紫外辐射增强对人工湿地氮形态及去除的影响

通过构建人工湿地,模拟UV-B增强10%、20%,研究人工湿地基质中氮的形态,硝化与反硝化强度及氮去除率的变化。结果表明:UV-B辐射下,基质的氨态氮、硝态氮含量增加,与对照相比,UV-B增强10%、20%处理下人工湿地基质中平均氨态氮含量分别增加201%、220%,硝态氮含量也分别增加26%、52%。UV-B促进了人工湿地基质的硝化强度,但抑制了反硝化强度;UV-B增强降低了人工湿地对氮的去除率,其原因可能与UV-B增强促进凋落物分解导致氮释放和UV-B抑制反硝化强度有关。     

基于整合分析法的地下水反硝化强度研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程。为研究含水层中反硝化作用强度及其影响因素,采用整合分析法对不同含水介质类型中的反硝化强度范围进行了总结,揭示了反硝化强度在含水层中垂向分布规律,研究了不同取样深度和不同溶解氧(DO)浓度下的反硝化强度影响因素,分析了反硝化强度统计结果的不确定性。结果表明,大多含水介质中反硝化强度处于10~(-1)～10~2μg·kg~(-1)·d~(-1),砂和砂砾石含水介质中可以达到10~3μg·kg~(-1)·d~(-1)量级。含水介质粒间孔隙大小与反硝化强度未呈明显相关关系。反硝化强度沿含水层垂向上先逐渐增大后显著减小,在某深度处存在峰值,峰值对应的深度存在明显的区域差异。浅层含水层反硝化强度主要受有机碳浓度影响;深层含水层反硝化强度主要受Eh值影响。当DO浓度为0.2～2 mg·L~(-1)时,反硝化强度与取样深度、地下水位埋深、NO_3~--N浓度和Eh均呈不显著负相关关系;DO浓度介于2～6 mg·L~(-1)时,与取样深度呈显著负相关,与温度为显著正相关;DO浓度大于6 mg·L~(-1)时,与Eh呈显著负相关关系。反硝化强度测定、计算方法的不同和统计过程导致统计结果具有一定的不确定性。     

建三江地区不同土地利用类型的反硝化潜力

建三江地区农业用地的扩张和大量氮素化肥的使用,导致农田外环境中硝酸盐含量的增加,而减少硝酸盐含量的一种重要方式是在农田与接收水体间合适的地方恢复自然湿地,以通过反硝化作用去除径流中的硝酸盐含量.本文应用硝态氮剩余量法,测定建三江地区不同土地利用类型的反硝化潜力.结果表明,湿草甸反硝化潜力最高,其次是水田、旱地、林地及各级渠道,荒草地的反硝化潜力最小.在有机质、总氮、硝酸盐这几个影响因子中,有机质含量对与土壤的反硝化潜力影响较大,在P＜0.05下的相关系数为0.80,土壤中添加硝酸盐对土壤的反硝化潜力有一定的促进作用,总N的含量对其有一定影响.从结果中可以看出建三江地区湿草甸是恢复自然湿地较合适的位置.     

杭州市典型农区沟渠底泥反硝化和吸磷潜力评价

以杭州市典型农区为例,从反硝化潜力和磷吸持指数两方面评估了农区沟渠底泥对排水中氮、磷的净化能力。结果表明,反硝化潜力和磷吸持指数均以水网平原和河谷平原沟渠底泥较高,滨海平原沟渠底泥较低。统计分析表明,底泥反硝化强度主要与有机质含量、全氮含量、微生物生物量碳、细菌数量、黏粒含量呈正比,而磷吸持指数主要与黏粒含量有关。     

