玉米秸秆厌氧降解复合菌系的微生物群落结构

以不同来源具有木质纤维素降解能力的环境样品为接种物,以玉米秸秆为唯一碳源,进行了秸秆厌氧降解微生物的驯化培养,构建了8组复合菌系.复合菌系的产气周期为30～50 d,玉米秸秆的总固体(TS)去除率在30%～40%之间.其中6组的甲烷产量(以TS计)为62.1～118.4 mL.g-1,发酵液中挥发性有机酸主要为乙酸、丙酸及丁酸(100～500 mg.L-1),发酵终产物pH为6.5～6.7;而另外2组的甲烷产量较低,在8.5～9.7 mL.g-1之间,但乙酸浓度较高(1 200 mg.L-1左右),发酵终产物pH为5.6～5.9.通过16S rRNA基因克隆文库方法对复合菌系中细菌及古菌的群落结构进行了多样性解析,结果表明细菌主要分为8个不同的类群,其中厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、互养菌门(Synergistetes)及热袍菌门(Thermotogae)为优势菌群,分别占细菌克隆总数的37.8%、34.3%、11.6%和6.4%;古菌属于甲烷微菌纲(Methanomicrobia)和甲烷杆菌纲(Methanobacteria),分别占古菌克隆总数的61.1%和38.9%.对主要功能菌群在秸秆厌氧降解产甲烷过程中发挥的作用进行了探讨.     

应用ARID CROP模型对中国黄淮海地区冬小麦气候生产力的数值模拟研究

应用ＡＲＩＤＣＲＯＰ模型对黄淮海地区冬小麦气候生产力进行了数值模拟研究，给出了该地区冬小麦气候生产力Ｙｑ分布图，继而研究了水分保持最适状况时的光温生产力Ｙｗ分布状况，在此基础上给出了水分增产力Ｑ（Ｑ＝（Ｙｗ－Ｙｑ）／Ｙｑ）分布图。研究表明，黄淮海地区冬小麦气候生产力变幅在３７５０～９７５０ｋｇ／ｈｍ２之间，总的趋势北低南高，黑龙港地区出现了一个３７５０ｋｇ／ｈｍ２的低值区。水分是黄淮海北部地区冬小麦气候生产力的一个重要限制因子，当水分完全适宜时，南部淮河流域冬小麦气候生产力仅可提高５％～１０％，而黄淮海北部地区气候生产力则可提高７５％～１００％。用黄淮海地区冬小麦高产记录与生产力模拟值进行了对比分析，表明用ＡＲＩＤＣＲＯＰ模型对该地区冬小麦气候生产力进行研究是可行的，该研究为引黄灌溉提供了一定的理论依据。     

膜基材对连续流动态膜厌氧混合发酵系统的影响

采用动态膜生物反应器(DMBR)成功启动并稳定运行了玉米秸秆与餐厨垃圾中温厌氧混合发酵系统,重点探究了膜基材性质(膜面积、膜孔径和膜材质)对连续流动态膜混合发酵系统运行性能和动态膜性能的影响.结果表明,膜面积、膜孔径和膜材质对动态膜的形成、膜通量的改变和有机质的截留能力均有影响显著.其中,适当增大膜面积以降低膜通量能够显著降低膜反洗频率;与200目尼龙网膜基材相比,相同膜面积的300目不锈钢膜基材的有机质截留率更高(95%),稳定状态出料浊度低于50 NTU,相应的DMBR系统甲烷产率由(111.1±7.9) mL·g~(-1) COD增至(217.1±18.6) mL·g~(-1) COD.比对分析可知,300目不锈钢膜基材能够较好地实现混合发酵系统水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)的稳定分离,有利于最大限度地提升混合发酵系统的甲烷产率.此外,在选定动态膜组件较优膜面积、膜孔径(300目)和膜材质(不锈钢网)的基础上,设定有机负荷、HRT和SRT分别为(3.91±0.55) g·L~(-1)·d~(-1)、30 d和46 d,连续流动态膜混合发酵系统能够实现长时间高效稳定运行,反应器内辅酶F_(420)浓度(1.65μmol·g~(-1) VS)较高,且纤维素类生物质降解显著.     

Ca2+浸种对酸雨伤害玉米幼苗的影响

通过砂培实验,研究了钙浸种对酸雨伤害玉米幼苗的防护效应.结果表明,酸雨胁迫下,玉米幼苗叶绿素含量减少,叶绿素a/b比值下降,叶片汁液的pH值降低,SOD(超氧化物歧化酶)活性先升高,而在pH值2.5的酸雨胁迫下转而下降,CAT(过氧化氢酶)活性水平下降,POD(过氧化物酶)活性明显增加,脂质过氧化加剧；而在同一强度酸雨胁迫下,经CaCl     

大亚湾初级生产力人工神经网络预测模型研究

针对海湾初级生产力估算与预测难题,结合大亚湾近20 a的调查资料,基于MATLAB语言编程,将NH_4-N、NO_-N、NO_2-N、PO_4-P、SiO_3-Si、N/P作为输入,叶绿素a作为输出,建立大亚湾初级生产力的人工神经网络预测模型,并进行检验,其模拟值的平均相对误差0.932%;同时应用多元回归方法进行拟合预测,其拟合结果的平均相对误差为38.970%.研究结果表明,人工神经网络方法优于传统的统计学模型,具有较好的预测能力和实用性,可进行海湾初级生产力动态的预测估算,并具有较高的精度.     

