Waste excretion characteristics of Manila clams (Tapes philippinarum) under different temperature conditions

Water recirculating systems have been used in the shellfish industry for depuration and wet-storage. Knowledge of shellfish excretion characteristics is critical to recirculating system design. In this study, the excretion rate of total ammonia nitrogen (TAN), total Kjeldahl nitrogen (TKN), and 5-day biochemical oxygen demand (BOD₅) from Manila clams (Tapes philippinarum) were investigated under both laboratory and commercial conditions. The laboratory tests were conducted under temperatures ranging from 3 to 30°C. The experimental results showed that temperature was a key factor in determining the excretion rate of all the above parameters. The relationship between TAN excretion rate (R_TAN) and temperature (T) can be represented by an exponential function (R_TAN=0.57×1.25^T). For the temperature range between 3 and 20°C, the daily mean excretion rates of TAN, TKN and BOD₅ ranged between 1.5–46.1, 4.8–131.0 and 57.4–219.4 mg per kilogram of the clams (wet weight with shell on), respectively. There were linear correlations between TAN, TKN and BOD₅ production rates. The data presented in this paper can be used to estimate waste generation from a given shellfish processing operation and to size the waste treatment components for a recirculating depuration (or wet-storage) system.     

Design and management of conventional fluidized-sand biofilters

Fluidized-sand beds are an efficient, relatively compact, and cost-competitive technology for removing dissolved wastes from recirculating aquaculture systems, especially in relatively cool or coldwater applications that require maintaining consistently low levels of ammonia and nitrite. This paper describes several types of flow injection mechanisms used in commercial fluidized-sand biofilters and provides criteria for design of flow distribution mechanisms at the bottom of the fluidized bed. This paper also summarizes the most critical aspects of sand selection, as well as methods for calculating or experimentally measuring fluidization velocities and pressure drop for a given filter sand size distribution. Estimates of nitrification rate, ammonia removal efficiency, carbon dioxide production, and oxygen consumption across fluidized-sand biofilters are also provided for various conditions. Fluidized-sand biofilter operational and management practices are also described.     

氨氮胁迫对翘嘴鳜幼鱼鳃、消化道酶活力的影响

为揭示翘嘴鳜(Siniperca chuatsi)幼鱼对氨氮胁迫的生理变化,以体质量(13.31±0.49)g、体长(9.73±0.46)cm的翘嘴鳜幼鱼为实验鱼,研究了在水温(22.0±0.5)℃下、48.65 mg·L-1氨氮胁迫对其鳃和消化道相关酶活力的影响。结果表明,在氨氮胁迫下翘嘴鳜幼鱼处于应激状态并引起Na+/K+-ATP酶、呼吸代谢酶和消化酶活力水平显著变化。其中Na+/K+-ATP酶活力与对照组差异显著,先升高再降低;呼吸代谢酶活力呈升高趋势;对胃囊和消化道中的消化酶也有显著影响,其中淀粉酶(AMS)呈降低-升高的趋势,胃蛋白酶和脂肪酶(LPS)呈升高-降低的趋势。综上,氨氮胁迫会对翘嘴鳜幼鱼产生损害,使其呼吸代谢功能下降,鳃的呼吸功能受损,机体诱导消化酶与无氧代谢酶活力升高为机体抗应激反应提供能量。     

日光温室栽培下土面及整棚氨挥发比较

日光温室氮素投入量高，氨挥发损失是值得关注的问题之一。但目前对温室系统氨挥发排放测定多以土面氨挥发为主，而日光温室是一种半封闭式种植系统，由土面挥发出的部分NH3会被植物冠层吸收或溶解于棚膜水中回流于土壤，因此土面氨挥发难以准确反映日光温室排放到大气中氨的量，从而难以准确估计日光温室栽培系统NH3的实际排放量。为此，采用间歇式密闭室通气法连续测定了三季作物（番茄、西瓜、番茄）生长期间不同施肥处理（包括：不施氮+常规灌溉（N0+FI）、常规施氮+常规灌溉（FT+FI）、优化施氮+常规灌溉（OPT+OI）及优化施氮+优化灌溉（OPT+OI）4个处理）土面氨挥发损失量；同时连续两季采用风量罩测定通风口处气体流量，采用抽气法对通风口处氨浓度进行连续监测，以估算监测整棚（通风口处）氨挥发损失速率及损失量。结果表明，温室施肥后当天土面氨挥发速率出现峰值，7 d后施肥与未施肥对照无显著差异，三季种植期间各施氮处理其氨挥发排放量分别为N 2.82~4.97、6.59~9.97和15.77~21.83 kg hm-2，相应的氨挥发系数分别为0.64%~1.50%、3.11%~4.21%和2.59%~3.90%；整棚氨挥发速率趋势与土面氨挥发基本一致，整棚氨挥发量第二季及第三季分别为N 2.22 kg hm-2和N 2.92 kg hm-2，仅占土面表氨挥发的13.38%~33.69%，氨挥发系数仅为0.46%~1.48%，显著低于土面氨挥发量。可见若以土面氨挥发来估算日光温室氨挥发会显著高估了我国日光温室系统氨挥发损失量，建议采用整棚观测的方法估算日光温室体系氨排放损失。     

