3种挺水植物对污水的净化效果及生理响应

为了探明宽叶香蒲(Typha latifolia L.)、茭白(Zizania latifolia Turcz.)及黄花鸢尾(Iris pseudacorus L.)在人工湿地污水处理系统中的抗逆性和适应性,采用人工模拟方法,设置4个处理,分别为:T_0(15 mg·L~(-1) COD,0.2 mg·L~(-1) TN,0.02mg·L~(-1) TP)、T_1(80 mg·L~(-1) COD,15 mg·L~(-1) TN,2 mg·L~(-1) TP)、T_2(160 mg·L~(-1) COD,30 mg·L~(-1) TN,4 mg·L~(-1) TP)和T_3(320 mg·L~(-1) COD,60 mg·L~(-1) TN,8 mg·L~(-1) TP),研究这3种植物对不同浓度污水的净化能力及其抗性生理特征。结果表明,宽叶香蒲、茭白及黄花鸢尾对T_1、T_2、T_3污水中的COD、TN和TP均有较高的净化率。同一浓度污水处理下,各植物对COD的去除效果均无显著差异,黄花鸢尾对TP的去除效果最好,茭白对TN的去除效果表现最佳。T_1污水处理没有增加3种植物的丙二醛(MDA)含量,随着污水浓度的升高,T_2、T_3污水处理下3种植物MDA含量明显上升,表明污水浓度的增加引起3种植物体内膜脂过氧化加剧。此外,污水胁迫也导致了3种植物体内的抗氧化酶活性和脯氨酸含量的变化。茭白的超氧化物歧化酶(SOD)和宽叶香蒲的过氧化物酶(POD)可能在其自由基的清除中发挥重要作用,SOD和过氧化氢酶(CAT)的协同作用代表了宽叶香蒲和黄花鸢尾抵抗污水胁迫的一种防御策略,黄花鸢尾体内脯氨酸的积累可能在其抵抗污水胁迫中扮演着重要角色。综上,宽叶香蒲、茭白和黄花鸢尾对不同污染负荷水体均有较高的净化效果,通过调节抗氧化酶系统和脯氨酸的合成来减少逆境胁迫引起的氧化伤害,高污染负荷水体对3种植物有胁迫作用。     

减量施氮对苦荞产量形成及氮代谢酶活性的影响

为明确减量施氮对苦荞强弱势粒及产量形成的影响,以苦荞品种晋荞2号为试验材料,研究在225 kg/hm2(N1)、135 kg/hm2(N2)、45 kg/hm2(N3)、0 kg/hm2(N4,对照)4个氮肥处理下苦荞强弱势粒的灌浆动态、根系形态生理、叶片中叶绿素含量及氮代谢相关酶活性、农艺性状和产量的差异.结果显示:...     

不同减量施肥条件下稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究

采用过量施用化肥获得高产已成为近年来太湖地区的普遍现象,而由此引发的农业面源污染对水体生态环境恶化的贡献值也越来越大。通过对苕溪流域地区的田间试验,研究了8种不同减量施肥处理条件下,稻田田面水中氮素的动态变化特征和径流损失量,研究结果表明,（1）各处理铵氮浓度在施肥后迅速上升,1～3d达到最大值,而总氮在施肥后第1天便达到峰值,之后随时间变化逐渐下降,铵氮、总氮浓度在一周之后均降至较低水平。（2）田面水中铵氮／总氮比在施肥后3～7d达到峰值,之后逐渐下降。（3）田间任何1次的径流排水均会造成田面水氮素的流失,径流排水发生的时间与施肥时间间隔越小氮素的流失负荷就越大。（4）各减量化施肥处理年度累计流失负荷较常规施肥处理下降6％～53％,当季稻田氮素流失率在1．4％～2．6％之间。为减少农田氮肥使用量,降低氮素流失量,减缓农业面源污染提供理论依据。     

