一株棒状杆菌的氨氧化活性研究

自鸡粪好氧发酵过程中筛选出一株棒状杆菌属(Corynebacterium)的高效异养氨氧化细菌。为明确它的氨氧化活性及其它氮转化特性,研究了初始有机物浓度、氨态氮浓度、pH值、C/N、溶解氧含量、培养温度等环境条件对其氨氧化活性的影响;同时还测定了氨化、硝化和反硝化等氮转化特性。结果显示,该菌株在自养条件下氧化氨态氮仅生成亚硝态氮不生成硝态氮,而在异养条件下氧化氨态氮能同时生成亚硝态氮和硝态氮,且氨态氮利用和亚硝态氮、硝态氮生成总是同步进行的。该菌株氨氧化最适环境条件是有机物浓度680 mg/L、氨态氮浓度424 mg/L、pH值7、C/N 1.77、培养温度35℃和高溶氧量;该菌株除了异养氨氧化特性外,还同时具有氨化、硝化和反硝化等多项氮转化能力。     

人工湿地高效好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

从增氧型复合垂直流人工湿地中采集样品,利用间歇曝气法富集好氧反硝化菌,并进行分离纯化,共得到10株好氧反硝化菌。其中编号为B13的菌株在初始硝态氮含量为277.23mg·L-1、碳氮比为5的条件下,24h的硝态氮去除率达92.80%,亚硝态氮积累只有12.57mg·L-1,脱氮速率达到20.58mg·L-·1h-1。16S rDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri同源性达100%。选用四因素三水平L（934）正交试验表设计实验,通过测定对硝态氮去除能力和亚硝态氮的积累量,研究碳源、碳氮比（C/N）、pH以及溶解氧含量（DO）4种不同因素对B13号菌株好氧反硝化性能的影响。结果表明,该菌株对硝态氮的去除率最大可达99.88%,几乎没有亚硝态氮积累。对硝态氮去除率影响最大的因素为碳氮比,其次为pH,溶解氧含量和碳源。对应的最优条件是碳源为葡萄糖,碳氮比为10,pH为9,溶解氧含量为1.84～3.57mg·L-1。     

进水C/N对表面流—水平流人工湿地氮和COD去除效果的影响

通过模拟试验,研究在进水氮浓度不同条件下C/N对种植美人蕉的表面流—水平流人工湿地氮元素和COD去除能力的影响,并初步探讨其作用机理。结果表明:在营养生长期和开花期,低C/N有利于人工湿地系统中总氮和铵态氮的去除,C/N越高,硝态氮去除越彻底,而低C/N条件下,表面流—水平流人工湿地内的硝化作用限制了硝态氮的去除效果;对比2个生长期,各处理组总氮和硝态氮的去除能力相当,而开花期各处理组人工湿地铵态氮的去除能力高于营养生长期。C/N对人工湿地系统COD的去除效果的影响较少,2个生长期COD的去除效果相当,各处理组人工湿地系统COD的去除率约高于90%。随着停留时间的增加,人工湿地氮元素和COD的去除率均增加。对pH而言,湿地系统出水pH总体上先升高后趋于平稳,而氧化还原电位则先降低后升高最后趋于平稳,随C/N增加,出水pH降低,而氧化还原电位升高;营养生长期出水pH高于开花期,而氧化还原电位则呈相反表现。进水C/N和人工湿地系统共同影响着出水pH和氧化还原电位。     

进水C/N对表面流—水平流人工湿地氮和

通过模拟试验,研究在进水氮浓度不同条件下C/N对种植美人蕉的表面流—水平流人工湿地氮元素和COD去除能力的影响,并初步探讨其作用机理。结果表明：在营养生长期和开花期,低C/N有利于人工湿地系统中总氮和铵态氮的去除,C/N越高,硝态氮去除越彻底,而低C/N条件下,表面流—水平流人工湿地内的硝化作用限制了硝态氮的去除效果;对比2个生长期,各处理组总氮和硝态氮的去除能力相当,而开花期各处理组人工湿地铵态氮的去除能力高于营养生长期。C/N对人工湿地系统COD的去除效果的影响较少,2个生长期COD的去除效果相当,各处理组人工湿地系统COD的去除率约高于90%。随着停留时间的增加,人工湿地氮元素和COD的去除率均增加。对pH而言,湿地系统出水pH总体上先升高后趋于平稳,而氧化还原电位则先降低后升高最后趋于平稳,随C/N增加,出水pH降低,而氧化还原电位升高;营养生长期出水pH高于开花期,而氧化还原电位则呈相反表现。进水C/N和人工湿地系统共同影响着出水pH和氧化还原电位。     

