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1.
不同根系分泌物对土壤N2O排放及同位素特征值的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
【目的】探究植物根系分泌的主要组分(有机酸、氨基酸、糖类)对土壤N2O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N2O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平:低浓度(150 μg C·d -1)和高浓度(300 μg C·d -1),另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N2O排放速率、日累积排放量和同位素特征值(δ 15N bulk、δ 18O和SP(site preference,SP=δ 15N α-δ 15N β))。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N2O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N2O累积排放量为:葡萄糖((3.2±1.3)mg·kg -1·d -1)处理>丝氨酸((2.6±0.5)mg·kg -1·d -1)处理>草酸((1.4±0.2)mg·kg -1·d -1)处理,低浓度处理组为:草酸((2.7±1.3)mg·kg -1·d -1)处理>丝氨酸((1.8±0.4)mg·kg -1·d -1)处理>葡萄糖((1.6±0.8)mg·kg -1·d -1)处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N2O的δ 18O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照((20.1±1.5)‰);土壤N2O的δ 15N bulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为(-20.06±2.22)‰、丝氨酸处理组为(-22.33±1.10)‰、葡萄糖处理组为(-13.86±1.11)‰、对照组为(-23.14±3.72)‰。各处理土壤N2O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标(N2O排放速率、N2O的δ 15N bulk、δ 18O和SP值)的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+ 4-300 mg N·kg -1的土壤环境下根系分泌物促进N2O的排放,且在培养期间(24 h)土壤N2O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N2O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N2O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N2O的δ 18O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ 15N bulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N2O的贡献越大。  相似文献   
2.
氧化亚氮(N_2O)是第三大温室气体,对全球气候变化具有显著影响。稻田是重要的N_2O排放源,追踪稻田N_2O产生及排放关键过程的微生物调控机制,可以为农田土壤氮素循环研究以及稻田N_2O减排提供有价值的信息。微生物调控的硝化作用和反硝化作用是稻田N_2O排放的主要来源。基于此,我们在过去十年的研究中,依托中国科学院桃源农业生态试验站,以水稻田淹水-落干和施肥为关键过程,从水稻根际、土层深度、反应底物浓度等方面探明了土壤硝化反硝化过程和N_2O排放特征及其微生物调控机制;提出了开发稻田土壤微生物资源,提高土壤N_2O消纳能力的可能策略;构建了可以有效降低稻田氮素损失和N_2O排放的基于化肥一次性深施的减氮控磷施肥技术,并在实际农业生产中进行了示范推广。本文对上述研究取得的成果,以及国内外相关研究结果进行了全面综述。结合分子生物技术在土壤科学研究中的应用,今后的研究工作将会从以下几个方面开展:1)解析土壤微生物与土壤生产力和生态环境之间的关系;2)在基因组和转录组水平构建农田土壤碳氮循环功能微生物分析平台;3)解析土壤微生物分布与生态功能之间的关联机制;4)根系—土壤—微生物之间的协同机制以及植物—内生菌—土壤微生物之间相互影响的分子机制;5)加强对实用技术的研发,把基础研究成果转化为生产力,服务农业生产和生态文明建设。  相似文献   
3.
Few studies are conducted to quantify the effects of enhanced N deposition on soil nitrous oxide (N2O) emission and methane (CH4) uptake in the meadow steppe of Inner Mongolia,China.A two-year field experiment was conducted to assess the effects of nitrogen (N) deposition rates (0,10,and 20 kg N ha-1 year-1 as (NH4)2SO4) on soil N2O and CH4 fluxes.The seasonal and diurnal variations of soil N2O and CH4 fluxes were determined using the static chamber-gas chromatography method during the two growing seasons of 2008 and 2009.Soil temperature,moisture and mineral N (NH4+-N and NO3--N) concentration were simultaneously measured.Results showed that low level of (NH4)2SO4 (10 kg N ha-1 year-1) did not significantly affect soil CH4 and N2O fluxes and other variables.High level of (NH4)2SO4 (20 kg N ha-1 year-1) significantly increased soil NO3--N concentration by 24.1% to 35.6%,decreased soil CH4 uptake by an average of 20.1%,and significantly promoted soil N2O emission by an average of 98.2%.Soil N2O emission responded more strongly to the added N compared to CH4 uptake.However,soil CH4 fluxes were mainly driven by soil moisture,followed by soil NO3--N concentration.Soil N2O fluxes were mainly driven by soil temperature,followed by soil moisture.Soil inorganic N availability was a key integrator of soil CH4 uptake and N2O emission.These results suggest that the changes of availability of inorganic N induced by the increased N deposition in soil may affect the CH4 and N2O fluxes in the cold semi-arid meadow steppe over the short term.  相似文献   
4.