基于氮元素循环利用的鱼粪生化处理工艺研究

为探究鱼菜共生系统中适宜氮元素高效循环利用的鱼粪生化处理工艺,设置厌氧和好氧两种工艺对鱼粪进行生化处理,每种工艺设置三个反应温度,三个鱼粪TS浓度,研究不同工艺处理后鱼粪液中氮元素变化规律以及鱼粪液对生菜生长的影响。结果表明,经厌氧处理后的鱼粪液铵硝比增大,经好氧处理后的鱼粪液铵硝比降至1.0以下,TS浓度3.0-3.5%的鱼粪经35.0℃好氧处理后水培生菜的生长速率最优,说明最适宜生菜生长的鱼粪生化处理工艺为：原鱼粪TS浓度3.0-3.5%,经35.0℃好氧工艺处理10天。     

不同深施方式对太湖地区稻田氨挥发和氮肥利用率的影响

本研究以太湖地区稻田为研究对象开展连续两年的田间试验，通过设置不施氮肥（CK）、常规施氮（CN）、减氮表施（RN）、减氮侧深施（RNS）和减氮穴施（RNP）5种施氮处理，探究不同深施方式对稻田氨挥发与氮肥利用率的影响。结果表明，与表施处理（CN和RN）相比，RNS和RNP通过降低田面水NH₄⁺-N浓度和pH分别减少30.95%~41.54%和66.71%~72.23%的氨挥发排放（P<0.05）。相较于RN处理，RNP促进水稻根系生长并增加根区土壤有效氮含量，进而增加水稻产量（6.23%），提高氮肥利用率（50.15%），降低土壤氮盈余（63.92%）（P<0.05）。与CN处理相比，RNS显著降低土壤氮盈余（29.20%）（P<0.05），但水稻吸氮量和氮肥利用率均未显著增加。相较于RNS，RNP进一步降低氨挥发损失（50.84%）和土壤氮盈余（51.07%），提高氮肥利用率（40.40%）（P<0.05）。综上所述，RNP的农学和环境效益最高，但因穴施机械及肥料造粒技术等因素的限制，尚难应用于实际生产；而侧深施肥在我国水稻大规模集约化生产中效益较高且切实可行。     

硝化微生物在土壤团聚体中的分布及其对种植方式的响应

【目的】硝化微生物在农田土壤氮转化过程发挥重要作用，深入开展团聚体中硝化微生物分布研究，有助于揭示土壤结构-微生物-土壤营养元素循环间的相互影响机制。【方法】选取旱地黄棕壤为研究对象，比较了玉米连作（M-M）和玉米/花生轮作（M-P）两种种植方式下土壤团聚体的性质和硝化潜势（NP）的变化，并通过荧光定量PCR和高通量测序研究了团聚体中不同类型硝化微生物功能基因的丰度和群落组成差异。【结果】与M-M相比，M-P能够显著提高团聚体pH、NH4+和全碳（TC）含量。M-P使NP显著提高，但团聚体粒径对NP无显著影响。氨氧化细菌（AOB）amoA基因丰度在M-P中高于M-M，且在较小粒级团聚体中分布更多，而氨氧化古菌（AOA）和全程氨氧化细菌（Comammox）amoA基因的分布模式与AOB大致相反，表明AOB更能适应较小团聚体环境，而AOA和Comammox倾向在较大团聚体中占据竞争优势。此外，与M-M相较，M-P团聚体间AOA/AOB和Comammox/AOB比值的差异减小，表明轮作促使土壤硝化微生物在不同粒级间的分布更加均匀。进一步对属水平土壤团聚体硝化菌群落组成分析，结果显示M-P提高了Nitrolancea属亚硝酸盐氧化细菌（NOB）和Candidatus Nitrosocosmicus属AOA的占比，降低了Nitrospira属NOB的占比，对AOB各属无显著影响。而团聚体粒径仅对Nitrosospira属AOB的占比产生显著影响。NH4+含量和pH是影响土壤团聚体NP和硝化微生物群落变化的最主要因子。NP与AOB amoA基因丰度显著正相关，与AOA amoA基因丰度负相关。但在群落组成上，Nitrosospira属AOB，Candidatus Nitrosocosmicus属AOA和Nitrospira属NOB均与NP呈现正相关。【结论】土壤团聚体粒径和种植方式能较大程度影响硝化微生物的分布，然而，不同硝化微生物在团聚体间分异机制具有明显差异，该研究为完善禾豆轮作下土壤硝化微生物在微域环境的生态适应机制提供了理论支持。     

