生物炭添加对人工湿地中污染物去除和基质微生物活性的影响

为提高人工湿地除污能力,探索利用生物炭强化人工湿地除污的可行性,以垂直流人工湿地为研究对象,通过单因素分析对比不添加生物炭系统（CW-1）和添加生物炭系统（CW-2）的垂直流人工湿地出水净化效果、微生物活性（基质酶活性、生物量、生物膜）大小,探究生物炭对垂直流人工湿地污水系统中总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）、总磷（TP）及化学需氧量（COD）去除效果的影响,分析生物炭对垂直流湿地基质中酶活性、生物量和生物膜量的影响。结果表明,通过添加生物炭,TN、NH₄⁺-N、TP、COD的平均去除率分别提高3.0、1.1、2.7、0.1百分点,添加生物炭湿地（CW-2）的去除率高于未添加生物炭湿地（CW-1）;生物炭添加促使湿地基质中磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性和生物量增加,对0～10 cm基质层中酶活性的促进作用尤其显著,0～10 cm基质层酶活性和生物量含量显著（P<0.05）高于其他2层（10～20 cm和20～30 cm）。结果证明,在人工湿地中添加生物炭可以提高氮、磷、化学需氧量的去除效果,并...     

干湿环境对河岸带氮素含量及空间分布特征的影响

河岸带是控制非点源污染、改善水环境的关键一环,水位波动改变了河岸带生态系统的生物地球化学环境,影响氮素的形态及空间分布。以夏家寺河为研究对象,选取淹水期和落干期对河岸带展开研究,测定和分析土壤氮素（NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、TN）及环境因子等指标,并对其相关性进行分析。（1）淹水期河岸带土壤 NH₄⁺-N、NO₂^--N、TN 含量高于落干期,NO₃^--N 含量低于落干期;（2）横向上,淹水期土壤 NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N、TN随离岸距离的增加而减少,落干期土壤 NH₄⁺-N、NO₃^-     

人工湿地各组分氮素削减定量及功能基因分析

为探讨人工湿地各组分氮素削减贡献度及微生物脱氮机理,本研究构建6组(3组无植物对照)不同类型人工湿地系统,3组有植物人工湿地基质分别为陶粒+煤渣、陶粒+沸石、沸石+煤渣,探究其对包头南海湖水中氮素的去除效果;采用氮稳定同位素示踪技术,量化植物、基质和微生物在人工湿地氮去除中的贡献度;并利用高通量测序技术分析人工湿地系统中微生物的群落结构及氮代谢功能基因。结果表明：陶粒+煤渣有植物组人工湿地氮去除效果最佳,对TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、NO₂^--N的去除率分别为(41.18±2.61)%、(50.44±2.63)%、(40.93±2.32)%、(74.34±1.97)%。¹⁵N示踪发现,植物、基质和微生物对人工湿地系统NO₃^--N去除的贡献率分别为27.74%、48.43%和23.83%。高通量测序和PICRUSt2功能预测分析结果表明,植物对微生物群落组成和代谢途径有显著影响。在植物根...     

生物质炭施入对白浆土碳氮变化的影响

通过大田试验方法,研究分析生物质炭不同施入量(0、10、20、30 t·hm^-2)对旱作农田白浆土土壤碳、氮变化的影响。结果表明,生物质炭施入土壤可有效提高土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、微生物生物量碳(MB-C)、微生物生物量氮(MB-N)、硝态氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)含量,且这些指标均随施入量的增加而提高。与对照(CK)处理相比,土壤SOM与TN含量分别提高了6.88%~43.77%、1.68%~15.91%,土壤MB-C与MB-N分别提高了9.76%~60.88%、6.72%~68.91%,且均在30 t·hm^-2的施用量下达到最大值。添加生物质炭可以显著提高各深度土层NH₄⁺-N和NO₃^--N含量,总体表现为0—10 cm>10—20 cm>20—30 cm。建议以30 t·hm^-2生物质炭为白浆土旱作农田土壤的最佳施用量。     