试验旨在筛选适合于猪场沼液处理的好氧反硝化菌。从活性污泥中分离获得16株好氧反硝化菌,其中菌株ZH-14的总氮(TN)和硝酸盐氮的去除效果最好,分别达到50.73%和99.99%。该菌株经过平板形态观察、功能基因和16S rDNA基因分析,鉴定为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)。结果表明:菌株ZH-14在硝酸钾为唯一氮源培养基中生长时,48 h后硝酸盐氮与TN的降解率分别为100%和41.76%;以亚硝酸钠为唯一氮源培养时,亚硝酸盐氮降解率为99.24%;以氨氮为唯一氮源培养时,氨氮的降解率达94.1%;使用菌株ZH-14处理畜禽沼液,当其接种终浓度为10~7CFU/mL时,经过48h处理,氨氮、硝酸盐氮和化学需氧量的去除率分别为54.4%、97.7%和77.9%。综上表明,菌株ZH-14具有较强的反硝化和处理猪场沼液的能力,具有良好的应用开发前景。  相似文献   
5.
复合益生菌发酵液的功能特性及对对虾诱食效果   总被引:1,自引:1,他引:0  
李艳  马青山 《农业工程学报》2019,35(16):242-248
为探求复合菌发酵液的多种功能,该试验选择具有脱氮、产酶、抑菌等优良性能的酵母菌、乳酸菌及芽孢杆菌各1株,利用已优化的HJ培养基进行共培养,实时监测发酵过程,分时段取样,对复合菌发酵液的脱氮、产酶、抑菌、培藻及诱食等功能进行研究。结果表明,酿酒酵母菌NJ-02、屎肠球菌SC-01及枯草芽孢杆菌M7-1能够在HJ培养基中进行共发酵,连续培养24 h后3株微生物活菌数量分别达到3.88×10~8、2.41×10~(10)、5.38×10~9 CFU/mL。复合菌发酵液的脱氮、培藻性能同复合菌中枯草芽孢杆菌M7-1的活菌数相关较大,发酵至16h其降解亚硝态氮和培藻性能最为理想,亚硝态氮降解率为89%,并使小球藻叶绿素a质量分数提升49.6%。复合菌发酵液具有同枯草芽孢杆菌M7-1相当的产酶(蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶)活性及同屎肠球菌SC-01相当的抑菌(副溶血弧菌)活性。复合菌发酵液饲喂对虾,诱食效果明显好于对照组(P0.05),同化学诱食剂二甲基-β-丙酸噻亭(dimethyl-beta-propiothetin hydrochloride, DMPT)差异不显著,其肠道中乳酸菌、酵母菌数目显著高于对照组及化学诱食剂组(P 0.05)。该研究所制备的脱氮、培藻、抑菌及诱食功能复合菌发酵液,为可持续生态水产养殖提供了新的微生物资源和技术方法。  相似文献   
6.
在硫酸盐还原厌氧氨氧化(Sulfate-Reducing Anaerobic Ammonium Oxidation,SRAO)脱氮工艺的基础上,探究了SO42-浓度在100 mg/L的条件下,控制NH4+的投加量在不同N/S(NH4+-N/SO42-)浓度比下ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)反应器的运行效果及其脱氮性能。N/S从1.0增大到3.0时,ASBR中氨氮的平均去除率从78.5%增加到94.4%,但体系内SAD(Sulfur Autotrophic Denitrification)菌的丰度及活性未受到明显抑制,SRAO作用和ANAMMOX(Anaerobic Ammonia Oxidation)作用始终是ASBR脱氮的主要途径。当N/S的浓度比由3增至4时,ASBR中氨氮的平均去除率由94.4%下降为69.2%。这表明随着N/S的增大,体系内ANAMMOX菌和SRAO菌活性的降低,抑制了体系脱氮性能。这时SAD菌的丰度及活性略有增加。硫的去除率随N/S比的变化趋势和总氮的去除规律类似,在N/S=3时达到最大74.2%。结合高通量测序结果,说明不同N/S下的脱氮微生物优势菌群会不断变化,改变体系脱氮除硫性能。  相似文献   
7.
