Changes in nutrient content and stable isotope ratios of C and N during decomposition of seagrasses and mangrove leaves along a nutrient availability gradient in Florida Bay,USA

The decomposition of the mangrove Rhizophora mangle and the seagrass Thalassia testudinum was examined using litterbags along a natural gradient in nutrient availability. Seagrass leaves had a higher fraction of their biomass in the labile pool (57%), compared to mangrove leaves (36%) and seagrass rhizomes (29%); the overall decomposition rates of the starting material reflected the fractionation into labile and refractory components. There was no relationship between the N or P content of the starting material and the decomposition rate.

Nutrient availability had no influence on decomposition rate, and mass was lost at the same rate from litterbags that were buried in the sediment and litterbags that were left on the sediment surface. The dynamics of N and P content during decomposition varied as a function of starting material and burial state. N content of decomposing mangrove leaves increased, but seagrass rhizomes decreased in N content during decomposition while there was no change in seagrass leaf N content. These same general patterns held for P content, but buried seagrass leaves increased in P content while surficial leaves decreased. δ¹³C and δ¹⁵N changed by as much as 2‰ during decomposition.     

1961—2010年广西气温变化对全球变暖的响应

利用广西88 个气象站1961—2010 年的年平均气温和年极端最高、最低气温数据,运用GIS 技术、气候倾向率以及Mann-Kendall 突变检验方法对广西近50 a 气温的时空变化特征及突变特征进行分析。结果表明:在全球变暖影响下, 近50 a 广西全区年平均气温和年极端最高、最低气温总体上均呈上升趋势,其中年平均气温和年极端最低气温的气候倾向率均达到了极显著水平;年平均气温和年极端最高气温的突变时间分别为2001 年和2003 年,均比极端最低气温(1984 年) 晚了近20 a 左右;年极端最高和最低气温存在非对称变化。时空分布图表明,区域平均值忽略了研究区域内的差异,尽管近50 a 来广西气温区域平均值的总体变化呈上升趋势,但不同时期各地区间气温变化的趋势和幅度各有差异。     

洱海北部2种典型种植制度下农田氮污染负荷研究

洱海北部区域农村面源污染是富营养化初期湖泊——洱海氮磷负荷的主要来源.以洱海北部2种典型种植制度下的农田为研究对象,采用现场调查与采样分析相结合的方法,定量分析氮的输入通量(农作物施肥、大气降水降尘、灌水和生物固氮)及输出通量(农田收获物和生物脱氮),并计算其对水环境产生的氮污染负荷净排放量(包括农田地表径流和地下渗透流).结果表明,在水稻-蚕豆种植制度下,农田为环境友好型,基本不向水环境排放氮负荷,净排放量为-30.73 kg·hm-2·a-1,主要氮输入通量为生物固氮(占43.3％),其次为有机肥(占35.O％),且输出通量主要为农作物吸收(占98.5％).在水稻-大蒜种植制度下,农田为环境污染型,净排放量为306.75 kg·hm-2·a-1,主要氮输入通量为肥料(占84.7％),其中化肥占62.1％,而输出通量中水环境排放占45.4％.水稻-大蒜种植制度亟需采取合理施肥和提高肥料利用率等农田污染防治对策.     

模拟氮沉降对木荷人工幼林地土壤氮素、碳素和微生物量垂直分布的影响

以NH4NO3作为氮源,对广州东北郊木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,共设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）以及N10（N：10 g·m-2·a-1）,每月进行喷施。在连续施氮22个月（当月当次施氮5天后）对土壤氮素（硝氮、氨氮、总氮）、碳素（总碳）以及微生物量（脂磷）在0~60 cm土层中的垂直分布进行研究。结果显示：在3个氮沉降水平下,随着土层加深,pH呈现出下降的趋势,氮沉降存在加剧土壤酸化的风险;在N0、N5、N10水平下,土壤全氮和总碳的垂直分布趋势大体一致,随着土层加深,其含量下降,但在深层土壤（40~60 cm）中,施氮与对照比较,总碳呈现一定的增加趋势;除40~50 cm土层,N5、N10水平下的硝态氮含量在各个深度土壤中都表现为比对照组要高,氮沉降导致土壤一定程度上硝态氮的积累;在浅层土壤（0~20 cm）中,铵态氮水平较低并且其含量明显低于对照组,而在较深的土层中铵态氮有较多的积累,说明存在污染地下水的风险;N5和N10水平下,无机氮比例（无机氮含量与总氮含量之比）在各个深度土壤中总体高于N0水平;用脂磷含量表征土壤微生物含量,结果表明外加氮源对微生物含量有显著性影响,在N5、N10水平下,微生物含量在30~40 cm土层中出现峰值。     

