土壤肥料学实验课程的教学改革与实践

为全面培育卓越农林人才，提高教学培养质量，本研究结合土壤肥料学的课程内容、教学特点及实验方法，对存在的问题进行了剖析，并结合实际针对存在问题做出了相应改革，适时调整《土壤肥料学》实验课程内容和形式。通过删减验证性实验内容，增设综合性实验，传统部分教学内容实现网络化等三方面对该课程的实验课部分进行了改革与实践，以期提高学生综合运用所学《土壤肥料学》的相关知识来解决生产实际问题的能力。     

丙酸盐对厌氧氨氧化除氮性能及群落结构的影响

为了探究有机碳对厌氧氨氧化的长期影响, 向厌氧氨氧化膜生物反应器中添加不同浓度的丙酸钠, 研究对反应器的除氮效能以及微生物的种群结构和功能变化。结果表明: 反应器主要的脱氮过程由CandidatusBrocadia完成, 当丙酸钠浓度为100 mg/L时, 反应器中由于异养细菌的生长, 可实现碳氮的同步去除, 平均总氮去除率可达91.9%。当丙酸钠浓度为200 mg/L 时, 对Candidatus Brocadia的抑制作用导致反应器除氮性能下降, Candidatus Brocadia的丰度降至41.2%, 总氮去除率降至 78.8%。在有机碳抑制作用解除后, 反应器的除氮性能恢复为86.8%, Candidatus Brocadia丰度增加到54.0%, 但群落多样性下降, 属水平的微生物组成有较大的改变。     

水库底泥氮释放及其好氧微生物脱氮研究

以丹江口水库为例, 考察水库底泥在不同温度、扰动和曝气等条件下, 总氮、硝氮、氨氮和亚硝氮的释放规律。设置模拟反应器, 探究高效好氧脱氮微生物强化消除水库底泥内源氮污染的效果, 并运用高通量测序技术, 分析高效好氧脱氮微生物对底泥微生物群落结构的影响。结果表明, 温度升高会减少氨氮的释放,增加硝氮和亚硝氮的积累; 水体扰动会加速底泥中氮素释放, 且上覆水中的氮素释放累积量与扰动速度成正比; 溶解氧对底泥氮素释放有显著影响, 曝气处理可以明显地降低底泥中总氮和硝氮的释放及其在水体中的累积。在反应器中底泥–上覆水界面投加高效好氧脱氮微生物Pseudomonas stutzeri (PCN-1)后, 反应器内各种形态的氮素都出现先上升、后下降的趋势; 在反应器运行的第65天, 底泥释放的总氮和硝氮的去除率分别高达75.87%和79.96%, 底泥内源氮污染得到有效的控制。对比投加菌株前后的微生物群落结构, 发现底泥中Proteobacteria, Bacteroidetes和Spirochaetes的相对丰度明显增加, PCN-1强化脱氮处理能够改变底泥的微生物群落结构。     

基于人类活动氮输入探讨深圳市的城市生态风险(2000—2014年)

基于氮元素对人类活动的指示性, 通过估算不同类型人类活动的氮输入量, 整合与构建氮输入量变化趋势下人类活动生态风险评估框架。选择典型快速城市化地区深圳市为研究区, 分析在城市社会经济发展趋于稳定时期, 深圳市工业生产、居民生活和农业生产三类主要人类活动对城市生态环境的影响强度及其变化,结合土地利用数据, 识别深圳市人类活动生态风险相对高值的区域。结果表明, 2000—2014年间, 工业生产氮输入量及居民生活中交通运输的氮输入量逐渐上升, 居民生活氮输入量呈先升后降趋势, 其占深圳市总氮输入量比重大, 是深圳市主要的人类活动生态风险来源, 所以深圳市人类活动氮输入量呈现先升后降的变化趋势: 在空间分布上, 生态风险相对较高的区域分布在南山区、福田区及罗湖区。为了降低人类活动的影响, 建议目前应在产业升级与绿色出行方面上进行优化。     