氰氨化钙与生物炭配施对设施菜地土壤N2O、NH3排放的影响

为了探索施用氰氨化钙(石灰氮)设施菜地土壤N₂O和NH₃的协同减排技术,本研究通过室内模拟试验,采用静态箱法和动态箱法测定了氰氨化钙(LN)、氰氨化钙+酸性生物炭(LN+MB)、氰氨化钙+中性生物炭(LN+WB)、氰氨化钙+碱性生物炭(LN+AB)4个处理N₂O和NH₃的排放量与排放特征。结果表明：与单施氰氨化钙相比,配施酸性和碱性生物炭使土壤N₂O累积排放量分别降低了66.70%和55.45%。配施3种生物炭均使土壤NH₃累积挥发量降低,降幅为7.26%～59.61%,另外提高土壤NO₃^--N含量8.05%～23.57%,降低土壤NH₄⁺-N含量19.00%～43.12%。配施酸性生物炭对土壤N₂O、NH₃联合减排效果最佳,土壤N₂O、NH₃和GHG比单施氰氨化钙分别降低了66.7...     

不同水生植物对养猪废水净化效果研究

[目的]筛选适用于养猪废水的人工湿地优势物种。[方法]选取鸢尾、美人蕉、水芹、梭鱼草4种水生植物,通过垂直流人工湿地装置,监测不同水力停留时间对污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH₄⁺-N)浓度的影响,分析4种水生植物对污水的净化效果。[结果]随着水力停留时间的延迟,人工湿地中废水中COD、TN、TP和NH₄⁺-N的浓度逐渐下降,净化效果越好。当水力停留时间为5 d时,鸢尾对COD和NH₄⁺-N的去除率最高,分别为61.80%和68.35%;梭鱼草对TN和TP的去除率最高,分别为30.92%和81.53%。[结论]人工湿地对养猪废水净化效果以种植鸢尾和梭鱼草较佳。     

不同处理措施对农村生活污水净化效果研究

[目的]研究不同处理技术的净化效果,探索因地制宜、应用高效的生态综合治理技术。[方法]以农村生活污水为研究对象,通过分析不同处理方式对污染物的净化效果,提出不同生物生态治理措施优化筛选的科学参考。[结果]沟塘内水生植物对TN、NH₄⁺-N、TP均具有较好的去除效果,停留时间为90 d时平均去除率分别为77.8%、94.3%和78.0%,但对COD_Mn去除率仅在35%～40%。厌氧-缺氧-好氧-湿地组合处理工艺中A²/O工艺段对TN、NH₄⁺-N、TP和COD_Mn的平均去除率为23.4%、48.6%、56.3%和30.7%,人工湿地对污水中氮、磷均具有较好的去除效果,出水TN、NH₄⁺-N浓度分别稳定在0.66和0.25 mg/L,TP浓度基本维持在0.03～0.15 mg/L,对COD_Mn的去除效果并不显著,各项污染物指标平均去除率依次为97.7%、89.0%、86.2...     

