利用微藻固定烟道气中CO2的实验研究

为获得能适合于烟道气条件下生长的微藻,找到一种高效的温室气体固定的方法,利用配置烟道气(CO₂和O₂的浓度分别为15%和2%)驯化稻田微藻混合试样,分离出对高浓度CO₂条件有很强适应力的微藻ZY-1,并研究了在不同培养条件下微藻ZY-1的生长情况.微藻ZY-1在CO₂浓度从10%～15%的范围内有较高生长力,在CO₂浓度为10%时,生长最好.微藻ZY-1对温度、气体流速、pH值等物理条件也有很宽的适应范围,在温度为25～30.C、流速为0.25～0.75L·min^-1、pH4～6范围内,生长基本稳定.在培养条件为10%CO₂、25.C、pH5.0时,微藻ZY-1的生长率最高,CO₂的固定率平均值为0.397%.可以认为,利用该藻固定烟道气温室气体具有一定的可行性.     

利用平板反应器大量培养高产油绿藻——尖状栅藻的生长和油脂积累规律

以新近分离的淡水绿藻--尖状栅藻(Scenedesmus acuminatus)为研究对象,将改良的BG-11培养基中的初始NaNO₃浓度降低为6.0mmol/L和3.6mmol/L,利用新设计的内置拉筋平板式光生物反应器对尖状栅藻(S. acuminatus)进行大量培养。测定不同时相的生物量、总脂含量、脂组分含量及脂肪酸组成和含量,分析尖状栅藻(S. acuminatus)大量培养时的生长和油脂积累规律。当初始NaNO₃浓度为6mmol/L时其最高生物量(6.27g/L)明显高于初始NaNO₃浓度为3.6mmol/L时的生物量(5.30g/L);而最高的总脂含量在初始NaNO₃浓度为3.6mmol/L时获得为干重的56.6%,高于初始NaNO₃浓度为6mmol/L时的总脂含量(51.6%)。总脂经硅胶柱层析分级后得到三种类型的脂组分:中性脂、糖脂和磷脂,随着培养时间的延长中性脂含量逐渐增加,培养至18d后,中性脂的含量分别达到总脂的 90.9%(6 mmol/L NaNO₃)和 92.0%(3.6 mmol/L NaNO₃)及干重的 47.5%(6.0 mmol/L NaNO₃)和 51.4%(3.6 mmol/L NaNO₃)。主要脂肪酸组成为棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚麻油酸和亚麻酸,这六种脂肪酸在不同时相的含量变化范围分别为89.92%~96.18%(占总脂肪酸)和12.5%~50.7%(占细胞干重)。总脂、中性脂及总脂肪酸单位体积产率分别为:0.18 g/L/d,0.16 g/L/d和0.15 g/L/d(6.0 mmol/L NaNO₃)及0.16 g/L/d,0.15 g/L/d和0.15 g/L/d(3.6 mmol/L NaNO₃)。研究结果表明,尖状栅藻(S. acuminatus)是一株易于规模化培养、脂肪酸组成适合于生物柴油生产的高产油微藻。     

黄土丘陵区不同演替阶段生物结皮对土壤CO2通量的影响

生物结皮是土壤表面具有光合活性的致密复合层,是土 气界面CO₂通量的影响因子之一.本文采用改进的Li-8100土壤碳通量测量系统,研究了黄土丘陵区退耕地上不同演替阶段生物结皮对土壤CO₂通量的影响.结果表明: 光照条件下,生物结皮土壤CO₂通量较除去生物结皮显著下降,其中藻结皮和藓结皮分别下降了92%和305%;生物结皮对土壤CO₂通量的降低程度与其生物组成和生物量有关,深色藻结皮和藓结皮土壤CO₂通量较裸地分别降低了141%和484%.生物结皮土壤CO₂通量的日变化呈降低-升高-降低的趋势,而裸地CO₂通量日变化趋势为单峰曲线,藻结皮、藓结皮的碳吸收峰值分别出现在8:00和9:00前后,其CO₂通量分别为0.13和-1.02 μmol CO₂·m^-2·s^-1;藻结皮24 h CO₂通量排放总量较裸地增加7.7%,而藓结皮减少了29.6%.生物结皮对土壤CO₂通量的影响显著,在评价退耕地土壤碳循环时,应考虑生物结皮的影响.     

