干化-干湿转化对鄱阳湖湿地土壤氮矿化的影响

本研究采集鄱阳湖湿地3种典型植被(虉草、苔草、芦苇)土壤,在室内分别设置30%WHC(最大持水量)、50%WHC和80%WHC 3种水分条件培养1个月,分别模拟重度干旱、轻度干旱和适宜水分环境,然后添加水分到200%WHC模拟干湿转化过程;基于~(15)N同位素稀释法计算干化-干湿转化过程中湿地土壤的总氨化速率和总硝化速率.土壤干化过程中,芦苇带土壤总氨化速率最高,虉草带土壤总硝化速率最高;土壤总氨化速率和总硝化速率都随干旱程度增强而降低,轻度干旱条件下总硝化速率的降低比总氨化速率更明显;除水分条件外,总氨化速率主要受土壤碳含量影响,总硝化速率主要受pH值影响.土壤湿化过程中,苔草带和芦苇带土壤氮总氨化速率在1 d内变化较小,1～5 d不断下降;虉草带重度干旱土壤氮总氨化速率在湿化后呈上升趋势,轻度干旱土壤只在湿化后1 d内明显增大;3种植被土壤总硝化速率都在1 d内明显下降,此后维持较低水平.干化过程中,氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度对土壤总硝化速率的影响相近,湿化过程中AOB丰度的影响相对增大.     

Dynamics of soil inorganic nitrogen and their responses to nitrogen additions in three subtropical forests, south China

Three forests with different historical land-use, forest age, and species assemblages in subtropical China were selected to evaluate current soil N status and investigate the responses of soil inorganic N dynamics to monthly ammonium nitrate additions. Results showed that the mature monsoon evergreen broadleaved forest that has been protected for more than 400 years exhibited an advanced soil N status than the pine （Pinus massoniana） and pine-broadleaf mixed forests, both originated from the 1930＇s clear-cut and pine plantation. Mature forests had greater extractable inorganic N pool, lower N retention capacity, higher inorganic N leaching, and higher soil C/N ratios. Mineral soil extractable NH4^＋-N and NO3-N concentrations were significantly increased by experimental N additions on several sampling dates, but repeated ANOVA showed that the effect was not significant over the whole year except NH4^＋-N in the mature forest. In contrast, inorganic N （both NH4^＋-N and NO3^--N） in soil 20-cm below the surface was significantly elevated by the N additions. From 42% to 74% of N added was retained by the upper 20 cm soils in the pine and mixed forests, while 0%-70% was retained in the mature forest. Our results suggest that land-use history, forest age and species composition were likely to be some of the important factors that determine differing forest N retention responses to elevated N deposition in the study region.     

江西省不同农田利用方式对土壤碳、氮和碳氮比的影响

基于江西省16582个农田耕层(0~20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、数理统计与地统计学等分析方法,探讨了不同农田利用方式(水旱轮作、一季旱地、两季旱地、一季水田和两季水田)对土壤有机碳(SOC)、氮含量(TN)和碳氮比(C∶N)的影响.结果表明,江西省耕层土壤SOC、TN含量和C∶N比分别为5.22~34.56 g·kg~(-1)、0.26~3.06 g·kg~(-1)和2.98~52.67,均处于中等偏上水平.经半方差函数分析,江西省土壤SOC、TN和C∶N比的空间变异主要是由随机性因素引起的;方差分析显示,不同土地利用方式下耕地土壤中SOC、TN和C∶N比存在显著差异,土壤SOC和TN含量表现为两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,而土壤C∶N比则表现为两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶N比对估测区域土壤有机碳储量具有良好的指示作用,因此,从土壤C∶N比角度考虑,水田更有利于SOC的贮存,有利于增加土壤汇集碳氮的能力.Pearson相关性分析表明,5种利用方式下经度、纬度和海拔与土壤SOC、TN含量和C∶N比具有显著的相关关系.     

洱海流域农田土壤氮素的矿化及其影响因素

采用好氧间歇淋洗培养法,对洱海流域内的农田、菜地土壤样品培养2周,研究土壤氮的矿化及其影响因素.结果表明,表层土壤2周氮矿化量平均为65.54mg/kg.不同农田利用方式下,表层土壤氮矿化量的平均值为露地菜田粮田大蒜田.土壤氮素矿化以硝态氮为主,且随着土壤深度的增加而降低.土壤氮矿化同全氮、有机质含量呈明显的正相关关系,与pH值呈负相关;氮矿化与无机氮含量、C/N之间无显著关系.全氮、有机质和pH值是影响该流域农田土壤矿化的主要因子.     

