水位波动带氮素迁移转化规律

为考察水位波动对非饱和-饱和土层中氮素迁移转化的影响,设计土柱实验装置Ⅰ和Ⅱ分别模拟水位稳定与波动两种情景,测定一个水位波动周期内地下水中NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N浓度变化情况。结果表明,柱Ⅱ水位第1次下降柱内1^#,2^#,3^#,4^#采样点NO₃^--N浓度均增大,增幅分别为6.5%、14.9%、15.33%和19.8%。水位上升时结果相反,分别降低17.3%、26.15%、50.29%和44.61%。第2次水位下降至初始位置4个采样点NO₃^--N浓度再次增大,幅度分别为7.1%、10.6%、13.89%和7.76%。铵态氮呈相反趋势不同程度的变化。水位波动柱Ⅱ连通水槽内总氮量增加显著高于柱I水槽,即水位波动有利于波动带地下水中氮素垂向迁移,加重波动带以下地下水硝酸盐污染。因此,水位波动对氮素迁移转化的影响不容忽视。     

小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以丹江口库区的胡家山小流域为研究区,以资源二号卫星影像图为底图,通过实地调查获取胡家山小流域土地利用图,利用ArcGIS的水文模拟、空间分析模块提取15个集水区,并分析其土地利用结构.根据2008年1～12月各个集水区的出口的总氮、硝态氮浓度的监测数据,定量地分析土地利用结构对氮素输出时空变化的影响.结果表明,胡家山小流域内旱地、居民地对氮素输出起显著源作用,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为0.869、0.856和0.826、0.867.林地、疏林地、草地等对氮素输出起汇作用,其中林地、草地汇作用显著,与TN、NO-3-N的Pearson相关系数分别为-0.820、-0.851和-0.602、-0.518.土地利用结构是氮素输出空间变化的关键因素,土地利用类型的空间分布使得汇土地利用类型旱地、居民地对小流域氮素输出影响最大;在不同时间尺度上,土地利用结构对氮素输出浓度影响有所不同.年度上,对氮素输出影响最大的是旱地,季节上,春、夏、秋、冬四季对氮素输出影响最大的分别是旱地、居民地、居民地、旱地;土地利用结构对氮素输出浓度的影响受到降雨、气温、人为等因素的作用.     

仿生植物附着微生物膜对污染水体氮素迁移转化效能分析

通过室外及室内控制试验,研究5种常见填料作为原材料制成的仿生植物对污染水体氮素的去除性能,结果表明,仿生植物原材料的差异将直接影响其附着生物膜特性,其附着生物膜量、硝化强度、反硝化强度以及硝化细菌、反硝化细菌均表现为：软性填料﹥组合填料﹥悬浮填料﹥立体弹性填料﹥半软性填料。水深对仿生植物附着生物膜亦有不同程度的影响,其中生物膜量随水深的增加并未表现出明显的分层效应,而生物膜硝化作用强度、硝化细菌随水深的增加逐渐降低,但生物膜反硝化作用强度、反硝化细菌则随水深的增加则呈现出逐渐增加的趋势。5种不同材质的仿生植物对水体TN、NH4＋-N、NO3--N具有较好的去除效果,去除率表现为：软性填料﹥组合填料﹥悬浮填料﹥立体弹性填料﹥半软性填料﹥对照系统。同时,仿生植物种植密度也影响其对水体氮素的去除效果,表现为CK〈7株·m-3〈13株·m-3〈20株·m-3,研究结果将为仿生植物的野外实际应用及我国城市重污染河道水质原位修复提供技术支持。     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

不同氮肥与假单胞菌配施对复垦土壤油菜产量和氮肥利用的影响

为探讨发挥肥效的最佳氮素形态、菌肥在矿区复垦土壤的合理有效施用以及对氮素的利用,以油菜为供试作物,利用复垦土壤,采用盆栽实验研究不同形态氮肥（硝态氮、铵态氮、硝铵态氮和酰胺态氮）与荧光假单胞菌配施对油菜产量、品质的影响,并计算吸氮量和氮肥利用率.结果显示,每种氮肥均能够显著提高油菜的产量、品质,配施菌剂可在氮肥基础上继续提高油菜产量和改善品质.其中以硝铵态氮肥增产效果、品质改善效果最好,其次为铵态氮、硝态氮和酰胺态氮处理;所有处理中,硝铵态氮+菌的油菜全氮、吸氮量、氮肥表观利用率和氮肥农学利用率均为最大,其次是铵态氮+菌、硝态氮+菌,最后为酰胺态氮+菌处理.本研究表明荧光假单胞菌配施更有利提高油菜产量与品质,提高氮肥利用率.（图2表2参26）     

通风模式对餐厨垃圾生物干化能效及氮素损失的影响

针对餐厨垃圾生物干化处理周期长、脱水效率低的问题,基于外源辅助加热的生物干化机,比较不同通风模式(温度控制通风设置4个处理:TFWD 45-50、TFWD 50-55、TFWD 55-60、TFWD 60-65;时间控制通风设置2个处理:TFSJ 20、TFSJ 60)对餐厨垃圾生物干化过程系统脱水能效及氮素损失的影响...     

