岱海表层沉积物中影响氨氮释放的模拟研究

以北方半干旱地区典型内陆封闭湖泊岱海为研究对象,采用室内模拟实验方法,开展了温度、pH、溶解氧及水生植物对湖泊沉积物中NH4^＋—N释放的影响研究。结果表明,温度升高,中性条件,厌氧条件均有利于NF4^＋-N的释放。狐尾藻对上覆水NH4^＋-N含量的有效控制作用是其抑制底泥释放、同化吸收作用和增强上覆水氧化条件等综合作用的结果,植物修复是控制湖泊富营养化水平的有效措施。     

绿狐尾藻湿地对养殖废水中不同污染负荷氮去除效应

为研究绿狐尾藻湿地对不同污染负荷养殖废水氮去除效应和影响因素，该研究在野外建立了9条表面流绿狐尾藻湿地，以低负荷（60 L/d废水+120 L/d清水）、中负荷（120 L/d废水+60 L/d清水/d）和高负荷（180 L/d废水）养殖废水为处理对象，研究了不同污染负荷下绿狐尾藻湿地水体氮素时间变化规律；结合线性混合模型，进一步探究了影响绿狐尾藻湿地氮去除的关键环境因子。结果表明，整个试验期间（2014-07－2015-05），绿狐尾藻湿地对低、中、高负荷废水铵氮（NH4+-N）和总氮（Total Nitrogen，TN）去除率均较高，其中NH4+-N平均去除率为85.0%～98.6%，TN平均去除率为83.6%～97.1%。线性混合模型分析结果表明，影响绿狐尾藻湿地NH4+-N去除的关键环境因子是水体溶解氧和硝态氮以及底泥NH4+-N含量，其中水体溶解氧对绿狐尾藻湿地NH4+-N去除影响最大。由于绿狐尾藻湿地对不同污染负荷废水NH4+-N和TN去除率均达到80.0%以上，因此绿狐尾藻可作为耐铵植物处理高负荷养殖废水。该研究结果可为绿狐尾藻湿地在规模养殖场的实际应用提供参考。     

典型湖库底泥对氮吸附特性的影响

以吉林省长春市新立城水库为对象,采用连续分级法研究土壤及底泥中的游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)和残渣态氮(RN)之间的关系,探讨土壤和底泥对氮的吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学及不同pH和有机质对氮吸附量的影响。结果表明:富营养化湖库底泥中FN、EN和HN的含量均高于新立城水库底泥和土壤,试样中氮素的稳定性为新立城水库底泥土壤富营养化水库底泥。对NH+4-N的吸附动力学可通过准二级反应动力学方程来表示,新立城水库底泥、富营养化湖库底泥和土壤的吸附平衡时间大致为20min,平衡吸附量分别为375.887,156.287,364.966μg/g,等温线可以通过Langmuir方程进行描述,底泥对NH+4-N的平衡吸附量与底泥中游离态氮和可交换态氮含量之和呈显著负相关,相关性系数为0.901 6;吸附热力学表明,随着温度的升高,吸附量逐渐减少,说明样品在完成物理吸附的同时还存在一个弱放热反应。样品对NH+4-N吸附量随着pH的增加而增大,pH在平衡吸附量对土壤的影响要高于底泥,底泥对NH+4-N吸附量随着有机质含量及温度的升高而降低。     

piggyBac转座酶的瞬时表达对莱茵衣藻体内piggyBac转座子的作用

piggyBac转座系统作为一种遗传修饰的工具,在很多生物体如哺乳动物、昆虫、酵母中已经得到了广泛应用.然而,目前piggyBac转座系统在绿藻一莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardti)中是否有活性很少有入研究.本研究构建含有一个拷贝或多个拷贝并且能够稳定表达piggyBac转座元件的莱茵衣藻藻株.然后在含有转座元件的藻株中瞬时表达普通的piggyBac转座酶和密码子优化后的piggyBac转座酶,通过限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)分析piggyBac转座元件的转座现象.转座酶转入莱茵衣藻细胞内一周和两周之后与转入之前的RFLP图谱对比,有很明显的差异.转入转座酶一周后的TR1藻株原有的1.5kb大小的片段消失,同时出现了3条新的片段:2.8、4.2和6.5 kb.两周之后,这3条片段又发生了变化,表明转座现象存在并且持续发生.转入密码子优化后转座酶一周后的TR3藻株中,1.5、3和4kb大小的片段没有发生改变,但是6.5 kb大小的片段消失了,与此同时新出现了一个2.8 kb大小的片段.两周之后,TR3的限制性片段多态性图谱并没有发生变化.为了检测转座酶是否成功转入细胞中,我们在新的接头序列两侧进行侧翼PCR,同时对PCR产物进行序列比对分析,结果显示,piggyBac转座子偶尔会在非常规性位点5’-TTT-3’和5’-ACGCAG-3’处发生剪切,而常规性剪切位点发生在5’-TTAA-3’处.研究结果表明,piggyBac转座酶对莱茵衣藻体内piggyBac转座子具有转座作用,piggyBac转座系统可以用于莱茵衣藻的遗传学修饰.     

