pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷效果的影响

【目的】探究pH值和碳氮比对微生物燃料电池脱氮除磷的影响,找出适宜pH值的和碳氮比。【方法】采用单室微生物燃料电池装置,设置不同的阳极液的pH值(W1=5、W2=6、W3=7、W4=8、W5=9);选取pH值=7,设置不同的碳氮比(N1=1∶1、N2=2∶1、N3=4∶1、N4=8∶1、N5=16∶1),共10个处理,测量2个反应周期内输出电压值、COD、氨态氮、硝态氮、总氮和总磷的变化。【结果】在其他条件相同的情况下,只改变阳极液的pH值,输出电压随pH值增大先增大后减小;pH值为8时产电性能最佳,最大电压为204.74 mV;COD、氨态氮、硝态氮、总氮随pH值增大呈先降低后增大的趋势,在pH值为8时,其去除效率最高,分别为74%、38%、93%和58%;在pH值为9时,总磷的去除效率最优为24%。只改变碳氮比时,当碳氮比为4时电压最大,为158.33 mV;COD、氨态氮、硝态氮、总磷的去除率随碳氮比增大先增大后减小,当碳氮比为4时,COD的降解率最大为65%;当碳氮比为2时,氨态氮的降解效率最好为35%;当碳氮比为8时,硝态氮和总磷的去除效率最高,分别为96%和16%;总氮的去除效率随碳氮比的增大而提高,当碳氮比为16时,总氮的去除效率最高,为59%。【结论】碳氮比为4∶1、pH值为8时可以取得较好的脱氮除磷效果。     

海南岛海岸带沙地土壤碳氮磷含量及碳氮比

研究海岸带沙地防护林土壤碳氮磷含量及其计量学特征,可为评估防护林对土壤养分和碳汇功能的改善提供理论依据。以海南岛海岸带沿岸12个市(县)的24处沙地(林下和光滩)土壤为研究对象,通过对不同土层深度(0～10 cm和10～20 cm)的土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量进行测定,分析海岸带沙地土壤碳氮磷生态化学计量学特征,比较林下和光滩的差异,探究其对土壤碳氮磷含量和化学计量学特征的影响,并对海岸带碳储量进行估算。结果表明:林下0～10 cm土层SOC、TN和TP的平均含量分别为4.33、0.38和0.26 g·kg~(-1),光滩相同深度土层SOC、TN、TP平均含量分别是1.77、0.21和0.19 g·kg~(-1);林下10～20 cm土层SOC、TN和TP的平均含量为3.05、0.35和0.18 g·kg~(-1),光滩相同深度土层SOC、TN和TP平均含量分别是1.18、0.23和0.15 g·kg~(-1)。海岸带沙地0～10 cm和10～20 cm土层的平均碳氮比(C∶N)分别为12.44和8.79。相关性分析表明,林下和光滩土壤TN含量均与年平均气温显著正相关,光滩土壤SOC含量与年均气温显著正相关。估算出海南岛海岸带0～20 cm土层土壤的碳储量约为4.08 Tg。虽然海南岛海岸带沙地土壤的碳氮磷含量及其化学计量比普遍较低,但海防林能显著改善土壤碳氮磷养分,提高土壤碳储量。     

8种珍珠菜属植物碳氮生态化学计量特征

[目的]以8种珍珠菜属植物为研究对象,分析该属植物根、茎、叶的碳、氮生态化学计量分布特征。[方法]通过盆栽试验,测定碳、氮和碳氮比,分析生态化学计量特征在不同营养器官间的差异性及其相关性。[结果]在属级水平上,碳、氮生态化学计量在三大营养器官中总体分布为:叶碳含量根碳含量茎碳含量;叶氮含量茎氮含量根氮含量;根碳氮比茎碳氮比叶碳氮比。在物种水平上,8种珍珠菜属植物的叶碳含量均显著高于茎碳含量与根碳含量,除了疏头过路黄和轮叶过路黄的叶氮含量与茎和根的氮含量差异未达到显著性水平外,其他6种珍珠菜属植物叶氮含量也均显著高于茎氮含量与根氮含量,贯叶过路黄、过路黄、疏头过路黄与黑腺珍珠菜的叶碳氮比与茎碳氮比之间无显著性差异,但两者均显著低于根碳氮比,星宿菜与矮桃的茎碳氮比与根碳氮比之间却无显著性差异,但两者均显著高于叶碳氮比,轮叶过路黄与繸瓣珍珠菜的叶、茎与根中的碳氮比均无显著性差异;叶氮含量和叶碳氮比与茎或根的碳含量、氮含量及碳氮比之间均表现为极显著性相关关系。[结论]珍珠菜属植物根茎叶中的碳含量、氮含量与碳氮比具有物种特异性,变化是协同的。     