人工湿地外加碳源碳溶出及反硝化效果研究

为了解人工湿地中固体外加碳源的碳溶出规律及添加量对反硝化效果的影响,本研究选择竹子、木块和木本泥炭作为外加C源材料,在厌氧下测定3种材料的碳溶出量,同时应用于人工湿地中试试验,为人工湿地外加碳源的应用提供依据。结果表明:单位质量的试验材料C的溶出量是竹子木块木本泥炭,竹子、木块和木本泥炭的C溶出量均值分别达577、266和59mg/(kg·d);材料C溶出量随时间变化的回归曲线拟合度较高,溶出稳定。人工湿地中试试验中,添加62kg木块为外加碳源时的湿地系统对总氮和铵氮的去除率明显高于添加31kg木块的湿地系统。溶出试验中木块作为人工湿地反硝化脱氮的外加碳源材料促进了人工湿地对氮的去除。     

人工湿地中生物脱氮新路径分析

综述了人工湿地中除氮的传统路径和新型路径,包括氨化、硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和全程自养脱氮等脱氮方式,对生物脱氮的机理、优越性、影响因素以及在人工湿地中的应用现状进行分析,为采用新型脱氮路径,建立脱氮效果更好的人工湿地奠定了基础.     

有效碳源和氮源对黄土性土壤N2O逸出量的影响

用乙炔抑制原状土柱法 ,就不同碳、氮质量分数对黄土性土壤水稻土和旱地农田土壤反硝化作用的影响进行了研究。结果表明 ,在适宜的氮质量分数和水分条件下 ,两种土壤的反硝化强度随碳质量分数的增大而增加 ,在有效碳源最高加入量 2 0 0 m g/kg时达到最大 ;而在一定的碳质量分数和水分条件下 ,供试土壤的反硝化强度并不随土壤 NO- 3- N质量分数的增加而增加 ,在水稻土和农田土壤上最大反硝化作用的氮源加入量分别为 30 0和 15 0 mg/kg;当氮源为亚硝态氮时 ,两种土壤反硝化强度均随加入土壤亚硝态氮质量分数的增加而增加     

负载型纳米零价铁(nZVI)强化垂直流人工湿地反硝化作用研究

通过在垂直流人工湿地缺氧反硝化区添加负载型纳米零价铁(n ZVI),分析不同负载型n ZVI投加量对反硝化的影响,研究不同进水C/N条件下负载型nZVI参与反硝化的效果。结果表明:投加负载型nZVI 4 g的人工湿地装置对硝氮去除效果最佳,当C/N为6、HRT=1 d、进水NO_3~--N为50 mg·L~(-1)时,其NO_3~--N去除率比未添加负载型n ZVI的人工湿地装置提高15%;随负载型n ZVI投加量的增加,人工湿地装置出水pH值和NH_4~+-N、NO_2~--N的浓度增加;在进水C/N为0、2、4、6的人工湿地装置中,其对NO_3~--N的去除率随C/N升高而升高;统计分析表明,进水C/N与负载型n ZVI投加量对人工湿地反硝化都具有显著影响,且两者具有协同作用,碳源的存在可以促进负载型nZVI参与人工湿地反硝化。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响

硝化与反硝化是氮素生物地化循环的两个关键过程,同氮素有效性、氮流失及大气与水体质量安全等紧密相关。采用空间代替时间的方法,选择桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复三个典型阶段植被群落为研究对象,以耕作旱地为参照,分析不同植被群落土壤硝化与反硝化潜势,探讨植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响及其内在机制。结果表明,不同植被群落土壤硝化和反硝化潜势存在显著差异,硝化潜势均值在18.78~49.08 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林旱地≈灌丛≈草丛;反硝化潜势均值在4.09~15.43 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林≈旱地草丛≈灌丛。总体上,土壤硝化潜势要大于反硝化潜势,且均是植被演替后期阶段(次生林)显著高于早初期阶段(草—灌丛),草丛和灌丛之间无显著差异性。土壤硝化和反硝化潜势与有机碳(SOC)、硝态氮含量均呈极显著正相关关系(P0.01),同土壤微生物生物量氮(SMBN)分别呈显著(P0.05)和极显著正相关关系(P0.01)。研究表明,SOC、硝态氮含量、SMBN是影响喀斯特峰丛洼地土壤硝化和反硝化潜势的关键共性因子。     