青岛大气氮湿沉降动态变化

利用雨量器定点采集雨样的方法,研究青岛市城阳区2007-2010年间降水中不同形态氮浓度、氮沉降量的月、季动态变化。结果表明:降水中NH4+-N、NO3--N、DON月均浓度差异较大。DIN浓度在12月-翌年1月份较高,在7-8月份较低,DON浓度表现为11月份最低;NH4+-N、NO3--N、DON月平均浓度分别为1.26,1.11,1.37mg/L,且均存在冬、春季>夏、秋季的特点。NH4+-N和NO3--N沉降量与降水量呈乘幂型正相关,相关系数(r)平均为0.607,DON沉降量与降水量呈线性正相关(r=0.674),且均达到显著水平(P<0.05)。监测期内各形态氮沉降量月份间变化幅度较大,7-8月份的NH4+-N、NO3--N和DON沉降量分别为4.17,3.00,3.26kg/hm2,约占全年相应形态氮沉降量的44.2%,35.6%,48.6%,且各形态氮沉降量均表现为夏季>春季>秋季>冬季。该区域NH4+-N、NO3--N、DON年沉降量依次为10.14,8.72,6.33kg/hm2,分别占DTN沉降量的40.3%,34.7%,25.0%。     

陕西省不同生态区大气氮沉降量的初步估算

2008年,对陕西省4个不同生态区5个监测点的干湿沉降输氮量进行为期1年的观测研究,旨在对不同生态区大气氮沉降量进行初步估算。结果表明,2008年各生态区总无机氮（TIN）沉降量在8.25-16.12 kg·hm-2之间,其中以地处长城沿线风沙草原生态区的榆林地区最小,渭河谷地农业生态区的杨凌地区最大。榆林、洛川、西安、杨凌以及安康地区NH＋4-N沉降量分别为3.10、 3.66、 8.60、 9.14和9.96 kg·hm-2,NO-3-N沉降量分别为5.15、7.54、6.29、6.98和5.66 kg·hm-2 ,NH＋4-N沉降量的不同是造成TIN沉降量之间差异的主要原因。各生态区湿沉降输氮量为6.57-14.43 kg·hm-2,干沉降输氮量为1.19-2.74 kg·hm-2,均显示出一定的时间变异性。受降雨量影响,湿沉降量在降雨量大的夏秋季较高,降雨量小的冬春季较低;干沉降量则与之相反,可能是由于雨水的冲刷作用和冬春季节扬尘天气较多引起的。     

黄土高原典型土壤有机氮矿化过程中非交换性铵态氮的变化

以黄土高原从北向南不同地区典型土壤类为对象，采用Bramner淹水培养法，研究黄土高原不同生境条件下土壤有机氮矿化过程中非交换性铵态氮的变化。结果表明：土壤非交换性NH4^＋ -N随Bremner法淹水培养时间延长，含量增加。不同土壤类型在培养20d时非交换性NH4^＋ -N的增加量存在显著差异（p=0．0229），而培养40d和60d时差异不显著（P分别为0．1379和0．1159）。培养期间非交换性NH4^＋ -N的增加量均表现为以土垫旱耕人为土最大，其次是黄土正常新成土，简育干润均腐土和干湿砂质新成土较小；添加有机物料极显著影响培养期间的非交换性NH4^＋ -N增加量（培养20d、40d和60d时P分别为0．0002，0．004和0．0003），表现为紫花苜蓿和长芒草土壤非交换性NH4^＋ -N的增加量均极显著高于不添加有机物料的对照土壤；在培养20d、40d和60d时，加（NH4）2SO4土样非交换性NH4^＋ -N的增加量显著大于不加（NH4）2SO4土样（户分别为0．0037，0．0033和0．0027），这是土壤对（NH4）2SO4中NH4^＋ -N固定的必然结果；不同植被类型土壤培养20d时的非交换性NH4^＋ -N增加量差异显著（P=0．0434），培养40d和60d时差异不显著（p分别为0．7378和0．5375）；长期秸秆和氮肥配施土壤非交换性NH4^＋ -N增加量大于不施肥对照土壤，但差异不显著土壤黏粒、全氮和有机质与培养0d、20d、40d和60d时土壤的非交换性NH4^＋ -N含量均呈极显著正相关；而非交换性NH4^＋ -N的增加量与粘粒无相关性，但与全氛和有机质呈显著正相关。     