控释尿素不同施用条件下冬小麦产量和氮素利用效应

采用田间试验方法研究了控释尿素不同施用条件对冬小麦产量、氮素利用和经济效益的影响。试验共设7个处理,即CK （空白处理,不施氮肥）、100%PU10/0（普通尿素全量基施,N 240 kg＆#183;hm-2）、100%PU6/4（60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 240 kg＆#183;hm-2）、80%PU6/4（60%的普通尿素基施、40%的普通尿素于拔节期追施,N 192 kg＆#183;hm-2）、100%CRU（全量树脂包膜控释尿素基施,N 240 kg＆#183;hm-2）、80%CRU（80%树脂包膜控释尿素基施,N 192 kg＆#183;hm-2）和40%CRU＋40%PU（40%树脂包膜控释尿素＋40%的普通尿素基施,N 192 kg＆#183;hm-2）。结果表明,无论是产量效应还是氮素利用效应,树脂包膜控释尿素（CRU）处理总体优于普通尿素（PU）处理,尤其树脂包膜控释尿素和普通尿素配施（40%CRU＋40%PU）效果最佳,以7709 kg＆#183;hm-2的产量、36.44%的氮肥吸收利用率、15946元＆#183;hm-2的相对净收入达到处理间最高水平。该处理在减少氮素投入量的情况下,不仅促进了冬小麦增产,而且显著提高了肥料的利用率,拥有较高的产投比。因此,树脂包膜控释尿素和普通尿素的配施处理（40%CRU＋40%PU）是本试验条件下最优的氮肥处理。     

氮素和水分对贝加尔针茅草原土壤酶活性和微生物量碳氮的影响

在内蒙古贝加尔针茅草原,分别设对照（N0）、1.5 g·m^-2（N15）、3.0 g·m^-2（N30）、5.0 g·m^-2（N50）、10.0 g·m^-2（N100）、15.0 g·m^-2（N150）、20.0 g·m^-2（N200）和30 g·m^-2（N300）（不包括大气沉降的氮量）8个氮素（NH4NO3）梯度和模拟夏季增加降水100 mm的水分添加交互试验,研究氮素和水分添加对草原土壤养分、酶活性及微生物量碳氮的影响。结果表明：氮素和水分添加对草原土壤理化性质和生物学特性有显著影响。随施氮量的增加土壤总有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮含量呈增加的趋势,相反,土壤pH值呈降低的趋势。土壤脲酶和过氧化氢酶的活性随施氮量的增加而升高,多酚氧化酶则随施氮量的增加呈下降的趋势。氮素和水分添加对草原土壤微生物量碳氮含量有显著影响,高氮处理（N150、N200和N300）显著降低了微生物碳含量,微生物氮含量随施氮量的增加呈上升趋势。水分添加能够减缓氮素添加对微生物的抑制作用,提高微生物量碳、微生物量氮含量。草原土壤养分、土壤酶活性及土壤微生物量碳氮含量间关系密切,过氧化氢酶与全氮、总有机碳、硝态氮呈显著正相关,多酚氧化酶与铵态氮、硝态氮、全氮呈显著负相关。微生物量氮含量与土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量以及过氧化氢酶和磷酸酶活性呈显著正相关,与多酚氧化酶呈负相关;微生物量碳与过氧化氢酶呈负相关,与多酚氧化酶活性呈正相关。     

基于物质流模型的长三角城市群食物生产与消费系统氮素流动格局及影响因素

作为区域社会经济发展的重要增长极,城市群食物生产与消费系统活性氮的释放对区域氮素循环格局有着重要影响。采用物质流分析模型,定量分析2019年长三角城市群农田种植、畜禽养殖、水产养殖和人类消费子系统的氮素流动格局,评估各子系统氮素损失的结构,阐明氮素损失的空间分布,并探究氮素损失强度的主要影响因素。结果表明,系统总体氮输入为3 472.56 Gg/a,最大氮素输入项为化肥输入;系统总体氮输出为3 061.29 Gg/a,主要表现为氮素损失,占90.9%。农田种植、畜禽养殖和水产养殖子系统的氮素利用效率分别为42.6%、30.8%和40.1%。农田种植子系统对系统氮素损失的贡献最大,为1 325.53 Gg/a,占比为47.6%;其后依次为人类消费子系统、畜禽养殖子系统和水产养殖子系统。长三角各城市氮素损失强度空间异质性较大,上海、扬州、盐城较高,分别为26.43、23.20和22.26 kg/hm²;杭州、宣城、池州较低,分别为6.14、5.83和4.55 kg/hm²。氮素损失强度空间异质性与经济、人口、农业生产和土地利用等因素的相关性具有统计学意义（P<0.05或0.01）,相关系数为0.42~0.76。

     

寒旱区湖泊氮素类营养盐分布及与环境因子相关性分析

南海湖位于蒙新高原,是寒旱区的代表性湖泊之一,由于人为污染,目前其水体处于Ⅴ类或劣Ⅴ类水质。为控制南海湖水体恶化趋势,为南海湖水体富营养化治理提供理论依据,该研究首先对南海湖2018年的水质数据及氮素类营养盐含量进行综合分析,结果发现南海湖水体污染物明显呈现出冬季高夏季低的变化规律;其次对各形态氮含量年内变化规律分析发现,水体中氮素类营养盐以有机氮含量最高,占总氮含量的50%左右,其次为NH₃-N,而NO₂^--N、NO₃^--N含量较少,对水体中总氮含量不足以造成明显影响;然后利用ArcGIS中的克里金插值法绘制南海湖各形态氮分布规律,分布结果显示各形态氮含量表现出一定的分布差异,TN、NH₃-N则表现出明显的分布一致性。最后,利用SPSS对数据进行可靠性分析,在保证数据可靠的前提下对水体的水质数据及营养盐含量进行相关性分析和多元线性回归分析,结果表明,温度对水质参数及氮素类营养盐含量具有显著影响,尤其以ORP、DO_sat、TN、NH<...