不同施肥处理对农田土壤有机氮组分及其矿化的影响

有机氮作为土壤中氮的主要存在形式,其各组分对氮矿化贡献程度不同,因此了解有机氮组分及其对氮矿化贡献成为土壤供氮研究的重点。本文通过室内恒温培养法,采用Bremner法测定不同时间土壤中无机氮和有机氮各组分变化,研究不同施肥处理对典型农田土壤有机氮组分及其氮矿化贡献的影响。研究发现,施加尿素促进土壤有机氮矿化,并随着添加量增加矿化作用越强。施加有机粪肥并未显著改变土壤氮的矿化。施加秸秆改变土壤氮素转化的方向,使得固定作用大于矿化作用,土壤出现氮的净固定,并随着添加量增加固定作用越强。通过对有机氮各组分与矿化累积量相关关系分析发现,尿素处理中酸解氨态氮是矿化作用的主要贡献组分,而秸秆处理中酸解未知态氮成为氮矿化的主体。造成有机氮组分对氮矿化贡献的差异主要原因是施肥种类和肥料与土壤的相互作用。综上所述,在实际农业施肥过程中,采用化学肥料与外源有机肥料配施可以有效地提高土壤肥力和改善作物产量。     

碱预处理对固体碳源生物可利用性及其强化生物脱氮效能的影响

土著微生物的反硝化作用对阻控硝酸盐向地下水淋失具有重要意义,但碳源不足是关键限制因素。本研究利用Ca(OH)2对玉米芯和麦秸固体碳源进行预处理以提高其生物可利用性,并优选出外加碳源在室内模拟构建不同材料配比的强化脱氮层,对出水pH、硝态氮、亚硝态氮含量等进行监测,考察不同脱氮层的脱氮效能。结果表明,玉米芯的最佳碱处理条件为0.1g Ca(OH)2/g干物质、处理温度70℃、处理时间6h,而麦秸为0.1g Ca(OH)2/g干物质、95℃和24h,处理后其酶解还原产糖量分别提高了2.4和3.3倍。未处理玉米芯构建的脱氮层只能去除60%～67%的硝态氮,而以小粒径(24～50目)碱预处理玉米芯为碳源的脱氮层启动速度快,且亚硝酸盐积累少,对硝态氮的去除率可稳定在90%以上。     

莱西地区施肥对地下水硝酸盐污染的过程

通过实地调查和渗水、硝化、吸附、弥散等室内外试验,获取了所需水文地质参数。利用VS2D/T(Variably Saturat-ed 2-D Flow and Transport Model)模型,建立了莱西地区包气带水流-溶质运移模型,分析了莱西地区施肥过程中对地下水的硝酸盐污染。研究结果表明,氮肥中的硝酸盐对地下水的补给量占当次施肥量的24%和43%,进入到地下水中硝酸盐的平均浓度分别约为130mg/L和177mg/L,远高于当地地下水中硝酸盐63.5mg/L的平均浓度,说明不合理的施用氮肥是造成莱西地区地下水硝酸盐污染的1个主要原因。通过模拟不同灌溉和施肥模式下对地下水的硝酸盐污染,得出灌溉方式的改变对于减少施肥造成的地下水硝酸盐污染的作用最大。     

源自生物絮团产絮凝剂的异养硝化-好氧反硝化菌xt1的鉴定及其脱氮特性

为了高效进行水体脱氮,本实验从形成于凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖水体的生物絮团中分离到一株具产絮能力的脱氮菌xt1,经16S r RNA基因测序与生理生化分析确定菌株xt1为短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。在此基础上,本文研究了该菌的脱氮特性。结果表明:菌株xt1最佳碳源为葡萄糖,以其为底物对氨氮、硝态氮去除率分别达95.56%和57.40%。以蔗糖为碳源亦具较高脱氮率,对氨氮、硝态氮去除率分别达69.95%和49.50%;该菌能利用有机氮加速生长,添加0.25%、0.5%、1%和2%的蛋白胨能促进OD600,分别达到0.925、1.034、1.103和1.314,均高于未加蛋白胨下的生长,且氨氮去除率均超过90%,硝态氮去除率均超过88%;该菌能适应20—200mg/L无机氮浓度;该菌能以NH4+-N、NO2–-N或NO3–-N为唯一氮源进行异养硝化-好氧反硝化,反应84h去除率分别达到94.16%、47.60%和91.17%。其中,该菌的硝化形式是将氨氮转化为气态氮脱除,其硝态氮反硝化形式是先将硝态氮转化为亚硝氮,再以气态氮脱除。在进行异养硝化-好氧反硝化同时,菌株xt1体现絮凝特性,絮凝率最高分别达到82.28%、73.15%和75.60%;此外,添加该菌于养殖水体中能加速生物絮团形成,同时提高脱氮率。各项结果表明,菌株xt1可作为水产养殖水体脱氮的备选菌株。     

