污水深度处理生物滤层中菌群的时空分布特征

以生物滤柱为反应器,对污水进行深度处理。试验表明,生物滤层中的菌群由于生化特性的不同,启动阶段异养菌要比自养菌的生长提前一周左右。生物滤柱异养菌、自养菌的形成对稳定运行非常关键,启动阶段较高的COD容积负荷不利于亚硝化、硝化细菌的产生。异养菌在竞争中占有优势,主要生长在滤柱的进水端和悬浮生物膜中。进水有机物浓度较低,造成亚硝化细菌的分布同异养菌分布基本一致。硝化细菌由于较弱的竞争能力,主要生长在滤柱的出水端和吸附生物膜中。底物浓度的改变使生物膜中的菌群对有机物、溶解氧以及生存空间的竞争也发生变化,最终导致其分布也随之改变。     

有机污染物在土壤—水体系中的分配理论

介绍了有机污染物在土壤—水体系中的分配理论。该理论认为有机污染物主要被土壤有机质以非吸附的方式所吸收，所以多种污染物被同时吸收时不存在竞争作用，而且吸收量受到土壤有机质和有机污染物分子极性的影响。有机污染物在土壤有机质—水体系中的分配系数，主要与其水溶性有关。     

有机污染物在土壤—水体系中的分配理论

介绍了有机污染物在土壤－水体系中的分配理论，该理论认为有机污染物主要被土壤有机质以非吸附的方式所吸收，所以多种污染物被同叶吸收时不存在竞争作用，而且吸收量受到土壤有机质和有机污染物分子极性的影响。有机污染物在土壤有机质－水体系中的分配系数，主要与其水溶性有关。     

亚热带茶园土壤的某些生物化学性状研究

茶园土壤的有机质含量、腐殖质组成、有机碳的循环与平衡特点、酶活性及其在施肥条件下的变化情况与土壤肥力密切相关．试验结果表明：亚热带茶园土壤有机质含量水平较低，腐殖质组成中以富里酸为主，HA／FA比、酶活性均比起源土壤略低；高产茶园土壤有机碳库的循环水平较高，在不施有机肥的情况下仍能保持平衡；低产茶园土壤有机碳库的循环水平较低，输出大于输入，施用有机肥可以较快地提高茶园土壤有机质含量和酶活性水平．增施有机肥和实行茶林复合是培肥茶园土壤、提高茶园生产力的有效措施．     

长期施肥对水稻土酶活性及理化特性的影响

为了明确不同施肥种类对水稻土土壤肥力与酶活性的影响,以30年（1981年至今）长期定位试验地为基础,研究不同施肥处理（CK,N,P,K,NPK,2倍NPK,NPK＋猪粪）水稻田耕层（0-20cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）施P（配施或单施）增加土壤全P、速效P含量,平衡施肥配施有机肥（NPK＋猪粪处理）土壤的有机质、全P、速效P、全N、速效N均显著增加,所有施肥处理间pH值差异均不显著;2）除了NPK处理土壤脲酶活性最高外,平衡施肥配施有机肥土壤转化酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性均较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶活性与土壤全P量呈负相关,过氧化氢酶、脲酶、转化酶与全N、有机质、速效N、速效P呈显著或极显著正相关;因此,水田土壤长期平衡施肥配施有机肥,能显著提高土壤肥力,增加土壤酶活性,有益于土壤生产力的持续提高。     

长期施肥对旱地红壤肥力和酶活性的影响

为了明确不同施肥种类对旱地红壤肥力与酶活性的影响,以30年（1981年至今）长期定位试验地为基础,研究不同施肥处理（CK,N,NP,NPK,2倍NPK,猪粪,NPK＋猪粪）旱地红壤玉米田耕层（0～20 cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）全N含量各处理间差异不显著,单施N肥显著增加土壤速效N,施有机肥处理（NPK＋猪粪,猪粪）土壤的pH值、有机质、全P、速效P均显著增加;2）除了2倍NPK处理土壤脲酶活性最高外,施有机肥土壤的转化酶、脱氢酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性也较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶与全N、有机质、速效N呈显著或极显著正相关;因此,红壤旱地通过长期施用有机肥或与无机肥配施,不仅能显著提高土壤肥力,而且能增加土壤酶活性,从而显著提高土壤持续生产力。     