外加氮源对滇池沉积物氮矿化影响的研究

采用连续培养法,在淹水条件下研究了添加外源氮对滇池沉积物氮矿化过程的影响.结果表明,在本研究条件下,添加水生植物残体或无机氮,均未改变沉积物氮矿化的总体趋势,表现为培养前期矿化量迅速升高并达到峰值,之后逐渐下降.各处理累积氮矿化量最大值为722.34~625.67mg/kg,约占总氮的10.5%~20.3%,与土壤相比,具有较大的矿化潜能.外加水生植物(孤尾藻,芦苇)残体的处理约在21d达到累积氮矿化量的峰值,比原沉积物分别增加了15.9%和9.3%.外加水生植物(孤尾藻,芦苇)残体和无机氮的处理比仅添加水生植物残体的处理累积氮矿化量达到峰值的时间晚一周,其最大累积氮矿化量分别减少了7.5%,9.8%和8.3%.运用Two–pool模型对试验结果进行了非线性回归拟合,通过参数和实际应用可能性剖析,Two–pool模型能较为准确地描述沉积物氮矿化过程.     

N和P对锥状斯氏藻(Scrippsiellat trochoidea)生长及孢囊形成的影响

在实验室设置了5个N、P浓度梯度,研究了它们对锥状斯氏藻（Scrippsiella trochoidea）营养细胞生长和孢囊形成的综合效应。结果表明,当N、P浓度分别超过10和1．5μg／L时,就能维持锥状斯氏藻一定的种群数量,而在高N、P浓度组（N浓度为500μg／L,P浓度为74μg／L组）的生长势态明显优于其他浓度组,稳定生长期持续时间较长,且有着较高的细胞比生长速率。孢囊一般在营养细胞达到稳定生长期后开始形成,但低营养盐浓度组孢囊开始形成的时间较早。各试验组孢囊形成率相近,最终形成率为17．8％～35．6％。     

N2填充对船舶压载水中浮游生物的影响研究

实验研究了N2对于船舶压载水中浮游生物生长的影响,旨在探讨利用船舶惰气系统抑止或灭除船舶压载水中浮游生物的可能性.实验结果表明,由N2形成的惰性气体保护层能够对压载水中的生物的生长起到明显的抑止和部分致死的效果.同时实验对比研究了N2填充作为电解法处理船舶压载水的前处理与直接电解对压载水中生物灭除的效果,表明N2填充提高了电解法处理船舶压载水的处理效果.     

黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与硝化作用

采用PVC顶盖埋管原位培育法研究了黄河口典型潮滩湿地土壤净氮矿化与净硝化作用的动态变化特征、影响因素及净氮矿化/硝化量.结果表明,高潮滩湿地(LW)、中潮滩湿地(JP1)和低潮滩湿地(JP2)0~15cm土壤无机氮含量具有明显的季节变化特征,NH4+-N含量表现为LW＞JP1＞JP2,NO3--N含量则表现为JP1＞LW＞JP2.3种湿地土壤净氮矿化/硝化速率均呈明显的波动变化.生长季的净氮矿化量分别为27.81、11.90和0.33kg/hm2,净硝化量分别为12.09、15.99和1.19kg/hm2,净硝化量占净氮矿化量的百分比分别为43.47%、100.00%和100.00%.相关分析表明,湿地土壤净氮矿化量与土壤水分含量呈显著负相关,而土壤净氮硝化量与土壤pH值呈显著负相关.3种潮滩湿地土壤在维持无机氮方面的能力整体表现为LW＞JP1＞JP2,说明从氮循环角度高潮滩湿地系统最为稳定,而低潮滩湿地系统的稳定性最差.     

A/O生物脱氮工艺的反硝化动力学试验

通过SBR反应器间歇试验,研究了投加外碳源后系统的反硝化潜力和反硝化速率的变化.结果表明,向原有淀粉废水中投加外碳源乙醇废液后,可以明显提高系统的反硝化速率和反硝化潜力,反硝化速率由0.74mg/(g·h)增加到2.11mg/(g·h),反硝化潜力由5.6mg/L增加到16.2mg/L.脉冲投加淀粉废水进行缺氧反硝化间歇试验,可以获得系统污泥动力学信息,确定原水的反硝化潜力,并可估计城市污水处理厂的总反硝化潜力,因此可以预测获得最小出水硝酸氮浓度的控制策略.相对于COD/N,如果确定了系统反硝化潜力和污水水质能获得更多信息.     