贵州草海湿地农田沟渠沉积物氮磷的吸附动力学及影响因素

以草海-湿地农田沟渠系统为研究对象,运用模拟实验的方法,针对沟渠系统对氮磷的截留效用、沟渠沉积物对氮磷的吸附动力学及其影响因素进行了研究。结果表明,湿地农田沟渠系统对TP和TN的截留率分别为66.7%～79.7%和66.0%～76.4%,对NH4＋-N的截留率最高,为82.8%～89.3%。沟渠沉积物与太湖、滇池沉积物相比较而言,沉积物对PO4-3-P和NH4＋-N吸附平衡时间较长。盐度、[SO42-]和[NO3-]对PO43--P和NH4＋-N的吸附都具有一定的抑制作用;而[Ca2＋]对两者的影响具有明显的差别：Ca^2＋对PO43--P的吸附在低浓度下抑制,在高浓度下有促进作用;对NH4＋-N的吸附具有明显的抑制作用,且当[Ca^2＋]浓度为5mg·L^-1时吸附量最小。     

生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

控释复合肥田间养分释放特征及对土壤硝态氮和铵态氮累积的影响

通过水中溶出率法和田间玉米根下土埋法,研究聚合物包膜控释复合肥的养分释放特征及其对土壤中NO3^--N和NH4^＋-N累积的影响。结果表明,浸提温度越低,控释复合肥的养分释放速率越慢,CRF1和CRF2在15℃的释放期分别是25℃的1.5,1.67倍,5℃的释放期皆为25℃的2倍;夏季CRF3田间养分释放速率稍慢于水中溶出速率,从第7天到第84天二者累积养分释放率平均变幅为3.12%;春季CRF4田间养分释放明显慢于水中溶出速率,最大变幅达31.8%;与CCF处理相比,施用控释复合肥能够显著提高玉米生长期耕层的NH4^＋-N含量和0-20 cm土层的NO3^--N含量,显著减少20-40 cm土层的NO3^--N的累积,且CRF3-H处理与CCF处理比较,在第14天和第84天时20-40 cm土层的NO3--N含量仍然表现为差异显著。因此,应根据不同地域的气候条件和作物需求,选用养分释放特征适宜的控释肥料,达到增效、节肥、安全、环保的目的。     

西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤氮素变异研究

我国西南喀斯特地区的石漠化问题已经严重制约了当地社会经济发展,揭示土壤养分变化规律对该区域生态系统适应性修复具有重要意义。以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤的铵态氮、硝态氮变异状况进行了研究。结果表明：（1）非石漠化的黑色石灰土中铵态氮、硝态氮的含量分别高达11．61和38．01mg·kg^-1.随着石漠化程度的加深,土壤中氮素含量逐渐减少。统计表明非石漠化土壤与轻度石漠化土壤铵态氮含量呈显著差异,硝态氮含量呈极显著差异。（2）土壤铵态氮含量表现为表土层高于心土层,而硝态氮在剖面中分布规律不一致。（3）土壤氮素含量随时间有明显变化。铵态氮和硝态氮含量均在7月达到峰值,然后呈现出下降趋势,至11月或翌年1月又逐渐增加。（4）土壤有机质与铵态氮和硝态氮含量呈一元二次线性相关,相关系数分别为0．7671和0．9493,均达到极显著水平;铵态氮和硝态氮含量也呈极显著的线性相关,相关系数为0．7743。喀斯特地区通过封山育林等措施增加有机质积累可提高土壤氮素含量,对防治石漠化具有重要意义。     