渭北黄土区刺槐根系空间分布特征研究

采用土钻法对黄土高原地区主要造林树种刺槐的根系分布特征进行调查,结果表明不同立地上刺槐根系的空间分布特征具有明显差异.阴坡立地上,刺槐根系随距树干距离的增加表现出了先增加后减少的趋势,并且不同深度土层的分布相对比较均匀,这一分布特征扩大了刺槐根系的吸收空间范围,有利于树木地上部分的生长;而阳坡立地上的刺槐根系随距树干距离的增加呈降低趋,并且各处根系集中分布在40～80 cm的土层中,这一分布特征限制了根系在土层中的吸收空间,进而树木地上部分的生长也产生了一定的限制作用.对不同径级根系生物量分布特征的分析结果表明,不同立地上根系存在的差异主要是由于大径级根系生物量而引起的,阴坡立地上的细根生物量更大一些.在两个立地上,直径为1 mm<d<3 mm的根系生物量具有相似的分布特征;而直径d<1 mm的根系生物量具有明显的差异,反映了立地条件对于树木生长的影响,可以作为反映根系吸收等生理特性的有效根系.结合树木根系消弱系数,从量化的角度对不同立地上刺槐根系分布特征的进一步分析,结果表明阳坡立地上刺槐较细根系的根系消弱系数数值较小,说明在深层土壤中的分布较少,这种分布结构不利于树木对深层土壤水分和养分的吸收利用;而阴坡立地上的刺槐较细根系的根系消弱系数数值较大,说明在深层土壤中细根的分布比例相对较大,这种分布特征扩大了刺槐的吸收空间,有利于树木吸收深层的水分和养分,促进树木地上部分的生长和发育.     

不同C/N值下亚硝酸盐氧化菌和异养菌混合体系的微生物多样性

采用PCR-RFLP技术研究了不同C/N比下亚硝酸盐氧化菌及异养菌混合体系的微牛物多样性,并探讨了微生物菌群结构与其功能(硝化件能)的关系.C/N=0时,混合体系主要由自养菌和寡营养菌(85.1%)组成,包括亚硝酸盐氧化菌(NOB)、拟杆菌门、α-变形菌纲、浮霉菌门和绿色非硫细菌中的一些菌株.C/N=0.44时,混合体系中的自养菌减少,异养菌(主要是γ-变形菌纲的成员)大量出现.C/N=8.82时,γ-变形菌纲的菌株尤其是反硝化菌Pseudomonas sp.占主导(93.8%),与此同时,随着C/N升高,该混合体系的硝化性能也由专一的亚硝酸盐氧化过程转变为同时硝化反硝化过程.微生物菌群结构的转变较好地解释了其硝化性能的改变.本研究揭示了微生物菌群结构与其功能的内在联系,同时表明PCR-RFLP技术与化学分析相结合是研究微生物菌群结构与功能的有力工具.图3表2参13     