黄海海域浒苔属(Enteromorpha)生态特征初探

通过对2008年6月在黄海爆发的大型绿藻(浒苔属)进行实验室培养试验,对其生态特征有了初步了解.结果表明,该藻属广温、广盐性的海洋绿藻,对环境的适应能力和繁殖能力较强.在培养温度范围15～32℃.盐度范嗣5～29之间都能存活,其中水温为23℃,盐度为25和29时,其生长较好.在富营养水体环境中,其生长需要的消耗水中大量的N、P营养盐,并且在当N:P为10:1时生长率达到最大.     

人类活动对杭州城乡复合系统陆源氮排海的驱动分析

对过去28年间(1980～2008)杭州城乡复合系统陆源氮(N)向杭州湾的排量进行了系统的估算,并分析了陆源N增加的社会经济驱动力及相应的控制对策.结果表明,杭州城乡复合系统陆源N排海量从1980年的1.1×104t增加到2008年的3.7×104t,其中,农业面源污染对于N排海量的贡献在28年间一直保持在50%左右,但生活污水的点源N排放量却迅速增加,其2008年的贡献率已达到42%.目前,农田过量施肥、养殖业废水排放及与种植业的N循环脱钩、生活污水处理率低以及污水处理厂出水N浓度标准过宽等是杭州城乡复合系统陆源N排海量迅速增加的主要原因.杭州城乡复合系统陆源N排海量与GDP增长趋势之间的关系显示出污染控制技术和政策调控的功能得到了强化.杭州城乡复合系统的排N量仅占杭州湾陆源N总量的38%,杭州与周边的嘉兴、宁波、绍兴和部分上海地区在2008年共有超过10×104t的活性N排入杭州湾.通过技术革新、政策调整以及环保意识建立来对快、慢变量(相对系统动态而言,发生快速、慢速变化的因子,通常相当于直接驱动与间接驱动力)进行协调控制,是推动杭州湾区域经济环境可持续发展的关键对策.     

调整气水比优化高氨氮废水BAF一体化脱氮

为实现常温下高氨氮废水中氮的高效去除,选取8：1、12：1和15：1等3个气水比（GWR）条件,考察常温下曝气生物滤池（BAF）短程硝化-厌氧氨氧化（ANAMMOX）一体化自养脱氮工艺稳定运行的性能.研究结果表明：进水氨氮（NH₄⁺-N）浓度为400mg/L、回流比为1：1的条件下,GWR为15：1脱氮效果最好,氨氮去除率（ARE）达90%以上,总氮（TN）去除负荷为1.1kgN/（m³·d）,去除率达83%.GWR为15：1时,溶解氧（DO）为2.41~4.22mg/L,进水NH₄⁺-N转化为亚硝（NO₂^--N）量增加,ANAMMOX活性增强.对生物膜进行功能菌种实时荧光定量PCR（qPCR）分析得出,GWR为15：1时,ANAMMOX和氨氧化菌（AOB）两者丰度均最高,高达10¹² copies/g dry sludge以上,一体化脱氮效果最好.同时,研究表明提高GWR后ANAMMOX反应增强,而过程中无N₂O生成,GWR为15：1时,N₂O总释放量最小,释放因子为0.0012.     

全自养脱氮颗粒污泥的培养及脱氮性能的恢复与强化

采用交替限氧-厌氧和低充放比(30%)运行模式,在SBR反应器中成功启动全自养脱氮(CANON)工艺,启动过程经历常规硝化主导阶段、短程硝化主导阶段和全自养脱氮阶段,总氮去除速率和总氮去除效率分别达到(312±15)mg/(L·d)和(71.2±4.3)%.培养得到的污泥中颗粒污泥(粒径3300μm)和絮状污泥(粒径<300μm)体积分别占污泥总体积的39%和61%.在自养脱氮性能恶化的SBR反应器进水中长期添加适量N2H4,反应器脱氮性能得以恢复甚至强化,反应器总氮去除速率升高到(480±34)mg/(L·d),颗粒污泥的比例增加到污泥总体积的51%.     