洞庭湖区典型沟塘反硝化脱氮能力及其影响因素

为探究洞庭湖区典型沟塘反硝化脱氮规律,本研究于2020年9月至2021年8月,采集洞庭湖流域不同类型沟塘上覆水样及表层柱状沉积物,通过近似原位的培养方法并结合膜进样质谱法测定了不同沟塘的反硝化速率。结果表明：沟塘反硝化速率存在显著的时空异质性,反硝化速率范围为22.10～238.02μmol·m–2·h–1,均值为91.12μmol·m–2·h–1,春、夏季节的反硝化速率大于秋、冬季节。不同类型的沟塘反硝化速率也存在显著差异,表现为农沟>支沟>池塘>干沟,有植被沟渠>无植被沟渠。偏最小二乘回归分析(PLSR)表明,水体中硝态氮(NO₃--N)浓度和溶解性有机碳(DOC)浓度及沉积物中DOC含量均会对反硝化速率产生显著影响(P<0.05),其中水体NO₃--N浓度是反硝化作用的最主要限制因素。研究表明,研究区沟塘湿地可去除33.44%的水体氮负荷,从而大幅减少了向下游水域输入的氮污染风险,这对于缓解洞庭湖流域面源污染有重要作用。     

青海湖小泊湖湿地不同群落土壤有机碳、氮研究

[目的]研究小泊湖湿地不同群落下土壤SOC、N的剖面分布规律。[方法]选取高寒湿地生态系统下的青海湖小泊湖湿地作为研究对象,对不同群落类型土壤SOC、N的含量及在土壤剖面中的垂直分布特征及差异性进行分析。[结果]研究区不同群落类型下土壤SOC及N含量差异显著;SOC和N含量在剖面分布上表现为表层大于底层;SOC在剖面的变异系数大于土壤N的变异系数。[结论]研究区土壤有机质的腐殖化程度越高,有机碳含量越大,有机氮越容易矿化,土壤碳氮比相对较低。     

贵阳市蔬菜基地土壤特性的区域变化规律

对贵阳市蔬菜基地土壤的理化性质进行了区域研究,结果表明:城市化的快速发展促进了菜地土壤特性发生区域性变化,其影响趋势是城区>郊区>农区。不同区域之间的菜地土壤物理性粘粒、毛管孔隙度、非毛管孔隙度存在明显的差异,其余土壤物理性质的差异不明显。菜地土壤呈中性或弱酸性,区域之间差异不大。土壤阳离子交换量有郊区高于城区和农区的趋势,区域之间具有一定的差异,其平均值为17 cmol( )/kg土以上,属于中上等保肥水平。城区菜地土壤有机质、全氮和碱解氮含量高于郊区和农区并达到显著性差异;城区土壤有机质均值达到117.4 g/kg,是农区土壤的3倍。菜地土壤全磷和有效磷含量有城区和郊区大于农区的趋势;而钾素含量是农区>郊区>城区。     

南洞庭湖区湿地土壤有机质及氮素空间分布特征

对南洞庭湖区3类不同类型湿地土壤有机质及全氮的空间分布特征进行了研究. 结果表明:3类湿地土壤养分差异较大,湿地表层土壤有机质和全氮含量从高到低依次为湖草滩地、芦苇滩地、泥沙滩地;土壤全氮与有机质呈极显著正相关关系(P<0.01),回归方程为y =0.093 1x-0.080 2(R2=0.943 5);土壤碳氮比都相对较低(4-9);湿地干湿交替周期、植被生长特征及pH值都是影响湿地土壤中有机质及全氮空间分布的因子.     