水稻旱育秧中的青枯问题探讨

本文一系列大田调查、取土分析测试及室内水培试验，结果表明：土壤中亚硝态氮（ＮＯ２－Ｎ）是诱发水稻旱育秧发生青枯病的主要原因。土壤中ＮＯ２－Ｎ的含量与土壤ＰＨ值、Ｅｈ值、游离氨及干湿状况有关，学与秧苗受害程序呈正相关。土壤中亚硝态氮含量大于５ｍｇ／ｋｇ时，水稻就会发生青枯病；土壤中亚硝态氮含量为１５ｍｇ／ｋｇ时，水稻最易发生青枯病；土壤中亚硝态氮含量大于２０ｍｇ／ｋｇ时，水稻发生青枯病无法恢复，但可     

高效除氨氮异养硝化细菌的分离鉴定及其脱氮条件优化

为去除畜禽粪便好养堆肥过程中产生的氨气,筛选具有高效除氮功能的微生物,该文通过摇瓶连续富集驯化,从垃圾渗滤液处理厂的活性污泥中筛选到1株高效除氨氮菌株Z53,通过形态特征及16Sr RNA基因序列鉴定,确定其为脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans),并通过正交试验对其脱氮条件进行优化。试验表明该菌株最适碳源为丁二酸钠,最佳C/N为15;最佳氨氮去除条件为摇床转速160 r/min、250 mL三角瓶装液量为40 mL、温度30℃、pH值为7.0。在此条件下接种1%的菌液,该菌株在11h内将(191.4±0.7)mg/L的氨氮完全去除,平均去除速率为17.4mg/(L·h)。通过氮素形态测定显示该菌株不仅具有异养硝化作用,可将氨态氮氧化为硝态氮,且无亚硝态氮积累;还具有反硝化作用,在好氧条件下消耗硝态氮生成亚硝态氮,硝氮平均去除率为16.8mg/(L·h),在厌氧条件下反硝化作用产生N2,硝氮平均去除率为9.8 mg/(L·h)。该研究体现了菌株Z53有望用于堆肥厂中的生物滴滤装置并高效去除氨氮,从而达到降低氨气污染的目的,具有良好的开发应用前景。     

固体碳源填充床反应器脱除污水硝态氮效能的预测模型

为了预测固相反硝化反应器出水的硝酸盐浓度,优化工艺参数,以聚羟基丁酸戊酸共聚酯[Poly(3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate),PHBV]作为反应器的碳源和生物膜载体,对受硝酸盐污染的水进行生物反硝化脱氮。采用Box-Behnken试验设计,利用响应曲面法研究了反应器出水硝态氮浓度与进水硝态氮浓度、水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)和温度之间的关系,建立了以出水硝态氮浓度为响应值的二次多项式回归模型。该数学模型可以定量描述进水硝态氮浓度、HRT和温度对出水硝态氮浓度的影响,模型预测值与试验值能吻合较好。方差分析结果表明,进水硝态氮浓度、温度和HRT及其交互作用对响应值均具有显著性影响(P<0.05)。     