施用化肥对砂姜黑土碳库管理指数的影响

针对安徽省砂姜黑土的不良属性,在安徽蒙城砂姜黑土上进行了4年的施肥定位试验,施肥方式为年施氮量（以 N计）0、360、450、540、630、720 kg·hm-2,玉米季占55%,通过研究连续施肥措施下砂姜黑土耕层土壤活性有机质组分的变化特征,分析了单施化学氮肥对土壤有机质组分及碳库管理指数的影响。结果表明：施用化学氮肥有利于提高土壤总有机质质量分数和活性有机质质量分数,变化幅度分别为17.49~19.46、3.10~3.52 g·kg-1,化肥施用水平之间差异不显著,相比不施肥,施肥土壤的总有机质质量分数增加1.53~3.53 g·kg-1、活性有机质质量分数增加0.10~0.52 g·kg-1、稳定态有机质增加1.02~4.30 g·kg-1。处理间高活性有机质质量分数变化范围为0.46~0.62 g·kg-1,施用化肥后降低,高量氮肥与不施肥处理间差异显著（P＜0.05）;中活性有机质质量分数在2.21~3.25 g·kg-1之间,且与氮肥施用水平有关,年施氮量（以N计）高于540 kg·hm-2时其值增加,但各施用水平间无显著差异（P＞0.05）。施氮对CMI的影响不显著,土壤总有机质增加的有机质组分主要为稳定性有机质。施氮处理的玉米籽粒产量明显高于不施氮处理,年施氮（以N计）720 kg·hm-2的玉米籽粒产量最高,达11137.90 kg·hm-2。相关性分析结果显示,3种活性有机质之间,活性有机质和高活性有机质相关性最高,关系最为密切;碳库管理指数与活性有机质呈极显著正相关,相关系数为0.910;总有机质含量与活性有机质含量显著正相关（P＜0.05）,与碳库管理指数无显著相关性（P＞0.05）;玉米籽粒产量与总有机质、活性有机质极显著正相关（P＜0.01）,与碳库管理指数显著相关（P＜0.05）。由此可知,化学氮肥可促进砂姜黑土耕层土壤总有机质和活性有机质的提高,且二者均能够反映砂姜黑土施用化肥后的肥力变化情况;提高砂姜黑土总有机质的有机质组分主要是稳定态有机质;要提高玉米产量需要较高的氮肥用量。     

长期不同施肥对红壤Cu和Cd含量及活化率的影响

对始于1990年的红壤旱地施肥长期定位试验的6个处理包括对照(不施肥,CK)、施氮(N)、氮磷(NP)、氮磷钾(NPK)、氮磷钾+有机肥(NPKM)和有机肥(M)的历年耕层土壤重金属Cu和Cd全量和有效态含量进行分析,以阐睨长期不同施肥条件下红壤Cu、Cd含量及活化率变化特征.结果表明,16 a连续不施肥或施用化肥(N/NP/NPK)条件下土壤Cu、Cd全量和有效态含量基本保持不变;Cu活化率随施肥时间变化不显著,但Cd的活化率在施肥后期(1996-2006)呈明显上升趋势,在施氮处理上高达95.7%;不施肥和配施化肥下Cd的活化率与土壤pH值呈极显著负相关.化肥配施有机肥(NPKM)和单施有机肥处理(M)的土壤中Cu、Cd全量和有效态含量及其活化率随时间均呈显著上升趋势;土壤Cd含量从1990年的0.12 mg·kg-1 上升为2006年的1.31～1.48 mg·kg-1,平均年上升0.08～0.09 mg·kg-1;土壤有效态Cd含量2006年达到0.53～0.58 mg·kg-1,为1990年的18.0～19.9倍;Cd活化率与土壤有机质含量呈显著正相关.长期施用有机肥红壤Cu、Cd含量超标严重,土壤Cu和Cd全量之间达极显著相关(r=0.887**,n=30),其来源具有一致性,有机肥为环境带来的风险应予以重视.     

