NO3--N含量随时间的变化过程及阶段特点。结果显示,发生净硝化作用的14个土样NO3--N质量分数随时间的变化表现＂J＂型增长和＂S＂型增长2种模式。＂J＂型增长模式的6个土样,67%为自然土壤,其NO3--N质量分数增长具有15~35 d的延滞期,符合指数方程N=N0e kt（P〈0.001）,N0值与有效磷质量分数呈显著的指数关系（P〈0.05）。＂S＂型增长模式的8个土样,88%为农业利用土壤,NO3--N累积无明显延滞期,符合Logistic修正模型N=Np/（1＋e2.e-rt）（延滞期td=0,P〈0.001）,由模型获得的土样最大硝化速率vm与土壤全氮质量分数和全碳质量分数具有极显著的正相关关系（P〈0.001）,达到最大硝化速率所需的时间tm与风干土的NO3--N质量分数呈显著正相关（P〈0.05）。上述结果表明,农业利用措施,特别旱作种植可消除亚热带土壤硝化作用的延滞期,从而使铵态氮肥施入土壤后快速转化成为硝态氮,增大硝态氮淋失的风险。     

稳定性同位素DNA-SIP示踪中性紫色土的氨氧化过程

研究表明酸性土壤中氨氧化作用主要是由氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)催化进行;而在中性和碱性土壤中则主要是由氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)主导.虽然AOA在中性土壤中具有很高的丰度,但其对硝化过程的贡献仍不清楚.因此本文选取p H为7. 2的中性紫色土为研究对象,通过稳定性同位素核酸探针技术结合克隆测序探究中性紫色土中活性氨氧化微生物群落组成.结果表明中性紫色土的净硝化速率为9. 68 mg·(kg·d)~(-1),AOA和AOB在中性紫色土中均有较高的丰度且共同推动硝化作用的进行.系统发育分析结果表明培养初期(0d)在数量上占优势的AOB为Nitrosospira Cluster 3a. 1,而Nitrosospira Cluster 3a. 2只占较小的一部分,经过56d的培养后Nitrosospira Cluster 3a. 2替代了Nitrosospira Cluster 3a. 1成为主导氨氧化的活性AOB.培养初期(0d)在数量上占优势的AOA是Nitrososphaera Subcluster 9,但经过培养后变为Nitrososphaera Subcluster 3. 2/3. 3.在培养期间AOA和AOB的群落结构均发生了改变.对~(13)C标记DNA的测序分析证明AOA和AOB在硝化过程中都起着重要作用,主导氨氧化的活性AOA和AOB主要分别隶属于Nitrososphaera Subcluster 3. 2/3. 3和Nitrosospira Cluster 3a. 2.本研究明确了AOA及AOB对中性紫色土氨氧化过程的推动作用并从微生物层面探究硝化作用的发生机制,为进一步研究紫色土中硝化作用提供理论基础.     

硝化作用对盐碱湿地N2O排放的影响及其环境因子分析

湿地是温室气体氧化亚氮(N_2O)重要的源或汇,盐碱湿地作为湿地的重要组成部分,研究其N_2O排放对于探究盐碱湿地N_2O产生的硝化作用机制及评估其在温室效应中的作用具有重要意义.本文对代表性盐碱湿地——扎龙芦苇沼泽湿地生长季的N_2O释放量及相关环境因子进行了研究.结果表明,生长季N_2O通量呈波动性下降趋势,最大值出现在7月中旬,平均排放通量为(37. 49±15. 75)μg·(m2·h)-1,表现为N_2O的释放"源". N_2O通量与不同深度土层温度存在显著正相关关系(P 0. 05),且上层土温对N_2O排放的影响程度高于深层土;淹水期间N_2O通量与积水深度呈显著负相关关系(P 0. 05);且土壤TOC和TN含量较低,N_2O通量与0～40 cm土层NH+4-N含量呈显著正相关关系(P 0. 05),而与NO-3-N含量没有关系,硝化作用程度要比反硝化强;此外,土壤氨氧化菌活性与0～20 cm土层温度存在极显著正相关关系(P 0. 01),且N_2O通量与氨氧化菌活性也呈极显著的线性正相关关系(P 0. 001),表明盐碱湿地的N_2O释放受硝化作用影响巨大.     

Nitrification potentials of Chinese tea orchard soils and their adjacent wasteland and forest soils

To investigate the nitrifying activities of di erent soil types, soil samples collected from 8-, 50- and 90-year old tea orchards, the adjacent wasteland, and 90-year old forest were measured for their nitrification potentials using the conventional soil incubation and the liquid incubation method. Among di erent soil types, the nitrification potential of soil in tea orchards was higher than that of wasteland and forest soils. The slurry shaken liquid incubation method was confirmed to be more accurate and have reliable results than the soil incubation. Interestingly, experimental result revealed that the generally applied pH value of 7.2 for the liquid media was not the optimal pH for these acid soils with a strong bu er capacity. This suggested that tea orchard soils may have nitrifiers requiring pHneutral condition for the best activity. Our data also showed that treatment with the commonly used nitrogen fertilizer urea significantly improved nitrification potential of the soils; such enhancement e ect was stronger on all of three tea orchard soils than on wasteland and forest soils, and also stronger on the younger (8- and 50-year old) tea orchard soils than on the older one (90-year old).     

