生物滞留系统中植物去除氮素机理及影响因素

植物在生物滞留系统中具有改善系统的水力性能,提高污染物的去除能力,以及增加景观舒适性等作用,而植物的选择将直接影响功能发挥与运行寿命。国外对植物的作用机理及筛选进行了一系列研究,取得了相应的研究成果,而国内在这方面的研究相对较少,缺乏必要的理论与实践基础。为此,总结分析了植物对氮素的去除效果,并结合氮素在生物滞留系统中的去除途径及影响因素阐释了植物去除氮素的作用机理,研究认为植物同化作用对氮素去除的贡献比例最高,同时赋存的氮素以"同化-矿化-释放"的顺序迁移转化,并受植物种类、干湿条件、季节性气候变化,以及植物与微生物的协同作用等因素影响。在此基础上提出生物滞留系统中植物的筛选原则,以期为生物滞留技术的进一步研究和应用提供参考。     

滇池水中细菌和古菌氮代谢功能基因的空间分布

氮代谢在滇池水生态系统氮素循环和转化过程中起到重要的作用,不仅真核生物参与氮素转化,原核生物作为氮素循环的主要驱动者,在氮素生物化学循环中的作用更不容忽视.基于16S rDNA高通量测序技术,监测滇池草海和外海区域13个点位,分析滇池水中原核生物氮循环功能关键基因的分布特征.结果发现,滇池水中细菌35门, 427属,主要以变形菌门和拟杆菌门为优势门类;古菌14门, 61属,主要以广古菌门为优势门类;β多样性指数显示滇池整体细菌丰富度指数高于古菌,草海细菌多样性指数高于外海.PICRUSt功能解析表明细菌和古菌具有功能上的丰富性,细菌中有35个参与氮代谢的KO通路,涉及氮异化硝酸盐还原基因nirB、一氧化氮还原酶基因norB和硝酸还原酶基因nasK等关键基因;古菌中有23个参与氮代谢的KO通路,涉及固氮酶基因nifH、nifK和nifD,古菌固氮酶基因拷贝数显著高于其它氮代谢基因,草海中古菌氮代谢能力整体高于外海,滇池水中古菌比细菌固氮潜能更大.本研究从原核生物氮循环中功能基因的角度,探讨滇池不同区域水中细菌和古菌氮循环差异,为进一步揭示氮循环机制,解决氮素污染引起的富营养化提供理论参考.     

六种农药对固氮螺菌(Azospirillum brasilense)固氮酶和吸氢酶活性的影响

本文研究了6种化学农药对植物根际和根表固氮微生物固氮螺菌(A.brasilense)的固氮酶和吸氢酶活性的影响。实验采用半固体培养基并分别加入不同浓度的农药,还设有加苹果酸钠和不加苹果酸钠两种处理。结果表明,农药对固氮螺菌两种酶活性的作用可分为三种类型:具明显的抑制作用(如六六六和二氯苯醚菊酯)、具刺激作用(如水胺硫磷和灭线磷)和加苹果酸钠时有刺激作用(如速灭杀丁和溴氰菊酯)。     

洪泛区湿地土壤-植物系统氮含量与气候因子灰色关联分析

文章以二百方子洪泛区湿地为例,运用灰色关联分析方法探讨了洪泛区温地土壤一植物系统氮含量变化与气候因子之间的关系。结果表明,二百方子湿地土壤氮素含量与月平均风速、月日照时数和月蒸发量的关联性较密切;芦苇地上部分氮素含量与月日照时数、月蒸发量和月平均风速关联较密切,而芦苇地下部分氮含量则与月平均降水量、月蒸发量和月平均气温关联较密切。     

第六讲 氮肥生产安全

1　概述氮肥是含有氮素的化学肥料,是化肥的主要品种。氮是植物体内氨基酸的组成部分,是构成蛋白质的成分,也是植物叶绿素的组成部分;氮能促进植物细胞分殖,是影响作物收获的关键,也是影响农产品质量的主要因素。除碳、氢、氧外,氮是植物需要量最大的营养元素。现代化氮肥生产主要由氨加工制得,一般氮肥生产与合成氨配套建成。除氨以外,氮肥主要品种有尿素、硝酸铵、碳酸氢铵等,生产方法如下:(1)尿素　尿素是以合成氨生产的液氨和副产品二氧化碳为原料,在高温(180℃)、高压(14～20MPa)下合成为尿素。经分离后,尿素水溶液再经蒸发浓缩、造粒…     