白榆/刺槐互作条件下土壤与植物养分季节变化

采用盆栽试验对白榆（Ulmus pumila）单作（BB）、刺槐（Robinia pseudocacia）单作（CC）及白榆/刺槐（U.pumila-R.pseudocacia.）互作（BC）（3种互作方式：根系不分隔（N）、根系用尼龙网（L）分隔和根系用塑料膜（P）分隔）及两种施肥方式（施肥处理（F）和不施肥处理（N））下土壤pH值、土壤养分及植株N、P养分吸收总量的季节变化进行了研究。结果表明,不同处理土壤pH值从5—9月呈增加趋势,互作中根系不分隔处理和根系用尼龙网分隔处理降低土壤的pH值效果较明显;各处理w（土壤有机质）在7月份较高,其中施肥处理〉不施肥处理,在3种互作方式中,w（土壤有机质）大小顺序为：根系不分隔〉根系用尼龙网分隔〉根系用塑料模分隔;随着季节的变化,不同处理土壤销态氮含量呈降低趋势。在白榆、刺槐整个生长期内,w（NH4＋-N）占绝大部分,w（NO3--N）极少,由此说明在白榆、刺槐整个生长期吸收的氮素形态主要是NH4＋-N。不同处理白榆、刺槐植株的N、P养分吸收总量从5月到9月呈现不断增加趋势,至9月达到最大。互作植物N、P养分吸收总量均高于其相应的单作,但不同互作方式对N、P养分吸收总量的变化不同。在3种互作方式中,改善土壤养分状况及植株N、P养分吸收总量的最优互作方式为根系不分隔施肥处理（BCNF）。     

基于黄潮土长期定位试验的作物产量演变特征分析

为探讨徐淮地区黄潮土长期施肥条件下作物持续高产、稳产的途径,利用始于1980年的肥料长期定位试验,对连续32 a作物产量的演变特征、可持续性以及与土壤有机质含量的相关关系进行分析。结果表明,长期施肥条件下,受气候等因素的影响,作物产量年际间存在波动,不同处理间小麦(Triticum aestivum)和玉米(Zea mays)历年产量由高到低均表现为化肥与有机肥配施(MNPK),施N、P、K肥(NPK),施N、P肥(NP),施有机肥(M),施N肥(N)和不施肥(CK),而甘薯(Ipomoea batatas)产量年际间和处理间的变化差异较大。在小麦和玉米的施肥处理中,N处理产量最低,随施肥年限增加产量下降速度快,可持续性指数分别比CK低0.161和0.063;MNPK处理比NPK和M处理分别增产14.9%和102.3%、11.5%和24.4%,且产量变异系数低,可持续性好。玉米产量的稳定性整体上高于小麦和甘薯。平衡施肥或有机肥与无机肥配施可降低作物产量对基础地力的依赖程度。增施有机肥处理(M和MNPK)土壤有机质含量呈递增趋势,积累速度为0.31~0.37 g·kg-1·a-1,小麦和玉米轮作制下砂壤质黄潮土有机质含量的适宜平衡值约为15.0 g·kg-1。化肥配施有机肥具有培肥土壤和促使作物高产、稳产的效果。     

组合施肥技术对黑土肥力影响的研究

采取定位试验的方法研究了组合施肥技术对土壤有机质、氮、磷的影响。结果表明,组合施肥较单施化肥土壤有机质含量增加1.8～3.3g/kg;土壤全氮增加0.05g/kg,速效氮(除Ⅱ处理外)增加6.6～44.6mg/kg;土壤全磷增加0.15～0.29g/kg.速效磷增加15.68～37.21mg/kg。土壤有机质增量为0.6～23g/kg;土壤氮素增量全氮增加0.002～0.25g/kg,速效氮增加11.6～39.4mg/kg;土壤磷素增量全磷增加0.09～0.24g/kg,速效磷增加23.59～57.28mg/kg。在保持土壤肥力有所提高的情况下,玉米大豆两年平均产量提高7.7％～17.3％,净收入提高19.4％～37.3％,由此可见,组合施肥技术应用前景广阔。     

长期施肥对土壤有机质积累的影响

20年的NPK施肥定位试验,有利于深刻揭示土壤肥力特征与营养平衡规律。以位于黄淮海平原的中国科学院禹城综合试验站为例,探讨和估算了长期定量施肥对冬小麦（TriticuspaestvumL．）、夏玉米（ZeaMaysL．）生长和土壤有机质（SOM）的影响。结果表明,长期的N、P肥配施或N、P、K均衡施肥,可显著增加SOM储量,并且后者要优于前者;SOM增加主要集中在0-20cm深度的土层,40-60cm基本不变;生物量对SOM储量变化影响明显,NPK,NP处理作物生长良好,作物残体输人明显优于其他处理;0-40cm可以代表该区用以计算土壤固碳潜力,并且在N、P、K均衡施肥条件下,0-40cm土层中SOM储量长期以来持续增加,并未达到上限,每年的平均固碳速率（以C计）达182．8kg·hm-1,约是全球平均水平的1．5倍,全国平均水平的1．1倍。华北平原若按N、P、K均衡施肥,农田土壤每年固碳潜力将达到1．6-2．4Tg·a-1。     