过硫酸氢钾复合物对养殖底泥硝化作用、氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

采用在模拟池塘中投放KMPS进行对比实验的方法,探究KMPS对养殖底质硝化作用的影响。通过对氨氮和亚硝态氮含量的检测,探究对不同时期氮素转化的影响,低频率高剂量投放组中的氨氮和亚硝态氮含量显著降低,而高频率低剂量组中氨氮和亚硝态氮的含量显著上升。高频率低剂量KMPS的投放使AOA和AOB丰度降低,而低频率高剂量KMPS的投放不会造成丰度降低,而且还表现出部分时期AOB丰度的上升。进一步对群落结构进行分析发现KMPS的投放使AOA群落中Nitrosopumilu属相对丰度降低,Nitrososphaera属的相对丰度上升,这种相对丰度的变化与KMPS的投放方式无关;但AOB群落受到KMPS投放方式的影响,低频率高剂量的KMPS投放下AOB群落优势属相对丰度显著提高。以上结果均说明低频率高剂量KMPS的投放起到了促进底质硝化作用的效果。同时,可为KMPS用于对虾养殖池塘底质改良开辟一个新的途径。     

裙带菜(Undaria pinnatifida)配子体对氨态氮和硝态氮的吸收利用比较

本文对裙带菜(Undaria pinnatifida)配子体丰富培养的氮源进行了研究,结果发现裙带菜配子体能够有效利用氨态氮和硝态氮进行扩增,在30μmol/L氮离子浓度条件下,裙带菜配子体的日生长率能达到25%,可以满足配子体快速扩增的需要。裙带菜配子体在同时含有硝态氮和氨态氮的培养液中培养时,同时吸收两种氮源,并没有出现相互抑制的现象;配子体对氨态氮的吸收速率略大于硝态氮的吸收;对裙带菜配子体的氮吸收速率进行了测定,吸收速率最高分别可达24.3μmol/(g·h)和20.73μmol/(g·h),吸收速率随着氮浓度的增加而升高。     

海水人工湿地系统脱氮效果与基质酶活性的相关性

利用海水人工湿地系统处理海水养殖外排水,分析了人工湿地对不同形态氮的净化效果,探讨了人工湿地表层基质酶活性变化及其对系统脱氮效果的影响。选取互花米草作为人工湿地植物,煤渣、珊瑚石和细砂作为人工湿地基质,实验期间连续进水,系统运行稳定。研究结果表明:海水人工湿地系统对氨氮(NH4-N)、亚硝态氮(NO2-N)、硝态氮(NO3-N)、总氮(TN)和可溶性有机氮(DON)去除效果显著,去除率分别为(99.6±0.7)%、(99.9±0.0)%、(98.2±2.0)%、(92.6±1.5)%和(86.1±4.8)%。人工湿地表层基质下行池脱氢酶、硝酸还原酶和脲酶的酶活性均高于上行池,下行池对污染物的去除效果更好。脱氢酶活性与海水人工湿地系统氨氮的去除有关;硝酸还原酶活性影响着海水人工湿地硝态氮的去除;脲酶活性与人工湿地总氮和硝态氮的去除存在明显相关趋势。下行池硝酸还原酶和脲酶的酶活性间具有显著相关性(r=0.76, P0.05)。人工湿地微生物种类丰富,下行池微生物多样性高于上行池,植物根部微生物多样性最高,提高了系统脱氮的效率。上述研究结果将有助于阐明海水人工湿地系统中不同形态氮的迁移转化机理。     

基于转录组测序对两种氮素营养条件下多形微眼藻氮代谢途径的解析

探究微藻的氮代谢通路对了解其对不同氮源利用的分子机制具有重要意义。本研究利用Illumina高通量测序技术对两种氮素营养条件下(硝酸氮和尿素)多形微眼藻的转录组进行分析,通过基因功能注释及数字基因表达谱分析,研究了多形微眼藻细胞内氮代谢的调控机制。结果检测出15种参与氮代谢的酶,对应76个编码基因,构建了多形微眼藻的氮代谢通路图。其中10个酶编码基因在两种不同氮素营养条件下存在差异表达,最显著的是谷氨酸合成酶、谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶相关基因。有机氮源(尿素)实验组中,多形微眼藻细胞内的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等基因的差异表达明显高于无机氮源(硝酸钠)实验组,表明当环境中的氮源为尿素时,会对多形微眼藻细胞内硝酸盐的转化和利用有一定影响。本研究初步阐述了硝酸盐、尿素的吸收转运对多形微眼藻细胞内氮代谢的影响机制,可为硅藻在不同氮素营养条件下的吸收利用机制及氮代谢响应研究提供依据。     

