中国居民膳食结构升级、国际贸易与粮食安全

目前,中国居民膳食消费水平与结构正在由温饱型向全面小康型转变,形式上表现为由“粮菜型”向“粮肉菜果”多元型和由传统家庭烹饪型向现代便捷型转变。膳食消费结构和水平的改变将影响未来中国的粮食消费量。以中国台湾居民的膳食消费发展规律判断,目前中国大陆居民的膳食消费水平距离富裕水平下的稳定状态整体差距超过50%,肉禽类差距超过一倍。而2018年中国粮食表观自给率已经下降到了85%,大豆自给率仅为15%,虚拟耕地自给率仅为72.6%。在食物消费达到富裕稳定态时,中国不仅需要进口大量的蛋白饲料,还可能需要进口相当数量的能量饲料。基本结论为：仅仅依靠中国本土的农业生产资源已难以维持全面小康水平下的本土农产品需求,发展到富裕水平短缺将会更甚,依赖国际市场是必然需求。从维护生态环境的角度讲,在农产品进口贸易上可多考虑进口动物性产品,适当放开粮食类产品进口数量,自己生产水果、蔬菜等类的农产品。     

长期饥饿后SPNA微颗粒污泥系统性能恢复

为了确定长期饥饿后连续流一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化（SPNA）工艺的性能恢复情况,采用连续流反应器,考察了在室温下（11~23℃）经历161d饥饿期的SPNA系统性能恢复策略的可行性及脱氮性能和菌群结构变化.通过控制DO浓度及进水氨氮负荷,逐渐实现亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制和淘汰、氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AnAOB）的活性恢复和富集.在68d内系统总氮去除率恢复至72.13%,氨氮去除率恢复至94.75%.微颗粒污泥（³200μm）的占比从42.04%升至60.98%.微生物群落结构分析发现,停止运行161d后系统Candidatus Kuenenia的相对丰度升至25.53%,表现出较强的抵抗饥饿条件的能力,系统恢复后其相对丰度逐渐降低,接近反应器饥饿前水平.AOB的高底物利用能力是系统恢复的前提,AnAOB活性的提高是系统恢复的关键.系统性能的成功恢复表明室温下161d饥饿期对系统造成的影响是可逆的,长期室温下储存SPNA污泥是可行的.     

CRI系统厌氧氨氧化协同反硝化脱氮的启动及性能

为进一步提高脱氮效率,该文采用人工快渗(CRJ)系统作为厌氧氨氧化反应器,考察了有机物添加对氮素污染物转化及菌群结构的影响,探讨了厌氧氨氧化协同反硝化脱氮的可行性.结果 表明,通过逐步提高进水COD浓度至20 mg/L,可在49d内实现CRI系统厌氧氨氧化协同反硝化的快速启动,稳定运行期间TN平均去除率达到98.1％,相比未添加有机物时启动周期缩短了11d,TN平均去除率提高了7.3％.当进水COD浓度提高至25 mg/L时,厌氧氨氧化对脱氮的贡献率降低了27.2％,主要厌氧氨氧化功能菌属Candidatus Kuenenia的相对丰度降至12.42％,而反硝化功能菌属Flavobacterium的相对丰度升至11.16％,反硝化菌与厌氧氨氧化菌竞争反应基质而导致厌氧氨氧化活性被削弱,TN平均去除率下降了13.5％.因此,将进水有机物浓度控制在适宜范围时可有效改善厌氧氨氧化的脱氮性能.     

Ag3PO4/g-C3N4复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用简单的原位沉淀法合成了可见光驱动型光催化剂Ag₃PO₄/g-C₃N₄.利用X-射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X-射线能谱（XPS）以及紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等表征手段对合成的样品进行了表征.与单一的Ag₃PO₄和g-C₃N₄相比,Ag₃PO₄/g-C₃N₄复合材料对左氧氟沙星表现出了更高的催化效率.根据能带分析和自由基捕获试验,提出了Ag₃PO₄/g-C₃N₄复合材料Z型异质结构的作用机制.     

生物炭对MSL污水处理及微生物群落结构的影响

为进一步提高多级土壤渗滤(MSL)系统对污染物的去除性能,通过对比不同形状土壤模块(方形结构和U形结构)的MSL系统,典型污染物去除率及微生物群落结构,探究生物炭对MSL系统污染物去除机理的影响.实验结果表明,在不同水力负荷下,生物炭可显著提高MSL系统对污染物的平均去除率(P<0.05),并表现出快速启动与抗冲击负荷能力,对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率为87.74%、96.23%、97.65%、89.38%;U形结构可提高MSL系统对COD_Cr、TP、NH₃-N、TN的平均去除率,但与方形结构无显著性差异(P>0.05)(TP除外);生物炭提高了MSL系统中氨氧化细菌以及反硝化菌属的相对丰度,强化了系统对氨氮的去除;U形结构提高了亚硝酸盐氧化细菌的相对丰度,使脱氮过程更加顺利.因此,生物炭通过调节MSL系统的微生物群落结构特征、改善系统水分运动状态,增强了系统对典型污染物的去除能力与抗冲击负荷的能力.     

