Differential N uptake by maize cultivars and soil nitrate dynamics under N fertilization in West Africa

Nitrate is prone to leaching in the sandy soils of the West African moist savannas. Better management of nitrogen (N) resources and maize cultivars with enhanced genetic capacity to capture and utilize soil and fertilizer N are strategies that could improve N-use efficiency. In two field experiments conducted at Zaria, northern Nigeria, five maize (Zea mays L.) cultivars planted early in the season were assessed under various N levels for differences in N uptake, soil N dynamics, and related N losses. Cultivar TZB-SR accumulated more N in the aboveground plant parts in both years than the other cultivars. All, except the semi-prolific late (SPL) variety, met about 50–60% of their N demand by the time of silking (64–69 DAP). In both years, SPL had the greatest capacity to take up N during the grain filling period, and it had the highest grain-N concentration and the least apparent N loss through leaching in the second year. There were no significant differences in soil N dynamics among cultivars in both years. At harvest, the residual N in the upper 90 cm of the profile under all the cultivars ranged from 56 to 72 kg ha⁻¹ in the first year and from 73 to 83 kg ha⁻¹ in the second year. Apparent N loss from 0 to 90 cm soil profile through leaching ranged from 35 to 122 kg ha⁻¹ in both years. N application significantly increased N uptake by more than 30% at all sampling dates in the second year of the experiment, but had no effect on apparent N loss. Results indicate that the use of maize cultivars with high N uptake capacity during the grain filling period when maximum leaching losses occur could enhance N recovery and may be effective in reducing leaching losses of mineral N in the moist savanna soils.     

N、P通过大气干湿沉降方式向大亚湾输入量研究

首次在大亚湾设置了一个大气干、湿沉降监测站点进行采样,主要分析估算各营养物质通过大气干、湿沉降的通量,初步探讨N、P的沉降对大亚湾的影响,并与营养盐随河流输入的方式进行比较.结果表明,大亚湾的干、湿沉降都是以N为主,N沉降主要集中在春夏两季(3～8月),P的沉降较为平稳,只有6月和9月稍高;湿沉降是大气沉降的主要方式;...     

利用绿色巴夫藻去除海水养殖水体中N、P的条件优化

为了研究常用饵料微藻绿色巴夫藻对高密度海水养殖水体中N、P的去除能力,探索去除养殖水体中N、P的最优条件,选择起始藻细胞数量、养殖水体稀释率、温度、光照和盐度五种因素开展正交试验.结果表明养殖水体稀释率为50%时,绿色巴夫藻对NH4-N和PO4-P的平均去除率最高,分别为98.7%和85.5%.各种因素影响藻体去除水体...     

Study on the optical property and surface morphology of N doped TiO2 film deposited with different N2 flow rates by DCPMS

N doped TiO₂ films were deposited by direct current pulse magnetron sputtering system at room temperature. By using UV-Vis spectrophotometer and atomic force microscope, we studied the influence of N₂ flow rate on the optical property and surface morphology of films. The results indicate that the optical property and surface morphology of N doped TiO₂ film was dominated by the N₂ flow rate. The mean absorbency in visible range of pure TiO₂ films is near to 0%, which means that the pure TiO₂ could hardly display the photocatalytic property in visible range. When N₂ flow rate is 2 sccm, the mean absorbency in visible range of N doped TiO₂ film could reach at 24%. In this case, the film could be used as photocatalyst induced by visible light. While with increasing N₂ flow rate, the mean absorbency in visible range of N doped TiO₂ film decreased abruptly. Especially when N₂ flow rate exceeded 8 sccm, the mean absorbency in visible range of N doped TiO₂ film decreased to about 0%, which is like pure TiO₂ fimls.     

假单胞菌N7的萘降解特性及其降解途径研究

应用HPLC和UV分析技术,以萘为代表性多环芳烃污染物,研究了假单胞菌N7对水中萘的降解特性.结果表明,营养盐、微量元素的添加可使萘的降解率提高23.65%;溶解氧高于4.3 mg/L时萘降解率达95.66%并趋于稳定;随萘浓度增加降解率逐渐下降;在中性和弱碱性环境下,降解效果较好,萘降解率均在82.88%以上.在30℃、转速为165 r/min的摇床中处理pH7.5、萘浓度为100 mg/L的水样72 h,其最大降解率为95.66%.通过检测菌株N7处理含不同底物水样时其吸光度、pH和底物的变化情况,证实菌株N7亦能降解甲苯、二甲苯、苯酚、2,4-二硝基苯酚、苯甲酸、1-萘酚和水杨酸,并以其为唯一的碳源和能源生长繁殖,表明该菌株能适应环境中芳烃类物质种类的变化,具有很好的降解多样性.经UV-Vis和GC-MS分析各降解阶段的中间产物,初步确定了该菌对萘的降解途径:一条是邻苯二甲酸途径;另一条是水杨酸途径,萘先被氧化为1,2-二羟基萘,再开环生成水杨酸、邻苯二酚和2-羟基粘康酸半醛,最终进入三羧酸循环(TCA).     