厌氧氨氧化工艺的抑制现象

厌氧氨氧化(Anammox)工艺因其高效低耗优势,在废水生物脱氮领域中具有广阔的应用前景.然而,基质、有机物、盐度、重金属、磷酸盐及硫化物等物质对Anammox工艺产生的抑制作用制约了工艺的推广应用.基质主要通过游离氨和游离亚硝酸对Anammox产生抑制,而温度和pH是基质抑制的重要调控参数.非致毒性有机物对Anammox的作用因其种类跟浓度而异.在较低的浓度条件下对Anammox的抑制作用不显著,而高于抑制阈值将严重抑制Anammox.其抑制机制尚无定论.部分研究证明致毒性有机物(醇、醛、酚及抗生素等)对Anammox具有抑制作用,但研究有待拓展深化.超过抑制阈值的盐度会抑制Anammox活性,但合适的盐度(3~15 g L-1NaCl)却能够促进Anammox生物颗粒的形成.重金属对Anammox的抑制报道较少.因试验条件及菌种等的差异使得磷酸盐及硫化物对Anammox的抑制在不同试验中存在很大差异.Anammox抑制是可控的,通过pH和温度调节、基质浓度及负荷控制、污泥驯化以及添加辅助剂等方法可解除或缓解抑制.建议今后在特种废水的Anammox脱氮、复合抑制以及Anammox抑制的分子生态学机理等方面开展深入研究.     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

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     

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。     

亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼（GIFTOreoohromisniloticus）血清非特异性免疫酶活性的影响

试验设置了不同浓度亚硝酸盐氮（空白对照、0．75mg·L-1、1．50mg-L-1、3．00mg·L-1和5．00mg·L-1）,研究了亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼（GIFTOreochromisniloticus）血清非特异性免疫酶（溶菌酶、碱性磷酸酶、补体c3）活性的影响。结果表明：罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体C3活性均呈现出随亚硝酸盐氮浓度升高而降低的趋势,且当亚硝酸盐氮浓度小于1．50mg·L-1时,罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体C3活性与对照组相比差异不显著（P〉0．05）,说明低于1．50mg·L-1的亚硝酸盐氮不会对罗非鱼机体免疫力产生显著影响;而高于3．00mg·L-1的亚硝酸盐氮胁迫能够显著（P〈O．05）降低罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体C3活性,最大下降率分别达到31．75％、27．40％、14．43％,从而显示出高浓度亚硝酸盐氮（〉3．00mg·L-1）能够对罗非鱼机体产生强烈的氧化胁迫和免疫损伤,导致机体免疫力下降,增加罗非鱼对致病菌的易感性。本研究认为,3．00mg·L-1可能是亚硝酸盐氮胁迫引起罗非鱼机体免疫力显著降低的阈值。     

三江平原农田源头排水沟渠截留排水中氮素动态

通过小尺度野外原位试验,研究排水沟渠水体、底泥和植物中氮含量的变化规律.结果表明,随水体停留时间增加,沟渠对水体氮素的净化能力增强,认为停留8d左右较适宜.沟渠对NH4-N的截留率大于TN和NO3--N.渠水停留11d时,4条试验沟渠[氮浓度高、磷浓度低(NHPL),氮浓度高、磷浓度高(NHPH),氮浓度低、磷浓度低(NLPL),氮浓度低、磷浓度高(NLPH)]对NH4+-N的截留率均达100％,对NO3--N的截留率分别为84.63％、84.35％、75.67％和76.14％,对TN的截留率分别为88.02％、89.89％、90.88％和88.53％.试验结束时沟渠表层(0～15 cm)底泥氮含量降低,植物氮累积量远大于进水TN总量,说明植物生长同时吸收了水体、土壤和底泥中的氮,建议在秋季适时收割植物,以避免植物分解导致二次污染.