氮源对枯草芽孢杆菌WSHDZ-01合成过氧化氢酶的影响

为提高枯草芽孢杆菌WSHDZ-01合成过氧化氢酶的水平,尝试了不同种类氮源的添加.结果表明,硝酸钠(NaNO3)为适宜氮源,虽然生物量仅1.25 g/L,但过氧化氢酶活力最高可达3 200 U/mL.在添加NaNO,的基础上,研究了添加其它氮源麦芽汁、酵母膏、玉米浆对提高wsHDz.0l生物量的影响,发现适宜浓度的麦芽汁不仅可以提高生物量,并且能够缩短发酵周期.经进一步优化,在3 L发酵罐中,WSHDZ-01生物量提高到6 g/L,过氧化氢酶活力达到11 000 U/mL,与优化前相比,发酵周期缩短了近60%,生产强度提高了3倍.     

外源NO对Cu胁迫下番茄幼苗L-精氨酸代谢的影响

一氧化氮(nitric oxide,NO)作为生物活性分子,广泛参与各种生物和非生物胁迫。采用营养液培养,研究Cu胁迫下番茄体内L-精氨酸、NO、多胺代谢对外源NO的响应机制,以期为铜污染区域蔬菜种植提供科学依据和技术支持。结果表明,Cu胁迫下添加外源SNP(硝普钠,外源NO供体)能够调节番茄根系和叶片中精氨酸脱羧酶(Arginine Decarboxylase,ADC)、鸟氨酸脱羧酶(Ornithine Decarboxylase,ODC)及一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase,NOS)活性。根系中,外源SNP能够上调NOS活性,L-精氨酸代谢向着NO合成方向进行;叶片中,外源SNP能够同时上调ADC、ODC、NOS活性,PA、NO的合成同时进行;此外,Cu胁迫下添加外源SNP能够增加根系和叶片L-精氨酸含量,而作为PA、NO的合成前体,精氨酸含量升高无疑会间接促进PA、NO的合成,从而提高番茄对Cu胁迫的抵抗能力。     

流加发酵及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母高密度培养合成谷胱甘肽的影响

通过7L罐考察了不同葡萄糖流加速率以及添加L-半胱氨酸对产朊假丝酵母(Candida utilis)WSH02-08高密度发酵生产谷胱甘肽(GSH)的影响.结果表明,在恒定速度(5.5g L-1h-1)流加葡萄糖30h的基础上,发酵45h后细胞干重最高达到73g L-1,此时向发酵罐中一次性添加L-半胱氨酸40mmol L-1,最终GSH产量和胞内GSH含量分别达到了1458mg L-1和2.26%.图4表1参11     

溶氧及pH对地衣芽孢杆菌合成聚γ-谷氨酸的影响

在3.7L发酵罐中研究了溶氧、pH和甘油流加对地衣芽孢杆菌分批发酵生产聚γ-谷氨酸(γ-PGA)的影响.结果表明,当葡萄糖浓度为27.9g/L且通气量控制在4L/min时,搅拌转速达到300r/min即可满足细胞生长和聚γ-谷氨酸合成对溶解氧的需求.不同pH控制方式对聚γ-谷氨酸分批发酵的影响有较大差异.不控制pH时,细胞干重和聚γ-谷氨酸产量比控制pH为5.5的发酵分别低26%和94%.研究了将pH控制在4.0、4.5、5.0、5.5、6.0和6.5的聚γ-谷氨酸分批发酵过程,发现在pH5.5时聚γ-谷氨酸总产量最高.以溶氧水平作为甘油代谢指针来控制甘油限制性流加既可维持一定菌体生长,又不会发生发酵液中残余甘油及有害代谢产物阻遏作用.菌体关于甘油的表观的率、聚γ-谷氨酸的平均比生产速率较没有采用甘油限制性流加时都有所提高.图4表1参7     

天津市地表水环境氮污染特征及来源解析

以天津市引滦河道、于桥水库、景观河道及主要地表河流的氮营养盐监测结果和工业源、城镇生活源及非点源的排放资料为依据,研究了天津市地表水氮污染水平、特征、变化规律及主要来源。结果表明,主要地表河流总氮、氨氮、硝态氮和亚硝态氮年均值分别为8.83 mg/L、6.10mg/L、0.370 mg/L和0.267 mg/L,污染较严重;景观水体氨氮年平均含量为0.204~9.91 mg/L,均值为1.52 mg/L,污染程度次之。于桥水库主要污染物为总氮,年均值为1.81mg/L,氨氮年均值为0.097 mg/L,污染相对较轻。地表水全年氨氮入河总量为34027.9 t,其中入境河流带入量为18185.1 t,占53.4%,境内源入河量为15842.8 t,占46.6%。境内污染主要来源于工业企业、城镇生活以及城市和农村非点源的排放。其中,工业点源占13.5%;城镇生活源占60%;各类非点源占26.5%。     