稻田土壤氧化亚氮产生潜势、反硝化功能基因丰度和群落结构的垂向分布

土壤中氧化亚氮（N₂O）的释放量占全球N₂O释放总量的60%.其中，稻田土壤是N₂O最主要的释放源.反硝化过程是稻田土壤N₂O生成的主要微生物过程之一.本研究选取广东韶关稻田垂向土壤（0~100 cm）为研究对象，通过乙炔抑制剂法测定了N₂O产生潜势和反硝化潜势，并利用针对特异性功能基因的实时荧光定量和高通量测序技术分别分析反硝化功能基因丰度和反硝化微生物群落结构.结果显示：0~10 cm深度的土壤样品N₂O产生潜势最高，可达（0.020±0.0035）μg·g^-1·h^-1.反硝化功能基因中，nirK基因的丰度峰值（（1.51±0.0015）×10⁸ copies·g^-1）出现在0~10 cm深度，而nosZ和nirS基因的丰度峰值（（4.29±0.0015）×10⁷ copies·g^-1和（8.86±0.0010）×10⁷ copies·g^-1）均出现在10~20 cm深度.稻田垂向土壤中N₂O产生潜势和相关的反硝化功能基因（nosZ、nirK和nirS）丰度均随土壤深度的增加而逐渐降低.其中在所有深度的土壤样品中nirK基因的丰度均高于nirS.基于nirK基因的高通量测序结果发现慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）的相对丰度最高（44.06%±6.14%，n=6）.相关性分析表明，稻田土壤中N₂O产生潜势与环境因子（TN、TC和含水率）、反硝化功能基因丰度以及慢生根瘤菌（Bradyrhizobium），罗河杆菌属（Rhodanobacter）和亚硝化螺菌属（Nitrosospira）的相对丰度呈正相关.上述结果表明稻田土壤中环境因子和反硝化功能基因丰度影响了N₂O产生潜势的垂向分布.     

Comparison of macroinvertebrate community structure in urban (Shenzhen City) streams with typical habitat characteristics北大核心CSCD

2020年12月在深圳市城市区域典型生境特征溪流——城市山区源头溪流金龟河、国家地质公园保护区入海溪流杨梅坑河与黑臭水体治理后溪流石溪河,开展底栖动物多样性与生境质量状况取样,通过多元统计分析探明各溪流底栖动物群落结构差异及其主要环境影响因子.结果表明:(1)金龟河底质异质性(SI)最高;杨梅坑河水质最好且流态异质性(Fr)最优,石溪河水质最差且底质异质性(Fr)最低.(2)共采集鉴定大型底栖动物118个分类单元,隶属于3门6纲14目87科.水生昆虫均占绝对优势,其中金龟河67属(81.7%),杨梅坑河62属(95.4%),石溪河12属(52.2%).金龟河中底栖动物Shannon-Wiener多样性指数、改进的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度均高于杨梅坑河与石溪河.(3)金龟河的主要功能摄食类群是滤食者(45.5%),杨梅坑河(38.3%)与石溪河(58.7%)的主要功能摄食类群均为收集者.(4)冗余分析(RDA)结果显示,氨氮、海拔、湿宽、水温、溶氧、底质异质性(SI)、电导率和流态异质性(Fr)为影响深圳市溪流的大型底栖动物群落结构的主要环境因子.研究表明:(1)深圳市的山区溪流可作为深圳市生物多样性保护的重点区域.(2)在城市溪流生态系统中,水环境化学因子并非为主要影响因子,生境多样性发挥了重要作用.(图6表3参43)     

Effects of bio-organic fertilizers on pineapple heart rot and bacterial community structure北大核心CSCD

Heart rot is a common soil-borne disease in the pineapple industry, but the situation can be alleviated by the application of bio-fertilizers with beneficial microbiomes. Clarifying the controlling mechanism of bio-organic fertilizer on the high incidence of heart rot is critical in monocultural pineapple cropping patterns. In our study, the soil of continuous cropping pineapple orchards was collected. Three types of carriers (rapeseed cake, peat soil, and coconut bran), biocontrol strains (Bacillus subtilis HL2 and Streptomyces strain HL3), and organic fertilizer (YJ) were composted into different bio-fertilizers (KC, KN, KY, LC, LN, and LY), which were used in pot experiments. The controlling effect of the bio-fertilizer was determined based on the response of pineapple heart rot and bacterial communities to different fertilizing methods. Our results revealed that the incidence of heart rot in bio-fertilizer KC was the lowest, which decreased by 20% and 13.3%, respectively, compared to HF (chemical fertilizer, 16-16-16) and YJ (organic fertilizer). The richness and diversity of soil bacterial communities in all biofertilized treatments (KC, KN, KY, LC, LN, and LY) were significantly higher than those in HF. However, the α-diversity indices of the bio-fertilizers (KC, KN, and KY) were higher than those of LC, LN, and LY, and the bacterial community composition was significantly different. The bacteria GP4, GP6, Bacillus, and Azohydromonas were enriched in KC, KN, and KY, while the relative abundance of Streptomyces increased significantly in LC, LN, and LY. Furthermore, Spearman correlation analysis showed that the relative abundance of these bacterial groups was significantly negatively correlated with the incidence of pineapple heart rot. In summary, the application of bio-organic fertilizers can decrease the incidence of pineapple heart rot by altering the soil bacterial community structure and stimulating beneficial soil microorganisms, which is important for reconstructing the ecological balance in continuous pineapple orchards. © 2022 Authors. All rights reserved.