铵态氮及硝态氮配比对香蕉幼苗氮素吸收动力学特征的影响

【目的】探究不同铵硝配比条件下香蕉幼苗对铵态氮、硝态氮两种形态氮素的吸收特性以及两种氮源离子相互作用对香蕉氮素吸收动力学特征的影响,筛选最适于香蕉氮素吸收利用的铵硝配比,为香蕉氮素营养高效吸收提供理论依据。【方法】依据养分吸收动力学原理,利用改进的耗竭法研究不同铵硝配比营养液中巴西品种香蕉（Musa AAA Giant Cavendish cv. Brazil）幼苗对铵态氮、硝态氮以及总氮的吸收动力学特征。设7个处理：100%铵态氮（100%A）、90%铵态氮+10%硝态氮（90%A+10%N）、70%铵态氮+30%硝态氮（70%A+30%N）、50%铵态氮+50%硝态氮（50%A+50%N）、30%铵态氮+70%硝态氮（30%A+70%N）、10%铵态氮+90%硝态氮（10%A+90%N）和100%硝态氮（100%N）。每个处理设9个氮浓度梯度：0、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、3、4 mmol·L^-1。【结果】不同铵态氮﹕硝态氮配合条件下,香蕉苗吸收铵态氮、硝态氮及总氮的规律均符合Michaelis-Menten酶动力学方程,其动力学方程达到极显著水平。NH₄⁺-N比例在10%-70%时,随着NO₃^--N比例的增加,可以增加香蕉幼苗对NH₄⁺-N的吸收速率。在NH₄⁺-N比例为70%时,NH₄⁺-N的最大吸收速率（Vmax）最大,为55.56 μmol·g^-1·h^-1,NH₄⁺-N比例超过70%会降低香蕉幼苗对NH₄⁺-N的吸收速率。香蕉幼苗对NO₃^--N的吸收速率呈现随营养液NH₄⁺-N比例的增加而显著降低的规律。NH₄⁺-N比例从10%增大到90%时,NO₃^--N的Vmax降低了2.62倍,增加NH₄⁺-N的比例明显抑制香蕉幼苗对NO₃^--N的吸收。铵硝配比对香蕉根系与NH₄⁺-N和NO₃^--N的亲和力影响无明显规律。在铵硝配比为3﹕7时香蕉总氮Vmax达到83.33 μmol·g^-1·h^-1,明显高于其他处理,最有利于香蕉吸收利用氮素。【结论】NH₄⁺-N比例低于70%时,增加NO₃^--N比例可以促进香蕉幼苗对NH₄⁺-N的吸收,NH₄⁺-N比例高于70%时,增加NO₃^--N比例抑制NH₄⁺-N的吸收。增加NH₄⁺-N的比例明显抑制香蕉幼苗对NO₃^--N的吸收,铵硝配比为3﹕7最有利于香蕉吸收利用氮素。     

不同热解温度稻壳生物炭对羊粪堆肥腐熟度及温室气体排放的影响

为优化羊粪堆肥腐熟度与温室气体减排协同的技术工艺参数,以2种不同热解温度制备的稻壳生物炭为堆肥辅料,与羊粪、食用菌渣混合,进行了43 d的堆肥试验。设置了3个处理,羊粪与食用菌渣质量比9∶1混合体作为预备物料,在预备物料上分别添加450、650℃热解的稻壳生物炭(占预备物料质量百分比15%)为BC450、BC650处理,在预备物料上添加未热解炭化的稻壳(与稻壳生物炭同等体积)为CK处理。监测了堆肥温度、腐熟度指标(NH₄⁺-N/NO₃^--N、EC值、种子发芽指数)、温室气体(CH₄、CO₂、N₂O)排放的变化动态,分析了不同热解温度稻壳生物炭对堆肥腐熟度与温室气体减排的协同效果。结果表明：添加450、650℃热解的稻壳生物炭,缩短了堆肥体NH₄⁺-N/NO₃^--N、T值、EC值及种子发芽指数达到腐熟度推荐值的所需时间,与CK处理相比,BC450、B...     

生物炭和脲酶抑制剂施用对潮土活性氮排放的影响

本文以潮土为研究对象，向土壤中添加脲酶抑制剂和生物炭，探讨抑制剂和生物炭不同施用方法对潮土活性氮排放的影响。结果表明，在100 g样土(干重)中，与添加尿素32.60 mg的处理相比，添加尿素32.60 mg+NBPT 0.07 mg的处理可以使NH₃累计排放量减少33.33%，添加尿素32.60 mg+生物炭2.00 g的处理可以使NH₃排放量显著增加133.33%；与尿素32.60 mg+生物炭2.00 g的处理相比，尿素32.60 mg+生物炭2.00 g+NBPT 0.07 mg的处理可使土壤NH₃累积排放量减少47.25%。NH₃排放通量与土壤铵态氮含量密切相关。在N₂O排放方面，添加尿素32.60 mg+NBPT 0.07 mg的处理对N₂O排放无显著影响。与添加尿素32.60 mg+生物炭2.00 g的处理相比，添加尿素32.60 mg+生物炭2.00 g+NBPT 0.07 mg的处理能使N₂O累积排放量降低71.64...     