施氮模式对番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响

采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究不同施氮模式：农民习惯施肥（N—hmxer）、减施化肥氮26％（74％N-farmer）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N（74％N—farmer＋S）、减施化肥氮26％结合调节土壤C／N和采用滴灌（74％N-farmer＋S＋D）、减施化肥氮45％结合调节土壤C／N和采用滴灌（55％N-farmer＋S＋D）的集成模式对设施番茄氮素吸收利用及土壤硝态氮累积的影响。结果表明。55％N-farmer＋S＋D模式下番茄产量最高为108349kg·hm^-2,产投比最高为26．1;与N—farmer模式相比,74％N-farmer、74％N—farmer＋S、74％N-farmer＋S＋D和55％N—farmer＋S＋D模式的氮素利用率和氮素农学利用效率均有增加,其中55％N—farmer＋S＋D模式的氮素当季利用率为9．56％,氮素农学效率为43．67kg·kg^-1,均显著高于N—farmer模式（P〈0．05）;氮肥生理利用效率在各施氮模式间没有显著差异,55％N-farmer＋S＋D模式的效率最高为598．06kg·kg^-1;55％N-farmer＋S＋D模式的氮素果实生产效率和收获指数分别为493．81kg·kg^-1和53．84％,均高于N—farmer模式。氮平衡结果表明,N—farmer模式的表观损失最高,55％N-farmer＋S＋D模式显著低于N—farmer模式;相同土壤剖面中不同模式硝态氮含量随番茄生育进程均呈先增高后降低的趋势;番茄盛果期和拉秧期,74％N—farmer＋S、74％N—farmer＋S＋D和55％N-farmer＋S＋D模式在0～100cm剖面累积的硝态氮含量均低于N—farmer模式,拉秧期N—farmer模式累积的硝态氮含量最高达705．24kg·hm^-2,74％N-farmer＋S＋D模式累积的硝态氮含量最低为453．75kg·hm^-2;番茄在3个不同生育期,土壤硝态氮多累积在0—40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50％。综合以上分析结果,集成模式55％N—farmer＋S＋D具有明显优势,能够提高氮肥的吸收和利用效率,减少土壤硝态氮的残留。     

厨余与园林废物共堆肥过程氮素转化及损失

为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4∶1(N1)、3∶1(N2)和2∶1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N、GI、氨气、全氮、有机氮、铵态氮与硝态氮等的影响,以期揭示二者共堆肥过程中氮素的转化与损失规律。结果表明,在厨余垃圾与园林废物共堆肥过程中,两者为2∶1时,不但升温速度快,有效提高了反应过程的最高发酵温度,高达63.4℃,无害化程度彻底,而且初始C/N较适宜,在第21天实现了完全腐熟状态,加速了发酵进程;N3较N1、N2处理分别减少了30.30%、12.96%的全氮损失与7.8%、15.71%的氨气挥发损失,有效促进铵态氮向有机氮和硝态氮转化,氮素损失最小。因此,厨余垃圾与园林废物为2∶1时,更利于促进二者协同发酵处理,为提升共堆肥产品氮素养分含量提供理论支持。     

氮肥对节水栽培冬小麦产量、土壤硝态氮残留的影响

在节水栽培条件下，研究了不同施氮量及氮肥运筹对冬小麦产量、氮肥利用率及生育期间土壤硝态氮的时空变化特征。同时计算了成熟期土壤硝态氮残留量。结果表明。节水栽培条件下冬小麦产量对氮肥反应不明显。氮肥利用率则随施氮量增加而显著降低。同时氮肥用量的增加显著增加了成熟期土壤硝态氮残留量。不同生育期0～60cm土层硝态氮含量均随施氮量增加而增加，开花期表现为施氮量157．5kg／hm^2或226．5kg／hm^2时氮肥一次性底施处理硝态氮含量均低于分次施用处理，成熟期表现为施氮量157．5kg／hm^2时氮肥分次施用处理高于一次性底施处理，而施氮量226．5kg／hm^2则相反。由此可见，节水栽培条件下施氮量157．5kg／hm^2一次性底施既可满足冬小麦高产的要求，同时土壤硝态氮残留量较低。     