垦殖对黄河三角洲盐渍土碳氮分布特征的影响

以黄河三角洲新生盐碱地为例,采用空间替代时间的方法,选取未利用的盐碱地对照(CK)和平均开垦年限分别为小于5 a、10~15 a、20~25 a、30~35 a、50~60 a的小麦/玉米连作土地类型为研究对象,对1 m深土壤碳(有机碳、无机碳、全碳)、氮(全氮、碱解氮)含量进行了分析,研究不同垦殖年限下土壤碳氮水平和垂直分布特征。结果表明:垦殖后,土壤有机碳含量较未垦殖盐碱地均表现为显著提高(p0.05);盐碱地垦殖显著增加了0~40 cm土壤的碳储量,且随垦殖年限增加而增加;40~100 cm土层的有机碳含量无趋势性变化规律;土壤全氮、全碳、无机碳变化与有机碳变化表现出相似规律;垦殖30 a后土壤碳氮养分基本稳定,表层(0~40 cm)含量高于底层(40~100 cm)含量;垦殖年限主要影响0~30 cm土壤碱解氮含量;无机碳作为组成全碳的主要成分,极易受灌溉和地下水的影响。垦殖虽然显著增加土壤有机碳、全氮含量,但垦殖后碳氮比(C/N)呈降低趋势,约30 a后基本稳定,不同垦殖年限C/N平均为9.35,低于全国平均水平,反映出研究区土壤碳氮养分不均衡问题。     

南方典型丘陵区耕地土壤全氮、有机碳和碳氮比空间变异特征及其影响因素

  【目的】  了解土壤全氮、有机碳和碳氮比空间变异及其影响因素是进行土壤碳氮调控的前提和基础。  【方法】  以江西省丰城市为案例区，通过实地采样获取2018年139个表层土壤数据，运用地统计学、普通克里格插值等方法对南方丘陵区县域尺度下耕地土壤全氮、有机碳和碳氮比的空间变异特征及其影响因素进行系统的分析。  【结果】  研究区土壤全氮 (TN) 含量介于0.74～3.80 g/kg、土壤有机碳 (SOC) 含量介于8.14～36.67 g/kg、土壤碳氮比 (C/N) 介于6.31 ～15.15，均值分别为2.24 g/kg、22.52 g/kg和10.15，变异系数分别为25.45%、26.24%、14.38%，均呈中等程度的空间变异。半方差分析结果显示，TN、SOC、C/N的块金效应分别为44.44%、56.97%、19.57%，这表明TN、SOC和C/N的空间分布受结构性因素和随机性因素共同影响。普通克里格插值结果显示，在空间分布上，研究区土壤TN和SOC具有相似性，总体表现出由中部向南北递减的趋势；土壤C/N空间分布与TN和SOC有所不同，总体呈现出西高东低的趋势。逐步回归分析结果显示，成土母质、土壤类型、土壤pH、氮肥施用量和土壤质地对土壤全氮，成土母质、土壤类型、土壤pH对土壤有机碳，土壤类型对土壤碳氮比影响极显著 (P<0.01)。  【结论】  成土母质对土壤TN和SOC的独立解释能力最高，分别为28.1%和23.2%；土壤类型对研究区土壤C/N的独立解释能力达到了13.2%。因此，成土母质是引起研究区土壤全氮、有机碳空间变异的主要因素，土壤类型则是引起研究区土壤碳氮比空间变异的主要因素。     

碳氮比对生物絮凝反应器处理水质效果的影响

为探究不同C/N对以生物絮凝反应器为唯一水处理装置的循环水养殖系统的废水处理的影响,以鳗鱼循环水养殖废水为研究对象,分别设置不同DOC/DIN梯度(Dissolved Organic Carbon,DOC; Dissolved Inorganic Nitrogen,DIN,C/N:0、5、10和15)进行相关研究。实验结果表明:C/N=0时(未添加碳源),反应器没有脱氮除磷的效果,NO_3~--N、PO_4~(3-)出现积累;随着C/N的升高,反应器脱氮除磷的效果也逐渐增加,C/N=15时去除效果显著高于其他处理组(P 0. 05),TN、NO_3~--N和PO_4~(3-)的去除率(RR)分别为46. 60%、43. 49%和24. 40%;在整个实验过程中,反应器的SS、TAN和NO_2~--N在C/N=0和C/N=5的去除效果显著高于C/N=10和C/N=15的去除效果(P 0. 05),并且随着C/N的升高而降低;在C/N逐渐升高的条件下,反应器的稳定性逐渐变差,反应器最高可运行的C/N为15;在低C/N(C/N=0和5)情况下,反应器絮体体积指数(SVI-30)始终小于150 mg/L,未出现絮团膨胀,系统稳定性良好;当10≤C/N≤15时,反应器呈现出絮团微膨胀,反应器的稳定性变得较差,但对反应器脱氮除磷效果没有影响。在BFT(Biofloc Technology)反应器中,反应器的ORP值与反应器的C/N呈负相关关系,可作为BFT反应器反硝化特征和优化的参数。综上可知,BFT反应器在低C/N条件下对SS、TAN、NO_2~--N具有良好的水处理效果,在C/N≥10情况下对TN、NO_3~--N和PO_4~(3-)具有良好的水处理效果,具有同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)和除磷的作用。研究结果可为其用作RAS核心水处理装置的进一步研究和应用提供参考。     