复合污染地下水中磺胺类降解菌对氮细菌作用的影响

针对我国农业区地下水三氮(NH⁺₄ N,NO^-₂ N,NO^-₃-N)复合抗生素的污染问题, 通过实验模拟研究其微生物修复过程中磺胺类降解菌对氮细菌降解三氮的作用效果. 结果表明： 磺胺类降解菌可促进NH⁺₄-N和NO^-₂-N降解, 并抑制氮细菌生长及NO^-₃-N降解; 磺胺类降解菌为杆菌, 属于革兰氏阳性菌, 氮细菌为球菌和杆菌, 属于革兰氏阴性菌. 即磺胺类降解菌可促进硝化作用, 抑制反硝化作用.     

"基础-转化型"研究是决胜病虫害防控的核心研发模式

作物病虫害防控技术研发是确保国家粮食与食品安全的重要战略必争领域,我国在该领域存在基础研究缺少突破、核心技术受制于人的情况,因而一直得到国家重点基础研究计划和重点研发计划的高度重视。由于正在执行的"化学肥料和农药减施增效综合技术研发"重点研发计划项目偏重现有技术的优化、集成和田间示范,在国际本领域研发水平突飞猛进的背景下,亟待调整布局面,增强基础-转化型研究的实施力度,研发具有绿色、高效、精准特征的革命性病虫害防控新技术,确保"舌尖上的安全"。     

化肥与农药控失技术研发及产业化

针对我国肥料农药高施低效的关键问题,以天然黏土为基础材料,建立了基于纳米网捕的化肥农药迁移阻控方法,研制出控失化肥和控失农药***并实现产业化。迄今,技术累计推广约2亿亩,创造显著的经济、社会和生态效益,为我国肥料农药双减提供有效科技支撑,对于推进农业高质量发展和乡村振兴两大战略具有重要意义。     

一株好氧反硝化细菌的筛选鉴定及其脱氮效果

经过富集培养和反硝化能力测定,从城市污水处理厂活性污泥中筛选得到1株好氧反硝化细菌。通过16S rDNA同源性分析对该菌进行分子鉴定,并将菌接种到模拟富营养化水体中以探究其对系统中硝态氮和总氮的去除能力。结果表明,该菌属于Klebsiella sp.,命名为HLNR05。菌株HLNR05在24 h内NO3--N的去除率达96.6%,TN去除率达92.1%,而且其从培养体系中完全去除的氮明显多于同化到细胞的氮。利用HLNR05处理模拟富营养化废水,结果发现其在24 h内对模拟废水中的NO3--N和TN去除率达91.4%和88.2%。表明菌株HLNR05具有较强的好氧反硝化能力。     

离子型稀土矿原地浸矿开采对地下水环境影响数值模拟

以某离子型稀土矿为例,通过对矿体赋存特征和采矿工艺的分析,建立数学模型,对浸矿液在地下水中运移规律进行模拟.根据模拟预测结果提出地下水污染防治措施,再对采取措施后地下水中污染物分布规律进行模拟.模拟结果表明:截渗措施能有效防止原地浸矿开采对地下水环境的污染.     

采煤塌陷地土壤氮、磷季节性变化规律研究

以兖州煤矿塌陷地为研究对象,通过分层采集不同水文期的土壤样品,研究塌陷地积水区和非积水区氮、磷变化规律。结果表明,在季节性积水区一个水文年内,土壤中氮元素发生流失现象,全氮流失率达10.03%,碱解氮流失率达30.15%;全磷、速效磷发生沉积聚集现象,其中速效磷的积聚更明显。在非积水区,由于塌陷加剧土壤养分的表聚作用,促使全氮和碱解氮的流失减少。而全磷发生流失,流失率为15.24%。在垂向上,丰水期各指标含量减少的梯度平水期的梯度枯水期的梯度,在0~40cm深度,碱解氮流失率最高为50.6%,速效磷流失率最高为38.11%,在40~60cm变化幅度较小,在60cm深度之下,各指标逐渐成汇聚状态。判定60cm深度为土壤养分的塌陷影响深度。