过硫酸氢钾复合物对对虾养殖底泥硝化作用、氨氧化微生物丰度和群落结构的影响

采用在模拟池塘中投放过硫酸氢钾复合物（KMPS）进行对比实验的方法,探究KMPS对养殖底质硝化作用的影响。通过对氨氮和亚硝态氮含量的检测,探究对不同时期氮素转化的影响,低频率高剂量投放组中的氨氮和亚硝态氮含量显著降低,而高频率低剂量组中氨氮和亚硝态氮的含量显著上升。高频率低剂量KMPS的投放使氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）丰度降低,而低频率高剂量KMPS的投放不会造成丰度降低,而且还表现出部分时期AOB丰度的上升。进一步对群落结构进行分析发现KMPS的投放使AOA群落中Nitrosopumilu属相对丰度降低,Nitrososphaera属的相对丰度上升,这种相对丰度的变化与KMPS的投放方式无关;但AOB群落受到KMPS投放方式的影响,低频率高剂量的KMPS投放下AOB群落优势属相对丰度显著提高。以上结果均说明低频率高剂量KMPS的投放起到了促进底质硝化作用的效果。同时,可为KMPS用于对虾养殖池塘底质改良开辟一个新的途径。     

胶州湾浮游原生生物时空分布特征——丰度周年变化及与环境因子间的关系

为了解胶州湾浮游原生生物时空分布特征及与环境因子间的关系,自2007年6月～2008年5月,对青岛胶州湾内5个站点表层水的浮游原生生物丰度及环境因子进行了累计24次的周年采样调查及定性、定量分析.结果显示:(1) 浮游原生生物周年变动具有2个高峰,分别出现在4月和8月;(2) 浮游硅藻、鞭毛藻和纤毛虫的丰度周年变动均为双峰型:春节(4月)高峰、秋节(8月)高峰;(3) 浮游原生生物丰度与叶绿素a和溶解氧呈显著性相关,而其群落结构的变化与盐度、溶解氧、硝态氮和亚硝态氮的组合呈显著性相关.本工作为进一步探讨富营养化的内湾型近岸水体内原生生物生态学结构与功能提供了一份必要的基础资讯.     

三氮循环与地下水污染——以辛店地区为例

以往对三氮循环转化的室内实验表明吸附作用在浅表地带起很大作用。对辛店地区的实际资料研究表明，包气带岩性、厚度、理化性质对三氮的吸附与转化起着决定性作用。进入地下水中的三氮因受到水中污染物种类、数量，氧化还原条件的影响，可呈氧化或还原状态。     

内蒙孪井灌区地下水数值模拟及土壤盐渍化分析

系统分析了内蒙孪井灌区的水文地质条件和包气带水文地质特征，概化出该区水文地质概念模型。在典型地段对不同作物进行了大量的野外灌溉入渗试验，确定了灌溉渗漏量；通过抽水试验，确定了该区的水文地质参数；利用长观资料。建立了该区地下水的数值模拟模型并利用该模型预报了现状、规划和下游排水3种条件下地下水的变化趋势。研究表明：该区随灌溉面积的扩大，地下水位上升迅速，灌区下游水位将超过临界埋深，从而引起土壤次生盐渍化。     

长江口柱状沉积物中氮的形态特征研究

研究分析了长江口柱状沉积物中氮的赋存形态,并结合沉积速率和有机碳含量分析了氮的迁移转化特征和有机质来源.研究结果表明,有机物与硫化物结合态氮(OSF-N)是柱状样可转化形态氮中的主要赋存形态,碳酸盐结合态氮(CF-N)含量最低;位于长江口122°E附近测点的各形态氮的垂直分布与122.6°E附近测点的差异明显,受水动力...     