坡向与植物群落对水蚀风蚀交错带土壤有机碳氮的影响

以黄土高原北部水蚀风蚀交错带六道沟流域内的1个支沟为对象,通过植被调查和采样分析,研究了坡向和植物群落类型对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量、碳氮比(C/N)和有机碳氮密度(SOCD、TND)的影响。结果表明:(1)坡向对0—20cm土壤SOC和TN含量及0—60cm C/N均有显著影响。SOC、TN含量及C/N分别表现为:半阴坡半阳坡沟头半阴坡半阳坡=沟头及半阳坡半阴坡≥沟头的趋势;(2)植物群落对0—10cm SOC和TN含量及0—20cm C/N均有显著影响。半阴坡分布的3种豆科群落达乌里胡枝子、紫花苜蓿及白花草木樨间土壤碳氮差异不显著,但均显著高于禾本科的长芒草群落;半阳坡分布的达乌里胡枝子和紫花苜蓿群落SOC和TN含量相当,均显著高于茵陈蒿群落(菊科)和长芒草群落;沟头的达乌里胡枝子群落SOC、TN显著高于长芒草。豆科草本植物更有利于促进土壤碳氮的积累;(3)坡向主要影响表层0—20cm SOCD和TND,其对60cm剖面SOCD和TND贡献率分别为45%～55%和47%～53%。不同植物群落下土壤表层及整个剖面SOCD和TND均有显著差异。研究支沟内SOCD平均为2.13kg/m2,远低于黄土高原其他地区。上述结果对于水蚀风蚀交错带土壤碳氮储量的精确评估及植被合理建造有一定指导价值。     

葡萄糖与酵母膏配比对猴头菌胞外酶活性的影响

为揭示碳源和氮源配比对猴头菌胞外酶活性的影响,选用葡萄糖作为碳源,酵母膏作为氮源,以猴头菌(Hericium erinaceus)菌种RT22为材料,基础培养基中葡萄糖与酵母膏配比为3∶1为对照,设置基础培养基中葡萄糖和酵母膏配制比例为5∶3、2∶1、7∶3、5∶2、7∶2、5∶1、6∶1、7∶1的液体培养基,摇床培养8 d后,取猴头菌菌液测定羧甲基纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、滤纸纤维素酶、漆酶、过氧化物酶的活性。结果表明:在葡萄糖和酵母膏配制比中,羧甲基纤维素酶活性、半纤维素酶活性、淀粉酶活性、漆酶活性在葡萄糖和酵母膏配比为2∶1处理下最强;滤纸纤维素酶活性在葡萄糖和酵母膏配比为7∶2处理下最强;过氧化物酶活性在葡萄糖和酵母膏配比为7∶1处理下最强,其中葡萄糖和酵母膏配比为2∶1处理与配比为7∶2处理的滤纸纤维素酶活性差异不显著。在选用葡萄糖作为碳源、酵母膏为氮源时,基础培养基中碳源和氮源最适配比为2∶1,是适合猴头菌生长的最适碳氮配比。     

珊瑚猴头液体菌种及对栽培效果的研究

设计单因素试验,调查菌种质量,筛选出最佳碳源为玉米粉,氮源为酵母粉;通过调整碳源含量设计6个碳氮比(10∶1～15∶1)液体菌种培养基配方,得到最佳碳氮比11∶1的配方(1 L)为玉米粉15 g、葡萄糖5 g、酵母粉5 g、马铃薯200 g、麦麸2 g、硫酸镁1.5 g、磷酸氢二钾3 g、VR1 0.01 g;采用该配方设计L25(4×54)正交试验,优化出最佳培养条件为装液量120 mL/250 mL,接种量是装液量的3.5％,接种菌龄7d,转速180 r/min,pH 5.0;在此结果基础上制备液体菌种,以固体菌种为对照,采用集成创新的出菇环境开展出菇试验,调查农艺性状,每袋鲜重提高26.22％、干重提高35.35％.     

臭氧污染胁迫下植物营养生长及防护研究

近年来,全球臭氧高浓度区域不断增加,臭氧对植物影响的研究日益深入,从最基础的臭氧伤害现象研究发展到臭氧伤害机理研究、到臭氧伤害对植物体内元素的影响研究,为农田科学管理措施的制定和保证作物稳产高产提供了依据。综述了臭氧浓度升高对农作物体内营养元素影响的国内外研究以及植物臭氧防护研究进展,并指出我国在臭氧污染研究领域应深入研究的几个方面,以期促进大气环境变化条件下植物营养的研究,为科学施肥、合理耕作以保证粮食安全提供理论依据。