不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P 0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.     

不同灌溉方式旱田土壤N2O排放和氮素淋溶特征

通过野外原位监测试验,利用静态箱-气相色谱法、土壤溶液提取器分别对旱田土壤N₂O排放及氮素淋溶进行2018和2019年连续两年观测.试验设计为DCK （滴灌无肥）、DD （滴灌+N 500kg/hm²）、DG （滴灌+N 1000kg/hm²）、FCK （沟灌无肥）、FD （沟灌+N 500kg/hm²）、FG （沟灌+N 1000kg/hm²）.结果表明,不同施氮量、不同灌溉方式对N₂O排放和氮素淋溶量影响具有极显著差异（P<0.01）.N₂O排放量随施氮量的增加而增加,滴灌与沟灌相比可有效降低N₂O排放,2018和2019年FCK、FD、FG的N₂O累积排放量分别为2,23.79,45.73kg/hm²和2.08,6.23,13.93kg/hm²,而DCK、DD、DG分别降低了35%、80.9%、75.6%和26.7%、66.4%、21.5%.2018和2019年旱田土壤氮素淋溶量均表现为：滴灌<沟灌,80cm深度土壤溶液氮素淋溶量<40cm.2018和2019年相同施氮量下滴灌与沟灌相比,在40cm和80cm分别能减少氮素淋溶量36.95%~63.10%和54.93%~87.92%.主成分分析结果表明,影响N₂O排放的主要环境因子为土壤NO₃^--N含量和降水频率,相关系数分别为0.689、0.596;影响氮素淋溶量的主要环境因子为降水频率和灌水频率,相关系数分别为0.697和-0.729.滴灌可有效减少N₂O排放和氮素淋溶量,在提高肥料利用率的同时可减轻环境污染.     

1990~2018年长江经济带农田氮素平衡转变特征

利用"氮素平衡模型"评估了1990~2018年长江经济带农业生态系统的氮素平衡情况,并利用去势分析、相关分析、莫兰指数等方法探索了长江经济带农田氮素平衡的时空演变特征.结果表明：农田氮素输入总量呈上升趋势,氮输出总量变化趋势微弱,氮剩余总量呈逐年递增趋势.时间上,去趋势后的氮剩余量变化以2004年为转折点呈现先增加后减小的特征;1990~2018年东部、中部、西部氮剩余量变化趋势与研究区域整体变化基本一致,但地域性差异显著,东部氮剩余增长速度最快,其次为中部、西部.空间上,东部和中部地区由氮负荷状态转变为氮剩余状态,西部地区氮剩余情况加重;氮剩余在空间上出现较为显著的空间集聚现象,主要发生在四川省和江苏省.氮剩余量空间分布集聚性现象呈较显著的方向性特征,由东北向西南方向转变,并且随着离散程度趋于缩小,沿着长江流域方向的积聚程度逐渐增大.     

季铵盐抗菌剂在环境中的迁移转化行为及其毒性效应

季铵盐(QACs)是一类广泛使用的阳离子杀菌剂,流感和新冠肺炎大流行导致其使用量剧增.在其使用或使用后处理处置过程中,QACs可通过各种途径释放到环境中,在水体、沉积物和土壤等多种介质中频繁检出.QACs有较强的表面活性和非专一性的生物毒性,对生态系统构成潜在威胁.围绕QACs在环境介质中的迁移转化、生物毒性效应和细菌出现QACs抗性的主要机制等方面,系统梳理了QACs在环境中的迁移转化行为及其潜在的毒性效应.结果发现好氧生物降解是QACs在环境中的主要衰减途径,降解反应以QACs不同位置C的羟基化来起始,后经过脱羧、脱甲基和β-氧化反应,最终矿化为CO₂和H₂O.环境浓度的QACs不会对生物产生致死效应,但会显著影响Daphnia magna等水生生物生长繁殖,毒性效应主要受自身结构、受试生物种类和暴露时长等因素影响.探究了QACs对Microcystis aeruginosa急性毒性的作用机制,发现QACs主要通过破坏光合系统,导致电子传递受限,构成氧化胁迫,破坏细胞膜来抑制Microcystis aeruginosa的生长. QACs在...     

糖厂高浓度有机废水的转化利用

糖厂生产酒精过程产生的废水一般含COD10～12万mg/L,BOD56～8万mg/L,属高浓度有机废水,极难治理。国内外提出过多种治理技术,但由于投资和运行费用太高,很难在实际的治理过程应用。近几年出现的冲灰水吸附技术在糖厂高浓度的治理过程中得到一定的应用,但对该技术所涉及的有关计算数据,治理处理前后高浓度有机废水和炉灰的物理、化学成分,废水减少量等参数未进行系统的监测和研究。并重点对糖厂高浓度有机废水在水膜除尘器中循环的有关转化利用进行了理论计算,同时对实际运行过程中的水量平衡进行了测算,理论计算的结果与实测结果基本吻合。为冲灰水吸附技术治理糖厂高浓度有机废水提供了理论支持。     