高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)草甸植物对土壤氮素利用的多元化特征

论文以藏嵩草草甸为研究对象,利用¹⁵N 同位素标记技术,野外原位定量研究高寒藏嵩草草甸7 个主要植物种对土壤有机氮（甘氨酸）和无机氮（铵态氮、硝态氮）的吸收,以证明不同植物对土壤氮素吸收的生态位分化特征。结果表明：① 高寒藏嵩草草甸7 种植物δ¹⁵N天然丰度值为0.840‰～5.015‰,变异范围为4.175‰,地上组织氮浓度为14.38～23.31g·kg^-1;② 从7 种植物吸收土壤甘氨酸、铵态氮和硝态氮的比例看,草地早熟禾偏好吸收土壤有机态氮,其体内氮的36%来源于土壤甘氨酸。冷地早熟禾和雅毛茛吸收土壤无机氮的能力最强,其体内氮的41%～43%来源于铵态氮。溚草偏好吸收土壤硝态氮,其体内氮的35%来自于硝态氮。③ 优势植物藏嵩草、华扁穗草和黑褐苔草对¹⁵N-Gly、¹⁵N-NO₃^-和¹⁵N-NH₄⁺的吸收均较低,仅为0.085～0.475 μmol ¹⁵N·g^-1 DW,表明这3 种莎草科植物不能有效吸收土壤中的甘氨酸和无机氮源。④ 高寒沼泽湿地生态系统中,不同植物种对土壤氮素的吸收存在差异和多元化的特点,其中莎草科植物对土壤氮的利用较低,而早熟禾、溚草禾本科牧草及双子叶植物雅毛茛以土壤无机氮和可溶性有机氮作为氮源。     

改性凹凸棒负载硫化亚铁的制备及其对水中Mo (Ⅵ)的吸附机制

以凹凸棒为载体,制备出一种热加酸改性凹凸棒负载硫化亚铁复合材料（MATP-FeS）,并对其除Mo （Ⅵ）性能进行了分析.结果表明在pH=4.0和7.0的反应条件下,铁土质量比为1 ∶2合成的MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为76.96%和54.60%,而未改性FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为23.79%和13.28%.MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的吸附过程符合准二级动力学模型.Langmuir模型和Temkin模型能较好地描述吸附等温过程,且由Langmuir模型计算得到在318 K下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的饱和吸附容量为16.86 mg·g^-1.Mo （Ⅵ）去除率在pH为2.0~3.0时达到最大值（95.25%）;氮气、空气和纯氧条件下MATP-FeS对Mo （Ⅵ）的去除率分别为77.58%、83.97%和83.96%;MATP-FeS在老化60 d后对水中10 mg·L^-1的Mo （Ⅵ）仍有70.53%的去除率,远高于未改性的FeS （14.97%）.X射线光电子能谱（XPS）分析结果表明,反应后MATP-FeS表面Mo均以正六价形态存在,结合反应过程模型得出,Mo （Ⅵ）去除机制主要是表面吸附作用.     

施灰田土壤及所产蔬菜铀、钍和钾、钼、镁、锌含量变化及影响评价

U和Th是放射性元素,K、Fe、Mo、Mg和Zn是植物生长需要的必要营养元素。粉煤灰中U、Th、Fe和Mo的含量略高于空白土壤中Fe和Mo的含量,K、Mg和Zn的含量低于空白土壤中K、Mg和Zn的含量。掺施粉煤灰并没有引起施灰土壤及所产蔬菜中各元素含量的明显变化。与国家土壤环境质量标准及食品、卫生标准的限值相比,施灰土壤及所产蔬菜的U、Th、K、Fe、Mo、Mg和Zn的含量均在正常范围内波动。     

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm2范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm2,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm2,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm2). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.      

SBR中芽孢杆菌脱氮作用的研究

在SBR处理炼化废水的实验中验证芽孢杆菌的脱氮作用。结果表明 ,芽孢杆菌有着促硝化作用 ;芽孢杆菌同化作用能够利用氨氮和硝酸盐氮 ;可生物降解部分的相对偏低会影响芽孢杆菌的同化作用 ;芽孢杆菌在接触严格好氧环境的早期阶段先是通过促进硝化作用降解氨氮 ,再通过同化作用脱除氨氮 ;SBR连续周期运行后 ,污泥浓度会相对稳定 ,芽孢杆菌能够很好地适应好氧与厌氧环境 ,并成为污泥中的优势种。     