小球藻对养殖废水中N、P的去除研究

针对工厂化对虾养殖废水处理进行了初步研究,通过模拟试验进行小球藻N、P去除能力的探索.结果表明:被试藻类在水体中生长良好,小球藻能很好地去除水体的N、P,培养4 d后,水体中NH4-N的去除率达到80%以上、PO4-P的去除率达到85%以上;在适宜的温度、光照、pH值条件下,最适合小球藻生长的N/P值为8,小球藻的4 d增长量可以达到初始量的10倍.     

农田沟渠挺水植物对N、P的吸收及二次污染防治

生长在农田沟渠湿地中的芦苇和茭草对 N、有很好的吸收能力,芦苇茎叶的 N、含量分别为15.0,1.9g/kg,相当于每年吸收 818kg/hm² 的 N 和 103.6kg/hm²的 P,茭草地上部分的N、P 含量分别为 17.2,3.8g/kg,相当于每年吸收 131kg/hm²的 N 和 28.9kg/hm²的 P.对比实验发现,收割区 0～20cm 深度底泥中的有机质、总氮(TN)、总磷(TP)含量明显低于未收割区,但 NH₄ ⁺-N 和 NO₃^- -N 含量增高.植物收割改善了湿地 -的透光、透气条件,促进污染物分解转化,造成无机氮含量上升.茭白对氮磷的吸收能力也较高,每年收获后可带走200kg/hm² N,21.1kg/hm² P.以人为种植取代野生的芦苇和茭草,可获得很好的净化效果,解决植物的二次污染问题.     

持续水动力作用下湖泊底泥胶体态氮、磷的释放

为揭示水动力扰动及其后续沉淀效应对湖泊内源氮、磷营养盐释放的作用,通过室内试验模拟了水体在受到持续扰动后又长时间静置沉淀的整个过程. 结果表明,水动力扰动初期可引起底泥颗粒态和胶体态氮、磷向水体大量释放. 在连续扰动0.5 d时,水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度分别达最高值2.106 mg/L和0.272 mg/L; 连续扰动1 d时,水体中胶体氮(CN)和胶体磷(CP)含量分别达最高值0.452 mg/L和0.052 mg/L; 之后虽继续扰动,因颗粒物和胶体物质的凝聚沉淀作用超过了其悬浮量,TN、TP、CN、CP的含量却转而降低.在停止扰动后的静置过程中,大颗粒悬浮物迅速沉淀,而胶体物质沉降缓慢,静置时间超过1 d后,CN和CP含量才开始因絮凝沉淀而降低.真溶解态氮(UDN) 和真溶解态磷(UDP)含量在扰动阶段升高较少而在静置1　d之后有持续大幅度升高,说明胶体的吸附作用在扰动阶段限制了水体溶解态氮磷含量的升高,且延长了其悬浮后在水柱中的停留时间,在扰动后的静置阶段,胶体又会将吸附的氮磷解吸释放到水体中,从而延缓了营养盐去除和水质的改善.     

电解强化人工湿地处理低碳氮比污水的效能及机制

针对人工湿地对低碳氮污水处理效果差这一问题,本研究构建了电解强化潮汐流人工湿地系统,通过对比电解强化前后湿地系统脱氮除磷的效果,从微生物群落结构及污染物电化学去除机制等角度揭示电解潮汐流人工湿地强化脱氮脱磷的机制.研究结果表明：电解潮汐流人工湿地对废水中NH₄⁺-N、TN和TP的去除率（分别为88.30%、82.10%和87.74%）均高于未强化的湿地系统.纯电解过程对氨氮的去除没有影响,但是对硝态氮具有还原作用.相比于未强化的湿地系统,电解潮汐流人工湿地阳极附近基质中含有更多的铁氧键、磷氧键、羟基聚合铁等含磷沉淀物,细菌群落结构更为丰富多样,异养反硝化细菌和基于氢气的自养反硝化细菌（Rhodoblastus）丰度都较高,从而实现氮磷的高效同步去除.     