施N模式与稻草还田对土壤供N量和水稻产量的影响

通过田间试验研究了2 a定位试验后不同施N模式和稻草还田对双季稻作系统土壤供N能力和水稻生产的影响。结果表明:施用N肥显著增加土壤NH4 -N和可矿化N含量,显著提高稻田系统生产力,且随着稻草配合施用,施N效果更加明显。移走稻草情况下N肥增产率为30.3%~31.3%;稻草还田情况下,N2(全年施N量240kg.hm-2)处理N肥增产率为36.7%,1 kg纯N增产谷粒12.1 kg,均显著低于N1、N3(全年施N量180 kg.hm-2)处理,后者增产率为40.4%~41.1%,1 kg纯N增产谷粒17.7~18.0 kg,且N1、N3处理(施N量相同,但各时期施N比例不同)间差异不显著。配施N肥后稻草还田可以提高土壤供N能力,连续处理2 a,土壤可矿化N比移走稻草处理提高32.1%~50.0%。稻草还田时适当配施N肥增产效果明显,N1、N3处理下稻草还田增产率分别达8.7%和8.4%,而N2处理下稻草还田的表观增产效果降低,稻草还田增产率仅为5.1%。年稻草还田量为7 500 kg.hm-2的红壤稻田系统,年适宜配施N量为180 kg.hm-2,各时期施N优化比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%。     

冻融交替对高寒草甸土壤微生物量氮和有机氮组分的影响

采用Bremner氮素分级方法,研究冻融交替对高寒草甸土壤微生物量氮和有机氮组分的影响.结果表明:随着冻融时间的变化,微生物量氮含量先减少后增加,在冻融1 d后达到最小值,4℃、-4℃、-4～4℃和-20～4℃处理下分别下降了50.37%、57.47%、37.79%和37.51%;氨基酸氮和氨基糖氮变化趋势相同,先增加后减少,均在冻融1 d后达到最大值,各处理氨基酸氮含量分别为处理前的1.6倍、1.47倍、1.44倍和1.5倍,氨基糖分别为处理前的1.66倍、1.58倍、1.65倍和1.91倍;氨态氮含量先增加后减少,-20～4℃处理在冻融1 d后为处理前的1.25倍,其余3个处理在冻融3 d后达到最大值;各处理酸解未知氮的变化趋势大体相同,在冻融25 d后达到最小值.研究表明冻融时间对微生物量氮和有机氮组分影响显著,微生物量氮含量是有机氮组分变化的主要原因.     

长期定位施肥对土壤的碳氮共济效应情景分析

碳氮共济的概念体现了二者间共同依赖、共同转化、共同协作的关系,将土壤碳和氮均作为改善土壤质量的主动因素,这一概念有别于其它碳氮关系论述时只考虑元素间的被动耦合机制。土壤碳和氮之间存在着相互依存和相互制约的关系,土壤碳、氮在数量上和结构上需要处于什么样的状态才能够实现土壤碳氮的共济关系,土壤碳对氮有多大的承载能力等是值得探讨的问题。文章利用我国长期定位试验中的土壤碳氮数据,分析土壤的碳氮质量分数变化特征、施肥对土壤w（C）/w（N）比的影响、土壤碳对氮素的储存能力、碳氮共济关系及其情景分析,以便为充分挖掘土壤碳氮的生物学潜力、提高土壤生产力、改善环境和实现碳氮的良性循环提供依据。通过检索文献数据库,选取了69篇记载有土壤碳氮数据的有代表性的文章,获得土壤碳氮数据1782项。分析结果表明：土壤碳氮关系可以用yC＝7.66xN＋1.8162（r2＝0.734＊＊, n=737）表达,土壤平均全氮质量分数为1.17 g·kg-1,变化范围在0.08~3.52 g·kg-1之间,土壤平均有机碳质量分数为10.8 g·kg-1,变化范围在0.64~32.08 g·kg-1之间;土壤w（C）/w（N）比集中在7.6~10.7之间,占总样本的80%左右,有机无机配施有利于提高土壤的w（C）/w（N）比,单施化肥,特别是偏施某一种化肥时,将显著降低土壤的w（C）/w（N）比;在土壤氮素储存率为N 20 kg·hm-2·a-1,目标w（C）/w（N）比为9、10、11的情景下,目前已经处于碳饱和的土壤分别占：52.7%、72.1%、87.5%;储存率为N 50 kg·hm-2·a-1的情景下分别占：58.2%、78.2%、91.4%;储存率为N 100 kg·hm-2·a-1的情景下分别占68.7%、87.6%、95.8%。土壤碳氮质量分数变异很大,总体碳氮比稳定在7.66左右,偏施化肥将显著降低土壤的w（C）/w（N）比,较低的土壤w（C）/w（N）比和较高的氮素储     