渤海表层沉积物中化学浸取不同形态氮的释放潜力

为了探究可转化态氮(transformable total nitrogen, TTN)的影响因素及其释放潜力, 本文采用分级浸取的方法将渤海表层沉积物中的氮分为离子交换态氮(ion exchange nitrogen, IEF-N)、弱酸可浸取态氮(weak acid extractable nitrogen, WAEF-N)、强碱可浸取态氮(strong alkali extractable nitrogen, SAEF-N)、强氧化剂可浸取态氮(strong oxidizer extractable nitrogen, SOEF-N)和非转化态氮(non-transformable nitrogen, NTN), 研究了沉积物粒径和有机质等对释放氮量的影响, 探讨了沉积物中TTN的释放对上覆水中溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)和叶绿素a (Chl a)的影响。结果表明, 各TTN的含量顺序为SOEF-N>SAEF-N>IEF-N>WAEF-N, 释放量为IEF-N>SAEF-N>SOEF-N>WAEF-N, 释放比例为IEF-N>WAEF-N>SAEF-N>SOEF-N, 分别有69.83%的IEF-N、64.93%的WAEF-N、56.27%的SAEF-N、29.56%的SOEF-N将再次释放。Pearson相关性分析结果显示, 沉积物中SOEF-N的释放量与粉砂含量呈负相关, 而与砂含量呈正相关; SOEF-N的释放量与上覆水中的 Chl a和溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)均呈负相关, 说明SOEF-N的释放对上覆水中Chl a和DIN的影响较小, 而表层和底层水的Chl a和DIN分别具有极强的正相关关系(r=0.803, P<0.01; r=0.831, P<0.01), 这可能意味着研究区域内的水柱没有出现明显的分层。     

控释海水植物肥中氮、磷的测定

为评价控释肥的肥效，探讨、建立了相应的氮、磷测定方法。用硫酸作消解剂，消解液可以同时被用来测定氮、磷。钼锑抗坏血酸络合物作为显色剂，用紫外可见分光光度计测定磷的浓度；用改良式微量凯氏定氮蒸馏滴定法测定氮的含量。该方法灵敏、准确，易操作。用海水浸泡自制的控释海水植物肥样品(编号：MRF-0201．中速型)，运用建立的氮、磷测定方法测定浸取液中的氮、磷含量，实验证明该方法可以用于研究控释海水植物肥在海水中的氮、磷的化学动力学行为。     

The chemical forms of transition elements in marine sediments

The chemical forms of transition metals in marine sediments are discussed on the basis of differential chemical leaching.A large part of hydrogenous transition metals in the near-shore sediments is leached with dilute acetic acid, whereas hydrogenous transition metals in the deep-sea sediments are slightly leached with the acid solution and mostly leached with the reducing agent solution. This difference is attributed to the different forms of hydrogenous iron and manganese between the near-shore and deep-sea sediments.The chemical behavior of hydrogenous transition metals in the deep-sea sediments for the acid and reducing agent leaching solutions is similar to that in ferromanganese nodules. This similarity indicates that the major parts of hydrogenous transition metals in deep-sea sediments are associated with iron-manganese oxide minerals dispersed in or coated on the sediments.     

Hydrogeology and geochemistry of near-shore submarine groundwater discharge at Flamengo Bay,Ubatuba, Brazil

Near-shore discharge of fresh groundwater from the fractured granitic rock at Flamengo Bay, Ubatuba, Brazil, is strongly controlled by the local geology. Freshwater flows primarily through a zone of weathered granite to a distance of 24 m offshore. In the nearshore environment this weathered granite is covered by about 0.5 m of well-sorted, coarse sands containing pore water with sea water salinity, with an abrupt transition to much lower salinity once the weathered granite is penetrated. Further offshore, low-permeability marine sediments contain saline porewater, marking the limit of offshore migration of freshwater. Freshwater flux rates based on tidal signal and hydraulic gradient analysis indicate a fresh submarine groundwater discharge of 0.17–1.6 m³/day per m of shoreline. Dissolved inorganic nitrogen and silicate are elevated in the porewater relative to seawater, and appeared to be a net source of nutrients to the overlying water column. The major ion concentrations suggest that the freshwater within the aquifer has a short residence time. Major element concentrations do not reflect in situ alteration of the granitic rocks, possibly because the alteration occurred prior to development of the current discharge zones, or because of large volumes of water discharge in this high rainfall region.     

镭、氡同位素示踪调水调沙对黄河口水体运移及营养盐分布特征的影响

为研究调水调沙影响下的镭、氡同位素和营养盐在黄河口的分布特征,于2013年7月调水调沙期间在黄河口及其邻近海域进行了多点的连续观测。研究发现:(1)黄河口海域镭、氡同位素分布呈现明显的“分区”现象,南北两区分别为“调水调沙影响非显著区域”和“调水调沙影响显著区域”,北部海域镭、氡同位素浓度高值主要来源于陆源输入(包括河流输入和海底地下水排放);(2)调查期间,北部海域水体年龄为(2.9±1.6)d,南部海域水体年龄为(5.0±2.1)d;水龄随潮汐变化表现出涨潮时水龄增大、落潮时水龄减小的波动趋势;(3)北部海域溶解无机氮(DIN)和溶解硅(DSi)含量明显高于南部海域,而溶解无机磷(DIP)在两个区域的含量相差不大。