不同热解温度生物质炭对羊粪堆肥过程氮素损失的减控效果

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术，以2种不同热解温度制备的稻壳生物质炭为堆肥添加剂，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 ℃热解的生物质炭（占预备物料质量百分比15%）为B1、B2处理，在预备物料上添加未热解的稻壳（与生物质炭等体积）为CK处理。监测了堆肥体的温度、NH3挥发、N2O排放、pH值等参数变化动态，分析了不同热解温度生物质炭在堆肥中的保氮效果。结果表明，B1、B2处理促进了堆肥初期的温度快速上升，堆肥体初次升温至55 ℃所需时间分别较CK 缩短了2、6 d，B2 处理的促升温、增温效应优于B1 处理；堆肥43 d 后，CK、B1 与B2处理的NH3挥发累积量分别为378.12、117.22、94.16 mg/kg，N2O排放累积量分别为13.9、26.3、23.6 mg/kg，氮素损失率分别为47.8%、34.1%，30.5%；B1、B2处理增加了堆肥体N2O排放，降低了堆肥体NH3挥发，整个堆肥过程中N2O排放累积量远小于NH3挥发累积量，添加生物质炭对堆肥过程氮素损失表现为正向的减控作用，B1、B2处理的氮素损失率分别较CK处理降低了28.6%、36.19%，B1、B2处理之间差异不显著（P＞0.05）。综合堆温快速上升、氮素损失控制等指标，B2处理对羊粪堆肥过程保氮效果优于B1处理；堆肥工程中应用生物质炭减控氮素损失及提高堆肥质量，优选热解温度650 ℃制备的生物质炭。     

黑土区农田土壤氮循环关键过程微生物基因丰度的分布特征

土壤微生物作为碳氮循环过程的主要驱动者与作物生产和生态环境安全关系密切。目前,仅有少数基于单一氮循环过程的研究报导了功能基因的空间分布特征,缺乏关于氮循环关键过程微生物分布特征的耦联分析。本研究采用实时荧光定量PCR技术,对东北黑土农田土壤氮循环关键过程的固氮、氨氧化和反硝化过程功能基因丰度特征及对土壤因子的响应进行关联分析。研究发现,在低pH（4.5?5.0）土壤中,不同氮循环基因丰度均显著低于其他pH土壤样本。种植大豆的土壤nifH基因丰度显著高于种植玉米的土壤样本（分别高于60%和83%）。AOA amoA基因丰度显著高于AOB amoA基因丰度,AOA amoA与AOB amoA基因丰度的比值为3.1到91.0。氮循环功能基因丰度与土壤pH和TC之间存在显著的正相关关系（P < 0.01）。非度量多维尺度分析（NMDS）结果显示主要表征黑土区氮循环基因组成的NMDS1与土壤pH和TC显著正相关。方差分解分析（VPA）和随机森林分析（RF）结果显示土壤pH和TC是氮循环微生物基因丰度空间分布的最主要驱动因子。本研究发现除了土壤因子外,地理距离对农田土壤氮循环关键过程微生物分布也产生重要影响,为认识土壤微生物参与的农田生态系统的生物地球化学循环过程提供理论基础。     

阳澄湖养殖水体COD降解动力学研究

2008年5月到2009年5月,从苏州市阳澄湖中湖的河蟹养殖区采集水样,在不同温度和起始浓度下进行化学需氧量(COD)生化降解试验。依据COD降解动力学理论,计算不同条件下COD降解速率系数。结果表明,阳澄湖COD生化降解动力学符合一级反应动力学模式,其降解速率系数k值介于0.028~0.086 d-1之间;试验水温与COD降解速率系数密切相关,在试验水温10~28℃之间,k值随温度升高而增大。初步估算表明,阳澄湖COD降解产生的净化容量约为11.8 t.d-1。     

超高效液相色谱串联质谱法快速测定水中阿特拉津和西玛津的方法研究

[目的]建立超高效液相色谱串联质谱法同时测定水中痕量阿特拉津和西玛津的分析方法。[方法]采用超高效液相色谱三重四极杆质谱联用仪对水中阿特拉津和西玛津进行同时快速检测,对方法的回收率、精密度及检出限进行研究。[结果]2种化合物在0．02～4．00μg／L范围内线性关系良好,方法检出限均为0.011μg/L,实际水样在2个加标水平下平均加标回收率为79．O％～115．0％。相对标准偏差均不高于12．5％。[结论]该方法操作简单、灵敏度高,适合于生活饮用水源中阿特拉津和西玛津的同时快速检测。     

作物茬口对黑土农田土壤反硝化细菌数量及群落结构的影响

  【目的】  反硝化作用导致农田土壤氮素损失和温室气体N₂O的排放。研究不同作物茬口对土壤反硝化细菌群落结构的影响,旨在揭示作物茬口影响N₂O排放的相关机制。  【方法】  定位试验位于黑龙江省海伦市前进乡光荣村(47°23′N,126°51′E),种植方式包括玉米连作(CC)、大豆连作(SS)以及玉米–大豆轮作,每年一季。取样时,轮作体系玉米已倒茬三次、大豆两次。采集CC、SS以及轮作体系中的大豆茬口(SSC)和玉米茬口(CSC)的表层土壤(0—15 cm)样品,利用实时定量PCR (qPCR)和高通量测序技术,分析土壤中的nirS和nirK型反硝化细菌丰度和群落组成。  【结果】  在4个作物茬口土壤中,CC处理的反硝化速率最高,玉米–大豆轮作体系中SSC和CSC处理的反硝化速率显著高于SS处理。轮作体系两个茬口SSC和CSC处理的nirS和nirK型反硝化细菌基因丰度多显著高于SS处理,而与CC处理多差异不显著。PCoA结果显示,SSC和CSC处理的nirS型反硝化细菌群落间差异显著,而CC和SS处理的nirK型反硝化细菌群落间存在显著差异。RDA分析结果表明,NO₃–-N和C/N分别是nirS和nirK型反硝化细菌群落分异的最主要驱动因子。SEM分析结果显示,nirS型反硝化细菌群落与反硝化速率呈显著正相关(R2=0.92),而nirS和nirK型基因丰度与土壤反硝化速率无显著相关关系。  【结论】  作物茬口显著影响黑土农田土壤反硝化细菌群落和丰度组成。反硝化细菌群落组成而非反硝化细菌丰度是反硝化速率变化的决定性因素,nirS型反硝化细菌对土壤反硝化作用贡献更大。     

阳澄湖网围养殖区水体营养盐的时空变化与水质评价

2008年5月至2009年5月在阳澄湖中湖网围养殖区采集上、下层水样进行水质检测，并采用营养状态指数法对养殖区营养状况进行综合评价。结果显示，（1）养殖区营养盐的分布存在明显的时空变化，除了硝酸盐以外，所测指标均表现为养殖季节高于非养殖季节，高密度养殖区高于低密度养殖区，底层水高于表层水，说明高密度养殖造成氮磷的大量沉积。（2）高密度养殖区呈重度富营养状态，低密度养殖区也达到中度富营养。（3）2008年5月与2009年5月同期的水质监测数据显示，单季养殖的湖泊水质变化不明显。本研究表明，短期养殖对水质影响较小，但长期养殖则影响明显。网围养殖区富营养化日趋严重，目前已接近重度富营养状态，且磷污染较氮污染严重。