草坪修剪物与银中杨-玉簪落叶间不同配比对混料腐殖质组成的影响

以草坪修剪物、银中杨-玉簪落叶为试材,采用室内培养方法,研究了草坪修剪物与银中杨-玉簪落叶4∶1、1∶1、1∶4三个配比对腐解过程中混料水溶性有机碳、可提取腐殖酸、胡敏酸、富里酸及胡敏素碳含量(WSOC、CHE、CHA、CFA和CHu)的影响,以期为园林固体废弃物的资源化利用提供科学依据。结果表明:混料无论何种配比,其在培养结束后均有利于CHE和CHA的累积,其中混料1∶4的配比对CHE的促进程度最大,在此过程中,微生物对WSOC和CHu组分表现出较高的消耗和分解作用;混料配比为4∶1时更有利于CHA的形成,同时对CHA/CFA的促进作用最大,增幅达67.4%,其次是1∶1的配比条件;草坪修剪物与银中杨-玉簪落叶间按照1∶1质量比混合在60d腐解过程对HA分子结构的简单化具有促进作用;相反,4∶1或1∶4的配比则使混料HA分子结构向复杂化方向发展。综上,当草坪修剪物与银中杨-玉簪落叶以4∶1配比混合腐解时对于物料腐熟程度的促进作用最大。     

银中杨、玉簪落叶生物质炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+)吸附的影响因素

为探讨银中杨、玉簪落叶所制备生物质炭对水体Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附规律的差异及影响因素,采用限氧裂解法将银中杨及玉簪落叶制成生物质炭,并以此为吸附载体研究其在不同初始离子质量浓度、pH值、Na+浓度及接触时间等因素影响下对Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)的吸附。结果表明:随着初始Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)质量浓度的增加(0~800 mg·L~(-1)),落叶生物质炭对相应重金属离子的吸附量也增加。将初始质量浓度设置在0~200 mg·L~(-1),生物质炭对3种金属离子的吸附量由大到小表现为Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cr~(6+),然而,将初始离子质量浓度提升至300~800 mg·L~(-1),吸附量由大到小表现为Pb~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+);溶液pH值由2增至8,可使Pb~(2+)和Cd~(2+)在生物质炭表面的吸附率得到迅速提升,然而,生物质炭对Cr~(6+)的吸附率在整个pH值变化范围则呈渐趋降低的趋势;随着Na+浓度增加(0~0.6 mol·L~(-1)),落叶生物质炭对3种金属离子所表现的吸附规律各不相同,其中,对Pb~(2+)的吸附量先下降而后渐趋升高,对Cd~(2+)的吸附量逐渐下降,而对Cr~(6+)的吸附量则表现为先增加而后下降。Na+离子浓度由0 mol·L~(-1)提升至0.6 mol·L~(-1)可使生物质炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附量分别降低16.8%和97.1%,相反,对Cr~(6+)吸附量却有所促进,使其增加55.6%;生物质炭对初始质量浓度为400 mg·L~(-1)的Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cr~(6+)吸附的数量随接触时间延长(0~1 440min)而逐渐增加,相同条件下由大到小表现为Pb~(2+)、Cr~(6+)、Cd~(2+);生物质炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附主要以电性吸附为主,而专性吸附则为生物质炭吸附Cr~(6+)的主要机制。     

C/N、pH对银中杨–玉簪落叶及草坪碎屑混料腐解的影响

【目的】以银中杨Populus alba×P.berolinensis–玉簪Hosta plantaginea落叶和草坪碎屑为基础材料,通过对混料C/N、pH的调控,筛选混料腐解的最佳条件。【方法】采用室内培养法对银中杨–玉簪落叶及草坪碎屑混料进行60 d恒温好氧腐解,设置物料C/N为10、15和20以及pH为4、7和10,探讨其对混料腐解过程中水溶性有机碳(WSOC)、可提取腐殖酸碳(HEC)、胡敏酸碳(HAC)、富里酸碳(FAC)及胡敏素碳(Hu C)含量的影响。【结果】将C/N设为10或15时,培养结束后混料HEC及HAC均有所累积,而将混料C/N设为20则更有利于微生物对WSOC、HEC及Hu C的矿化及周转。C/N为15或20时,培养结束后混料腐殖质品质有所改善,而在混料中添加更多氮素使C/N为10时,则在一定程度上阻碍了FAC向HAC的转化。混料C/N为20更有利于其胡敏酸(HA)分子结构的简单化,其次是C/N为10,而C/N为15时更有利于HA分子结构的稳定;混料pH为7有利于微生物对Hu C的矿化,使HEC和HAC含量分别增高30.0%和69.0%。混料pH为10时对HAC/FAC的促进程度最大,使之增加78.3%,pH为4或7时对混料HAC/FAC的促进程度较小。【结论】C/N为15、pH为7时,对银中杨–玉簪落叶及草坪碎屑混料腐解的促进作用最为显著。     