大亚湾湿地沉积物氮矿化特征及影响因素探究

为探讨大亚湾滨海湿地沉积物中有机氮矿化作用的时空分布规律及其影响因素,于2017年3月（枯水期）和8月（丰水期）分别采集了大亚湾典型湿地3个断面的表层沉积物,利用连续淹水培养法对沉积物有机氮矿化过程进行了测定.结果发现,不同站位沉积物氮的矿化速率差异较大,其矿化速率范围为1.88~15.12mg/（kg·d）,平均速率为（6.45±3.47）mg/（kg·d）,整体呈现S3（红树林断面）> S1（光滩断面）> S2（河口断面）的分布规律.矿化速率的最高值出现在S3红树林断面,表明红树植物的生长能够促进微生物的矿化作用.蛋白酶和脲酶的活性平均值分别为（8.52±4.21）mg/（kg·d）和（25.34±11.11）μg/（g·d）,蛋白酶活性空间分布上与矿化速率的分布特征一致,表现为S3 > S1 > S2.蛋白酶和脲酶活性最高的区域均出现在S3断面的高潮带,这主要由于红树林影响地区具有较高的生产力和微生物丰度,促进了微生物代谢酶的产生.蛋白酶的活性远高于脲酶活性,表明人类活动对近岸湿地生态系统的物质输入可能主要以大分子类有机氮为主.在河口断面,矿化速率和酶活活性均较低,与该地区较高的NH₄⁺-N含量有关.整体上,湿地沉积物矿化速率与蛋白酶和脲酶之间呈现出显著的正相关性（P<0.01）,说明蛋白酶和脲酶在有机氮的矿化过程中发挥了关键作用.     

不同N、P水平对龙须菜生长及生理生化特性的影响

研究了海水N、P营养水平对龙须菜的生长、光合作用及生化特性的影响,结果表明:单独N、P加富对龙须菜的生长无显著影响,而N、P同时加富可以显著促进龙须菜的生长;其相对生长速率随着时间的增加而降低,P加富处理在培养后期相对生长速率显著增加;N加富促进了龙须菜的光合作用,使藻胆蛋白和可溶性蛋自含量显著提高,可溶性搪含量降低....     

氮、硫输入对河口湿地土壤有机碳矿化的实验研究

通过室内培养实验,研究了氮、硫输入对闽江河口湿地土壤有机碳矿化和土壤理化性质的影响.结果表明:NH_4Cl(N1)、NH_4NO_3(N3)、K_2SO_4(S)和NH_4Cl+K_2SO_4(NS1)处理显著促进了湿地土壤有机碳矿化速率(p0.05),较对照分别提高了76.57%、60.09%、83.20%和52.59%,并且不同处理下土壤有机碳矿化速率均表现为随培养时间的增加而递减.氮、硫输入在不同时间对湿地土壤有机碳矿化的影响不尽一致,在前6 d各处理的促进作用最明显.湿地土壤有机碳累积矿化量在不同处理下均表现为随培养时间逐渐增加,其增长速率在培养初始阶段较快,而后逐渐减慢;不同培养时间有机碳累积矿化量在N1、N3、S和NS1处理下与对照处理间均存在显著差异(p0.05).短期培养结束后,N3、NS1处理显著增加了湿地土壤DOC含量(p0.05);N1、N3、NS1和NH_4NO_3+K_2SO_4(NS3)处理均显著增加了土壤NH_4~+-N含量(p0.05);KNO_3(N2)、N3、NS2和NS3处理均显著增加了土壤NO_3~--N含量(p0.05);S、NS1、NS2和NS3处理均显著增加了土壤SO_4~(2-)含量(p0.05).不同处理下湿地土壤Cl-、pH、EC具有微弱的波动变化特征,但在不同处理组间均不存在显著差异(p0.05).多元回归分析显示,DOC、NH_4~+-N和SO_4~(2-)是氮、硫输入处理下影响闽江河口湿地土壤有机碳矿化速率的主要控制因素.     

