森林的自我修复功能

2017年,世界各地的森林到处＂红红火火＂：4月,中国内蒙大兴安岭森林大火;6月,葡萄牙里斯本地区森林大火,10月,美国加州山火……灾难过后,鸟兽无踪、虫鸣缄默、一片死寂。森林的绿色该如何恢复？     

秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵ N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵ N-TN在100 d培养时期内基本保持在28~33 μg,¹⁵ N-NH₄⁺在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵ N-TN和¹⁵ N-NH₄⁺的含量,却使土壤溶液中¹⁵ N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵ N在土壤中的比例基本保持在52%~61%,磷肥的添加使¹⁵ N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵ N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵ N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵ N的利用,使¹⁵ N-微生物生物量氮（¹⁵ N-MBN）的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.     

养猪废水中磺胺嘧啶对湿地底泥中氮转化微生物及过程影响

为探讨养殖废水中兽用抗生素对湿地系统中氮素转化及相关微生物过程的影响,以养殖废水中常见的抗生素SD（磺胺嘧啶）为例,设置0、10、100和1 000 μg/L 4个添加浓度开展模拟试验.通过qPCR（实时荧光定量PCR）技术,测定了湿地底泥中氨氧化和反硝化功能基因丰度,结合Pearson相关分析,分析了养殖废水中不同氮素形态与底泥中氮转化功能基因丰度的关联性.结果表明:①与CK组比较,添加SD对湿地TN的最终去除效果无显著性差异,4个处理组的TN去除率为75.4%~80.5%,但在培养前期（0~14 d）,SD对水体NH₄+-N和NO₃--N转化的抑制率最高分别达53.0%和99.5%,随着SD浓度的增加,抑制作用越强,到培养后期（14~28 d）,各处理水体中不同形态的氮浓度无显著差异.②由qPCR测试结果得出,湿地底泥中AOA（氨氧化古菌）的丰度比AOB（氨氧化细菌）高出1~2个数量级,表明AOA在氨氧化过程中起主导作用,另外在培养第7天,AOB发生显著抑制现象,对SD更敏感;与CK相比,在第7天和第14天,反硝化基因narG、nirS、nirK和nosZ丰度随SD浓度的增加而逐渐降低.③相关性分析结果表明,AOA与ρ（NH₄+-N）呈极显著正相关（P < 0.01）,AOB与ρ（NO₃--N）呈极显著正相关（P < 0.01）,nirK与ρ（NO₂--N）呈极显著正相关（P < 0.01）.研究显示,SD能抑制湿地底泥中氮转化微生物及相关氮转化过程,且SD浓度越大,抑制作用也越大,但随着培养时间的增加抑制作用会减弱.      

长风送电来

正在广袤的中华大地上,越来越多的风车巍然耸立起来,它们迎着改革开放的强劲东风尽情飞舞,把分分秒秒的时光幻化成源源不断的电力,照亮了我们的生活。风电是"风能发电"或者"风力发电"的简称,就是把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电力动能。其原理是利用风力带动风车叶片旋转,再通过增速机将旋转的速度提升,来带动发电机发电。由此可见,风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射     

一株产生物絮凝剂菌的培养条件优化

研究了一株名为EB-8的产碱假单胞菌的最佳培养条件。通过实验得出,葡萄糖为良好的碳源,酵母膏+硫酸氨为良好的氮源,初始pH为6~9,摇床转速为160r/min,培养最适温度为30℃,无机盐为K2HPO4或KH2PO4,培养时间为48~56h,培养基的量为40mL。     

农业小流域源头区池塘底泥磷形态和吸附特征

选择开慧河小流域源头区为研究对象,分析3类池塘(近年来由农田改建的人工塘为第Ⅰ类,受人为影响大的山边塘为第Ⅱ类,受人为影响小的山边塘为第Ⅲ类)的水质、底泥理化性质和底泥磷吸附特性。结果表明,3类池塘底泥的全磷、草酸提取态磷、不同形态无机磷(NH4Cl-P除外)以及生物可利用性磷(BAP)含量从大到小依次均为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类,与3类池塘水质状况相一致。无机态磷中不同形态磷含量从大到小依次为金属氧化物结合态磷(NaOH-P)、钙结合态磷(HCl-P)、可还原态磷(BD-P)和弱吸附态磷(NH4Cl-P),其中,NaOH-P是主要赋存形式(占68.51%)。BD-P含量和HCl-P含量分别与活性铁(Feox)含量呈显著正相关(P0.01),NH4Cl-P含量和NaOH-P含量分别与活性铝(Alox)含量呈显著正相关(P0.05)。采用Langmuir方程拟合吸附数据得出:Ⅰ类(塘1、6和12)、Ⅱ类(塘10和11)和Ⅲ类(塘3)池塘底泥吸附/解吸平衡磷浓度(C0EP)、磷最大吸附量(Smax)和磷吸附键能参数(Kc)分别为0.02~0.12 mg·L-1、526.32~826.45 mg·kg-1和0.31~1.11 L·mg-1。其中,塘6底泥Smax和Kc最小,C0EP最大,潜在磷释放风险大;塘10和11具有较高的Smax、Kc及较低的C0EP值;塘3底泥对磷的吸附能力介于Ⅰ和Ⅱ类塘之间。可见,研究区人类活动输入外源污染物在一定程度上影响了池塘底泥磷含量和吸附特性,在控制农业小流域源头磷污染的同时应考虑磷的流入负荷及水体底泥的磷吸附能力。     