混凝-Fenton氧化处理玉米淀粉废水的试验研究

采用混凝-Fenton氧化联合处理玉米淀粉废水,确定最佳的混凝和氧化条件。试验结果表明:混凝一阶段中,确定PAC为最优混凝剂,最佳投加量为10 mL/L,PAC和助凝剂PAM投加量配比为2∶2,pH=7,温度为35℃时COD去除率最高;Fenton氧化阶段中,Fe2+/H2O2为2∶5时,COD去除率最高;在混凝二阶段中,PAC和PAM投加量均为70 mL/L时,COD去除效果最好。该处理方法有良好的处理效果,有效降低废水的COD、SS和色度,出水达到排放标准,最后产生的SS可以作为淀粉蛋白回收,为后续产品生产所利用,提高经济效益并具有设备简单、占地面积小、去除率高、操作方便、不产生二次污染物等优点。     

退化羊草草原在浅耕翻处理后植物群落生物量组成动态研究

利用统计方法研究了退化羊草草原浅耕翻后17年的群落生物量组成变化规律,结果表明:浅耕翻处理后地上生物量增长与恢复年限呈单峰型曲线,且在演替的前期和中期,群落生产力与降水并没有显著的相关关系,生物量的高低主要受群落组成结构的影响。群落地上生物量组成中禾本科占主导地位,藜科、菊科和蔷薇科在恢复前期和中后期比例增加,且与禾本科有一定的负相关关系。从生活型组成来看,根茎禾草生物量占总生物量的90%以上,群落初级生产力及其年度动态与多年生根茎禾草和多年生杂类草2个功能群的地上生物量均有极显著的相关关系。就群落生物量植物水分生态类型组成来看,中旱生、旱生植物占有绝对的优势,群落地上生物量与中旱生植物、旱生植物功能群地上生物量也具有较显著的正相关关系。多样性指数在处理后的总变化趋势为开口向上的抛物线状。植物群落多样性变化主要归功于其物种的均匀性变化。同时禾本科、菊科、蔷薇科植物生物量,根茎禾草、丛生禾草、直根型杂类草的生物量与多样性指数呈显著或极显著的线性相关关系。浅耕翻对更新退化羊草草原、提高产草量、改善草质均有明显效果,从利用的角度看,浅耕翻处理后第四年即根茎禾草占优势以后可有计划地利用。     

外加不同铁源和丛枝菌根对砷污染土壤上玉米生长及磷、砷吸收的影响

通过盆栽模拟试验研究了添加不同铁源及接种丛枝菌根真菌(Arbuecular mycorrhizal fungi,AMF)对高砷污染土壤上玉米生长及其吸收磷、砷、铁、锰、铜和锌的影响.试验结果表明,与对照相比,添加硫酸亚铁并接种AMF显著地提高了土壤有效铁、锰含量,降低了土壤中水溶性砷、磷含量以及玉米地上部砷的含量,并极大地增加了植株对磷的吸收,提高了植株体内磷砷吸收量之比,从而明显地改善了植株的菌根建成和生长状况.在不接种情况下,硫酸亚铁和石灰混合处理显著地降低了土壤水溶性砷、磷含量及根系砷含量,并明显增加了磷的吸收以及磷、砷吸收量的比值,使玉米植株生物量和根长增加的幅度较其它铁源处理时更大.尽管添加铁尾矿砂增加了土壤水溶性磷的含量以及植株磷的吸收而在一定程度上改善了玉米的生长,但这种效果以不接种时更为明显,因而有必要根据土壤的污染程度调整铁尾矿砂的添加量和接种抗性菌株,以强化植物的抗砷能力.     

附着物对菹草光合作用速率的抑制效应

年5月对白洋淀不同营养水平的8个区域进行现场调查,研究了菹草(Potamogeton crispus)附着物的生物量(以w计)与营养盐水平的关系及其对菹草光合作用速率的影响. 结果表明,随着ρ(TN)、ρ(TP)的增加,菹草上附着物的生物量、w(Chla)和净初级生产力逐渐升高,在营养盐水平较高的王家寨〔ρ(TN)为6.074mg/L,ρ(TP)为0.161mg/L〕达到高峰,附着物的生物量为0.073~0.384mg/g,w(Chla)为0.019~0.112 mg/g,净初级生产力为0.007~0.154mg/(g·h). 附着物对菹草的光合作用速率产生明显的抑制作用,并且随着附着物生物量的增加,抑制作用明显增强,在营养水平较高的王家寨,抑制率可达72%;南刘庄和端村次之,抑制率分别为64%和55%;而在营养水平较低的光淀,抑制率仅为11%. 初步推测附着物对菹草的光合作用的影响可能源于附着物的遮荫作用.      

应用EPIC模型计算黄土塬区作物生产潜力的初步尝试

黄土高原地区土壤侵蚀强烈,土地现实生产力水平低,研究该地区作物生产潜力可以为有效提高作物产量及合理进行农业生产规划提供依据。论文介绍了EPIC(侵蚀-生产力影响计算模型)的特点、组成部分及应用步骤,对部分作物参数进行了修订。以黄土塬区冬小麦和春玉米为例,对EPIC模型的适用性进行了分析和验证,表明EPIC在黄土高原地区作物生产潜力模拟研究中具有较好的适用性。结果显示,冬小麦产量模拟值与实测值之间多年平均误差为7.78%;春玉米多年平均误差为9.60%。冬小麦水分胁迫天数多年平均为9.9天,最少为1.7天(1993年),最多为23.1天(1995年);春玉米水分胁迫天数多年平均为13.4天,最少为1.1天(1993年),最多为44.2天(1995年),与各年作物生育期降水情况基本一致。此模型经修正后在正常年份模拟值较为精确,在干旱年份对作物、土壤等参数的修正方法需要进一步探讨。