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。     

基于模糊综合优化模型的地下水质量评价

在应用模糊综合评判法进行地下水水质评估中,存在地下水质量标准与方法要求的分级标准不匹配以及隶属度绝对化的问题。文中在模糊综合评判法的基础上,引入相对隶属度概念表征评价指标与水质标准间的模糊关系,从而建立起模糊综合优化模型。应用该模型对青岛市大沽河地下水源地水质状况进行评价和分析对比,研究结果表明,地下水质量标准符合优化模型对评判标准类型的要求,克服了传统模型存在的标准不兼容问题。指标实测值介于某中间等级时,该等级与左右相邻等级的相对隶属度值均大于0。与绝对的隶属度分布相比,优化模型拓展了指标在各等级隶属度的分布,真实反映了其相对的特征。水源地南部地区(监测井S1和S3)地下水的总硬度、溶解性总固体与其他特征污染物的含量均超过Ⅳ类水质标准,优化模型判定的水质等级也为Ⅳ类水,评价结果符合研究区的实际情况,表明优化模型是可靠的。     

土壤包气带强化反应层脱氮的控制因素与性能研究

包气带作为防止地下水硝酸盐污染的天然屏障,其反硝化效果通常受到碳源的限制。针对地下水硝酸盐污染防治技术现状,本文采用Ca(OH)₂处理的玉米芯作为反硝化的碳源材料,构建包气带强化反应层,用响应曲面法研究硝酸盐浓度、含水量和温度的交互作用对脱氮性能影响,并用硝态氮去除率、亚硝态氮累积、pH值变化以及溶解性有机碳(dissolved organic carbon, DOC)淋失通量综合评价脱氮性能,最后采用高通量测序揭示脱氮层中微生物变化。研究结果表明:温度、含水量以及温度和含水量交互作用对硝态氮去除率影响显著,其中温度是反硝化过程中最关键的因素;系统运行74天后,硝态氮去除率达到50%,亚硝态氮累积量(以N计)大多低于3 mg/L,pH值维持在7.0左右,DOC淋失通量(以C计)介于0.10.2 mg/(cm²·d);高通量测序发现,脱氮层中微生物的丰富度降低,而与反硝化和碳分解有关的微生物相对丰度提高,在碳源的刺激下微生物向有利于脱氮的方向演变。     

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。     

复合碳源对含水层中硝酸盐自净的影响及微生物响应

本文选择典型农田采集地下水及含水层介质样品构建反应体系,添加三种配比的复合碳源(腐殖酸∶蛋白质∶葡萄糖分别为50%∶25%∶25%(C1);70%∶15%∶15%(C2);70%∶20%∶10%(C3))进行培养实验,分析在不同碳源配比下含水层系统中NO^-₃转化的动力学特征,综合微生物多样性和功能预测分析,探究复合碳源对含水层NO^-₃自净影响的微生物响应。研究表明,相对于空白对照组别(CK),复合碳源存在会促进含水层系统中的硝酸盐自净过程,C1、C2和C3的NO^-₃去除率在40 d内分别可达71.71%、52.99%和44.37%,远高于CK的17.01%。NO^-₃消减过程的动力学特征也表明复合碳源中葡萄糖或蛋白质等生物利用性高的碳源占比越大,越有利于NO^-₃消减,其中,蛋白质比例越高,产物中铵态氮含量越高。同时,微生物群落结构和功能预测分析的结果都表明添加复合碳源促进...