变色期晾制温度对雪茄烟叶氮素转化机理的影响

为探究变色期不同晾制温度对雪茄烟叶氮素转化机制的影响，以川雪1号为试验材料，设置4个温度处理(23℃、25℃、27℃和29℃)，测定分析不同处理下的烟叶主要含氮化合物含量及相关酶活性。结果表明，随着变色期晾制温度的增加，烟叶内部硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性呈先升后降的趋势，23℃与29℃温度处理的烟叶酶活性显著降低。随着变色期晾制温度的增加，各处理的硝酸盐和亚硝酸盐含量呈先降后升的趋势，氨和总挥发碱含量显著降低，蛋白质含量显著升高，其中温度为27℃处理的烟叶内NH₄⁺-N和氨基酸含量显著升高，亚硝酸盐含量显著降低。烟叶内氨转化产物的相关性分析表明，各处理烟叶中的氨与总挥发碱、总氮和蛋白质含量整体呈显著负相关，与NH₄⁺-N和氨基酸含量相关性不显著。当变色期温度控制在27℃时，烟叶内化学成分较协调，烟叶物理特性和感官质量最好，25℃处理次之。综上所述，变色期适宜的晾制温度条件有利于雪茄烟叶品质的提高。     

离子型稀土矿区小流域氨氮污染物地表迁移特征

离子型稀土原地浸矿工艺大量使用硫酸铵作为浸矿剂，矿体中残留的氨氮等化学物质随流域汇水过程迁移，引起矿区水土环境的严重污染。为了揭示矿区氨氮污染在流域尺度上的地表迁移特征，本研究选择赣南某离子型稀土矿区小流域，在流域汇水过程最为强烈的雨季开展实地采样，借助GIS水文分析等手段研究了矿区流域氨氮和硝态氮的地表迁移分布特征。结果表明：矿区土壤和泥沙中氨氮和硝态氮含量排序为：沉积泥沙>崩塌浸矿山体表土>原状浸矿山体表土，且沉积泥沙中氨氮含量与细颗粒物质含量呈正相关。流域主沟道的氨氮平均浓度为95.12 mg/L，出口处为115 mg/L，超过国家标准（GB 26451—2011）6.7倍，局部矿区支沟最高超标达24.5倍。矿体紧邻的支沟径流氨氮浓度随累计汇水面积呈指数型增加趋势，而主沟道沿程径流氨氮浓度则随矿区支沟的汇入呈突增和衰减交替的波动趋势。综合考虑主沟道沿程水流距离、支沟汇水面积和汇入点浓度构建了氨氮迁移估算模型，模型有效系数达0.79。以上研究初步揭示了离子型稀土矿区小流域雨季氨氮污染物的地表迁移分布特征，可以为评价流域水土污染风险和制定生态治理方案提供依据。     

稻田养萍模式下不同施氮量对稻田氨挥发及红萍生物固氮作用的影响

红萍对水体铵态氮浓度较为敏感，稻田放养红萍模式下，红萍的生物固氮作用及其抑制氨挥发的作用对不同施氮量的响应未知。红萍为水生蕨藻共生体，具有很强的生物固氮能力。红萍可作为优质绿肥放养于稻田，以替代部分化学氮肥，起到节能减排的效应。为明确稻田养萍模式下不同施氮量对红萍生物固氮作用和田间氨挥发的影响，采用盆栽试验设置了0、75、150、225、300kg/hm²共5个施氮(以纯N量计)水平，监测了稻田放养红萍和水稻单种各处理的氨挥发量、生物固氮速率和水稻产量。结果表明：(1)同一施氮水平下，稻田放养红萍可显著降低氨挥发日通量峰值及氨挥发总量。在施氮量为225 kg/hm²时，稻田放养红萍对氨挥发总量的抑制作用最大，与水稻单种相比，抑制幅度可达83.2%。(2)红萍的生物固氮速率及固氮总量与施氮量呈线性负相关关系，随施氮量的增加，固氮速率和固氮量逐渐降低，施氮量300 kg/hm²并放养红萍处理得到的固氮速率及总量同不施氮肥不养萍处理之间无显著差异。(3)与不养萍处理相比，放养红萍组各处理的水稻产量都明显增加，其中施氮量为225...