缓/控释氮素肥料玉米苗期养分释放特点

采用盆栽试验．模拟田间生态环境．研究施用不同种缓／控释氮素肥料玉米苗期土壤尿素态氮、硝态氮、铵态氮和速效态氮含量，分析比较其在玉米苗期氮素养分释放特点。研究表明，在玉米苗期，施用醋酸酯淀粉包膜脲酶抑制剂nBPT涂层尿素肥料。土壤中尿素态氮和铵态氮的积累量最多．分别为21．72mg／kg和48．31mg／kg；醋酸酯淀粉包膜尿素肥料，硝态氮和速效氮含量最多．分别为102．90mg／kg和135．25mg／kg；丙烯酸树脂包膜脲酶抑制剂nBPT涂层尿素肥料，尿素自膜内迁移到土壤中的量较少，硝态氮和速效态氮含量最少。分别为53．74mg／kg和93．70mg／kg。包膜与脲酶抑制剂nBPT相结合的缓／控释肥料，对减少土壤石硝态氮的生成效果最为明显．明显优于其他缓／控释肥料．丙烯酸树脂包膜nBPT涂层尿素肥料控释效果最好。     

铜绿微囊藻对亚硝态氮的利用

通过室内培养,研究了不同亚硝态氮浓度对铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长的影响和藻对亚硝态氮的利用,实验分析了水体中亚硝态氮、硝态氮和铵态氮浓度的变化,测定了铜绿微囊藻的生长曲线、藻细胞内亚硝态氮含量和藻亚硝酸氧化酶（NOR）。结果显示,在10mgNO^-2-N·L^-1的处理组中,培养基中亚硝态氮和硝态氮浓度同时减少,说明铜绿微囊藻可以同时利用亚硝态氮和硝态氮;在20和30mgNO^-2-N·L^-1的处理组中,随着藻的生长培养基中亚硝态氮的浓度减少,硝态氮浓度增加,而且电泳实验显示此培养条件下铜绿微囊藻能产生亚硝酸氧化酶,表明培养基中的亚硝态氮被亚硝酸氧化酶氧化为硝态氮。本实验也表明高浓度的亚硝态氮（大于10mgNO^-2-N·L^-1）能够抑制藻的生长。     

13种土壤硝化过程中亚硝态氮的累积与土壤性质的关系

通过室内培养（土壤水分60％WHC,温度25℃）方法对不同土壤（13种）硝化过程中亚硝态氮的累积进行了研究,并用通径分析方法探讨了土壤亚硝态氮峰值浓度和累积总量与土壤性质的关系,为加强氮素管理、减少亚硝态氮的累积提供理论依据。结果表明,在培养过程中,各供试土壤亚硝态氮的峰值浓度相差较大,且均出现在施肥5-7d,以褐土最高为146．09mg·kg^-1,其次是淤灌土为114．03mg·kg^-1;黑土、黄壤和棕壤在培养过程中几乎未检测到亚硝态氮。亚硝态氮累积总量以褐土、淤灌土最大,分别为350．82和334．51mg·kg^-1;水稻土和砖红壤最小,分别为7．58和13．06mg·k^-1。土壤pH、粘粒、无定形铁通过直接和间接效应成为影响土壤亚硝态氮峰值浓度、累积总量的主要因素,而土壤脲酶活性对这两个因变量的作用均很微弱;就通径分析的直接效应而言,有机质和全氮对土壤亚硝态氮峰值浓度、累积总量的影响最为显著,但其直接效应在很大程度上被其他因素的间接效应所抵消;土壤CEC对土壤亚硝态氮峰值浓度的作用也非常显著。此外,土壤络合态铝、络合态铁虽然对这两个因变量的直接效应不明显,但通过其他因素的综合作用也对这两个因变量起到了一定的影响作用。     