宁波南沙港养殖水域沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量

在2007年1月—2007年11月分4个航次对宁波南沙港养殖水域上覆水和表层沉积物间隙水中的溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（PO4^3--P）浓度进行了现场调查,并应用Fick第一定理对该养殖水域沉积物-水界面DIN和PO4^3--P的扩散通量进行了估算。结果表明,南沙港养殖水域上覆水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79μmol·L^-1和0.42～4.16μmol·L^-1;间隙水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1250.41、0.45～8.70μmol·L^-1和3.41～41.87μmol·L^-1;DIN和PO4^3--P的扩散通量平均值分别为1520.73μmol·m^-2·d^-1和22.33μmol·m^-2·d-^1,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散,每年向养殖系统中输入的DIN和PO4^3--P量分别约为9.87t和0.32t,表明沉积物是南沙港养殖水域水体氮磷营养盐,尤其是DIN的重要的输入源。     

滇池沉积物铵态氮的时空变化特征研究

沉积物在湖泊氮、磷循环和水体富营养化过程中起着重要作用。本研究应用GPS定位技术,于2003年5月至2004年5月,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性样点沉积物铵态氮含量进行为期1 a的动态监测,全面分析了滇池不同区域、不同层次、不同时期沉积物铵态氮的动态变化特征。结果表明,滇池沉积物铵态氮平均含量为74.57 mg kg-1,全湖沉积物铵态氮平均含量年变化范围是45.55~170.1mg kg-1。沉积物铵态氮因季节变化其变化幅度很大,各区域沉积物铵态氮含量总体趋势夏季高、冬季低,但不同位点变化高峰和趋势不同。不同层次沉积物铵态氮含量变化随季节而变化,夏季为表层(0~5 cm)中层(5~10 cm)底层(10~20 cm),冬季为中层表层和底层。表层、中层、底层沉积物铵态氮含量的变化范围分别为18.71~172.9mg kg-1、29.55~192.2mg kg-1、19.93~123.8mg kg-1。各区域沉积物铵态氮平均含量以罗家村最高,斗南最低。沉积物铵态氮与水体铵态氮、水体pH呈显著正相关,与沉积物有效磷呈显著负相关,暗示了沉积物铵态氮是水体氮的源和库,并影响着沉积物中磷的释放。     

湿地植物对模拟污水的净化能力研究

选择了千屈菜、水芹、水葱、黄菖蒲、石菖蒲、香菇草为待试湿地植物,通过静态水培试验,考察了各植物在以氨氮（NH4^＋-N）为主要氮组分的模拟污水中的生长情况、生理生态学特性,及在不同停留时间下对污水中有机物、N、P的去除率,以期找出不同条件下净化污水的优势植物。结果表明,植物在污水中均能正常生长,对营养物都有一定的吸收能力,对水体有明显的净化效果。其中石菖蒲植株内N、P浓度最高,净化效果较好,当停留时间为8d时,对NH4^＋—N和佃的去除率分别为90．52％和92．89％;水芹生长稳定,在较短时间内对N、P均有较好的去除效果;香菇草在停留时间较长的条件下对污染物的去除率较高,当停留时间为8d时,对NH4^＋—N和TP的去除率分别为94．90％和93．35％。可见,石菖蒲、水芹和香菇草对营养物质具有较好净化效果,是较理想的湿地植物。     

小麦-玉米轮作期间不同施肥处理氮素的淋溶形态及数量

利用大型回填土渗漏池研究了陕西关中平原小麦-玉米轮作年生长周期内塿土不同施肥处理氮素淋溶的动态变化。结果表明,小麦-玉米期间土壤淋溶的氮素以硝态氮（NO3--N）为主,溶解性有机氮（DON）次之,铵态氮（NH4＋-N）最低,占淋失总氮的比例平均分别为72.1%、26.2%和1.7%,说明除NO3--N外,DON也是不可忽视的土壤氮素淋失形态。与施氮磷化肥（NP）相比,氮磷化肥和有机肥配施处理（NPM）明显降低了淋溶到100 cm深度土层的氮量;在小麦-玉米生长期间,NPM处理NO3--N、DON和NH4＋-N的累积淋溶量比NP处理分别降低了64.4%、42.9%和54.8%,这与配施有机肥后提高了土壤的持水保肥能力有关,说明有机肥与化肥合理配合施用可以降低氮素的淋溶损失。     