汾河下游雨季硝酸盐污染源解析

通过应用多同位素示踪、Iso Source模型计算及微生物检测等方法,对汾河下游硝酸盐污染来源进行甄别,计算得出各来源贡献率.结果表明,汾河下游河流含氮物质的主要存在形式为NO_3~--N和NH4+-N,77. 8%的样品中NO_3~--N含量超过国家饮用水标准.稷山、河津和入黄口反硝化微生物丰度较高,很多优势菌属参与反硝化作,造成了氮素的分馏.同位素中δ15NNO3-和δ18O-NO3-含量变化范围分别为5. 30‰～12. 90‰和1. 3‰～1. 8‰,粪便和污水是临汾段河流硝酸盐主要来源,约占总硝酸盐来源的68%;在襄汾段,河流中硝酸盐主要来源为粪便和污水以及农业化肥,其贡献比例分别为37. 5%和37%;农业化肥是河津段河流硝酸盐的主要来源,其贡献比例为49. 3%.     

我国亚热带丘陵地区流域氮素的平衡与源汇特征

以位于北亚热带丘陵地区不同利用条件下的2个相邻小流域(F:森林、FA:森林/农田)为研究区域,2007年3月～2009年2月通过定期监测雨水和径流水以及对其NH 4+-N和NO 3--N的测定,分析了流域氮素的平衡与源汇特征.结果表明,雨水中无机氮的输入量为16.72 kg.(hm2.a)-1,NH 4+-N占56%;2个小流域(F、FA)径流水中无机氮的输出量分别为5.31kg.(hm2.a)-1和8.21 kg.(hm2.a)-1,NO 3--N占75%～82%,流域内农业活动加剧了径流水中氮素的输出.大气干湿沉降输入的无机氮总量为20.06～23.41 kg.(hm2.a)-1,约占当地氮肥施用量13%～15%.2个小流域(F、FA)由于氮沉降及其转化产生的H+量分别为355 mol.(hm2.a)-1和461 mol.(hm2.a)-1,流域内农业活动在一定程度上加速了土壤酸化进程.流域氮素收支平衡表明2个小流域(F、FA)氮素净滞留量分别为13.35～16.70 kg.(hm2.a)-1和17.89～23.38 kg.(hm2.a)-1,受到农业活动影响的流域(FA)氮素的净滞留率(33%～40%)远比森林流域(F)(65%～70%)低,表明我国亚热带地区以森林为主的流域目前仍具有氮汇作用,但流域内农业活动降低了生态系统的氮汇潜力.     

水解反硝化促进污水脱氮试验研究

将水解反应器作为前置反硝化的一部分,利用水解反应器内良好的无氧环境、反硝化细菌的功能快速恢复和有机物有效供给,在不加外加碳源的情况下实现高效脱氮。实验结果表明,在外加硝氮分别为10、20和30 mg/L的情况下,硝氮去除率分别为87.9%、94.9%和92.6%。通过总氮成分研究,有机氮成分能被水解为氨氮,同时水解出水的用氧吸收速率平均高于原水的0.44 mg/(g·h),提高了约15%,有利于后续生化处理硝化反应。并且水解反应器能提高出水可生化性,与进水SCOD/COD平均值44.99%相比,出水SCOD/COD平均值为71.72%,提高了26.73%。     

盘锦地区稻田田面水氮素动态变化及化学氮肥投入阈值研究

以水稻为供试作物,水稻土为供试土壤,采用田间定位试验的方法,以施肥后田面水中的总氮（TN）、NH4^＋-N和NO3^--N浓度为指标,进行了施氮后田面水中氮素释放规律研究。结果表明,施肥后田面水中的总氮（TN）、NH4＋-N和NO3--N浓度随着施肥量的增加而增加,随着时间的推移三者的浓度呈先上升后下降的趋势,一周后趋于稳定;以氮素表观盈余率和植株吸氮量为指标,从环境安全角度研究水稻生产化学氮肥投入阈值,初步确定试验区环境安全化学氮肥投入阈值为189.22～218.98 kg·hm^-2;以水稻产量为指标,进行了粮食安全氮肥投入阈值研究,初步确定试验区水稻生产粮食安全化学氮肥投入阈值为202.24～288.89 kg·hm^-2。综合考虑粮食安全和环境安全,试验区化学氮肥投入阈值为202.24～218.98 kg·hm^-2。     

从资源税改革视角看西藏开发与治理

国内目前的资源税改革并未单独针对西藏进行设计,但其在藏区的恰当制度设计具有重要的治理意义:有利于提升西藏的地方财力;有利于保护西藏的自然资源;有利于增强中央政府对西藏的政治把控力。这一改革的基本目标在于完成由财政"输血"向税收"造血"的战略性转型,重点应放在两个方面:一是统筹考虑资源税改革试点涉及的征税范围、税率设计和征收方式等问题;二是帮助西藏提高将优惠政策转化为生产力的能力。