分光光度法测定废水中二甲基甲酰胺的研究

二甲基甲酰胺和盐酸羟胺反应生成慢羟肟酸，异羟肟酸与三价铁离子反应生成红棕棕色的化合物，其λｍａｘ为４９４ｎｍ，本文所拟的方法稳定性好，灵敏度高，检出限低，显色时间短。应用本实验方法测定塑胶废水的二甲基甲酰胺，结果满意。     

施用高效氮肥对农田N2O的减排效果及经济效益分析

收集高效氮肥N2O排放资料,利用整合分析法分析高效氮肥对N2O的减排效果.稳定性氮肥排放的N2O是普通肥料的0.66倍,减排效果显著;包膜缓释氮肥N2O排放量为普通氮肥的0.95倍,无显著减排效果.若将全国范围的普通氮肥替换为稳定性氮肥、且用N量不变时,稳定性氮肥在中国农田的N2O减排潜力均值为1.03×108 kgN/a,碳排放交易收入为16.86亿元/a;根据现有市场上稳定性氮肥的价格,每亩地每季补贴4.9元,碳排放交易收入和稳定性氮肥成本增加量相抵.由于稳定性氮肥能有效提高N利用率,保证农作物吸N总量不变时减少用N量,稳定性肥料N利用率提高8个百分点时,N2O减排经济效益(即碳排放交易收入-稳定性氮肥成本增加量)为94亿元/a.     

增雨和氮添加对内蒙古草原土壤氮矿化潜力的影响

论文以内蒙古克氏针茅草原为研究对象,通过设置不同降雨强度的等量增雨和氮添加实验,研究温带草原土壤氮矿化潜力对不同增雨模式的响应以及氮添加对这种响应的影响。两个增雨处理分别是在6月和7月共增加60 mm降水和自然降雨。增雨方式是单次降雨强度分别为每次2、5、10、20、30 mm,对应的频率分别为每隔2、5、10、20和30 d一次。两个氮添加处理分别是10 g N·m^-1·a^-1和无氮添加。处理2 a后于8月采集各处理原状土样,在20 ℃和60%田间持水量下进行4周的室内培养实验,测定土壤无机氮含量,计算氮矿化潜力。结果表明：1）总体上,增雨对土壤无机氮含量和氮矿化潜力没有显著影响,但不同的增雨方式对土壤氮矿化潜力影响不同,高强度低频率的增雨有利于提高土壤氮矿化潜力;2）氮添加增加了土壤无机氮含量和氮矿化潜力,与对照相比分别提高了256%和29%;3）氮添加后,每次5 mm的低强度高频率的增雨方式显著提高了土壤氮矿化潜力。这说明,未来增雨模式的短期改变不会影响土壤供氮能力,而氮沉降则能够改变土壤供氮能力对降雨模式的响应。     

土壤氮磷平衡在评价区域氮磷损失中的应用

土壤氮磷平衡是评价农田生态系统氮磷迁移损失的有效工具。文章从土壤氮磷平衡的定义、分类及模型计算表达出发,结合国内外土壤氮磷平衡研究实例,探讨了土壤氮磷平衡的分析过程,并提出了土壤氮磷平衡研究的新动向。     

Response of C and N cycles to N fertilization in Sphagnum and Molinia-dominated peat mesocosms

Plant communities play an important role in the C-sink function of peatlands. However, global change and local perturbations are expected to modify peatland plant communities, leading to a shift from Sphagnum mosses to vascular plants. Most studies have focused on the direct effects of modification in plant communities or of global change (such as climate warming, N fertilization) in peatlands without considering interactions between these disturbances that may alter peatlands' C function. We set up a mesocosm experiment to investigate how Greenhouse Gas (CO₂, CH₄, N₂O) fluxes, and dissolved organic carbon (DOC) and total dissolved N (TN) contents are affected by a shift from Sphagnum mosses to Molinia caerulea dominated peatlands combined with N fertilization. Increasing N deposition did not alter the C fluxes (CO₂ exchanges, CH₄ emissions) or DOC content. The lack of N effect on the C cycle seems due to the capacity of Sphagnum to efficiently immobilize N. Nevertheless, N supply increased the N₂O emissions, which were also controlled by the plant communities with the presence of Molinia caerulea reducing N₂O emissions in the Sphagnum mesocosms. Our study highlights the role of the vegetation composition on the C and N fluxes in peatlands and their responses to the N deposition. Future research should now consider the climate change in interaction to plants community modifications due to their controls of peatland sensitivity to environmental conditions.     