减肥措施对稻田田面水氮、磷动态变化特征的影响

我国水稻种植面积大,过量施肥后稻田氨挥发、氮磷径流和渗漏等途径会引起农业面源污染等问题,而水稻淹水阶段田面水中氮、磷浓度是关键控制因子。通过设置田间小区隔板,开展肥料减量试验,研究稻季田面水不同形态氮、磷动态变化特征,同时探讨其潜在的环境效应。结果表明,磷肥施入后田面水总磷(TP)、总可溶性磷(TDP)和颗粒态磷(PP)浓度均呈先升高后降低趋势,9 d内下降迅速;基肥施入9 d,当氮、磷水平分别为214、90kg·hm~(-2)时,TP、TDP和PP质量浓度分别为0.76、0.71和0.03 mg·L~(-1);晒田结束后,田面水中TP和TDP浓度出现1次回升。各处理铵态氮和硝态氮浓度分别在基肥施入后第2天和第5天达到峰值;当施氮量为214、182和162 kg·hm~(-2)时,田面水铵态氮浓度分别为对照的15.83、9.16和7.86倍,5 d内铵态氮浓度下降迅速且不同施肥处理间差异趋同。此外,增施氮磷肥料并不能显著增加水稻产量,当氮、磷水平分别为214、90 kg·hm~(-2)时,水稻产量反而降低。因此,提出施磷后9 d内和晒田复水后是控制田面水磷流失的关键时期,而控制氮损失的关键时期是施肥后5 d内。综合水稻产量和肥料农学效率,证实试验田氮肥或磷肥减量25%是可行的,但仍需进一步通过大田试验验证其产量的持续性。     

有机肥等氮替代化肥对稻田CH_4和N_2O排放的影响

自2015年中国实施化肥施用量零增长行动以来,有机肥部分替代化肥的研究越来越受到关注。该试验,采用静态箱-色谱法对宁波地区稻麦轮作系统CH_4和N_2O排放进行了田间原位观测,研究两种有机肥分别以不同比例等氮替代化肥对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响。试验设置不施氮肥(CK)、全量化肥(U)、25%城市污泥堆肥(25%S)、25%猪粪堆肥(25%P)、50%城市污泥堆肥(50%S)、50%猪粪堆肥(50%P)6个处理。结果表明,与U处理相比,有机肥替代处理的CH_4排放量增加18%-51%,其中50%S和50%P处理显著增加稻田CH_4排放量34%-51%(P0.05),CH_4排放量随有机肥替代比例的增加而增加,相同替代比例的城市污泥堆肥处理和猪粪堆肥处理的CH_4排放量无明显差异(P0.05)。相对于U处理,有机肥替代处理显著降低了36%-51%的N_2O排放量(P0.05,25%P处理除外),各有机肥处理间N_2O排放量无显著性差异(P0.05)。稻田排放CH_4和N_2O的全球增温潜势(GWP)为:50%P50%S25%P25%SCKU,其中50%P处理与U处理之间差异显著(P0.05)。有机肥替代处理的水稻产量、有效穗数和穗实粒数分别比U处理高0.2%-3.8%、0.8%-4.1%、0.6%-1.4%(P0.05)。等氮替代条件下,相对于猪粪堆肥,稻田中施用25%城市污泥堆肥替代化学氮肥是一种值得推荐的施肥模式,而其对稻米品质的影响仍需进一步研究。     

太湖流域3种氯酚类化合物水质基准的探讨

按照美国地面水水质基准制定的程序和规范,筛选了太湖流域广泛存在的水生生物物种并收集了相应的基础毒性数据,探讨了五氯酚(PCP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)在我国太湖地区的水生态基准的定值.同时采用蒙特卡罗构建物种敏感度分布(SSD)曲线和生态毒理模型方法预测了3种氯酚类化合物对太湖水生生物的急性基准浓度(CMC)和慢性基准浓度(CCC).结果表明,基于EPA规范方法和急慢性毒性比率得到的PCP、2,4-DCP和2,4,6-TCP3种氯酚类化合物的CMC值分别为25、908和594μg·L-1,CCC值分别为12、176和162μg·L-1;基于SSD曲线得到的CMC值分别为25、818和648μg·L-1,CCC值分别为6、75和198μg·L-1;基于生态毒理模型得到的CCC值分别为4、15和67μg·L-1,显示出3种方法得到的氯酚类化合物的CMC或CCC在同一个数量级上,但在数值上由生态毒理模型得出的CCC要小于其它两种方法,并且除PCP的急慢性基准值与美国EPA推出的水生态基准值相近外,其它两种氯酚类化合物的急慢性基准值均低于美国EPA推出的急慢性基准值.研究结果希望能为我国水质基准的制定提供一些有用的线索.     