桂林会仙湿地土壤有机质·氮·磷含量与芦苇的响应研究

[目的]为进一步恢复湿地优势植被——芦苇的研究提供科学依据。[方法]采用野外调查和室内实验相结合的方法,分析桂林会仙湿地典型植被芦苇土壤全氮、全磷、有机质、水分与芦苇之间相关性。[结果]会仙湿地芦苇区域内的C/N比变异系数为0.16,C/P比变异系数为0.41,N/P比变异系数为0.40。[结论]会仙湿地土壤沉积物粒度越细,其中氮、磷、有机质含量也高,越有利于芦苇的生长发育。     

洞庭湖湿地土壤有机质空间分布及其相关性研究

以洞庭湖湿地的泥沙滩地、湖草滩地、芦苇滩地和集成垸人工杨树林为研究对象。研究了不同湿地类型的土壤有机质含量的统计学特性、土壤有机质的水平分布、垂直分布特征以及其与pH值、土壤水分和容重等指标的相关性。结果表明,4类湿地类型土壤有机质差异显著;湿地表层土壤有机质的水平分异为：湖草滩地（33.04±10.86）g/kg〉芦苇滩地（23.23±4.78）g/kg〉杨树林地（16.92±3.44）g/kg〉泥沙滩地（4.60±0.59）g/kg,除泥沙滩地外,其他3类土壤有机质含量和人为干扰因素呈负相关关系;土壤有机质的垂直分异为：除泥沙滩地外,湖草滩地、芦苇滩地和杨树林地的土壤有机质含量都是从上到下依次递减;湿地土壤有机质与pH值呈显著负相关关系（0.05水平）,Pearson相关系数为-0.594;有机质和土壤水分呈极显著的正相关关系（0.01水平）,Pearson相关系数为0.830;土壤有机质与容重呈极显著的指数负相关关系（P〈0.01）,回归方程为：Y=367.308e-2.462X（R=-0.885,N=43）。     

艾比湖湿地土壤水分-盐分-养分空间异质性分析

为了解艾比湖湿地土壤水分-盐分-养分空间异质性,在环湖一周160 km范围内,以湖心质点为中心,将艾比湖湿地划分为东北、西北、西南、东南4个区域,于2014—2015年5、8月采样,对表层(0～20 cm)土壤含水量、盐分、养分、pH值空间异质性进行研究,结果表明:不同区域土壤盐分、养分、pH值8月高于5月,土壤含水量则相反,其中土壤含水量、盐分、养分属于中等变异,土壤pH值为弱变异;5、8月不同区域土壤盐渍化在中度盐化与盐土化水平之间,pH值呈碱性或强碱性,土壤养分等级较低,总体较为贫瘠。球状模型、指数模型、高斯模型能较好地描述艾比湖湿地土壤空间变异特征,决定系数变化范围为31%～96%;不同区域土壤含水量块金系数小于34%;除5月西南部土壤pH和东北部土壤养分外,不同区域土壤盐分、pH、养分块金系数均小于25%;土壤盐分、pH、养分的Moran′s I(莫兰)系数波动均较大,表明空间相关性较强。从空间上看,5、8月土壤含水量呈带状分布,高值区出现在西北部与西南部,低值区主要在东南部与东北部;土壤盐分高值区主要在西北与东南部,低值区在西南部与东北部;土壤pH高值区主要在西北部及湖周围;土壤有机质、全氮高值区都出现在西北部、西南部,土壤全磷呈无规则斑点状分布,高、低值区较为分散。研究发现,影响艾比湖湿地空间异质性的因素中,土壤盐分、pH、养分主要受结构性因素影响,土壤含水量受结构性因素和随机性因素共同影响。     

The Effects of Different Fertilizing Methods on Nitrification and Denitrification in Black Soil in Songnen Plain

The paper compared the effects of application of farm manure with chemical fertilizers on nitrification and denitrification in black soil, the result showed that the numbers of nitrobacterias and denitrobacterias in farm manure treatment were both higher than that of other treatments. The intensity of denitrification in chemical treatment was higher than that of manure treatment. The content of organic matter in soil was correlated with the intensity of nitrification and denitrification, and the coefficients were resnectively 0.9981 and 0.8693.     