In order to enhance the nitrogen removal, a subsurface wastewater infiltration system (SWIS) was improved by adding peat in deep soil as carbon source for denitrification process. The effects of addition of carbon source in the underpart of the SWIS on nitrogen removal at different influents (with the total nitrogen (TN) concentration 40 and 80 mg L^-1, respectively) were investigated by soil column simulating experiments. When the relatively light pollution influent with 40 mg L^-1 TN was used, the average concentrations of NO3-N and TN in effluents were (4.69±0.235), (6.18±0.079) mg L^-1, respectively, decreased by 32 and 30.8% than the control; the NO3--N concentration of all effluents was below the maximum contaminant level of 10 mg L^-1; as high as 92.67% of the TN removal efficiency was achieved. When relatively heavy pollution influent with 80 mg LITN was used, the average concentrations of NO3--N and TN in effluents were (10.2±0.265), (12.5±0.148) mg L^-1 respectively, decreased by 20 and 21.2% than the control; the NO3--N concentration of all effluents met the grade Ⅲ of the national quality standard for ground water of China (GB/T 14848-1993) with the values less than 20 mg L^-1; the TN removal efficiency of 94.1% was achieved. In summary, adding peat in the underpart of the SWIS significantly decreased TN and NO3- -N concentration in effluents and the nitrogen removal efficiency improved significantly.  相似文献   
8.
研究旨在分析土壤中可培养细菌菌株的氮代谢特征,并进一步探讨微生物在土壤氮素转化中的可能作用机制。以2株分离自苹果园土壤的细菌菌株SY5-4和SY11-10为试材,采用传统培养方法结合分子检测技术,分别测定菌株生长特性及其氮素转化能力。研究结果表明,异养条件下,菌株SY5-4和SY11-10的世代时间分别为243.5 min和202.7 min。菌株生长过程中,培养液中铵态氮浓度始终维持在较高水平,铵态氮、亚硝态氮和硝态氮浓度均表现出先升后降的趋势。硝化(amoA和hao)和反硝化(nosZ、norB、nirK和nap)基因检测结果表明,菌株SY11-10具有多种氮素转化潜能。综上,供试菌株培养过程中,培养液中氮素发生变化,并在菌体中检测到不同氮转化基因,表明菌株参与多种氮代谢途径。  相似文献   
9.
利用膜进样质谱仪测定水稻土几种厌氧氮转化速率   总被引:3,自引:1,他引:2  
为了在同一体系下区分和测定水稻土反硝化、厌氧氨氧化(Anammox)和硝酸根异化还原成铵(DNRA)过程发生速率和相互关系,并获取近似原位情况下的净脱氮速率,本研究通过将~(15)NH_4~+化学氧化法测定DNRA速率和添加尿素模拟原位土柱测定净脱氮速率与膜进样质谱法(MIMS)进行联用,完善了一套基于膜进样质谱法(MIMS)的稻田硝态氮转化测定方法体系,利用该方法测定了5种典型的水稻土[辽宁营口(YK)、江苏宜兴(YX)、浙江金华(JH)、广西桂林(GL)和四川广安(GA)]的反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮4种氮转化速率。结果显示:基于MIMS的方法体系可实现对水稻土中反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率的测定,5种水稻土反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率范围分别为(358.63±25.37)~(479.96±22.12)、(-14.81±0.22)~(5.29±1.22)、(25.76±12.71)~(109.87±3.88)g N·hm~(-2)·h~(-1)和(33.33±11.16)~(72.74±14.18)g N·hm~(-2)·h~(-1),相关结果与其他方法研究结果具有可比性。相关性分析显示:水稻土NO_3~-、可溶性有机碳(DOC)和土壤Fe~(2+)含量是反硝化过程的主要限制因素;NO_3~-是Anammox的关键限制因素;而土壤DOC和Fe~(2+)含量是DNRA过程的主要限制因素。基于MIMS的方法体系可以在短时间内(1周)测定水稻土四种厌氧氮转化速率,且所需样品量低、精确度高,在稻田或湿地土壤厌氧氮转化过程研究中有很好的应用前景。  相似文献   
10.
Mitigation of nitrous oxide (N2O) emission from swine wastewater treatment was demonstrated in an aerobic bioreactor packed with carbon fibers (CF reactor). The CF reactor had a demonstrated advantage in mitigating N2O emission and avoiding NOx (NO3 + NO2) accumulation. The N2O emission factor was 0.0003 g N2O‐N/gTN‐load in the CF bioreactor compared to 0.03 gN2O‐N/gTN‐load in an activated sludge reactor (AS reactor). N2O and CH4 emissions from the CF reactor were 42 g‐CO2 eq/m3/day, while those from the AS reactor were 725 g‐CO2 eq/m3/day. The dissolved inorganic nitrogen (DIN) in the CF reactor removed an average of 156 mg/L of the NH4‐N, and accumulated an average of 14 mg/L of the NO3‐N. In contrast, the DIN in the AS reactor removed an average 144 mg/L of the NH4‐N and accumulated an average 183 mg/L of the NO3‐N. NO2‐N was almost undetectable in both reactors.  相似文献   
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