不同植物修复锰矿渣模式中根际菌群的特性及多样性研究

以锰矿渣为基质开展了植物修复中试试验,测定对比了有机菌肥处理下不同植物群落模式配置中基质重金属浓度和其他理化性质的差异,同时利用Illumina Miseq平台对各处理基质样本中菌群的16S rRNA基因V4区域进行测序,分析了细菌群落结构及多样性的变化。试验结果表明施用有机菌肥能显著降低了土壤重金属活度,改善了根际微生态环境。基因测序分析中共检测到了150 703个有效序列,基质样本中的微生物隶属34个门类和81个纲类,变形菌为优势菌群。有机菌肥的应用显著改变了基质中微生物的组成、结构与相对丰度,丰富了菌群多样性。总体上,有机菌肥对细菌群落结构的影响要大于植物群落模式的影响。RDA分析显示,决定基质细菌分布的关键环境因子是其Mn离子含量。     

基于机载多光谱的冬小麦返青期土壤墒情反演

准确快速得获取冬小麦地块的土壤墒情,可为高效利用水资源、实现精准灌溉提供参考。为此,特在江苏省张家港市获取返青期冬小麦种植区的无人机多光谱遥感数据,并同步测定2个深度（10 cm和20 cm）的土壤墒情,通过遥感图像提取光谱反射率,计算归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数（EVI）和垂直干旱指数（PDI）,进行共线性分析后,分别运用逐步回归法、岭回归法和偏最小二乘法,构建针对不同深度土壤墒情的反演模型,并基于最佳反演模型绘制试验区不同深度土壤的墒情反演图。结果表明,用逐步回归法构建的模型在10、20 cm深度土壤墒情反演中的决定系数分别达到了0.885、0.782,建模精度最优,且针对10 cm深度土壤墒情的反演效果优于20 cm。研究结果可为冬小麦返青期土壤墒情监测方法的选择提供参考。     

减肥条件下生物质炭施用对水稻田土壤细菌多样性的影响

为了研究肥料减施和水稻秸秆生物质炭添加对水稻田土壤细菌多样性的影响,采用MiSeq高通量测序分析技术,对不同施肥量（100%、90%、80%常规施肥）和添加水稻秸秆生物质炭（1%）的水稻田非根际和根际土壤进行了细菌多样性分析。结果表明,与非根际土相比,水稻根际微生物细菌多样性更加丰富。从门水平看,最主要是变形菌门,占34.85%~47.57%,添加生物质炭降低了变形菌门在非根际土中的丰度,而促进其在根际土中富集,肥料减施对变形菌门丰度的影响刚好相反,且减施肥料越多对变形菌门影响越大;酸杆菌门次之,占10.48%~19.42%,变化趋势与变形菌门相反。从属水平看,Unclassified Burkholderiaceae、Unclassified Subgroup 6、Unclassified bacterium 126等菌属在土壤中占比较高。典范对应分析（CCA）结果表明,优势菌群丰度与采样位置、肥料添加、生物质炭添加等环境因素存在一定的相关性。研究表明,不同减肥条件下（80%和90%）生物质炭的施用（1%）均会对土壤细菌多样性造成影响,其变化与采样位置、肥料减施量和生物质炭添加密切相关。     

GA-BP优化TS模糊神经网络水质监测与评价系统预测模型的应用——以太湖为例

针对水质监测与评价系统在太湖应用过程中水质数据和水质等级评价不准确的问题,建立了一种多隐含层改进型GA-BP神经网络来辨识复杂的水质模型,以均方误差MSE作为个体适应度,并在权值调整过程中加入动量因子来加快收敛速度,获取最优权阈值,提高其拟合程度和泛化能力.根据校准后水质的pH、溶解氧、浊度和氨氮数据,利用TS模糊神经网络建立了适用于当地水质评价的模型.仿真测试结果充分说明改进型GA-BP优化TS模糊神经网络对复杂水质模型的拟合程度更高,水质数据的均方误差、绝对误差更小,绝对误差保持在1.5%以内,水质等级预测精度提高14.28%.     

生物质炭对氮转化过程及其功能微生物影响研究进展

生物质炭孔隙发达,比表面积大,稳定性高,吸附性能强,表面微量元素及官能团丰富,对污水处理及土壤氮转化过程及功能微生物的演变起着重要作用.本文在分析氮循环途径的基础上,从废水、土壤2个主要环境探讨了生物质炭对氮转化过程及效率的影响,综述了生物质炭添加对环境中氮转化微生物群落结构及其功能基因影响的最新研究进展,认为生物质炭...     