垂向移动式生态床与生态浮床对低污染水净化效果的比较

采用垂向移动式生态床与生态浮床两种生态处理技术对太湖入湖河流低污染水进行了处理试验.结果表明,垂向移动式生态床对COD、NH3-N、NO3-N、TN和TP的去除率分别为38.6%、59.2%、89.6%、51.5%和78.6%,生态浮床对上述物质的去除率分别为40.7%、47.9%、85.1%、54.2%和62.5%.垂向移动式生态床技术对NH3-N、NO3-N和TP的去除率高于生态浮床技术,但后者对COD和TN的去除效果略优于前者.     

潮汐流与曝气人工湿地对低污染水中氮去除的研究进展

低污染水具有来源广、水量大、水质波动性强、污染物浓度较低等特点。人工湿地是净化低污染水的有效方法。该文阐述了潮汐流和曝气人工湿地对低污染水脱氮的不同增氧机制,并分析它们对低污染水的脱氮效果和影响因素。结果表明:在潮汐流湿地中,适当的闲置和淹没反应时间可创造良好的好氧-厌氧条件,有利于TN去除;当运行周期不大于24 h,淹没排空时间比为0.25～4和0.5～7时,湿地对低污染水中NH_3-N和TN的去除效果最好。合理曝气可使人工湿地在低温(-5～10℃)保持较高去除率;曝气人工湿地净化低污染水的最佳气水比为6∶1,最佳曝气位置是湿地底部。此外,对比2种人工湿地脱氮效果可知,曝气人工湿地的NH_3-N和TN净化效果优于潮汐流人工湿地,对COD的净化效果弱于潮汐流人工湿地。2种人工湿地虽以不同增氧机制提高了脱氮效率,但潮汐流湿地仍存在低温期脱氮效果差和易堵塞的问题,而曝气湿地则存在耗能高且易产生有害物质的问题。     

利用环境一号卫星热红外通道反演太湖流域地表温度的3种方法比较

利用太湖流域2010年3月26日过境的1景环境一号卫星热红外数据(轨道号为451/77),根据同步modis数据反演大气水汽含量参数,分别利用覃志豪单窗算法、普适性单通道算法、基于影像的Artis反演算法反演太湖流域地表温度,通过与同期的MOD11_L2级modis温度产品进行对比分析,探寻适合于环境卫星热红外通道反演地表温度的方法,以达到对环境一号卫星热红外数据定量化应用示范的目的。结果表明,相比其他算法,普适性单通道算法精度较高,与modis温度产品温差较小,为+1.23 K,而环境一号卫星过境时间与modis温度产品时差为39 min,因此该方法的反演精度可以接受。     

化肥减量配施有机肥和秸秆对华北潮土团聚体分布及稳定性的影响

为了探明化肥减量配施有机肥和秸秆对华北潮土区小麦-玉米轮作田土壤团聚体含量、大小和稳定性的影响,设置常规施肥(CK)、化肥减量处理(F)、化肥减量配施秸秆还田(FS)、化肥减量配施有机肥(FM)、化肥减量配施有机肥和秸秆(FSM)共5个处理定位试验,分别测定各处理土壤有机质和全氮含量,并采用干筛法和湿筛法测定分析土壤团聚体的粒径分布、0.25 mm粒级的含量、平均质量直径(mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(geometric mean diameter,GMD)和分形维数(particle-sized dimension,PSD)。结果表明:小麦季,FS、FM和FSM处理显著提高了土壤有机质和全氮含量,并显著提高了机械稳定性和水稳定性团聚体0.25mm粒级的含量、MWD和GMD,显著降低了水稳定性团聚体PSD,各处理之间机械稳定性团聚体PSD差异不显著。玉米季,FM处理显著提高了土壤有机质含量。FS、FM和FSM处理的0.25 mm粒级水稳定性团聚体的含量均显著高于CK。FSM处理显著提高了机械稳定性团聚体0.25 mm粒级的含量、MWD和GMD;FM处理显著降低了水稳定性团聚体PSD。小麦季PSD和玉米季干筛团聚体PSD与粒径0.25mm团聚体的含量呈显著负相关关系,玉米季湿筛团聚体PSD与粒径0.25 mm团聚体的含量呈极显著负相关关系。综上,在华北潮土区化肥减施配施有机肥、作物秸秆可促进表层土壤团聚体的形成,并提高其稳定性,是维持土壤肥力有效的管理措施。     