离子色谱法测定亚磷酸单乙酯铵盐的含量

建立一种测定亚磷酸单乙酯铵盐含量的离子色谱方法,采用IonPac AS23型阴离子色谱柱,规格250mm*4mm,流动相为4.5mmol· L－1 Na2 CO3／0.8mmol· L－1 NaHCO3,检测方式：ASRS 3004－mm,30mA,流速：1.0ml／min,进样量：10.0μL,方法的相对标准偏差为0.047,变异系数为0.134％,回收率为99.63％,相关系数为0.999,线性范围为0－2g／L。     

施氮水平对中温带典型白浆土微生物学特性的动态影响

【目的】结合玉米生育的关键时期,通过施氮水平的调控探究白浆土微生物学特性的规律变化。【方法】以玉米试验田为研究对象,通过不同施氮水平(0、150、200和250 kg·hm~(-2))的设置,研究中温带典型白浆土微生物生物量碳、氮以及脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性对当季玉米生产过程不同施氮水平的动态响应。【结果】尿素的施入能够在玉米苗期激活释放脲酶相关的微生物,使脲酶活性增强,其作为底物,较低用量更易获得玉米拔节期较高的脲酶活性;在玉米苗期,施氮量增加有利于碱性磷酸酶活性的提升;随玉米的生长,施氮使碱性磷酸酶活性明显下降,不施氮反而会使该酶活性有所提升;尿素添加在起初阶段并不利于过氧化氢酶活性的改善,但随玉米的生长,不同施氮水平下过氧化氢酶活性均呈增加趋势;在玉米苗期,随施氮水平增加,蛋白酶活性也增加,但当施氮量增至250 kg·hm~(-2)时,蛋白酶活性有所降低;当玉米成熟后,不施氮和低量施氮更有利于蛋白酶活性的提升。尿素基施能够在玉米苗期降低微生物生物量碳(MBC)的水平,但随玉米的生长,施氮有利于MBC的保蓄和稳定;不施氮或过量施氮均有助于白浆土微生物生物量氮(MBN)的提升,而适量供氮则更利于其周转,向植物可利用的方向转化。【结论】集中过量施用尿素不利于土壤生物肥力的保蓄,综合考虑玉米产量及培肥效应,白浆土适宜的氮素用量应为200 kg·hm~(-2)。     

氮素形态配比对添加玉米秸秆白浆土微生物学特性的影响

探讨了不同氮素形态配比(铵态氮∶硝态氮为4∶1、1∶1、1∶4)对添加玉米秸秆白浆土酶活性以及微生物生物量碳、氮含量的影响,以期筛选对于白浆土微生物学特性有优化作用的最佳氮素形态配比。结果表明,随培养时间增加,添加玉米秸秆的所有铵态氮与硝态氮配比处理白浆土的脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性以及微生物生物量碳、氮含量均表现为先增加后降低的趋势。与培养初始时相比,培养结束时,除了过氧化氢酶活性有较大程度提高外,其余酶活性及微生物生物量碳、氮含量均不同程度地下降。与其他2个处理相比,铵硝等比例混合处理土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性以及微生物生物量碳、氮含量的下降程度在一定程度上得到缓冲;同时,其对过氧化氢酶活性的促进作用更强。比较培养初始和培养结束时的结果可知,以硝态氮为主的处理对添加玉米秸秆白浆土的脲酶、蔗糖酶活性及微生物生物量氮含量有较强的抑制作用,而以铵态氮为主的处理则对碱性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性及微生物生物量碳含量有较强的抑制作用。     

