贵州喀斯特地区植被修复对土壤氮素的影响

喀斯特地区正开展一系列的生态恢复工程措施,研究生态修复过程与土壤氮循环过程的交互作用对喀斯特地区生态系统植被修复具有重要的科学意义。本研究以贵州草海保护区不同地貌(非喀斯特、喀斯特及植被修复)为研究对象,采用时空互代法研究地貌环境对土壤氮组分(全氮、碱解氮、硝态氮、铵态氮)分布特征的影响,并分析它们与土壤理化因子之间的关系。结果表明：(1)非喀斯特样带氮含量与喀斯特样带对比,前者土壤氮素累积呈现向上富集的规律,在土壤表层呈表聚现象,土壤硝态氮和铵态氮含量均高于喀斯特样带,铵态氮占无机氮主要部分;(2)喀斯特样带由于地质条件、植被覆盖度低、凋落物归还量少和土壤侵蚀导致活性有机碳较低,进而影响土壤氮素累积;植被恢复初始阶段,土壤中氮素供应强度会得到改善,土壤硝化和氨化速率均有显著提升,土壤侵蚀作用减弱,土壤对养分的固持能力加强,进而土壤硝态氮和铵态氮含量显著高于喀斯特样带。     

氮肥对毛竹林土壤硝化和反硝化作用的影响

【目的】探究氮肥对毛竹林土壤硝化和反硝化作用的影响,并分析其与主要土壤因子的相关关系,为毛竹林的抚育管理及可持续经营提供理论依据。【方法】以不施氮肥毛竹林为对照,应用气压过程分离(BaPS)方法,分季节测定施氮肥条件下毛竹林土壤总硝化和反硝化速率。【结果】施氮肥条件下毛竹林土壤总硝化和反硝化速率从春季到冬季变化规律相似,均呈现先升高后降低趋势,施肥毛竹林土壤总硝化和反硝化速率均以7月最高,当月相比分别比未施肥毛竹林高27.50%和44.60%; 最低值分别出现在1月和10月,当月相比分别比未施肥毛竹林高45.58%和402.56%。【结论】施氮肥可以促进毛竹林土壤硝化和反硝化作用,提高土壤硝态氮和微生物生物量氮含量,氮肥和季节对总硝化和反硝化速率存在显著交互作用,土壤温度、含水率与土壤总硝化、反硝化速率均呈显著正相关。     

温度、光照强度和盐度对近海养殖水体硝化作用的影响

温度;光照强度;盐度;近海;养殖;水体;硝化作用     

The significance of nitrification for oceanic new production

The flux of organic material sinking to depth is a major control on the inventory of carbon in the ocean. To first order, the oceanic system is at equilibrium such that what goes down must come up. Because the export flux is difficult to measure directly, it is routinely estimated indirectly by quantifying the amount of phytoplankton growth, or primary production, fuelled by the upward flux of nitrate. To do so it is necessary to take into account other sources of biologically available nitrogen. However, the generation of nitrate by nitrification in surface waters has only recently received attention. Here we perform the first synthesis of open-ocean measurements of the specific rate of surface nitrification and use these to configure a global biogeochemical model to quantify the global role of nitrification. We show that for much of the world ocean a substantial fraction of the nitrate taken up is generated through recent nitrification near the surface. At the global scale, nitrification accounts for about half of the nitrate consumed by growing phytoplankton. A consequence is that many previous attempts to quantify marine carbon export, particularly those based on inappropriate use of the f-ratio (a measure of the efficiency of the 'biological pump'), are significant overestimates.     

有机海水围塘养殖生态系统氮磷的变化规律及相关性研究

为了解海水围塘养殖区氮磷的变化规律以及围塘养殖对水环境的影响,以沿海滩涂地区的海水围塘养殖池为研究案例,定点监测了虾-鱼-贝混合养殖池和对虾单养池的无机氮(氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐)、总氮、磷酸盐、总磷和高锰酸盐指数等指标,并分析了该养殖区各种水化学要素在养殖期间的变化特征以及它们之间的相关性。研究结果表明:两种养殖方式下水环境中无机氮之间的转化是完全的,在高溶解氧时硝酸盐氮含量始终较高,而在混合养殖中,硝酸盐氮是该养殖区水体无机氮的主要存在形态;混养池中总磷和总氮、磷酸盐均正相关,与无机氮之间无相关;而单养区总磷也与总氮显著正相关,但与磷酸盐和无机氮无相关;在混养区对总氮主要作用的是物理过程,单养区则是物理过程和化学过程同时起作用;对NH3+-N的影响虽然同是物理过程起作用,但混养区是盐度,而单养区是pH值和溶解氧;影响磷的各种形态变化的主要是化学过程起作用,但在单养区对PO43--P的影响还有pH值;通过采用有机养殖技术,围塘养殖的水质基本符合养殖要求标准,说明有机养殖、混合养殖等可以减少环境污染,应加强对这方面养殖技术的推广和应用。     

氮在饱和土壤层中迁移转化特征研究

通过室内土柱实验，研究了氮在包气带不同土质层中饱水条件下迁移转化的特征；建立了一维饱和土壤层中氮迁移的预测模型。研究结果表明：氮对地下水的污染因子是硝酸根；土质是影响土壤氮迁移的重要因素之一。在迁移转化环境条件相同的情况下，随着土壤颗粒中粘粒含量的增加，土层的净化容量增加，其中土层的反硝化反应速率的增加是硝酸根去除的决定性因素。     

湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个,枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法,对12种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明,湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23 (1.308～6.51) mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG,nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异,在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化,对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO₃^--N调控,其中,氨氧化与NO₃^--N浓度负相关,反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关,其中,氨氧化与水体氮素浓度负相关,而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明,污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA, CMX-amo A, nir S, nxr B, napA, nar G...     

