海洋沉积物甲烷厌氧氧化及其影响因子研究进展

海洋沉积物CH4厌氧氧化是当前生物地球化学循环研究的热点和焦点,为了进一步加深学者们对CH4厌氧氧化的理解,本文以海洋沉积环境为例,综述了CH4厌氧氧化过程及其影响因子的最新研究进展,在系统介绍CH4厌氧氧化过程的基础上,重点对CH4厌氧氧化的机制以及微生物、底物和温度等对CH4厌氧氧化的调控作用进行了阐述,并展望了C...     

秸秆及配施工农业废弃物对茉莉种植园碳排放的影响

废弃物的农业资源化是当前研究的热点之一,但将其应用于环境效应评价还鲜见报道.通过实验测定,探讨了秸秆及秸秆分别配施石膏渣、生物炭、炉渣对福州茉莉园碳排放及其综合增温潜势的影响.结果表明:与对照相比,施加秸秆CH_4排放通量提高了20.05%;与秸秆处理相比,秸秆配施石膏渣和秸秆配施生物炭不同程度地提高了CH_4排放通量,而秸秆配施炉渣的CH_4排放通量则有所降低.与对照相比,施加秸秆CO_2排放通量提高了30.45%;与秸秆处理相比,秸秆配施石膏渣提高了CO_2排放通量,而秸秆配施生物炭和秸秆配施炉渣的CO_2排放通量均有所降低.CO_2对茉莉园碳排放和综合增温潜势贡献较大,碳排放和综合增温潜势均表现为秸秆配施石膏渣秸秆秸秆配施生物炭秸秆配施炉渣对照,秸秆处理的碳排放和增温潜势较对照分别提高了30.42%和30.18%,秸秆配施石膏渣较秸秆处理提高了碳排放和综合增温潜势,而秸秆配施生物炭和秸秆配施炉渣的碳排放和综合增温潜势均有所降低.从温室气体综合增温潜势来看,秸秆配施生物炭或炉渣可作为茉莉园固碳减排的有效配套措施.     

稻田耕层土壤黑碳分布特征及影响因素

为探究我国稻田土壤黑碳含量分布特征及其影响因素,本研究采用苯多羧酸法(Benzene polycarboxylic acid,BPCA)对稻田耕层土壤黑碳(Black carbon,BC)含量及稳定性进行测定与分析,以完善国内农田土壤黑碳研究,并为农业可持续发展提供理论依据.结果表明:(1)黑碳含量为(0.70±0.08)~(4.57±1.63)g·kg-1,平均值为(1.63±0.18)g·kg-1;黑碳储量为(1.55±0.18)~(6.18±2.39)t·h m-2,平均值为(2.71±0.27)t·hm-2.(2)黑碳含量排序:西南区东北区华南区华东区华北区西北区,黑碳储量排序:西南区东北区华北区华南区华东区西北区.(3)在苯多羧酸含量特征方面,西南区表现为苯四甲酸(∑tetracarboxylic acids,B4CAs)苯六甲酸(mellitic acid,B6CA)苯五甲酸(benzenepentacarboxylic acid,B5CA)苯三甲酸(∑tricarboxylic acids,B3CAs),华北区表现为B6CAB4CAsB5CAB3CAs,其它耕作区表现为B6CAB5CAB4CAsB3CAs.B5CA/B6CA、B6CA/B4CAs分别为(0.73±0.06)~(0.98±0.18)、(1.07±0.14)~(1.38±0.10),平均值分别为(0.92±0.02)、(1.23±0.03).研究发现,稻田土壤黑碳分布特征是人为因素、黑碳结构特性及环境因素等综合作用的结果.土壤黑碳主要来自稻田作物燃烧,并且黑碳含量与pH及容重间的相关性不显著,而与土壤有机碳、黏粒呈显著正相关.     