Effects of Glucose Addition on N Transformations in Paddy Soils with a Gradient of Organic C Content in Subtropical China

To better understand the interaction of N transformation and exogenous C source and manage N fertilization, the effects of glucose addition on N transformation were determined in paddy soils with a gradient of soil organic C content. Changes in N mineralization, nitrification and denitrification, as well as their response to glucose addition were measured by incubation experiments in paddy soils derived from Quaternary red clay in subtropical China. Mineralization and denitrification were changed in order of increasing soil fertilities： high 〉 middle 〉 low. During the first week of incubation, net N mineralization and denitrification rates in paddy soil with high fertility were 1.9 and 1.1 times of those in soil with middle fertility and 5.3 and 2.9 times of those in soil with low fertility, respectively. Addition of glucose decreased net N mineralization by approximately 78.8, 109.2 and 177.4% in soils with high, middle and low fertility, respectively. However, denitrification rates in soils with middle and low fertility were increased by 14.4 and 166.2% respectively. The highest nitrate content among the paddy soils tested was 0.62 mg kg-1 and the highest nitrification ratio was 0.33%. Addition of glucose had no obvious effects on nitrate content and nitrification ratio. It was suggested that the intensity of mineralization and denitrification was quite different in soils with different fertility, and increased with increasing soil organic C content. Addition of glucose decreased mineralization, but increased denitrification, and the shifts were greater in soil with low than in soil with high organic C content. Neither addition of glucose nor inherent soil organic C had obvious effects on nitrification in paddy soils tested.     

添加葡萄糖对不同肥力红壤性水稻土氮素转化的影响#br#

 【目的】研究不同肥力水平红壤性水稻土氮素转化特征以及添加葡萄糖的影响,可为正确认识碳源影响氮素转化的作用机制、并根据不同土壤条件制定合理的氮素养分管理措施提供科学参考。【方法】选择不同肥力水平的红壤性水稻土,通过室内培育试验研究土壤氮素的矿化作用、硝化作用、反硝化作用特征以及添加葡萄糖对氮素转化作用的影响在不同肥力土壤间的差异。【结果】红壤性水稻土氮素矿化作用及反硝化作用强度均表现为高肥力＞中肥力＞低肥力。培养的第一周,高肥力红壤性水稻土氮素矿化量和反硝化速率分别是相应中、低肥力土壤的1.9、5.3倍和1.1、2.9倍。添加葡萄糖后土壤氮素矿化量显著降低,但不同肥力土壤降幅不同,高、中、低肥力土壤分别降低了78.8%、109.2%、177.4%,彼此间差异显著。添加葡萄糖对不同肥力土壤反硝化作用的影响亦不同,低肥力土壤反硝化速率提高了166.2%,中肥力土壤提高了14.4%,而高肥力土壤则没有明显变化。供试红壤性水稻培育试验一周后,土壤硝态氮含量最高仅有0.62 mg&#8226;kg-1,硝化率最高仅为0.33%,添加葡萄糖处理土壤中硝态氮含量及硝化率没有明显变化。【结论】不同肥力水平红壤性水稻土氮素矿化作用及反硝化作用强度有显著差异,均随土壤有机质含量升高而增强。添加葡萄糖抑制了土壤氮素矿化作用,促进了反硝化作用,但作用效果在不同肥力土壤间有显著差异,在较低肥力土壤上的作用效果大于较高肥力土壤。添加葡萄糖和土壤有机质含量对红壤性水稻土硝化作用的影响均不明显。     

用于地表水反硝化的淀粉碳源选择研究

[目的]解决地表水反硝化脱氮过程中的低C/N比问题,向反应体系中添加以聚乙烯醇为骨架的固态缓释淀粉碳源作为电子供体。[方法]从江南大学校内湖水富集接种微生物,选取来源较为广泛的小麦、玉米、马铃薯、木薯淀粉构建碳源材料,结合静态筛选试验对淀粉的有机物释放以及反硝化系统中NO3--N的降解特性进行综合分析。[结果]在未接种条件下,4种有机质的释放量为γ木薯〉γ小麦〉γ玉米≈γ马铃薯;在接种条件下,马铃薯和小麦淀粉合成材料表现出了良好的有机质释放和硝酸盐降解能力,第7天的脱氮率即可达到96.59%和92.53%,且在重新加入硝酸盐后,脱氮率仍在95%以上。[结论]综合考虑各因素后,选取马铃薯作为最佳地表水反硝化的淀粉碳源。