模拟放牧改变了氮添加作用下高寒草甸生物量的分配模式

高寒草甸是氮素匮乏的生态系统,氮添加和放牧都会显著改变土壤养分的有效性及高寒植物对养分的利用方式,从而影响群落生产力。为了认识氮沉降和放牧干扰对青藏高原高寒草甸的影响,在西藏当雄县高山嵩草草甸开展了氮添加及模拟放牧实验。在模拟放牧样地(G+N)和不放牧样地(NG+N)分别设置4个氮添加处理:0、 10、 20和40 kg N·hm^-2·a^-1,在生长季采用原位封顶埋管法测定净氮矿化速率,同时分析群落生物量分配与植物氮利用的相互关系。研究表明:氮添加与模拟放牧对植物的分配模式有不同的影响。在无放牧压力下,氮添加主要刺激植物地上部分的生长;在放牧压力下,氮添加更倾向于促进植物地下部分的生长。虽然剪草移走了15%~20%的地上生物量,但由于氮添加促进了植物的补偿生长,模拟放牧与不放牧处理的总生物量无显著差异,甚至前者高于后者。高寒草甸植物生物量分配对氮添加和模拟放牧的响应也体现在土壤供氮潜力的作用模式上,土壤净氮矿化速率在NG+N样地与植物地上生物量呈显著负相关,而在G+N样地与植物地下生物量呈显著负相关。这表明高寒草甸植物可以通过改变自身光合产物的分配模式来响应土壤养分状况和放牧干扰,在有效养分匮乏的高寒草甸添加氮素能够促进植物的补偿性生长。     

高原喀斯特土壤养分容量及其林木持续性研究

以高原喀斯特地区土壤为研究对象,研究了土壤中理化指标,探讨了该地区植物生长动态和土壤中营养元素丰缺现状,并对植物生长的土壤养分容量库进行了估算。结果表明:喀斯特高原土壤土层较浅,土壤中钾素丰富,氮素、磷素含量较低,氮素是林木生长的主要限制因子;相比之下,磷素在林地土壤中总量低于钾素与氮素,但其有效态所占的比例高于氮和钾,可能是林木生长过程对磷的吸收利用率高于氮和钾。在次生林生态系统群落结构没有大的变化调整条件下,该地区0.1公顷土壤至少能提供云南鼠刺、圆果化香、槲栎等136棵乔木理想状态下生长发育近600年的养分。土壤有效态养分含量可以满足植物生长的养分需求,但在100年后植物体生长发育主要受到有效磷素的限制。     

河岸缓冲区氮素截留研究进展

河岸缓冲区对氮素的有效截留以阻止其进入河流已得到广泛的认可,是美国资源局所认可的一种最佳管理措施。总结河岸缓冲区中氮素截留的主要机制、影响因素及缓冲区的管理原则。最主要截留机制为反硝化作用与植物吸收,相应的最主要影响因素是缓冲区的水文特征。为达到较好的氮素截留效率,必须重建退化的缓冲区、保护缓冲区的完整性与不受干扰,并与其他流域管理措施相结合。     

土壤——动 植物——人——漫谈微量元素与健康(二)

植物是将环境土壤中的微量元素传递给动物和人的主要媒介。因此,植物中微量元素的含量就成为研究的重点。植物中全部矿物质的含量取决于以下三个基本因素:1.植物赖以生长的土壤类型;2.植物的类别、种属和品系;3.植物生长及成熟阶段的季节和气候条件。然后,人类的一系列生产活动,如施肥、改良土壤、使用除草剂和杀虫剂,灌溉和耕作等对环境的改造,产生了新的影响。而特殊种类(属)植物吸收并貯存微量元素的固有能力,也会因杂交和人工选择而发生改变。一、土壤和肥料的影响     

施氮对镉胁迫下鬼针草叶片光合效率的影响

为探究土壤氮营养状况对镉(Cd)污染土壤中超富集植物鬼针草叶片光合效率的影响,文章通过控制变量法添加相同质量分数的Cd溶液与不同浓度的氮素溶液进行温室土培实验。结果表明,与对照组相比,施加氮肥后鬼针草叶片的胞间CO₂浓度显著降低(P<0.05);叶绿素含量及气孔限制值显著升高(P<0.05);对水汽的气孔导度、对水汽的总导度及对CO₂的总导度在氮素含量施加80 mg/kg时显著升高(P<0.05);这些使鬼针草叶片的蒸腾速率、净光合速率、水分利用效率和光能利用效率显著增强(P<0.05),最终鬼针草叶片的光合效率提升(生物量的积累量增加),植物提取的Cd含量增加(P<0.05)。其中,当土壤中施加氮素含量为20 mg/kg时,鬼针草对土壤中Cd的提取量最高,为对照组的2.01倍。因此,土壤中添加氮素能通过提升超富集植物的光合效率,增强其对土壤中重金属的提取量。     