稻田土壤对铵的矿物固定对土壤保氮作用的贡献

为了定量评价土壤对铵的矿物固定作用在土壤对肥料氮的保持作用中的相对贡献,通过室内培养试验和分析测定,研究了湖南省几种主要母质发育的水稻土对添加铵的矿物固定作用及其对土壤保氮作用的贡献。结果表明:土壤对外源铵的矿物固定是土壤重要的保氮机制之一,但不同土壤对保氮作用的相对贡献大小不一,以河沙泥的固铵作用对土壤保氮作用的贡献最大,固铵量占总保氮量的51.5%,红黄泥最低,固铵量仅占总保氮量的17.1%,其余五种土壤的固铵作用对土壤保氮作用的贡献大小顺序依次是黄泥田(43.7%)、湖潮泥(35.5%)、紫泥田(35.4%)、灰泥田(25.0%)、麻沙泥(20.8%)。     

不同水氮处理对糯小麦品质性状的影响

在盆栽试验条件下,以糯麦12为材料,研究3个水分水平(渍水、对照、干旱)和两个氮肥水平(不追施氮肥、追施氮肥)共6个处理对糯小麦糖类、淀粉、蛋白质含量等品质的性状影响.结果表明:糯小麦的主要品质性状存在显著的水氮效应,且在淀粉、戊聚糖含量、SDS沉降值、PPO活性性状品质上,水氮间存在着显著的互作效应.水分对照处理(水分含量适宜)下,追施氮肥可显著降低糯麦12可溶性糖含量,降低10.7%;干旱处理下糯小麦总糖含量最低,果聚糖含量提高;渍水处理下追施氮肥,糯麦12籽粒中戊聚糖和果聚糖含量分别提高66.8%和69.2%;水氮互作对淀粉含量的影响达显著水平,在水分对照处理+追施氮肥处理下,糯麦12的淀粉含量提高7.84%;水分对照处理下糯麦12的蛋白质含量最高,追施氮肥可进一步提高糯小麦籽粒蛋白质含量;追施氮肥可提高适宜水分和渍水处理条件下糯麦12的SDS-沉降值,并降低其PPO活性.干旱处理下糯麦12的峰值粘度、最终粘度、稀懈值最高,表明干旱条件下有利于提高糯小麦淀粉糊化特性各项指标.本研究结果表明,水氮合理运筹是改善糯小麦品质的重要栽培措施.     

水、氮控制对短花针茅草原气体交换的影响

随着对气候变化日趋关注,人们对生态系统气体交换及其主要影响因素进行了大量研究。短花针茅草原作为荒漠草原的典型代表,是亚洲特有的一种草原类型,是最干旱的草原类型,生态环境异常严酷,系统极度脆弱,稳定性差,在自然和人为干扰下极易退化。以短花针茅（Stipa breviflora）草原为研究对象,通过控制降雨量以及氮素添加对生态系统气体交换进行监测,研究气体交换对降雨量和氮素添加的响应过程,揭示降雨量和氮素添加对生态系统气体交换的影响作用。该文在2012年自然条件下,采用自动CO2通量系统（Li-6400, Li-COR, Lincoln, NE, USA）野外测定短花针茅（Stipa breviflora）草原生态系统气体交换数据,比较研究了增雨施肥（WN）、增雨不施肥（W）、减雨施肥（RN）、减雨不施肥（R）、单独施肥（N）、自然状况（CK）条件下2012年气体交换变化规律。结果表明：整个生长季生态系统净 CO2交换（NEE）、总的生态系统生产力（GEP）、生态系统呼吸值（ER）都呈先升高后降低的趋势,并在生长旺盛期（8月）达到最大值。NEE在N、W处理下有升高,其他处理都降低。ER在N、WN处理下都有升高,其他处理都降低。GEP在W、N、WN处理下都有升高,其他处理都降低。NEE、ER、GEP都是在N处理中达到最大值。     