二氧化钛纳米颗粒对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响

二氧化钛纳米颗粒（TiO₂NPs）的广泛应用使其环境释放量不断增加,从而影响到土壤氮的转化过程.然而,目前关于TiO₂NPs对湖滨沼泽土壤氮矿化的影响机制尚不明确.因此,本研究以典型沼泽土壤为研究对象,通过室内培养实验研究不同剂量TiO₂NPs处理（0 mg·kg^-1（CK）、10 mg·kg^-1（A10）、100 mg·kg^-1（A100）、250 mg·kg^-1（A250）、1000 mg·kg^-1（A1000））对土壤理化性质、酶活性和氮矿化过程的影响,探讨TiO₂NPs输入对土壤氮矿化过程影响的内在机制.结果表明：①不同剂量TiO₂NPs处理显著降低了土壤pH和总有机碳（TOC）含量（p<0.05）,A100、A250和A1000处理显著降低了硝态氮（NO₃^--N）含量（p<0.05）.②A250和A1000处理显著抑制了过氧化氢酶活性（p<0.05）;培养7 d,不同剂量TiO₂NPs处理均显著促进了脲酶活性（p<0.05）,抑制了脱氢酶活性（p<0.05）;随着培养时间延长,TiO₂NPs处理对脲酶和脱氢酶活性的抑制作用逐渐减弱,表明TiO₂NPs的负面作用会随时间减弱.③不同剂量TiO₂NPs处理对氨化速率没有显著影响（p>0.05）,A250、A1000处理对硝化和矿化速率有显著抑制作用（p<0.01）.④土壤氮矿化速率与土壤pH、总磷（TP）、NO₃^--N含量呈显著正相关,与脲酶、过氧化氢酶活性呈显著负相关.TiO₂NPs主要通过改变沼泽土壤NO₃^--N含量影响氮矿化过程.本研究可为湖滨湿地保护和TiO₂NPs环境风险评估提供理论依据.     

SBR工艺污泥颗粒化对生物脱氮除磷特性的研究

采用模拟配制的生活污水，研究循序间歇反应器（SBR）工艺的脱氮除磷效果和污泥沉降性能，试验结果表明，通过了状态调控阶段，反应器中形成了同时具有脱氮除磷能力的好氧颗粒化污泥，其中，反应器对COD和P的去除率分别为90％和85％左右；NH3－N和TN去除率分别达到90％和80％；颗粒污泥的SVI值约为50，出水水质好，这些良好的运行性能比好氧颗粒污泥形成前大大改善。     

Effects of bacteria on nitrogen and phosphorus release from river sediment

To better understand the mechanisms of eutrophication,we addressed the microbial processes that influence many key aspects of water-sediment systems.In this study,a large column experiment was conducted for 30 d.Along the column,solution samples were collected at different locations at different time.The samples were analyzed for physical,chemical,and biological properties of the sediment and oveflying water.The results showed that the amount of nitrogen transforming bacteria was higher than than that of phosphorous bacteria.The amount of nitrogen transforming bacteria was in the orderammonitier＞denitrifying bacteria＞nitrobacteria and nitrosomonas.Principal component analysis indicared that the three main factors accounted for more than 90%overall contributions for bacterium growth,which represented nutrition,organics and oxygen,and pH and redox potential(Eh)of the environment.Corresponding to the bacteria,the concentrations of nitrogen in the system was in the orderammonia(NH4 -N)＞nitrate(NO3--N)＞nitrite(NO2--N),The fluxes of N and P clearly showed a temporal release and adsorption processes in the water-sediment system.The large magnitude of N fluxes suggested that N might act as an important contamination source for the water quality.However,P exchange between the sediment and overlying water was less intensive during the experiment.     

Differential responses of short-term soil respiration dynamics to the experimental addition of nitrogen and water in the temperate semi-arid steppe of Inner Mongolia, China

We examined the effects of simulated rainfall and increasing N supply of different levels on CO2 pulse emission from typical Inner Mongolian steppe soil using the static opaque chamber technique, respectively in a dry June and a rainy August. The treatments included NH4NO3 additions at rates of 0, 5, 10, and 20 g N/（m2.year） with or without water. Immediately after the experimental simulated rainfall events, the CO2 effluxes in the watering plots without N addition （WCK） increased greatly and reached the maximum value at 2 hr. However, the efflux level reverted to the background level within 48 hr. The cumulative CO2 effluxes in the soil ranged from 5.60 to 6.49 g C/m2 over 48 hr after a single water application, thus showing an increase of approximately 148.64% and 48.36% in the efftuxes during both observation periods. By contrast, the addition of different N levels without water addition did not result in a significant change in soil respiration in the short term. Two-way ANOVA showed that the effects of the interaction between water and N addition were insignificant in short-term soil COz efftuxes in the soil. The cumulative soil CO2 fluxes of different treatments over 48 hr accounted for approximately 5.34% to 6.91% and 2.36% to 2.93% of annual C emission in both experimental periods. These results stress the need for improving the sampling frequency after rainfall in future studies to ensure more accurate evaluation of the grassland C emission contribution.