太湖流域苏州片区农业面源污染负荷研究

为了研究农业面源污染来源问题,以太湖流域苏州片区为研究对象,在分析研究区农业产业特点的基础上,展开了以太湖流域种植业、水产养殖业、规模化家禽养殖业为代表的农业面源污染氮磷污染负荷计算研究,并分别进行了氮磷污染负荷实例计算。计算结果表明:2011年苏州市种植业、水产养殖业、畜禽养殖业氮磷类污染物排放量分别为:TN 2 344.12t,TP 123.78t,TN 12 915.72×103kg,TP 2 560.76t,TN 2 348.98t,TP 460.81t。研究认为:氮磷污染物排放量为水产养殖业种植业家禽养殖业,水产养殖业氮磷污染物排放量是种植业、家禽养殖业总和的4倍以上,水产养殖业是太湖流域面源污染的主要来源,为了改善太湖流域水环境,建议减少水产养殖面积和密度,降低氮磷污染物入湖量。     

添加竹炭对设施菜地土壤氮磷流失和微生物群落结构的影响

借助Miseq高通量测序分析技术,研究竹炭添加对设施菜地土壤氮磷流失和微生物群落结构的影响。结果表明,与空白对照相比,竹炭处理下蔬菜产量显著(P<0.05)增加21.5%,沟渠水总氮(TN)平均浓度降低5.5%,总磷(TP)平均浓度显著(P<0.05)下降48.3%。通过Chao、ACE、Shannon、Simpson指数可以发现,添加竹炭增加了土壤中细菌的多样性,促进了土壤优势微生物群落的富集,但影响均不显著。     

土地利用驱动下洱海流域入湖河流水质时空分布规律

为更好地保护湖泊流域水环境,以洱海流域三大主要入湖水系为研究对象,采用空间分析、统计分析与模型相结合的方法,对2014年入湖河流水质对洱海水质的影响及土地利用驱动下的水质变化特征进行分析。结果显示:2014年三大主要入湖水系COD、TN、TP、NH4+-N均超过Ⅱ类水功能要求,TN、TP是主要污染因子;入湖河流水质存在时空差异,整体水质雨季较差,氮磷重污染区域为波罗江水系,苍山十八溪水系次之,北三江水系氮磷浓度相对低,但季节性差异显著。入湖河流与湖泊水质时空关联密切,雨季两者关联更强;空间上除TN外,入湖河流与湖泊污染分布规律基本一致。全流域尺度下COD与植被面积百分比呈显著负相关(P<0.05);TN、TP与建设用地面积百分比极显著正相关(P<0.01),与其他用地面积百分比呈显著负相关(P<0.05)。而由于三大入湖水系COD、TP、NH4+-N存在显著的空间异质性,采用地理加权回归模型进一步分析发现,COD与植被面积百分比、TP与建设用地面积百分比的回归关系随着空间位置变化有较大差异,前者相关关系由正相关转为负相关,拟合程度由南向北递增,后者在整个流域均呈正相关,拟合程度在西部苍山十八溪水系和北部入湖区域较高。因此建议流域污染治理应以雨季面源污染控制为主,重点加强波罗江水系面源污染综合治理,以及苍山十八溪水系城镇地表径流管控,同时应优化北三江植被等生态用地对径流的截蓄净化功能。     

铁还原条件下铁负载生物质炭固定三价砷的能力及其稳定性

为研究还原条件下铁负载生物质炭固定三价砷[As（Ⅲ）]的能力及其自身稳定性,首先探究了铁负载生物质炭介导铁还原菌（Shewanella oneidensis MR-1）还原含As（Ⅲ）的水铁矿[As（Ⅲ）-FH]时对As（Ⅲ）的释放和固定能力;其次评估了铁还原菌的还原作用对铁负载生物质炭固定As（Ⅲ）稳定性的影响。研究表明,400~700℃制备的铁负载生物质炭在好氧条件下可以吸附0.94~1.63 mg·g^-1的As（Ⅲ）。在As（Ⅲ）-FH还原体系中,随着铁负载生物质炭制备温度的提升：0~400 h时,铁负载生物质炭加速S.oneidensis MR-1还原As（Ⅲ）-FH释放二价铁和As（Ⅲ）的能力也逐渐提升;在400~646 h,分别加速溶液中的Fe²⁺沉淀生成蓝铁矿和菱铁矿,以及As（Ⅲ）的部分固定,在646 h时As（Ⅲ）的固定量为0.211~0.676 mg·g^-1。在铁负载生物质炭固定As（Ⅲ）稳定性评估体系中：铁还原菌的还原作用虽然会导致铁负载生物质炭中磁铁矿还原转化生成蓝铁矿和菱铁矿,但却可以在342 h内提升固定As（Ⅲ）的能力,达到2.16~2.29 mg·g^-1。因而在铁还原菌构建的还原生境中,铁负载生物质炭的As（Ⅲ）固定能力在342 h的短期内呈现增加的趋势,而在646 h的长时间培养条件下As（Ⅲ）的固定能力逐渐降低。通过构建简单的铁还原生境,评估了铁负载生物质炭在还原环境中固定As（Ⅲ）的潜能,为稻田土壤砷污染阻控材料的筛选提供了一种评估方法。