电气浮—电化学氧化—人工湿地系统对不同污染负荷下农村黑水的净化效果

以3种污染负荷的农村黑水为研究对象,研究电气浮—电化学氧化—人工湿地系统对不同含量氨氮(NH₄⁺-N)、总氮(TN)、正磷(PO₄^3--P)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)的净化效果。结果显示：(1)系统对不同污染负荷下农村黑水的净化效果存在显著差异(P<0.05),在ρ(NH₄⁺-N)=27.18 mg·L^-1、ρ(TN)=32.48 mg·L^-1、ρ(TP)=3.60 mg·L^-1、ρ(PO₄^3--P)=3.59 mg·L^-1、ρ(COD)=95.34 mg·L^-1的情况下,系统对农村黑水的净化效果较好,出水TN和COD的质量浓度达到国家一级排放标准;(2)系统对3个污染负荷下黑水中NH₄⁺-N的去除率分别达到80.81%、61.25%和62.02...     

秸秆直接还田与炭化还田对热带土壤-水稻系统氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮损失的主要形式之一。本研究采用温室土柱试验方法,设置不施氮肥(0N)、秸秆还田 (ST)、生物炭(秸秆炭化)还田(BI)、常规施肥(CF)、秸秆还田配施氮肥(NST)、生物炭还田配施氮肥(NBI)6个处理,研究等量氮素投入条件下秸秆还田及其炭化还田对热带土壤-水稻系统氨挥发排放的影响。结果表明,与CF处理相比,NST处理在分蘖期显著(P<0.05)降低了田面水的pH值,提高了田面水的NH₄⁺-N含量;NBI处理显著(P<0.05)提高了水稻成熟期的土壤pH值和土壤NH₄⁺-N含量,降低了土壤NO₃^--N含量。总的来看,NBI处理在试验条件下对土壤氨挥发具有较好的抑制作用,氨累积挥发量较CF处理显著(P<0.05)降低28.9%。     

不同贮存方式对猪粪水理化特性的影响

【目的】针对猪粪水贮存过程中氮素大量损失的问题,比较秋季和冬季条件下敞口和密封贮存对猪粪水贮存过程中理化特性的影响,以便为猪粪水贮存还田提供理论参考。【方法】在实验室条件下,比较了秋季和冬季敞口与密封贮存对猪粪水贮存过程中物质转化、氮素损失及无害化的影响,分析了猪粪水pH、电导率（Electrical conductivity,κ）、化学需氧量（Chemical oxygen demand,COD）、种子发芽率及NH₄⁺-N、NO₃^--N、总氮（Total nitrogen,TN）和重金属（As、Zn、Cu、Pb和Cd）含量的变化。【结果】猪粪水贮存过程中,pH先增加后保持相对稳定,κ、COD及TN、NO₃^--N和重金属含量均逐渐降低,NH₄⁺-N含量先增加后降低,种子发芽率逐渐增加;贮存后猪粪水中无机氮占比明显增加（冬季敞口贮存除外）,除Cu和Zn含量未达到《农田灌溉水质标准》（GB5084—2021）要求外,...     

秸秆炭化还田对热带土壤-水稻体系氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮肥的主要损失途径之一。作为改良土壤和提高农业可持续性发展的优良农艺措施,秸秆炭化还田对氨挥发减排具有良好的效果。本研究通过土柱试验,设置不施氮肥(ON)、单施化肥(CT)、施用生物炭(BI)、生物炭+化肥(CBI)、添加秸秆(ST)、秸秆+化肥(CST)6个处理,研究了水稻秸秆直接还田和炭化还田对热带土壤-水稻体系氨挥发的影响。结果表明:与秸秆直接还田相比,炭化还田降低了稻田氨挥发排放通量和累积氨挥发量;与CT相比,CBI处理的累积氨挥发量减少了4.1%。这主要是因为生物炭具有独特的理化性质,可通过吸附降低田面水中铵态氮(NH₄⁺-N)的浓度。秸秆炭化还田是控制热带水稻种植系统氨挥发、减少农业面源污染的有效途径。     