太湖流域水环境硝态氮和亚硝态氮污染的研究

随着工农业生产的发展,氮素已成为日益增长的环境污染物质。本世纪七十年代以来,对于水体氮素污染问题的研究,已在国际上引起广泛重视,相继召开氮素水污染会议和第38届诺贝尔关于氮的学术讨论会,推动本项研究的发展。我国在此领域尚处于起步阶段。 环境氮素污染对于人畜健康的危害性,已引起有关方面的关注。胃癌可能与饮水和蔬菜硝酸盐增高有关;启东县饮水中硝酸盐和亚硝酸盐含量与当地肝癌死亡率呈正相     

氮素影响陆地生态系统碳循环过程的模型表达方法

氮素是植物生长所必需的重要营养元素。人类活动引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环过程具有重要影响。准确地定量表达氮素对陆地生态系统碳循环过程的影响是预测未来全球碳循环变化的关键环节。论文系统地归纳总结了国内外多个知名生物地球化学模型中氮素影响光合作用、呼吸作用、同化物分配等碳循环过程的数学表达方法,分析了不同碳循环过程中模型表达方法的不确定性及其原因。指出未来模型的发展需在加强机理研究的基础上,发展能反映氮饱和现象、能显式表达氮素与光合速率关系的光合作用过程算法,发展能显式表达氮素与植物体根、茎和叶呼吸速率关系的维持呼吸算法以及发展显式表达氮素对同化物分配过程影响的动态同化物分配方案。指出当今大部分主流模型在模拟氮素对光合作用影响时没有考虑氮饱和现象,因此利用模型预测未来陆地生态系统对氮素增加的响应时可能会高估氮沉降对光合速率的影响。研究综述可为准确评价陆地生态系统碳氮相互作用和发展碳氮耦合模型提供参考。     

噪声控制技术(一)

噪声能够影响人们的正常生产和生活,严重的还可以危害人们的健康。但是劳动人民长期从事生产斗争,进行科学实验,从中摸索和创造了不少控制噪声的方法,并在实践中广泛应用,减少噪声给人们的生产和生活造成的危害。控制噪声一般可从三方面进行:①从声源上降低噪声;②在传播途径上控制;③在接受点防护。     

一株具有好氧反硝化能力真菌的筛选及脱氮性能研究

利用综合筛选法从河流底泥中筛选出一株具有好氧反硝化能力的真菌,通过18S rDNA测序及形态观察,该菌被鉴定为链格孢属真菌。结果表明:该菌碳源底物利用范围广泛,能够利用多种有机碳源进行生长和反硝化。该菌对氨氮的去除主要通过该菌对氨氮的同化作用,而对亚硝酸盐和硝酸盐的去除是同化和反硝化共同作用的结果。当氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐同时存在时,该菌优先利用氨氮,但对亚硝酸盐和硝酸盐并无明显的选择性。初始氮浓度和碳氮比对培养基pH和氮素的去除率均有一定的影响。当初始氮浓度和碳氮比合适时,该菌对3种氮素均有很高的去除效率,是一种具有应用前景的除氮菌属。     

模拟排水沟渠非点源溶质氮迁移实验研究

农田排水沟渠是由水-底泥-植物组成的复合生态结构,其间非点源溶质的迁移转化对研究沟渠拦截、控制和管理农业非点源污染具有重要意义.本研究以模拟排水沟渠静态实验为基础,以典型非点源溶质氮素为例,分析了实验期内水体、底泥及芦苇不同介质内氮含量变化过程,分析了底泥吸附与解析、芦苇生长与衰败等年内不同时期对水体中氮素浓度的影响,探讨了水-底泥-芦苇复合生态体内氮迁移及对水体中氮浓度的影响机制.结果表明,底泥的吸附与解吸、芦苇生长的吸收和同化对水体中氮素浓度均有影响,10月之前这种影响表现为促使水体中氮素浓度降低,是水体的氮净化过程;10月之后这种净化作用开始降低,11月之后表现为促使水体中氮素浓度升高.同时,模拟沟渠水-底泥-芦苇生态体内氮迁移联系密切,任一介质内或介质间氮素迁移转化都会引起水体中氮素浓度相应调整.