沉积物─水界面营养盐释放研究Ⅰ.根际土壤溶液采样器在底泥氮释放研究中的应用

采用根际土壤溶液采样器（Ｒｈｉｚｏｎ－ＳＭＳ）和自制的培养容器对厌氧条件下西湖底泥ＮＨ４＾＋－Ｎ的释放进行了室内模拟研究。结果表明：在厌氧条件下,ＮＨ４＾＋－Ｎ累计通量与时间关系曲线呈现３个阶段,根据通量－－时间曲线中两个线性阶段计算的厌氧条件下ＮＨ４＾＋－Ｎ的释放速率分别为１１．６０和５．１２ｍｇ ｍ＾－２ｄ＾－１。实验表明：Ｒｈｉｚｏｎ－ＳＭＳ具有使用方便、采样时空分辨率高等特点,可能成为间隙水地球化学研究的一种有力工具。     

氮素形态对不同磷效率基因型小麦生长和氮素吸收及基因型差异的影响

对2种不同磷效率基因型小麦幼苗水培结果表明,NO3-N和NH4NO3-N对小麦植株地上部生长的影响无明显差异,但是对根系生长的影响明显不同。NH4-N对小麦幼苗的生长有明显的抑制作用,且对根系生长的抑制程度显著大于对地上部;对磷低效基因型Jing411的抑制程度明显大于对磷高效基因型Xiaoyan54。NH4NO3-N处理有利于提高植株地上部氮含量和植株的氮吸收效率。Xiaoyan54的植株吸氮量在NH4NO3-N处理中最高,Jing411在NO3-N处理中最高。不同处理对营养液pH值的影响明显不同。NH4NO3-N和NH4-N处理导致营养液pH值降低,NO3-N处理使营养液pH值升高,不同磷效率基因型小麦使营养液pH值降低或升高的程度不同。小麦磷效率基因型差异的表现与否和氮素形态有关,以植株地上部干重为磷效率指标的基因型差异在供应NO3-N时不表现。磷高效基因型Xiaoyan54的生长显著优于磷低效基因型Jing411。     

尿素作为补充氮源对西番莲果渣高温堆肥进程的影响

利用西番莲废果渣为基本原料进行堆肥试验,研究了添加尿素及2种微生物菌剂（榕风与福贝）在西番莲果渣堆肥过程中温度、C/N比、总氮（T-N）、水溶性NH4＋-N和水溶性NO3--N的动态变化规律。结果表明,加入一定比例的尿素能够增加高温堆肥中〉50℃的高温持续时间、减少最后达到环境温度所需时间;加快堆肥NH4＋-N的下降,促进堆肥化腐熟后期NO3--N的累积,增加腐熟后全氮的含量,加快堆肥化进程。在添加尿素的基础上,添加微生物菌剂,显著加快果渣堆肥中C/N比的下降速度,促进堆肥腐熟进程的作用效果更明显,但两种微生物菌剂之间对堆肥化的促进作用效果无显著差异。     

硝化抑制剂双氰胺对褐土中尿素转化的影响

采用好气土壤培养法,研究北京地区典型褐土中添加不同浓度水平硝化抑制剂双氰胺（Dicyandiamide,DCD）条件下土壤中铵态氮、硝态氮变化规律。结果表明,44d培养期内,DCD施用显著提高土壤中NH4＋-N浓度,降低NO3--N浓度,1%、2%、3%、4%和5%DCD用量处理条件土壤NH4＋-N平均浓度比单施尿素对照处理分别升高29.50%、71.84%、99.73%、98.90%和139.69%,NO3--N平均浓度降低3.71%、15.61%、21.07%、33.57%和37.90%。综合反映NO3--N和NH4＋-N变化规律的土壤表观硝化率指标变化结果表明,1%、2%、3%、4%和5%DCD用量处理比对照分别降低12.18%、35.35%、44.82%、48.18%和59.93%;1%、2%、3%和4%DCD处理达到平衡时间分别延迟7d、14d、14d和21d,5%DCD处理表观硝化率一直较低,直到培养结束仍呈升高的趋势;2%、3%、4%DCD处理表观硝化率升高速率显著下降（分别降低39.32%、40.00%和52.27%）。综合考虑作物氮素需求规律、环境效应和使用经济效益,4%DCD用量效应最佳,具有较好的土壤铵氧化抑制效果,有助于提高氮素利用率,减少环境流失。