施肥对羊草割草地植物群落和土壤C:N:P生态化学计量学特征的影响

以呼伦贝尔羊草(Leymus chinensis)草甸天然割草场为研究对象,通过设置不同种类肥料和不同施肥量处理,探讨植物群落生产力、植物群落和土壤C:N:P生态化学计量学特征,试图筛选出适合该地区草地生长的施肥种类与施肥量的最优组合。结果表明:随着施肥水平的增加,2014年群落地上生物量呈上升趋势,H3(尿素10.5 g·m~(-2)+过磷酸钙5.1 g·m~(-2))的生物量最高(505.8 g·m~(-2));2015年群落地上生物量先增加后减少,施肥水平H2(尿素7.0 g·m~(-2)+过磷酸钙3.4 g·m~(-2))生物量最高(264 g·m~(-2))。2014年和2015年不同施肥处理下植物群落C、N和P含量差异不显著。2014年不同处理间植物群落C:N差异显著,H3施肥水平的C:N(29.28)显著高于其他水平(P0.05),而2015年C:N随着施肥水平的增加而增加;与C:N变化趋势完全相反,2014年、2015年群落的C:P和N:P均随施肥水平增加而减少。2014年与2015年不同处理下土壤全C、全N和全P中,除2014年0~10 cm土层H2和H3的全N、H1的全P显著高于其他处理(P0.05),其他指标在不同处理间差异均不显著。2014年3层土壤的C:N、C:P和N:P受施肥量的影响相对较小,变化范围分别为18.31~19.42、64.06~102.51、3.38~5.19。2015年3层土壤的C:N、C:P和N:P变化范围为11.33~12.51、25.59~53.49、2.17~4.41。对比2年比值的变化,2015年C:P和N:P较2014分别下降了47.8%~59.7%和15.0%~35.8%。研究结果表明:从植物群落和土壤的化学计量比角度来看,N可能是本地区限制植物生长的一个主要因素,P处于相对平衡的状态,在未来的N、P混施管理中,需降低或不添加磷肥,适量添加N素,才能使群落呈现适中的化学计量比。     

长期定位施肥对土壤微量元素含量的影响

在25年长期定位试验研究基础上,分析了无肥、N、NP、NPK、N 有机肥和N 秸秆6个不同施肥处理的0～20cm土壤微量元素B、Fe、Mn、Cu和Zn的质量分数变化。结果表明:不同施肥处理的土壤有效B和有效Zn均为增加,分别是试验基础数值的2.9倍～4.7倍和1.0倍～4.7倍。N 有机肥处理质量分数最高,无肥处理最低。有效Fe、Mn、Cu的质量分数除N 有机肥处理的Fe和Cu增加了0.95mg·kg-1和0.43mg·kg-1以外,都呈现出下降的趋势。各处理的土壤全量Fe呈减少趋势,全量Mn、Cu和Zn除无肥处理和Cu除单施N肥处理稍有减少以外,都呈现增加的趋势。全量Cu和Zn以N 有机肥处理质量分数最高,N 秸秆和施用P肥处理次之。施用以垃圾、畜禽废弃物为原料的有机肥以及施用P肥等可以增加土壤微量元素,施肥是影响土壤微量元素质量分数变化的重要因素。     