添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆料腐殖质组成的影响

为揭示添加平菇或香菇菌糠对木耳菌糠-鸡粪堆肥的效果,通过腐殖质组成特征筛选适宜的配方,将风干、粉碎后的平菇或香菇菌糠添加到木耳菌糠-鸡粪堆料中[平菇菌糠∶木耳菌糠∶鸡粪分别为3∶4∶3(Ⅰ-1)、2∶4∶4(Ⅰ-2)、1∶4∶5(Ⅰ-3),香菇菌糠∶木耳菌糠∶鸡粪分别为3∶4∶3(Ⅱ-1)、2∶4∶4(Ⅱ-1)、1∶4∶5(Ⅱ-1)],进行为期90 d的好氧堆腐试验,探索不同配方对堆料总有机碳(TOC)、胡敏酸碳(C_(HA))、胡敏素碳(C_(Hu))含量,胡富比(C_(HA)含量/C_(Hu)含量),胡敏酸(HA)碱溶液在465、665 nm处光密度比值(E_4/E_6)的影响,进而确定平菇或香菇菌糠与木耳菌糠-鸡粪间的最优配比。结果表明:与10 d相比,堆腐90 d后,除了Ⅰ-1处理能使堆料TOC含量得以累积,使其增加4.0%外,其余处理均可促进TOC的矿化;Ⅰ-1处理对堆料C_(HA)的消耗程度最大,而在2∶4∶4和1∶4∶5两个配比下,添加香菇菌糠(Ⅱ-2、Ⅱ-3)比平菇菌糠(Ⅰ-2、Ⅰ-3)更有利于木耳菌糠-鸡粪堆料C_(HA)的矿化分解;除了Ⅱ-3处理能使HA碱溶液E_4/E_6有3.9%的增加外,其余处理均可促使E_4/E_6下降,使HA的缩合度和芳构化程度提升,Ⅱ-1处理的优势最为明显,其次是Ⅰ-2处理;在堆料腐解期间,胡富比均有所降低,其中Ⅰ-1处理的降低幅度最大,Ⅰ-2和Ⅱ-3处理可促进菌糠堆肥的腐熟;在分解胡敏素(Hu)方面,Ⅰ-2处理更有优势,其次是Ⅱ-2和Ⅱ-3,而Ⅰ-1、Ⅰ-3和Ⅱ-1处理对Hu组分的降解能力相对较弱。平菇菌糠、木耳菌糠、鸡粪间质量比为2∶4∶4(Ⅰ-2)时更有利于堆料HA缩合以及Hu降解,最终促使堆料腐熟。     

添加金属(氢)氧化物对木质素腐殖化作用的影响机理

为研究金属(氢)氧化物在木质素腐殖化作用中的催化作用,采用液体摇瓶培养法,在木质素培养液中添加针铁矿、三羟铝石和δ-MnO_2,接种混合菌株悬液后启动110 d的培养试验,动态收集沉淀物质并用H_2O_2去除氧化物表面的有机成分,应用SEM、FTIR和XRD技术对其结构特征进行分析。结果表明:针铁矿参与木质素腐殖化作用后,小颗粒比例增加且边缘棱角锐化,表面水合羟基与微生物及其转化的木质素间形成氢键,使表面水合羟基(-OH_2~+)及结晶水O-H的缔合程度增强。Fe-OH的质子化使Fe-O的振动频率增强,配体交换和氢键作用是针铁矿催化木质素腐殖化作用的主要机制;三羟铝石参与木质素腐殖化作用后,晶粒轮廓更加清晰,粒径减小且有聚集趋势,表面Al-OH以氢键形式与微生物及其转化的木质素结合,增加了水合基振动频率,部分OH基团还可被微生物及其转化木质素的羧基取代,弱化了AlO_4四面体和AlO_6八面体上的Al-O键,水桥键及螯合物的形成使Al-OH_2~+的振动频率增强;疏水作用是δ-MnO_2参与木质素转化的主要机制,反应后颗粒结合更加松散,微纳米球边缘锐化,表面结晶水脱除,Mn-OH的去质子化使O-Mn-O的振动频率增加。研究表明,上述3种金属(氢)氧化物均是通过表面羟基与金属含氧基团来催化木质素的腐殖化作用,而其本身并未发生物相改变。     