利用石生苔藓氮含量与氮同位素探讨江西省大气氮沉降量和来源

2009～2010年在江西省“R>”型酸控区11个地区采集了107个石生细叶小羽藓样品. 通过分析苔藓氮含量和氮同位素组成,以反映大气氮沉降强度和空间分布特征,并甄别大气氮的主要来源. 结果表明,江西省不同地区苔藓平均氮含量变化范围为2.46%～3.48%. 整体上呈现赣西北偏高、赣东南偏低的特点,反映出江西省大气氮沉降水平由北向南逐渐递减的空间分布特征. 江西省城市市区苔藓氮含量（2.79%～3.48%）明显高于郊区氮含量（2.46%～2.74%）,说明市区大气氮沉降量高于郊区氮沉降量. 苔藓平均氮同位素均为负值［(-1.96±1.30) ‰～(-9.74±0.25)‰］,并且市区比郊区明显偏负. 市区苔藓偏负的氮同位素值（-5.51‰～-9.74‰）指示了城市污水和人畜排泄物为主要的氨源,而郊区氮同位素值（-4.81‰～-1.96‰）反映出农业活动氨源的贡献. 本研究为大气氮沉降的生态环境效应提供基础资料.     

COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N2O产生的影响

利用SBR反应器,通过投加乙醇控制COD/N为0、1.5、3、4.5,调节pH值分别在6、7、8,反硝化初始投加NO2--N为30mg/L,考察了缺氧条件下COD/N与pH值对短程硝化反硝化过程中N2O产量的影响.结果表明:低COD/N可以造成N2O持续较高的逸出,N2O最大产生量为2.35mg/L;低pH值条件下增加了N2O的积累,pH值在6时的N2O积累量是pH在7、8时的800倍;高COD/N和高pH值下的N2O产生速率最小,而当pH=6,COD/N=0时,N2O产生速率最大,为2.35×10-3mgN/(mgMLSS?L?h).其原因是:N2O还原酶争夺电子的能力较弱,充足的电子供体有利于N2O的还原;低pH值可影响微生物的代谢,且在H+存在时产生的游离亚硝酸(HNO2)对N2O还原酶具有抑制作用.充足的碳源和碱性条件,是降低短程硝化反硝化过程中N2O产量的关键因素.     

水培植物生态槽对低C/N污水的脱氮研究

选用某污水处理厂的二沉池出水[(TN主要以硝态氮(NO3--N)形式存在)作为研究对象,采取水培植物生态槽进行脱氮试验,着重研究了NO3--N的反硝化过程.结果表明, NO3--N与COD均得到有效去除;生态槽厌氧区水力停留时间(HRT)为10~18h,系统水力负荷为1.33m3/(m3×d),不投外加碳源时,空槽运行NO3--N去除率为10.80%;种植能分泌溶解性有机碳(DOC)的凤眼莲使NO3--N去除率升至15.89%;而硫自养反硝化过程使NO3--N去除率提高至37.80%;投加葡萄糖时,TN与NO3--N的去除率分别达到87.20%和93.21%,出水浓度分别降到2.2,1.04mg/L.     

作物生长和氮含量对土壤-作物系统CO2排放的影响

为探讨作物生物学特征对土壤-作物系统CO₂排放的影响,本研究基于逐步收割法和静态暗箱-气相色谱技术,以冬小麦和水稻作物为研究对象,采用盆栽和大田试验的方法,在作物生长的主要生育期原位测定了土壤-作物系统CO₂排放速率,同时测定了作物生物量和氮含量.研究结果表明:①土壤-作物系统CO₂排放在生长季内呈现动态变化,土壤-水稻系统CO₂排放高于土壤-冬小麦系统.②作物暗呼吸速率与生物量呈显著线性相关.③作物暗呼吸系数(R_d)的季节变化可以用植株氮含量来描述.冬小麦R_d与N含量的关系可用线性方程R_d=0.0124N-0.0076(R²=0.9879,p<0.001)表示;水稻R_d与N含量的关系可用二次方程R_d=0.0085N2-0.0049NR²=0.9776,p<0.001)表示.④作物根系的参与极大地促进了土壤呼吸.冬小麦生长季土壤表观呼吸CO₂平均值为247.2 mg·(m²·h)^-1 ,高于未种作物土壤1.78倍,水稻生长季为215.3 mg·(m²·h)^-1 CO₂,高于未种作物土壤的3.38倍.冬小麦根系呼吸系数大于水稻,其根际呼吸对土壤表观呼吸的贡献高于水稻.     

速分球生物滤柱处理低C/N比废水脱氮除磷研究

速分球生物滤柱是速分技术与曝气生物滤池技术的结合。具有污泥消化和无需反冲洗等优点。实验采用速分球生物滤柱实验装置,以低C/N比生活污水为处理对象,考查了单污泥前置反硝化A2/O系统的脱氮除磷特性。实验结果表明,在平均C/N比为1.6,内回流比R为100%的条件下,平均进水COD、氨氮、TP分别为440.7、274.0和13.6 mg/L,平均去除率分别为77.0%、19.2%和42.4%。系统对氨氮的去除率较低,对总磷的去除率要明显高于对氨氮的去除率。结论得出,系统脱氮除磷的效果不理想。