茶树对可溶性有机和无机态氮的吸收与运转特性

【目的】 揭示亚热带茶树能否直接吸收利用分子态可溶性有机氮,探讨茶树吸收可溶性有机和无机氮后的运转特性差异。【方法】 采用13C、15N双标记甘氨酸、15N标记硫酸铵和15N标记硝酸钾为同位素示踪剂,采用茶树（黄金桂）幼苗为试验材料进行同位素示踪盆栽试验,用同位素质谱仪测定茶树植株地上和地下部的13C、15N丰度。【结果】 供试土壤施用13C、15N双标记甘氨酸态有机氮后,2 h和6 h茶苗地下部和整株中的13C增量/15N增量比值均接近于1:1的理论值;2 h和6 h茶苗地上部未检出13C增量,而72 h地上部13C增量达0.284 μmol/（g,DW）;施用铵态氮2 h、6 h和72 h茶苗地下部、地上部和整株中的15N增量均极显著高于施用硝态氮和甘氨酸态有机氮;施用铵态氮6 h茶苗地上部15N增量/地下部15N增量比率分别比硝态氮和甘氨酸态有机氮的比率高34.7%和65.0%,72 h茶苗地上部15N增量/地下15N增量比率分别比硝态氮和甘氨酸态有机氮的比率高88.6%和133.0%,差异均达极显著水平。【结论】 黄金桂茶苗具有从土壤中直接吸收利用甘氨酸分子态有机氮的能力,但吸收量不及铵态氮和硝态氮;吸收的可溶性分子态有机氮可以从茶树根系运转至地上部;不同形态氮素在茶树植株体内的迁移能力高低表现为:铵态氮>硝态氮>甘氨酸态氮,该研究结果进一步证明陆地生态系统植物直接吸收利用可溶性有机氮是普遍存在的现象。     

黄土旱塬长期施肥下硝态氮深层累积的定量研究

在黄土旱塬长期定位测定结果表明，长期过量或不平衡使用氮肥将导致硝态氮在土壤深层的严重积累，不同施肥处理对比，14年后0－200cm硝态氮的累积量NPM＞N＞NP＞M，对应的硝态氮累积率分别为20．3％、30．98％、15．49％和8．51％。化肥配比试验表明，土壤剖面NO3－N的累积与累积率一般随氮肥用量的增加而增加，而且，NO3－N累积深度随氮肥用量的递增而加深，氮磷严重失调时，硝态氮累积率剧增，15年后最大累积率达到42．3％（单施氮180kg/hm^2处理），在施氮引起NO3－N严重累积的情况下，配施磷肥可以明显的减少硝态氮的累积数量和累积率，而且随磷肥用量的增加减少幅度愈大，从土壤氮素平衡来看，加大施氮量降低氮素利用率，配施磷肥则增加氮肥利用率。     

保护地菜田土壤氮素淋溶阻控措施及其效果研究

在保护地菜田条件下,以水果苤蓝为供试作物,研究优化施肥、C/N调控、种植填闲作物等3种不同措施对土壤硝态氮累积与淋溶的影响。结果表明,种植当季,优化施肥和C/N调控处理均可有效阻控硝态氮淋溶。综合考虑水果苤蓝生长期和填闲/休闲期,3种措施阻控硝态氮淋溶的强度,由强到弱依次为:种植填闲作物>优化施肥>C/N调控。建议控制施肥量的同时,采用合理的管理方式,多方面阻控硝态氮的累积与淋溶,保护环境安全。     

鸡粪好氧发酵氮转化与相应细菌数量变化规律的研究

为明确鸡粪好氧发酵过程各类氮转化细菌变化及其与氮素转化间的关系,本研究全程测定了氨化、异养亚硝化、异养硝化和好氧反硝化4类细菌数量、有机态氮、氨态氮、硝态氮等含量变化。结果证明,该过程各类氮转化细菌以中温菌居多,最适生长温度35℃。其中,升温段35℃之后,菌数随温度上升而下降;降温段35℃之前,菌数随温度下降而上升。研究的各类氮转化细菌中,氨化细菌最耐热,是高温期发挥作用的主要类群。发酵全程各类氮转化菌数与相应氮素转化量的关系为:升温段,氨化细菌、亚硝化和硝化菌数增加时,氨态氮和硝态氮的增幅较快;此3类菌数降低时,氨态氮和硝态氮的增幅较缓;降温段,氨化细菌数量与氨态氮含量变化之间无相关表现;发酵全程硝态氮含量变化与亚硝化、硝化细菌数量变化呈正偏相关,与反硝化细菌数量变化呈负偏相关。     