太行山南麓侧柏人工林土壤酶活性和无机氮含量分布特征

为研究人工林生态系统土壤酶活性与活性氮周转的相互关系，以太行山南麓地区15 a侧柏人工林下土壤为研究对象，对比分析不同土层土壤转化酶、脲酶活性及土壤铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）含量的季节变化特征。结果表明，土壤转化酶、脲酶活性和NH4+-N含量具有明显的季节变化特征（P<0.05），且均在6月达到峰值；土壤转化酶、脲酶活性和NO₃^--N含量均随土层深度的增加显著降低（P<0.05），相较于0~10 cm土层，20~40 cm的年均降幅均超过25%，呈表层富集现象；线性回归分析表明土壤转化酶和脲酶活性与NH₄⁺-N和NO₃^--N含量呈显著线性正相关关系（P<0.05），酶活性与土壤无机氮含量的耦合作用在6月表现最强烈（P<0.05），暗示了土壤转化酶与脲酶活性可作为催化剂间接指示有机氮向无机氮的周转能力。     

不同肥料增效剂对水稻机插秧苗素质的影响

为了延长水稻育秧时肥料的养分释放时间，且又能保证水稻的秧苗素质，以水稻机插秧专用肥作为对照(CK),添加0.5%肥料增效剂(T₁)、1.0%肥料增效剂(T₂)、1.5%肥料增效剂(T₃)3个不同比例的肥料增效剂，进行2年水稻育秧试验。结果表明，添加肥料增效剂能够有效促进水稻秧苗成苗率、叶龄、株高、茎基宽、叶长、生物量等，提高水稻的秧苗素质，同时还能促进水稻育秧土壤全氮含量、NH₄⁺-N含量。其中，以T₂处理(20 g育秧绿+1.0%肥料增效剂)的秧苗素质综合效果最好，与CK相比，该处理的出苗率、叶龄、株高、茎基宽、叶长、地上部干重、地下部干重有明显的提高，同时也明显提高了土壤全氮含量和NH₄⁺-N含量。     

典型红壤不同形态氮素迁移对长期施肥制度的响应

【目的】基于长期定位试验,探讨典型红壤水稻土不同施肥制度下不同形态土壤氮素迁移特征,为红壤水稻土氮肥合理施用提供理论依据。【方法】选取始于1981年的进贤红壤长期定位试验站4个典型施肥处理,分别为不施肥对照（CK）、施氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾配施秸秆（NPKS）、氮磷钾配施有机肥（NPKSM）,测定并分析0—10 cm、10—20 cm、20—40 cm和40—60 cm土层土壤全氮（TN）、碱解氮（AN）、硝态氮（NO₃ ^--N）、铵态氮（NH₄ ⁺-N）、可溶性有机氮（DON）和微生物生物量氮（SMBN）变化特征。 【结果】不同处理不同形态氮素基本均随土层加深呈下降趋势,但不同形态氮素在不同层次下降特征不同。其中有效态氮,如AN、NO₃ ^--N、NH₄ ⁺-N、DON和SMBN主要集中分布在0—20 cm土层,且20—60 cm土层含量较0—20 cm明显降低;而TN在表层0—40 cm土层变化不明显。与CK相比,施肥处理可不同程度地提高0—60 cm各土层各形态氮素含量。其中NPKSM处理显著提高各形态氮素含量,其次为NPKS和NPK处理。相同处理下,TN在0—40 cm土层变化不明显;但在0—60 cm土层TN含量均表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK。各处理AN含量随土层深度增加降低幅度显著,其中,20—40 cm土层AN含量相比10—20 cm土层分别降低了42%（CK）、50%（NPK）、44%（NPKS）、44%（NPKSM）。各处理不同土层NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N含量均以NPKSM处理显著高于其他处理;其中40—60 cm土层中NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N与0—10 cm土层相比,NH₄ ⁺-N含量下降幅度更大,分别为51%（CK）、48%（NPK）、54%（NPKS）、36%（NPKSM）,且NO₃ ^--N和NH₄ ⁺-N均以NPKS处理下降幅度最大,NPKSM处理最小。各处理DON含量在0—20 cm土层差异显著,且均以化肥与有机肥配施处理显著高于其他处理;CK和NPK处理40—60 cm土层的DON含量较20—40 cm略有增加,但NPKS和NPKSM处理则显著降低。各处理SMBN在10—20 cm土层差异最大,表现为NPKSM>NPKS>NPK>CK。相同处理下各形态氮素占TN的比例随土层深度的增加而下降,其中在0—20 cm土层各比例变化较明显;整体上NPKS与NPKSM处理的SMBN占TN比例较高,为2%—4%。耕层土壤（0—20 cm）的TN、AN、NO₃ ^--N、DON和SMBN两两之间均存在显著的正相关关系（P≤0.05）,其中TN、DON、AN与SMBN之间存在极显著正相关关系（P≤0.01）。施肥处理（NPK、NPKS、NPKSM）较不施肥处理（CK）可显著提高早、晚稻稻谷、稻草产量和总生物量及其相应的氮吸收量,其中以NPKSM处理最高;但NPKSM处理的无机氮残留量及氮表观损失也显著高于其他处理。 【结论】不同施肥处理对各形态氮素的影响主要集中在土壤耕层（0—20 cm）,且各形态氮素含量整体上随土层深度的增加而降低,化肥与有机肥配施可以更好改善红壤区各土层氮素的供应情况;同时化肥与有机肥配施能显著提高作物产量及其氮吸收量,但也增加了其无机氮残留量及氮表观损失量。     