麦稻茬口期内施氮对土壤养分及微生物碳源利用的影响

为解决麦秆还田后土壤微生物与苗期水稻争氮的生产问题,采用模拟土柱试验,通过设置四种处理(无麦秆无氮肥(CK)、麦秆还田+无氮肥(CM)、麦秆还田+尿素(SN)、麦秆还田+沼液(SZ)),分析了在麦秆还田后1 d和21 d的土壤有效养分和微生物碳源利用能力的变化。结果显示,CM处理的有效氮含量较CK处理下降20.58%,表明麦秆还田后无氮肥施入造成土壤有效氮含量下降;麦秆还田显著增加了土壤速效钾(AK)和有效磷(AP)的含量,其中,SZ处理的AK和AP含量增幅最大,分别达22.07%和23.20%。所有麦秆还田处理的AWCD值和Shannon指数均高于CK,麦秆还田整体提高了土壤微生物碳源代谢活性和功能多样性。相较于CM,添氮处理更有利于微生物群落分布均匀性。主成分分析和相关性分析表明土壤中的磷钾养分会促进微生物对碳水化合物和聚合物的利用和转化,而SN处理的微生物活性和代谢功能在21 d时可能受到抑制。综上,麦稻茬口期麦秆还田添加沼液更有利于改善后茬水稻苗期营养供应和土壤生态水平。     

溶藻菌对受污染水源水除藻及脱氮特性研究

针对我国水源地藻类污染日趋严重等问题,利用前期分离获得的溶藻菌Streptomyces sp.HJC-D1研究固定化微生物技术强化污染水源水除藻以及脱氮性能。结果表明,对照组和试验组的水体叶绿素a平均去除率分别为（71.66±5.35）%和（80.94±4.36）%,NH4＋—N的平均去除率为（77.76±2.83）%和（72.36±3.18）%,而高锰酸盐指数（CODMn）平均去除率为（24.99±1.52）%和（18.74±1.38）%;不同曝气条件的影响研究发现,曝气/停曝时间比2：4、曝气量60 L.h-1工况下,系统CODMn和NH4＋—N去除率均有所提高,相比对照组NO3-—N积累更为明显;水力停留时间（HRT）变化对系统NH4＋—N、CODMn等的去除影响不大,但缩短HRT时叶绿素a去除率有所降低;分析反应器内填料表面微生物相发现,试验组填料表面有溶藻菌富集,推测对照组除藻主要通过填料对藻类的吸附去除,而试验组则是藻类吸附在填料表面后通过溶藻微生物实现藻类去除。     

镉对稻田土壤典型微生物种的胁迫生理毒性

以水稻田土壤中典型的单种微生物为实验材料,采用纯培养方法,从个体水平上全面探讨了重金属镉胁迫对稻田土壤典型微生物的的生长、活性以及生化过程的生理毒性影响。研究表明:不同微生物纯培养对镉胁迫的敏感程度不同,G 较G-对Cd2 更为敏感,表现为世代时间缩短,最高菌浓度下降。固氮菌对Cd2 非常敏感,当Cd2 质量浓度为0.2mg·L-1时即完全抑制菌体增殖。同时,外源镉强烈的抑制作为稻田土壤中功能微生物的厌氧固氮菌及产甲烷细菌的生物活性,各菌种镉胁迫下细菌细胞内可溶性蛋白、还原糖、核酸质量浓度都在低质量浓度镉胁迫时有所增加;随着镉质量浓度的增加,细菌细胞内各种物质的质量浓度开始减小,以减慢细胞代谢速度,增强对镉胁迫的适应力;各种物质的质量浓度变化趋势为可溶性蛋白>还原糖>核酸,R.eutrophaDKC1细胞内含物质量浓度基本保持稳定。结果可在一定程度上说明镉对微生物的毒性效应,且能在早期较灵敏地指示污染的影响,作为稻田土壤环境受到污染胁迫的细胞生化指标具有一定可行性。     