Effects of nitrate concentration on biological hydrogen production by mixed cultures

The effects of nitrate on fermentative hydrogen production and soluble metabolites from mixed cultures were investigated by varying nitrate concentrations from 0 to 10 g N/L at 35°C with an initial pH of 7.0. The results showed that the substrate degradation rate, hydrogen production potential, hydrogen yield, and average hydrogen production rate initially increased with increasing nitrate concentrations from 0 to 0.1 g N/L, while they decreased with increasing nitrate concentrations from 0.1 to 10 g N/L. The maximum hydrogen production potential of 305.0 mL, maximum hydrogen yield of 313.1 mL/g glucose, and maximum average hydrogen production rate of 13.3 mL/h were obtained at a nitrate concentration of 0.1 g N/L. The soluble metabolites produced by the mixed cultures contained only ethanol and acetic acid (HAc) without propionic acid (HPr) and butyric acid (HBu). This study used the Modified Logistic model to describe the progress of cumulative hydrogen production in batch tests. A concise model was proposed to describe the effects of nitrate concentration on average hydrogen production rate.     

氮磷营养盐因子对缘管浒苔生长、叶绿素荧光特性和氮磷富集的影响

为探讨大型海藻缘管浒苔(Ulva linza)对氮、磷加富的生理响应及其机制,分析了氮、磷浓度变化对藻体相对生长速率(Rr.g),氮、磷富集,叶绿素(Chl)含量,类胡萝卜素(Car)含量,色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)以及叶绿素荧光参数的影响.结果表明,在30μmol·L-1P浓度不变条件下,随着N浓度的增加,藻体P含量持续降低,而其Rr、g、N含量、Chl含量、Car含量、色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)和叶绿素荧光参数均逐渐上升,N3处理(500μmol· L-1 N)缘管浒苔Rr.g和叶绿素荧光参数均达到最大值,N4处理(1 000 μmol·L-1)缘管浒苔Chl含量、Car含量和Chl a/Chl b比值均达到最大值.在500 μmol·L-1N浓度不变条件下,依次增加P浓度,缘管浒苔Rr,g没有显著差异,N含量没有显著变化,而P含量则呈明显上升趋势,其他指标变化幅度小.综上所述,与P相比,N的变化对缘管浒苔生长、光合色素和光合作用的影响更明显,在N浓度为500 μmol·L-1、P浓度为30 μmol ·L-1、N/P比值为16.67条件下,藻体生长最佳.当水体富营养化加剧时,缘管浒苔富集氮、磷的能力持续上升.     

施用生物质炭基肥对水稻产量及氮素利用的影响

利用小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳、猪粪炭堆肥和生活废弃物这5种原料的生物质炭与化肥混合制作炭基复混肥,进行水稻生产的田间试验,分析不同生物质炭基肥处理下水稻产量与氮素利用率的变化.结果表明,与常规复混化肥比较,炭基肥处理施氮量减少19.94％,但水稻的经济产量提高6.70％以上,其中小麦秸秆炭基肥处理增产幅度最高,达39.34％.炭基肥处理可显著提高水稻每穗总粒数和单穗重,水稻籽粒与茎叶吸氮量比值提高11.64％(花生壳)～59.91％(生活废弃物),说明施用炭基肥可促进氮素向水稻籽粒的分配.施用炭基肥料可明显提高水稻的氮素偏生产力、氮素收获指数和氮素稻谷生产率,其中氮素偏生产力较常规复混化肥提高33.41％(玉米秸秆)～74.09％(小麦秸秆).生物质炭基复混肥是一种可以替代传统有机无机配合施肥的节氮肥料,小麦秸秆炭基肥在减少肥料投入、提高水稻产量和氮肥利用率方面具有较好的推广潜力.     

