调节茶园土壤pH对其土著微生物区系及生理群的影响

茶园酸性土壤按其重量1.4%的比例施用石灰,能使土壤pH值从4.1提高到6.88;土壤中细菌和放线菌数量能提高近百倍,适于酸性环境的真菌数量略低于不施用石灰的对照组;酸性土壤经pH调节后,土壤pH值在前45天呈缓慢下降趋势,随后有所升高;细菌各类生理群数量在pH调节后前期呈快速上升变化,经过20～30天稳定期后,开始下降;调节茶园酸性土壤的pH是提高茶园土壤土著微生物数量和活性的最好方法。     

再生水灌溉对4类土壤Cd生物有效性的影响

根据国家土壤环境质量标准,选取重金属Cd含量为二级水平的4类土壤（红壤、 潮土、 土、 黑土）进行土培试验,研究再生水灌溉与小白菜生物量及Cd含量、 土壤有效态Cd含量、 pH、 微生物群落的关系,以及不同类型土壤间的差异性。结果表明, 再生水灌溉在不同类型土壤上对小白菜生物量及Cd含量、 土壤有效态Cd含量、 土壤pH和微生物数量的影响不同: 1）红壤、 潮土、 土上小白菜生物量增加显著,分别增加9.09%、 16.08%、 9.92%,黑土上增加不显著; 2）小白菜Cd含量在红壤上显著降低,由对照的0.29 mg/kg降低到0.22 mg/kg,在黑土上比对照增加了18.75%,在潮土和土上影响不大; 3）有效态Cd含量在红壤没有变化,但在潮土、 土、 黑土上增加显著; 4） 4类土壤微生物数量增加显著; 5）潮土、 土、 黑土的pH值有所降低。     

发酵脱氢产氢过程对微生物铁还原的影响

发酵型微生物是铁还原菌中的主要类群,但其发酵产氢过程对铁还原的作用尚不清楚,为此采用接种水稻土浸提液混合培养的方法对微生物分别利用葡萄糖、丙酮酸盐和乳酸盐为碳源时,Fe（Ⅲ）还原过程中脱氢酶活性变化、培养体系pH、氢气分压及铁还原特征进行分析,探讨了发酵微生物脱氢产氢过程与微生物Fe（Ⅲ）还原的内在关系。结果表明：2种水稻土浸提液中的微生物均能够以葡萄糖为优势碳源进行脱氢、产氢及还原氧化铁,Fe（OH）,可以诱导脱氢酶的产生,利用葡萄糖时脱氢酶活性在厌氧培养的4-6d出现最大峰值,利用丙酮酸盐和乳酸盐时脱氢酶活性出现峰值的时间分别为培养的15d和21-22d,脱氢酶活性出现峰值的时间与最大铁还原速率Vmax显著负相关、与最大反应速率对应的时间zk存在显著正相关关系。脱氢产氢过程中产生的H＋导致培养体系pH的变化是影响铁还原过程的主要原因,培养体系pH与体系氢气分压及Fe（Ⅱ）累积量呈极显著负相关。微生物利用不同碳源产氢时,利用葡萄糖的产氢能力最高,丙酮酸盐次之,乳酸盐最低。Fe（OH）3的加入增加了氢气的消耗量,培养体系氢气分压与Fe（Ⅱ）累积量存在极显著正相关关系。     

Changes in the microbial community structure in soils treated with a mixture of glucose and peptone with reference to the respiratory quinone profile

Based on the respiratory quinone profile, changes in the structure of microbial communities in the soil samples from Nagoya University Farm were monitored after the treatment with 1% of a mixture of glucose and peptone. Samples of two soils differing in the fertilization history were examined: CF-soil with the application of only chemical fertilizers and FYM-soil with the application of only farmyard manure at a high rate. In the CF-soil, the amount of water-soluble organic carbon (WOC), indicator of the mixture of glucose and peptone, decreased to the original level after 14 d. After 7 d, the soil pH reached the maximum level, then decreased gradually. Changes in the inorganic nitrogen levels in the water extract also reflected the 14-d period of mineralization. The amount of respiratory quinones reached maximum levels after 7 d and gradually decreased, reflecting the changes in the microbial biomass. The quinone composition significantly changed during the 14-d period and returned to a profile similar to the original one after 28 d. Diversity of quinones significantly decreased during the 14-d period due to the predominance of ubiquinone with 9 isoprenoid units. In the FYM-soil, the amount of WOC decreased to the original level after 1 d, and the pH and inorganic nitrogen levels in the water extract reflected the one-day mineralization period, and nitrification started after 3 d. Although the amount of quinones indicated an increase in the microbial biomass for 14 d, the quinone composition did not change. These findings suggested that long-term application of farmyard manure resulted in stable microbial communities in response to the incorporation of organic matter in soil.     

土壤脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺的作用基团研究

土壤脲酶抑制剂正丁基硫代磷酰三胺(nBPT)是抑制土壤中尿素水解的最有效的化合物之一。分析大连工业大学合成的土壤脲酶抑制剂nBPT抑制脲酶活性的影响因素及作用机理,结果表明:在50°C,pH=5.91时,nBPT的抑制活性达到最大值;在nBPT各结构基团中,正丁基(-NH(CH2)3CH3)、硫基(-S)对nBPT与脲酶的结合起辅助作用,胺基(-NH2)是nBPT与脲酶结合的关键基团,与脲酶活性部位巯基(-SH)结合。土壤脲酶抑制剂nBPT与脲酶的具体结合机理还有待继续研究。     

Crop management effects on soil carbon sequestration on selected farmers’ fields in northeastern Ohio