氮素形态及配比对番茄光合、产量和风味品质的影响

为探明设施番茄优质高效栽培精准营养液氮素配方，明确氮素形态及配比对设施番茄产量和风味品质的影响，促进设施番茄果实风味品质提升。本试验采用土壤盆栽+营养液滴灌栽培模式，探讨了CO（NH₂）₂-N（酰胺态氮）、NO₃^--N（硝态氮）和NH₄⁺-N（铵态氮）3种氮素形态及不同比例对番茄光合、产量和风味品质的影响。试验发现，与对照(CK,100%CO（NH₂）₂-N)相比较，不同形态氮素配施能够增加番茄叶片SPAD值和光合所用，提高番茄产量；同种氮素替代NO₃^--N条件下，番茄光合作用和产量随NH₄⁺-N和CO（NH₂）₂-N替代比例的增加而降低。试验表明，氮素配施还可增加番茄果实可溶性固形物、可溶性糖、有机酸和可溶性蛋白含量；且在同种氮素替代NO₃^-     

活性碳纤维在农村生活污水处理中的应用

以活性碳纤维作为微生物载体开展农村生活污水处理试验,在进水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为79.3～107.1、28.0～48.2、32.6～51.6、2.3～3.9 mg/L的条件下,上述指标的去除率分别为73.7%～89.1%、91.1%～98.2%、42.6%～77.9%、74.5%～86.3%（投加除磷剂）。其中,COD和NH₄⁺-N的出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准,TN和TP可稳定达到一级B标准（投加除磷剂）,出水SS保持在5 mg/L以下。采用活性碳纤维填料的一体化农村污水处理装置已用于示范工程,达到了预期效果。与常规填料相比,活性碳纤维填料接触氧化法NH₄⁺-N的去除性能更优。活性碳纤维适合在农村生活污水处理中应用。     

1株异养硝化-好氧反硝化神户肠杆菌的鉴定及脱氮特性

[目的]鉴定1株异养硝化-好氧反硝化神户肠杆菌,明确其脱氮特性。[方法]从养殖池塘底泥中筛选到1株异养硝化-好氧反硝化菌HD-NAH,经形态学观察、生理生化试验以及16S rDNA序列分析,鉴定为神户肠杆菌（Enterobacter kobei）HD-NAH,并研究其脱氮特性。[结果]该菌在以柠檬酸钠为碳源,C/N为18,初始pH为7,温度为27℃,转速为190 r/min时,24 h亚硝氮（NO₂^--N）和总氮（TN）降解率分别为99.98%和89.37%,具有较高的降解效率。菌株在初始pH为7～10,温度为27～37℃,转速为130～210 r/min时,对NO₂^--N和TN的降解率均较高,表明该菌株的环境适应性较强。在不同氮源条件下,菌株HD-NAH对氮的去除存在差异,其对TN去除率表现为NO₂^--N>NH₄⁺-N+NO₂^--N>NH⁺