不同菌糠废料、鸡粪配比对堆肥质量的影响

为探索平菇、木耳及香菇3种菌糠废料的科学堆制方式,筛选适宜的堆肥配方,将平菇(Ⅰ)、木耳(Ⅱ)、香菇(Ⅲ)菌糠废料与鸡粪分别按照9∶1(1)、7∶3(2)、5∶5(3)、3∶7(4)的质量比混合,分析不同配比处理堆料的C/N,总养分含量,胡富比(胡敏酸碳含量与富里酸碳含量之比),胡敏酸碱溶液在465、665 nm处光密度的比值(E4/E6)及其对玉米种子发芽指数的影响,确定3种菌糠废料与鸡粪间的适宜配比,为菌糠变废为宝、资源化利用提供科学依据。结果表明,平菇、木耳及香菇菌糠与鸡粪的所有配比处理均可有效促进堆料C/N降低,除了Ⅲ-2处理外,其余处理均可将C/N有效降至20以内。Ⅰ-4、Ⅱ-3、Ⅱ-4、Ⅲ-3、Ⅲ-4处理堆料总养分含量均可达到≥5%的标准,分别为5.4%、5.0%、5.7%、5.4%、6.1%。与堆腐10 d的堆料相比,堆腐90 d时,Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅱ-4、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3处理均能有效促使富里酸碳向胡敏酸碳转化,最终使胡富比增加,增加幅度分别为53.8%、50.0%、23.0%、41.0%、44.8%、5.3%,Ⅱ-3处理堆料胡富比没有增加,而Ⅰ-3、Ⅰ-4、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ-4处理胡富比大幅降低;Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3处理胡敏酸E4/E6值均有所降低,降低幅度分别为37.0%、29.8%、4.5%、19.1%、7.7%、14.3%、18.1%、19.0%、11.1%,Ⅰ-4、Ⅲ-4处理E4/E6稍微增加,而Ⅱ-4处理无明显变化。历经90 d堆腐,Ⅲ-4处理无法使堆料脱毒,会对玉米种子产生毒害,影响其萌发,其他处理均可通过堆腐有效降低堆料的生理毒性,促进玉米种子萌发。综上,香菇菌糠与鸡粪间等比例堆腐效果最佳;木耳菌糠与鸡粪间复混,无论何种配比均无法通过供试指标考核;将平菇菌糠与鸡粪按照9∶1或7∶3的比例混合,将香菇菌糠与鸡粪以9∶1的比例混合,需额外辅以0.7%N、P_2O_5或K_2O养分才能确保堆料达标。     

不同形态氮素配比对添加玉米秸秆白浆土腐殖质组成的影响

微生物对铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)具有不同的生物偏好性,两者电荷恰好相反致使两类离子具有各异的生物化学特征,两者间丰度的比例变化势必会影响土壤腐殖化的方向。论文以添加玉米秸秆的白浆土作为供试对象,通过添加相同氮素数量、不同形态氮素配比(NH4+∶NO3-为4∶1、NH4+∶NO3-为1∶1和NH4+∶NO3-为1∶4),试图揭示其对腐殖质组成变化的差异影响,结果表明:(1)无论外源氮素以何种形态为主,秸秆-白浆土混料中的微生物活性均可获得提升,其对混料中较易利用的水溶性有机碳(CWSS)、可提取腐殖酸(CHE)及胡敏酸(CHA)等组分皆可产生矿化分解作用,相比之下,铵硝等比例供应对CWSS及惰性的胡敏素组分(CHu)均可产生较为强烈的分解转化,在其驱动下,微生物对混料CHA的降解程度最高,使之结构趋于简单的程度最大,但CHA组分在此过程有"再合成"的可能;(2)受到硝态氮占优的供氮影响下,微生物可消耗混料CHE并使之降解片段进入CHu组分,不利于腐殖质活性的增加;(3)微生物利用外源以铵态氮为主的氮素形态更有利于其对CHA中较为简单有机分子片段的降解并使之向富里酸(CFA)转化,有利于腐殖质活性提升。