Anaerobic ammonium oxidation by anammox bacteria in the Black Sea

The availability of fixed inorganic nitrogen (nitrate, nitrite and ammonium) limits primary productivity in many oceanic regions. The conversion of nitrate to N2 by heterotrophic bacteria (denitrification) is believed to be the only important sink for fixed inorganic nitrogen in the ocean. Here we provide evidence for bacteria that anaerobically oxidize ammonium with nitrite to N2 in the world's largest anoxic basin, the Black Sea. Phylogenetic analysis of 16S ribosomal RNA gene sequences shows that these bacteria are related to members of the order Planctomycetales performing the anammox (anaerobic ammonium oxidation) process in ammonium-removing bioreactors. Nutrient profiles, fluorescently labelled RNA probes, 15N tracer experiments and the distribution of specific 'ladderane' membrane lipids indicate that ammonium diffusing upwards from the anoxic deep water is consumed by anammox bacteria below the oxic zone. This is the first time that anammox bacteria have been identified and directly linked to the removal of fixed inorganic nitrogen in the environment. The widespread occurrence of ammonium consumption in suboxic marine settings indicates that anammox might be important in the oceanic nitrogen cycle.     

SBR法处理城市污水过程中氮的去除及转化规律

介绍了利用SBR法处理广州地区城市污水过程中氮的去除和转化规律及处理过程中的各种影响因素。在处于好氧阶段的反应过程中，在去除有机物和进行磷的吸收的同时，进行硝化反应并且控制硝化反应进行到亚 硝酸型硝化结束，然后进行缺氧反硝化，以达到脱氮的目的。实验结果表明，在去除有机物的同时，氨氮也有很好的去除效果，在反硝化的过程中，硝化氮被转化成氮气，通过硝化和反硝化，使总氮得到了一定程度的去除。     

Nitrogen cycle: what governs nitrogen loss from forest soils?

Nitrogen is lost as dissolved organic compounds in stream waters from unpolluted South American forests, but it is lost mainly as inorganic nitrate in streams flowing from North American forests that suffer nitrogen deposition from the atmosphere. From this it has been inferred that the standard thinking about how nature deals with nitrogen in soils and waters needs to be re-evaluated and that the conventional wisdom of how nitrogen is absorbed and released by plants must be wrong. We disagree, however, on the grounds that there are other, more likely interpretations of the new results.     

油松林氮矿化随土壤有机物质量的变化特征

【目的】明确不同类型有机物对土壤氮素转化的作用机理。【方法】以山西太岳山油松林为主要研究对象,通过向表层土壤添加等碳量的叶、木屑和生物炭等有机物碎屑,采用顶盖埋管原位培养法,测定了各处理样地不同时期的土壤无机氮含量。【结果】添加木屑使土壤微生物氮含量明显降低了45.57%(P＜0.05)。各处理的土壤有机氮矿化过程表现出很强的季节性变化。添加叶、生物炭和木屑处理下,土壤硝态氮含量变化以2015年5月最为明显,分别比对照提高了63.59%、102.62%和102.90%(P＜0.05); 而添加外源有机物却降低了土壤中铵态氮的含量; 在添加生物炭、叶和木屑处理下,土壤有机氮的净化量分别为1.29、0.40、-3.47 mg/kg, 远高于对照样地的净化量(-20.74 mg/kg)。添加外源有机物在春季、秋季和冬季对土壤有机氮的硝化速率有明显的促进作用,却在夏季表现为抑制作用; 而氨化速率仅在冬季全部呈现为正值。【结论】在年际尺度上,生物炭对土壤氮矿化的促进作用较强,短期内木屑对土壤氮矿化的促进作用较强。     

鸡粪添加木质素对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响

为研究鸡粪和木质素处理对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响,采用盆栽实验,添加质量分数12.5%鸡粪、12.5%的鸡粪+木质素1.5 g/kg、12.5%的鸡粪+木质素2.5 g/kg的处理,在春、夏、秋三个季节分别取样,分析土壤硝酸盐代谢变化规律。结果表明,施用鸡粪和木质素比单施鸡粪抑制了土壤铵态氮向硝态氮转化的速率,降低了土壤硝化强度,施加木质素越多抑制效果越明显,在各个季节对反硝化强度影响不同。木质素提高了土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性以及土壤铵态氮的含量,降低了土壤硝态氮的含量。施用木质素能明显抑制土壤氮素流失,该研究为木质素的合理应用提供了理论依据。     

低温域湿地植物根际氮转化强度

在低温条件下(0 ～15℃),对菖蒲、芦苇、香蒲等10种湿地植物根际土壤的氮转化强度进行对比分析.结果表明,湿地植物根际氨化、反硝化作用强度随温度下降而逐渐降低,硝化作用强度在10℃左右出现大幅下降;低温域植物根际反硝化作用强度明显高于硝化作用强度;植物种类对根际土壤氨化、硝化作用强度影响较大,其中香蒲氨化作用强度最大...     