缓释尿素氮肥在玉米苗期的养分释放特点

采用盆栽试验，模拟田间生态环境，研究施用不同种缓释氮素肥料玉米苗期上壤的尿素态氮、硝态氮和铵态氮含量。结果表明，施用硝化和脲酶抑制剂（DCD/NPBT）涂层尿素肥料的尿素态氮含量最高，为14．37mg／kg，延缓尿素转化效果明显；施用醋酸酯淀粉包膜尿素肥料，硝态氮含量最高，为102．08mg／kg。2种膜材料包膜硝化抑制剂（DCD）涂层尿素、包膜DCD／NPBT涂层尿素肥料的铵态氮含量都很高，在56．38～60．22mg／kg之间，而硝态氮含量都很低，DCD／NPBT涂层尿索肥料的硝态氮含量也很低，在28．0mg/kg左右。包膜抑制剂涂层尿素肥料对氮素养分的缓释效果优于只包膜尿素，包膜涂层2种抑制剂优于一种抑制剂，涂层2种抑制剂优于只涂层一种抑制剂；丙烯酸树脂包膜肥料的缓释性能强于醋酸酯淀粉包膜。     

大豆生育期间土壤无机态氮与植株硝态氮变化规律的研究

试验以2个大豆品种,3种施氮肥水平(N0:0 kg hm-2、N75:75 kg hm-2、N150:150 kg hm-2),对大豆生育期间土壤无机态氮(铵态氮、硝态氮)与植株硝态氮含量及变化规律加以研究,结果表明,土壤中无机态氮与大豆植株中硝态氮含量均呈下降趋势,三种施氮肥水平相比,除土壤铵态氮含量表现为N150N75N0,土壤硝态氮与植株硝态氮含量在各氮肥水平处理间未表现出明显的差异,并且大豆茎、叶柄中硝态氮含量与土壤中硝态氮含量呈极显著正相关(r=0.9316**;r=0.9355**),土壤铵态氮与土壤硝态氮含量呈极显著正相关(r=0.8746**,)可以用茎、叶柄中硝态氮含量来表征土壤无机态氮营养状况。     

不同氮肥用量对设施番茄产量、品质和土壤硝态氮累积的影响

在设施栽培条件下,采用田间小区试验,以番茄为指示植物,研究了不同氮肥用量：农民习惯施氮量（N1,尿素,纯氮1000kg·hm^-2）、70%农民习惯施氮量（N2,尿素,纯氮700kg·hm^-2）、70%农民习惯施氮量结合调节土壤C/N（N3,尿素,纯氮700kg·hm^-2）、50%农民习惯施氮量结合调节土壤C/N和采用滴灌（N4,尿素,纯氮500kg·hm^-2）对设施番茄产量、品质和土壤硝态氮累积的影响。结果表明,与农民习惯施用氮肥相比,减施氮肥处理（N2、N3和N4）的番茄产量没有降低,N4处理产量最高,比N1增产9.7%。N2和N4处理氮肥的农学效率和肥料的产投比均显著高于N1处理（P〈0.05）,其中N4处理最高,为28.9kg·kg^-1和12.6,施肥效益最高。不同施氮肥处理间果实Vc含量虽没有显著差异,但N4处理是N1处理的1.2倍。番茄果实的硝酸盐含量随氮肥施用量的增加而增加,两者呈显著的正相关关系（R^2=0.8307,P〈0.05）,N3和N4处理果实硝酸盐含量均显著低于N1处理（P〈0.05）。0～100cm土层累积的硝态氮随氮肥施用量的增加而增加,N1处理土层累积的硝态氮含量最高,减施氮肥处理均降低了土壤对硝态氮的累积。土壤硝态氮多累积在0～40cm土层,硝态氮的相对累积量约为50%,这部分残留的氮素可被下季作物吸收利用。果实硝酸盐含量与土壤累积的硝态氮存在显著的相关关系（R^2=0.8003,P〈0.05）,说明土壤硝态氮含量过高能够增加果实对氮素的吸收和积累。在寿光设施蔬菜生产条件下,在农民习惯施氮量基础上减氮30%～50%既可以保证较高产量和较好的果实品质,同时降低土壤中硝态氮累积,从产量、肥料效益和土壤可持续利用角度来看,N4处理更具优势,具有较好应用价值。