Soil organic carbon (SOC) pool is the largest among terrestrial pools. The restoration of SOC pool in arable lands represents a potential sink for atmospheric CO₂. Restorative management of SOC includes using organic manures, adopting legume-based crop rotations, and converting plow till to a conservation till system. A field study was conducted to analyze soil properties on two farms located in Geauga and Stark Counties in northeastern Ohio, USA. Soil bulk density decreased with increase in SOC pool for a wide range of management systems. In comparison with wooded control, agricultural fields had a lower SOC pool in the 0–30 cm depth. In Geauga County, the SOC pool decreased by 34% in alfalfa (Medicago sativa L.) grown in a complex rotation with manuring and 51% in unmanured continuous corn (Zea mays L.). In Stark County, the SOC pool decreased by 32% in a field systematically amended with poultry manure and 40% in the field receiving only chemical fertilizers. In comparison with continuous corn, the rate of SOC sequestration in Geauga County was 379 kg C ha⁻¹ year⁻¹ in no-till corn (2 years) previously in hay (12 years), 760 kg C ha⁻¹ year⁻¹ in a complex crop rotation receiving manure and chemical fertilizers, and 355 kg C ha⁻¹ year⁻¹ without manuring. The rate of SOC sequestration was 392 kg C ha⁻¹ year⁻¹ on manured field in Stark County.     

不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附与解吸的比较研究

对两种可变电荷土壤的研宄表明,土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随pH的增加而增加,但Cu(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增加而减小,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增大呈增大趋势.土壤吸附的Cd(Ⅱ)的解吸量随吸附平衡液pH的增加而增加;但Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸量先随pH增加而增加,在某一pH时达最大,随后再逐渐减小.3种重金属离子在可变电荷土壤中吸附和解吸行为的不同特征是pH导致的土壤表面电荷的变化和离子水解程度的变化共同作用的结果.本文的研究结果对可变电荷土壤中重金属的控制和污染土壤的修复具有一定的指导意义.     

蚓粪对黑麦草吸收污染土壤重金属铜的影响

在长江冲积物形成的高沙土中加入CuSO4.5H2O模拟土壤污染,使Cu污染浓度分别为200、400、600 mg kg-1,并设置加蚓粪(15%)和加原土(15%)处理,二处理各设种植黑麦草(Lolium multiflorum)和不种黑麦草培养试验,研究蚓粪对黑麦草生长及对Cu吸收的影响,以揭示蚓粪在Cu污染土壤植物修复中的作用。结果表明:蚓粪显著增加了黑麦草的地上部和地下部的生物量(p<0.001**)以及根系的长度、表面积、体积和根尖数(p<0.05*),在Cu浓度为200 mg kg-1时促进作用最大;蚓粪还显著提高了黑麦草地上部Cu的浓度及累积量,但显著降低了地下部的Cu浓度(p<0.05*),而对地下部的铜累积量没有影响,显示蚓粪能促进Cu从根系向地上部的运移及在地上部的富集。通过对土壤的pH和Cu的形态特征分析,发现种植黑麦草处理降低了土壤的pH并增加了可交换态铜的含量,而且这种作用在加入蚓粪后更加明显。推测蚓粪主要通过促进黑麦草根系的生长和活性而影响根系周围环境,提高重金属铜的生物有效性进而增加植物对铜的吸收。     

主被动闭环融合调姿隔振平台动力学建模与模态分析

以载体设备对稳定工作环境的需求为背景,提出一种多维调姿隔振平台新构型,以实现大幅度位姿扰动的补偿和中高频振动的隔离。机构由3个分支组成,每个分支包含1个由主动调姿、被动隔振单元组成的闭环子链。借助于旋量代数及影响系数理论建立机构的运动学模型,得到动平台、开链分支、电动缸分支对广义坐标的一、二阶影响系数。建立机构主被动分离形式的动力学模型,并以此为基础对其进行模态分析。通过脉冲激励对原理样机进行模态实验,实验结果表明,固有频率的实验测定值与理论计算值接近,验证了理论模型的正确性。响应特性的实验结果表明原理样机能够对低频段的位姿扰动进行补偿,结合中高频的被动隔振,原理样机具备了较宽频带的调姿隔振能力。     

丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统研究

针对丘陵山地拖拉机作业地形复杂,传统电液悬挂控制系统地形适应性差的问题,设计了一套横向姿态可调的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统。根据丘陵山地拖拉机仿形控制作业需求,在传统悬挂结构基础上加装一个液压驱动旋转装置,设计了一种仿形悬挂机构,基于液压多点动力输出技术设计了带有负载反馈的闭心式液压控制系统,并提出了一种基于带死区的经典PID算法的控制方法。通过对阀控非对称液压缸工作原理的分析,建立了其数学模型并推导出仿形控制系统的传递函数,运用Matlab/Simulink建立了电液悬挂仿形控制系统的动力学模型并进行了仿真分析,仿真结果表明,系统在0°~11°阶跃信号的作用下,调整时间约为0.4s,几乎无超调,系统稳定后农机具横向倾角约为11.1°,稳态误差约为0.1°,仿真结果验证了该控制算法的有效性。通过对传统拖拉机的液压悬挂装置进行改装,将原来的手柄操纵式液压悬挂装置改装成带有虚拟终端的电液悬挂控制系统,搭建了仿形控制试验台并进行了室内台架试验,试验结果表明,系统调整时间约为2.2s,几乎无超调,系统稳定后农机具横向倾角约为11.2°,稳态误差约为0.2°,在系统允许误差（0.5°）范围内,试验结果验证了所设计的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统调节的快速性与稳定性,满足拖拉机等高线坡地作业需求。