同步硝化反硝化脱氮及处理过程中N2O的控制研究

由于水体富营养化和温室气体控制的需要 ,使得具有高效率脱氮 ,同时N2 O逸出最少化的水处理技术的研究开发变得十分迫切 .本文报道了采用新型同步硝化反硝化工艺 (SND)的研究成果 .与传统顺序式硝化反硝化 (SQND)技术相比 ,SND工艺的脱氮与SQND的效率相近 ,可随溶解氧浓度降低而提高 ,但N2 O逸出量显著降低 ,且碳氮比的提高可进一步减少N2 O的排放     

Nitrogen loss from unpolluted South American forests mainly via dissolved organic compounds.

Conceptual and numerical models of nitrogen cycling in temperate forests assume that nitrogen is lost from these ecosystems predominantly by way of inorganic forms, such as nitrate and ammonium ions. Of these, nitrate is thought to be particularly mobile, being responsible for nitrogen loss to deep soil and stream waters. But human activities-such as fossil fuel combustion, fertilizer production and land-use change-have substantially altered the nitrogen cycle over large regions, making it difficult to separate natural aspects of nitrogen cycling from those induced by human perturbations. Here we report stream chemistry data from 100 unpolluted primary forests in temperate South America. Although the sites exhibit a broad range of environmental factors that influence ecosystem nutrient cycles (such as climate, parent material, time of ecosystem development, topography and biotic diversity), we observed a remarkably consistent pattern of nitrogen loss across all forests. In contrast to findings from forests in polluted regions, streamwater nitrate concentrations are exceedingly low, such that nitrate to ammonium ratios were less than unity, and dissolved organic nitrogen is responsible for the majority of nitrogen losses from these forests. We therefore suggest that organic nitrogen losses should be considered in models of forest nutrient cycling, which could help to explain observations of nutrient limitation in temperate forest ecosystems.     

微污染原水生物硝化过程动态模型及其应用

采用考虑最小基质浓度的Michaelis-Menten方程，建立了原水生物硝化氨氮去除速率动力学模型．根据反应器物料平衡原理，建立了多级完全混合式原水生物预处理硝化反应器动态模拟模型，模型计算值与实际中试运行效果较为一致．利用建立的动态模拟模型，考察了水量、进水氨氮浓度、填料比表面积、池体填料填充率、反应器级数及各级池体体积分配对整体工艺运行效果的影响，其中填料比表面积和填充率的变化为影响处理效果的最重要因素．该模型较好地反应了工艺硝化的过程，可方便应用于工艺的设计、控制和管理．     

包埋硝化菌流化床处理温瑞塘河河水的中试研究

以快速去除温瑞塘河河水中的氨氮为目的,研究了包埋硝化菌流化床中试装置处理河水的特性.研究结果表明,在实验条件下,当进水氨氮平均值为6.15 mg/L时,氨氮平均去除率可达到45.50%,且转化产物基本上以硝酸盐氮为主.此外,中试装置对河水中的COD_Mn也具有一定的去除效果.包埋硝化菌流化床可以对河水中毒害性较大的氨氮进行快速转化,在城市河道的治理方面具有一定的应用前景.     

污水生物脱氮技术研究进展

传统的污水生物脱氮一般通过氨化、硝化、反硝化进行，处理效率低。本文通过引入脱氮新理念，介绍了SHARON工艺，SHARON-ANAMMOX工艺，CANON工艺，OLAND工艺，固定化微生物脱氮等几种污水脱氮新工艺。这些工艺通过不同的方式，缩短了传统硝化反硝化的历程，节约了能源，提高了脱氮效率，为污水脱氮提供了很好的发展前景。     

基于内循环折流式反应器的同步硝化反硝化

采用一种内循环折流式生物反应器进行脱氮实验.分别用硝酸盐、亚硝酸盐和氨作为氮源配制模拟废水进行研究.结果表明:该反应器具有良好的除氮功能.当以硝酸盐或亚硝酸盐为氮源时,总氮与硝酸盐、亚硝酸盐的去除速率几乎相同,其降解规律可以用分数级动力学进行很好地拟合,其反应级数为0.88.当以氨作为氮源时,可以实现同步硝化和反硝化.此时氨氮的去除仍可以0.88级动力学进行描述.而总氮的去除规律符合3级反应动力学.在相同的碳氮比(C/N)情况下,硝酸盐和亚硝酸盐的去除速率远大于氨氮的去除速率,且总氮的去除速率随C/N的增加而增加.