炉渣与生物炭配施对福州平原稻田土壤团聚体及碳、氮分布的影响

土壤水稳性团聚体及土壤碳、氮含量是影响土壤肥力的关键因素.以福州平原稻田为研究区,在早稻和晚稻生长季,对对照、炉渣、生物炭和炉渣与生物炭配施处理下耕层和犁底层土壤团聚体分布及其稳定性,包括0.25 mm团聚体含量(DR0.25)、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及土壤碳、氮含量进行了测定和分析.研究结果表明:早稻和晚稻不同土层,对照、炉渣、生物炭和配施4种处理团聚体均以0.25 mm粒级为主;0.25 mm水稳定性大团聚体数量随深度增加而增加,土壤团聚体的稳定性随土层加深而增强;早稻组中,生物炭施加后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别减少了20.08%、15.12%和21.87%,D值增加了3.67%,炉渣和配施后差异不显著(p0.05);晚稻组中,生物炭施加后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别增加了23.00%、13.82%和16.75%,配施后MWD、GMD和DR0.25较对照组分别增加了16.77%、9.80%和15.37%,D值分别减少了3.75%和2.59%,炉渣施加后差异不显著(p0.05);炉渣、生物炭和配施3种处理都显著增加了早稻耕层和晚稻耕层土壤的碳含量,生物炭和配施处理都显著增加了早稻耕层和晚稻耕层土壤的氮含量(p0.05),3种处理都显著增大了早稻耕层土壤C/N比(p0.05),同时,土壤不同粒级团聚体碳、氮含量百分比主要集中在0.25 mm粒级大团聚体.     

螃蟹对闽江河口湿地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量学特征影响

为阐明螃蟹活动对湿地土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征的影响,对闽江河口湿地不同潮滩螃蟹干扰下的土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征进行了测定和分析.结果表明:高潮滩有螃蟹(GP)和高潮滩无螃蟹(GD)组土壤碳、氮、磷含量的平均值分别为(13.32±0.66)、(1.51±0.05)、(0.70±0.05)g·kg~(-1)和(13.25±0.53)、(1.52±0.04)、(0.75±0.04)g·kg~(-1),螃蟹组与对照组之间的碳、氮、磷含量差异不显著(p0.05);中潮滩有螃蟹(ZP)和中潮滩无螃蟹(ZD)组土壤碳、氮、磷含量的平均值分别为(13.85±0.61)、(1.64±0.08)、(0.77±0.07)g·kg~(-1)和(13.10±0.43)、(1.52±0.08)、(0.79±0.04)g·kg~(-1),螃蟹组土壤碳、氮含量显著高于对照组(p0.05),但磷含量差异不显著(p0.05).GP和GD组土壤C/N、C/P、N/P的平均值分别为(8.80±0.26)、(19.38±1.34)、(2.17±0.16)和(8.70±0.28)、(17.78±0.42)、(2.04±0.13),螃蟹组养分比与对照组差异不显著(p0.05);ZP和ZD组土壤C/N、C/P、N/P的平均值分别为(8.57±0.27)、(18.41±0.68)、(2.11±0.18)和(8.52±0.35)、(16.72±0.32)、(2.01±0.19),螃蟹组养分比与对照组差异不显著(p0.05).总体来看,土壤碳、氮、磷及其生态化学计量学特征的变化是环境因子综合作用的结果,其生态化学计量学特征对土壤碳、氮、磷固持及限制性养分具有一定的指示作用.     

炉渣与生物炭施加对稻田土壤细菌多样性及群落组成的影响

以福州平原稻田为试验基地,通过设置对照组、炉渣施加组、生物炭施加组、炉渣与生物炭混施组,探究它们对稻田土壤细菌相对丰度、多样性、群落组成的影响.结果发现,在晚稻生长期,废弃物施加处理条件下细菌群落多样性有所提高,与对照相比,生物炭、炉渣处理组细菌多样性指数分别提高了2.55%、3.21%.早稻混施组与早稻对照组之间的群落结构差异最大,晚稻生物炭施加组与晚稻对照组之间的差异最大.废弃物施加处理均提高了早稻芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度,降低了晚稻芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度,但晚稻中Bacillus占比始终高于早稻.环境因子对稻田土壤细菌相对丰度有显著影响,其中,芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度与稻田土壤pH值呈极显著正相关（P<0.01）.建议在晚稻生长期可进行表层废弃物单独施加管理,以通过微生物多样性的增加,改良土壤、提高土壤肥力并达到增产的效果,而对于早稻未来可尝试废弃物深施方式,并探讨其生态影响.     