亚硝酸盐氮对草鱼种耗氧率的影响及适应性研究

通过测定全血红蛋白和高铁血红蛋白及耗氧率，研究了草鱼种在NO－N作用下的生理变化和对NO－N的适应性,结果表明：ρ（NO－N）在O～4mg·L－1范围内可使草鱼种耗氧率增加，并于1mp·L－1和4mg·L－1处出现峰值和次峰值；经暴露处理的鱼种在恢复21d后，显示出对NO-N的适应性．     

秸秆不同还田方式下蚯蚓对旱作稻田土壤碳、氮的影响

通过两年的田间小区试验，研究了在秸秆的不同施用方式下，蚯蚓(Pheretima sp)对旱作水稻土壤中碳、氮的影响。设置5个处理：秸秆混施，秸秆深施 蚯蚓，秸秆表施，秸秆表施 蚯蚓，对照。2001年夏季播种旱稻，在4个主要生育期采集(0-20cm)土样。2002年再次播种该品种旱稻，采集成熟期(0-20cm)土壤。测定土壤碳、氮以及微生物量碳、氮。结果表明，不论采用何种秸秆还田方式，蚯蚓并不造成土壤有机碳和全氮显著耗减。蚯蚓活动对土壤氨态氮及硝态氮的影响较大；从总体上看，它促进了土壤氮的矿化。不同秸秆施用方式都影响蚯蚓对土壤微生物的作用，在表施秸秆情况下，蚯蚓对微生物量提高最显著。     

施用化肥对农业生态环境的负面影响及对策

论述了肥料的过量使用对我国的农业生态环境质量的负面影响，提出了合理施用化肥防治环境污染的对策。认为过量施用化肥引起土壤酸化和板结、重金属污染、硝酸盐污染和土壤次生盐渍化，从而导致土壤肥力下降，并且造成水体富营养化，淋溶污染地下水，致使作物品质下降，硝酸盐含量超标，并通过食物链危害人体健康。此外，认为化肥对大气环境的影响主要集中在氮肥上，氨挥发和NOx、CH4及CO2的释放，不仅能引起温室效应，而且还能够引起臭氧层的破坏。提出了相应的对策：增加科技教育的投入，提高农民的科学文化素质，提高全民的环境意识；合理施肥；结合国家的调控政策，在粮食产量与环境保护、作物产量与产品品质之间找到平衡点。     

模拟氮沉降对常绿阔叶林6种植物氮同化的影响

中国已成为世界第三大氮沉降区,其氮沉降水平会随着工业以及农业的发展继续增加。氮沉降直接影响森林植物氮元素的代谢,进而影响森林生态系统的稳定,但相关研究在热带和亚热带地区较少开展。本研究依托林冠模拟氮沉降野外实验平台,以常绿阔叶林小乔木/灌木粗叶木(Lasianthus chinensis)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、罗伞(Ardisia quinquegona)和大乔木锥栗(Castanea henryi)、荷木(Schima superba)、鸭脚木(Schefflera octophflla)为研究对象,测定其叶片硝态氮和铵态氮含量以及氮同化相关酶活性,分析2种模拟氮沉降方式(林冠喷施和林下喷施)对其产生的影响。结果显示,氮添加处理显著影响植物的氮同化过程,其中CN50(林冠喷氮N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN50(林下喷氮N kg·hm~(-2)·a~(-1))处理影响相对较大。在CN50、UN50处理下,罗伞叶片硝态氮含量显著降低,粗叶木叶内铵态氮含量显著升高。锥栗叶片的硝态氮含量在CN50、UN50处理下积累大于CN25(林冠喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN25(林下喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理,硝酸还原酶(NR)活性也显著升高。在CN50下,粗叶木、柏拉木和罗伞的NR活性也显著降低。研究发现,氮添加处理导致植物氮同化水平受到一定程度的干扰,但这6种植物具有一定的抗氮能力,超出一定范围则会影响植物生长,对群落结构产生潜在影响。