构建湿地中试系统基质剖面微生物活性的研究

对稳定运行的复合垂直流构建湿地中试系统基质进行分层采样,测定微生物数量,生物量氮,酶活性,硝化作用,反硝化作用以及呼吸作用等各项指标.结果表明,上行流和下行流池0～10cm的基质层中好氧微生物数量高出30～55cm的层面1～2个数量级;反硝化细菌除下行流池0～10cm的层面外其他基质层数量都达到10⁷个/g干土以上.0～20cm的基质层中脲酶活性明显高于30～55cm的层面;而0～10cm的层面中脱氢酶活性明显高出10～55cm的层面2～5倍.硝化反硝化作用广泛存在于基质中,硝化作用表现出一定的空间规律,0～10cm的基质硝化作用强度要比40～55cm层面的高出20%;反硝化作用的空间差别很小,其作用率最低也达到85.5%.     

生物流化床内亚硝酸积累试验

利用下向流生物流化床反应器研究了生物膜在硝化过程中亚硝酸积累现象．结果表明,挂膜后反应器运行初期出现亚硝酸积累,但氨氮去除率仍可达到97％.随着硝酸菌的适应与增殖,出水中硝化产物以硝酸为主．进水氨氮浓度提高至200mg/L以上时,再次出现亚硝酸积累.在144mg/L和222mg/L进水浓度下,水力停留时间缩短到5h以下,则氨氮去除率下降且出水中亚硝酸所占比例明显上升;容积负荷提高到0.95kgNH₄⁺N/（m³·d）后也会如此反应器中DO降低到0．5～1mg/L会造成亚硝酸积累和氨氮去除率下降．硝化菌适应低氧环境后对氨氮的去除率仍能恢复到85％,但亚硝酸仍积累,这时生物膜中亚硝酸菌成为优势菌.本文还对影响亚硝酸积累的不同因素进行了分析．     

投放底栖动物强化水耕植物过滤法的净水效果

在水耕植物过滤法净水系统中的植物栽培廊道中,通过投放2种底栖动物螺蛳和泥鳅延长食物链后,TN、TP、TOC、Chl.a的去除效果均比未投放底栖动物的廊道有所提高.投放螺蛳的效果最为显著,TN、TP、Chl.a的去除率增幅分别达54%、27%和26%,比较了不同廊道中底泥的硝化、反硝化潜力,投放螺蛳的廊道其反硝化潜力最大,为9.08×10^-7g/(g·h),而硝化潜力最小,为3.65×10^-6g/(g·h).除氮能力大幅增加的原因,是由于螺蛳的引入增加了物质在食物链营养级传递中的损耗,另一方面是由于螺蛳的存在提高了底泥的反硝化潜力.     

新型异养氨氧化菌的分离鉴定及氨氧化特性

从青岛海岸采集淤泥．通过富集培养,以硅胶平板点种分离．经纯化得到一株氨氧化菌H9菌株。该菌可以在营养培养基中生长,是一株异养氨氧化菌,经形态、生理生化特性、16SrRNA序列分析等初步鉴定该菌属于假诺卡氏菌属（Pseudonocardia sp．H9）。该菌株具有将氨氧化为硝酸的能力,明显不同于自养型的硝化作用过程需要亚硝化细菌和硝化细菌的密切协作才能把氨氧化成硝酸的特点。此外,该菌可以在无有机碳的培养基或在有机碳C／N达7或更高的培养基中氧化氨至硝酸;在亚硝化培养基与LB的混合培养基中,在LB占15％以下时,LB越高越有利于氨的氧化和菌的生长。该菌株的生长和氧化氨的最适温度为30℃;pH5．0～10．0,最适为8．0;氨离子摩尔浓度1～40mmol／L,最适为8mmol／L;氯化钠质量分数为0％～8％,最适为3．5％。由于该菌株具有以上的特性和优点．在污水的脱氮处理以及养殖海水的氨氮处理中有较高的应用前景,同时也是研究氨的生物氧化机制的理想菌株。     

强化启动对内循环生物流化床硝化效果的影响

通过改变内循环生物流化床的启动水质,提高N/C组成以强化流化床后期的硝化作用.结果表明,高N/C和低进水COD强化启动后处理生活污水,在HRT为2h时,可以同时高效去除COD和氨氮,氨氮的平均去除率为74%.耗氧速率试验表明,强化启动后,流化床中生物膜的异养菌活性大幅度降低,氨氧化细菌活性明显提高,硝化细菌活性变化不大.对反应系统微生物醌进行的跟踪分析表明,强化启动后,生物膜中的硝化细菌数量明显增加,微生物种群的分布均匀性变化较小,以革兰氏阴性菌为主.扫描电镜观察显示,低N/C启动条件下,生物膜厚且致密,异养菌所占比例高;高N/C启动条件有利于硝化细菌的生长,生物膜相对稀薄.     

Enhancing treatment efficiency of swine wastewater by effluent recirculation in vertical-flow constructed wetland

Introduction Livestock w astew ater contains highly concen- trated pollutants, including suspended solids (SS), organics, nutrients and bacteria. In C hina, w astew ater generated by concentrated farm s is com m only stored in anaerobic lagoons and partia…