氨氮对异养硝化菌Acinetobactor sp.活性影响及动力学特性分析

异养硝化菌株Acinetobactor sp.JQ1004能够在初始氨氮浓度为0~2000mg/L范围内进行生长和氮源代谢,菌株在初始氨氮浓度为2500mg/L条件下被完全抑制,无法生长.当菌株在温度为30℃,pH7.5,转速为160r/min,初始氨氮浓度分别为100,300,500,700,1000,1500,2000,2500mg/L条件下培养时,菌株的最大比生长速率分别为0.251,0.308,0.286,0.243,0.197,0.115,0.088h^-1,相应的最大比氨氮降解速率分别为1.335,1.906,1.859,1.759,1.562,1.286,0.965g/（gDCW·d）.在高浓度氨氮和游离氨的抑制作用下,菌株的比生长速率及对氨氮的比降解速率随初始氨氮浓度的增加呈先增加后降低的趋势.3种基质抑制动力学模型（Haldane,Yano,Aiba模型）均能够很好地模拟菌株随初始氨氮浓度的生长变化规律,对应地相关系数分别为0.9944,0.9983和0.9929.由Haldane模型可知,菌株在不同初始氨氮浓度（游离氨）条件下的最大氨氮比降解速率μ_max为2.604h^-1,基质亲和系数K_s为22.57mg/L,基质抑制系数K_i为1445.31mg/L.其中由K_i值远大于自养菌（硝化细菌及厌氧氨氧化菌等）的值,这表明异养硝化菌株Acinetobactor sp.JQ1004比自养菌具有更强的抗抑制能力.另外,菌株在游离氨浓度为5.436mg/L时,比生长速率达到最大值0.583h^-1.以上研究结果表明,菌株JQ1004在处理高氨氮废水中具有潜在的应用前景.     

闽江河口湿地互花米草入侵机制

为了阐明湿地植物入侵的机制,选择闽江河口湿地为研究区域,通过野外采样和室内分析,对入侵种互花米草和土著种短叶茳芏根冠生物量、养分在植物体内的分配以及植物养分的生态化学计量学特征进行了测定与分析。结果表明:①互花米草根冠比季节变化范围是0.49~1.64,平均值为1.11,低于短叶茳芏(变化范围是3.11~7.95,平均值为5.29);②互花米草季节平均的氮磷养分分配顺序为叶>根>茎,而土著种短叶茳芏按照叶>茎>根的顺序分配;③互花米草叶、茎季节平均C/N和C/P均表现出高于短叶茳芏,而根则低于短叶茳芏,N/P则均表现为互花米草叶、茎、根高于短叶茳芏;④较高的地上生物量分配、同化器官(叶)和繁殖器官(根)养分分配以及C/N、C/P和N/P是互花米草得以成功入侵的主要原因之一。     

模拟酸雨对福州平原稻田土壤真菌群落结构及多样性影响

酸雨已成为全球农业、环境和生态领域关注的重要问题之一.为了探讨酸雨对稻田土壤真菌多样性的影响,了解真菌群落结构变化与酸雨胁迫之间的关系.本文以福州平原稻田为试验场所,根据福州市近年来的酸雨成分,配置不同酸度的模拟酸雨,计算出喷淋量,并于水稻秧苗移栽后每隔7 d喷淋一次酸雨,直至水稻收割.当水稻收获时,采集土壤样品分析不同酸度模拟酸雨处理下早、晚稻土壤真菌群落组成及其丰度.结果表明:①模拟酸雨处理改变了稻田土壤真菌的相对丰度、多样性及群落组成,且不同处理中真菌的优势菌属及相对丰度也具有差异;②早稻3个模拟酸雨处理组均使稻田土壤真菌多样性降低,在晚稻生长期,pH=2.5和pH=3.5处理使稻田土壤真菌多样性降低,而pH=4.5处理则使真菌多样性显著升高;③模拟酸雨处理使Paranamyces、刺座霉属(Volutella)、镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度显著降低,同时也出现了少量Monographella、Hygrocybe、Acremonium等对照组中不存在的菌属;④早、晚稻pH=4.5处理组与对照组之间真菌的物种多样性及群落结构差异均最大;⑤环境因子能够影响土壤中真菌的相对丰度并改变土壤碳组分,其中,真菌Westerdykella(韦斯特壳属)的相对丰度与稻田土壤电导率(EC)呈显著负相关(p0.01),Psilocybe的相对丰度与稻田土壤微生物量碳(MBC)呈显著正相关(p0.01).     

部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮性能研究

在稳定运行的包埋厌氧氨氧化反应器的基础上,经过94d的启动成功耦合部分反硝化,部分反硝化NO₂^--N积累率高达63.5%,与此同时NO₃^--N去除率稳定为98.4%.确定了耦合反应最佳COD/NO₃^--N比值范围为2.3~2.7.将pH值提升至8.0,8.5后发现,耦合性能下降,这与之前很多报道的结果不同.在耦合反应器的基础上添加PCL（聚己内酯）固体碳源进一步成功耦合全程反硝化,使得厌氧氨氧化所产生的NO₃^--N能够得到全部去除,TN去除率也由原来的79.4%提升至88.3%,同时发现大量反硝化生物膜附着生长于PCL颗粒上.