A study on the Spatial Distribution of Nitrogen and Phosphorus Balance, and Regional Nitrogen Flow Through Crop Production

The spatial distribution patterns of the nitrogen and phosphorus input/intake amounts in crop production within two small basins are examined, based upon a cropping unit distribution map that is obtained from remote sensing data analysis. Firstly, we examine the availability and suitability of approaches to the spatial distribution analysis of cultivation patterns classified from material flow characteristics of crop production using seasonal remote-sensing data. Secondly, material flow units in crop production are grouped according to the cultivation patterns obtained from the remote-sensing data analysis. Consequently, the spatial patterns of the amounts of both nitrogen and phosphorus inputs/intakes through crop production on farmland are examined and their spatial distribution maps are prepared according to the material flow units. In addition, we developed a nitrogen flow and runoff model and the model is simulated based on the examination of the results of spatial distribution patterns of the material flow units. The annual nitrogen runoff from small catchments, where various crops are cultivated, varies from 2.7 kg ha^–1 year^–1 to 108 kg ha^–1 year^–1 and the annual balanced losses of nitrogen in small catchments varied from –30 kg ha^–1 year^–1 to 101 kg ha^–1 year^–1. Also, the monthly changes in soil nitrogen of each material flow unit is estimated at –55 kg ha^–1 as a maximum decrease and 114 kg ha^–1 as a maximum increase. These results indicate that the spatial distribution patterns of nutrient input and intake through agricultural activities should be considered when analyzing the material flows and nutritient movement in soil–water systems in rural areas for watershed environmental control and regional agricultural management.     

O3对水稻叶片氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响

臭氧(O3)被认为是重要的气污染物之一,水稻又是主要的粮食作物,因而准确地评估O3浓度升高对水稻生长发育的影响具有十分重要的意义。采用开顶式气室法模拟研究了O3对水稻叶片可见伤害症状、氮代谢、脯氨酸和谷胱甘肽含量的影响。结果显示,O3污染胁迫会导致水稻叶片产生明显的伤害症状,具体表现为:老叶叶鞘褪绿,有褐斑,直至完全干枯;稻穗小且黄化,籽粒不饱满;水稻成熟期提前等。O3浓度升高对水稻叶片的硝酸还原酶活性有显著影响。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,水稻叶片硝酸还原酶活性与对照组相比均降低,其中,分蘖期分别降低了25.3%、67.4%和86.3%;拔节期分别降低了57.4%、75.7%和97.8%;抽穗期分别降低了91.0%、97.2%和99.3%;乳熟期分别降低了89.5%、89.5%和96.7%。水稻叶片铵态氮和硝态氮含量随着O3浓度的升高而显著地降低,例如当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,与对照相比,水稻叶片硝态氮含量分别降低46.3%、52.7%和65.7%,铵态氮含量分别降低6.5%、12.9%和43.4%。O3污染胁迫下水稻叶片脯氨酸含量在不同生长期变化不同,分蘖期、拔节期和抽穗期脯氨酸含量在40nL.L-1浓度O3熏蒸下急剧地提高,但是随着O3浓度的增加,脯氨酸含量又不断地降低。在水稻乳熟期,脯氨酸含量均随着O3浓度的增加而显著地下降。O3污染胁迫导致水稻叶片还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著低于对照组,而氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量显著高于对照组。当O3浓度为40、80和120nL.L-1时,乳熟期水稻叶片GSH含量分别比对照组降低68.7%、80.2%和78.2%,GSSG含量分别比对照提高494.4%、527.2%和439.8%。研究表明,O3污染胁迫对水稻叶片氮代谢和抗氧化系统产生了极显著的影响。     

固氮菌与氮配施对生菜及油菜产量和品质的影响

采用盆栽试验研究了固氮菌(M)与氮(N)配施对生菜、油菜产量和品质的影响.结果表明:施加固氮菌(M2)后,生菜、油菜的鲜重和干重较之不加固氮菌(M1)有显著增加趋势,生菜、油菜的Vc含量分别提高4.2%~18.6%、17.6%~35.0%,还原糖含量分别提高17.6%~35.0%、6.7%~41.3%,硝酸盐含量分别降低40.5%~57.2%、22.8%~40.8%.在所有处理中,处理M2N3的两种蔬菜产量最高,品质最好.研究可为固氮菌肥的合理有效施用、氮肥的优化配比及叶菜类蔬菜高产优质的生物调控提供理论依据.图1表3参13