亚热带稻区氨浓度多时间尺度变化及其干沉降

气象因子与人为活动显著影响大气氨浓度及其干沉降.目前,有关大气氨浓度的月尺度的时空变异特征有较多研究,而关于小时及日尺度等更精细时间尺度的大气浓度的变化特征及影响因素还不清楚.选取湖南省长沙县一个典型双季稻区,采用快速NH₃分析仪和小型气象站对大气NH₃浓度与相关气象因子进行为期1 a的在线连续监测,对不同时间尺度（小时、日、月）下大气氨浓度、气象影响因子与干沉降通量进行分析.主要结果如下：稻区全年ρ（NH₃）日平均值（以N计,下同）变化范围在0.01~58.0 μg·m^-3,年平均值为5.3 μg·m^-3.从小时尺度来看,大气NH₃浓度24 h动态均呈现单峰型,在不同季节峰值出现的时间存在差异,冬季较其余3个季节滞后.从日尺度来看,NH₃浓度主要受稻区施肥影响,在施肥后1 ~ 3d出现高峰,其后逐渐下降.从月尺度来看,ρ（NH₃）月平均值在7月达到峰值,为12.8 μg·m^-3;10月为1.6 μg·m^-3,为谷值.从小时尺度看,NH₃浓度受气象因子的影响因季节发生变化,主要表现为：四季中NH₃浓度与空气温度、太阳辐射均表现出显著正相关,在春夏两季,与风速呈显著正相关,而除冬季外其与空气相对湿度呈显著负相关.从日尺度看,NH₃浓度与空气温度、降雨量和太阳辐射均呈显著正相关,而与相对湿度呈显著负相关.在月尺度上,各单个气象因子与NH₃浓度无显著相关性.干沉降计算结果表明,以小时平均NH₃浓度计算得到的干沉降通量（以N计）为8.5 kg·（hm²·a）^-1,比以日平均计算的年通量高11.6%,比以月平均计算的年通量高12.4%.综上所述,亚热带稻区氨气浓度存在显著日变化和季节变化,加强氨气浓度的小时尺度观测,有助于揭示氨气浓度的多时间尺度变化特征和更准确定量氨气干沉降.     

水稻光合同化碳在土壤不同粒径、密度分组中的分配特征

水稻生长影响土壤有机质在土壤及其各组分中的分布,是关系土壤有机质储量的重要因子.为量化水稻光合同化碳在土壤不同粒径和密度组分中的分布,进而为水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究提供数据支撑,应用14C连续标记示踪技术,以当地主栽水稻品种"中优169"为供试作物,分别选取亚热带区4种典型稻田土壤,通过土壤有机质物理分组方法探讨了水稻根际输入的光合碳在土壤物理组分(粒径、密度)中的含量和分配特征.结果表明,水稻标记种植80 d后,250～2 000μm粒径的SOC14含量范围为118.23～309.94 mg.kg-1,SOC14/SOC的比例范围为0.52%～1.55%,均大于20～250μm、<20μm这2个粒径的SOC14含量和SOC14/SOC的比例,250～2 000μm、20～250μm这2个粒径的轻组组分的SOC14含量均显著大于相应的重组组分的SOC14含量,说明稻田生态系统通过水稻的根际沉积作用将有机碳(水稻光合同化碳)主要固定在大粒径的轻组组分中,从而提高了土壤有机碳含量.相关分析表明,250～2 000μm粒径与其轻、重组组分、<20μm粒径、20～250μm粒径的SOC14含量之间均呈显著性正相关,而<20μm、20～250μm粒径的轻组组分的SOC14含量之间呈极显著性负相关.     

木质素降解菌的分离鉴定及木素过氧化物酶的纯化

采用苯胺蓝脱色法,从活性污泥中分离筛选得到2株具有分泌木质素降解过氧化物酶能力的细菌菌株PKE117和PKE225.根据生理生化反应结果和16SrDNA序列分析,初步确定菌株PKE117为Pseudomanas属的1个新种,PKE225为Pseudomanas thermaerum的1个新菌株.对于菌株PKE117的发酵液依次经DEAE-纤维素32、Sephadex G-75凝胶过滤纯化,木素过氧化物酶的藜芦醇氧化比活力从0.87U/mg提高到204.5U/mg,酶的纯化倍数为235.1,回收率15%.     

生态沟渠对氮、磷污染物的拦截效应

将原农业排水沟渠改建成生态沟,以水生美人蕉、黑三棱、灯心草、铜钱草和绿狐尾藻等为试验植物,通过沟渠水样氮、磷去除的时空变化,各植物区泥沙和植物氮、磷含量的对比,探讨了生态沟渠对农业面源污染的阻控效应.结果表明,生态沟渠出水氮、磷浓度分别低于地表水环境质量标准Ⅳ类和Ⅱ类,整条生态沟渠对水体总氮、总磷的平均去除率分别为64.3%、69.7%.整条生态沟渠2010年和2011年拦截泥沙总量的平均值为40 400 kg,含泥沙氮52.4 kg,泥沙磷21.4 kg;其中各植物段拦截泥沙氮、磷量为水生美人蕉铜钱草黑三棱绿狐尾藻灯心草.生态沟渠植物每年累积带走的氮、磷量分别为7.9 kg和1.4 kg;5种植物氮、磷吸收量最高的是水生美人蕉和绿狐尾藻,二者的地上生物量与地下生物量比值也远高于其他3种植物.因此,生态沟渠对氮、磷污染物有较好的拦截效应,5种植物中氮、磷吸收效果最好的是水生美人蕉和绿狐尾藻.