苯氧羧酸类除草剂土壤降解特性研究

在室内模拟条件下研究了2,4-D异辛酯和2甲4氯异辛酯在土壤中的降解动态,并探索了影响其在土壤中降解的主要影响因素.结果表明,2,4-D异辛酯和2甲4氯异辛酯在土壤中的降解形式主要为化学水解;在陕西潮土、太湖水稻土、东北黑土、南京黄棕壤、湖南红壤和江西红壤中的降解半衰期均小于1周,降解产物为2,4-D和2甲4氯.2,4-D异辛酯和2甲4氯异辛酯在土壤中降解的主要影响因素为土壤pH值,同时与其在土壤中的吸附-脱附能力密切相关:土壤pH值越高,农药降解速率越快;土壤粘粒含量和有机质含量越高,对农药的吸附性越强,从而导致降解减慢。     

新疆孔雀河表层沉积物中有机氯农药的分布及风险评价

分析了新疆孔雀河9个表层沉积物样品中22种有机氯农药(OCPs)含量,其主要OCPs含量的顺序为:六六六>异狄氏剂醛>滴滴涕>艾氏剂>硫丹Ⅱ>异狄氏剂>氯丹.研究表明,近期有γ-HCH输入到孔雀河,其最可能的来源是博斯腾湖的补给或孔雀河附近的农业回流水.滴滴涕的组成特征分析表明,DDTs主要源于施用的农药在好氧环境土壤中的分解,产生DDE等主要产物.风险评价表明,污染物的风险较低,所有被评估的OCPs的风险值均小于风险评价高限(ERM).     

林木根系衰老研究方法与机制

根系衰老研究方法主要有根窗直接观测和挖根取样间接观测。在整株水平上,树木同化碳的能力,碳在不同器官间的分配,尤其是在地上部分和地下部分间的分配比例,对根的萌生和衰老起着重要作用;地上部分的生长过程和健康状况也对根系的生长和寿命有很大影响;当树木的生长环境受到某种胁迫时,树木的抵抗力下降,容易招致病原菌的危害,造成根系衰老和死亡。在生态系统水平上,干旱洪涝、干扰等胁迫和树木一土壤间的养分循环都会引起树木生长环境的改变,对根系的衰老过程发生作用;季节变化使树木的地上部分和地下部分的生理活动处于不同的旺盛期,从而使碳的分配方式有些改变,影响到根系的生长;土壤中养分的存在形式,某些离子的浓度也直接影响到根的寿命;病原菌对根系的危害与土壤中养分含量变化有关。所以,衰老过程受环境条件的影响,伴随着代谢,RNA和蛋白质合成速率的下降和(或)膜与细胞器结构的改变。     

施用城市污泥对土壤生态系统影响的研究进展

城市污泥的合理处置已成为目前环境科学研究领域中的重要课题。因污泥富含有机质和有效营养成分,对土壤改良有积极的促进作用,所以污泥的土地利用普遍被认为是一种积极、有效的处置方式。鉴于此,本文就国内外施用城市污泥对土壤生态系统的．影响及相关的过程和机理进行了综述。结果显示,施用污泥可改善土壤理化性质,提高土壤有机质和氮、磷等养分元素的含量,其改良作用因污泥类型而异。污泥对土壤重金属的积累有所影响,特别是在酸雨频发地区或者长期施用污泥,可能会带来重金属Gu污染的环境风险。污泥普遍有利于提高土壤酶活性,譬如土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性,但污泥施用过量或时间延长,则会抑制多酚氧化酶和磷酸酶的活性,而污泥对过氧化氢酶的影响则不大。污泥对土壤微生物特性短期内有积极的影响,但长期则有负面作用。施用污泥可导致土壤动物活性的增加,但也会对一些土壤动物产生毒性,譬如异壳介虫属和弹尾目昆虫,而且污泥毒性不仅取决于污泥用量,土壤类型也起着重要作用。基于上述分析和评述,提出了未来研究展望如下：（1）针对污泥施用后土壤生态系统生物、物理和化学过程和机理进行系统、综合的基础研究;（2）对污泥土地利用进行长期的系统定位试验和环境监测,并对之进行环境风险评价;（3）对污泥稳定化处理技术的创新及其应用研究。