蛋白核小球藻生长和无机碳利用对不同光照强度和CO2浓度的响应

为了探讨光照强度和CO₂浓度对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、无机碳利用的复合效应, 丰富绿藻中无机碳浓缩机制的资料, 该文设置两种光照强度(40和120 µmol photons•m^-2•s^-1)和两种CO₂浓度(0.04%和0.16%)组合成4种条件, 比较了蛋白核小球藻生长、无机碳浓度、pH补偿点、光合放氧速率、碳酸酐酶(CA)活性和α-CA基因转录表达对这4种培养条件的响应。结果发现: 蛋白核小球藻在高光强高CO₂浓度组生长最快; 低光强高CO₂浓度组培养体系中总无机碳浓度为1163.3 µmol•L^-1, 显著高于其他3组; 高光强低CO₂浓度组藻的pH补偿点最高(9.8), 而低光强高CO₂浓度组藻的pH补偿点最低(8.6); 低光强高CO₂浓度组藻的最大光合速率(V_max)和最大光合速率一半时的无机碳浓度(K_0.5)最高, 分别是其他3组的1.28-1.91倍和1.61-2.00倍; 高光强低CO₂浓度组藻的胞外CA活性最高; 而低光强低CO₂浓度组藻的胞外α-CA基因表达量显著高于其他3组。以上结果表明低CO₂浓度可促进蛋白核小球藻的pH补偿点和无机碳亲和力的提高, 诱导胞外CA活性及α-CA基因的表达; 该藻主要以HCO₃^-为无机碳源, 其对无机碳的利用受光照的调节。     

CO2浓度变化对拟柱胞藻生长与光合作用的影响

为了探讨大气CO₂浓度升高对水华藻类的影响,利用水华蓝藻-拟柱胞藻作为实验材料,研究了CO₂浓度升高对其生长生理和光合作用的影响,结果表明CO₂浓度升高,导致拟柱胞藻的生物量、最大光合放氧速率、光合效率显著增加。当CO₂浓度为700 mg/L以下,暗呼吸速率和光饱和点无明显影响,而CO₂浓度为1000 mg/L时,暗呼吸速率和光饱和点显著提高。随着CO₂浓度增加,藻细胞光合作用对无机碳的亲和力降低,同时胞外碳酸酐酶活性显著下降。这表明大气CO₂浓度的增加,有利于拟柱胞藻的生长和光合,进而增加了水华发生的风险。     

化学吸收剂单乙醇胺强化小球藻生长代谢及固碳效应的研究

近年来,为应对化石燃料燃烧造成的CO_(2)过度排放及由此带来的全球变暖和能源枯竭等问题,微藻固碳联产高值产品的CO_(2)减排策略备受关注,尤其是基于化学吸收法耦合能源微藻固碳的培养体系已成为新的研究热点。本文以优良CO_(2)耐受小球藻Chlorella sp.为试验藻株,探究添加不同质量浓度化学吸收剂单乙醇胺(MEA)在体积分数为20%的CO_(2)和通气比为0.33的条件下对小球藻生理生化特性及固碳效应的影响。结果表明,添加MEA可缓解由高浓度CO_(2)造成的培养基酸化对微藻的生长抑制,且适宜质量浓度的MEA可以有效提高小球藻的生长代谢、CO_(2)固定效率及光合活性。在50 mg/L MEA的条件下,小球藻的生物量、CO_(2)固定率和油脂含量达到最大值,分别为3.07 g/L、0.55 g CO_(2)(/L·d)和23.5%,与无MEA的对照相比分别提高了43.7%、45.6%和21.7%。综上所述,50 mg/L质量浓度的MEA作为CO_(2)吸收剂用于微藻培养体系可以显著提升小球藻在高浓度CO_(2)条件下的生物量、油脂积累以及固碳效率。以上结果可为微藻CO_(2)生物减排及清洁能源开发提供理论依据。     

富油能源微藻的筛选及产油性能评价

为了筛选具有产油潜力的能源微藻,以实验室保藏的20株淡水和海洋微藻(绿藻门18株,真眼点藻纲1株,硅藻纲1株)为研究对象,利用光径为3 cm柱状光生物反应器通气分批培养,通过测定微藻培养物的生物量和总脂含量等指标,从中筛选生长速度快、生物量和总脂含量高的微藻。结果表明:20株微藻的生物量和总脂含量分别在1.81~7.88g/L和16.0%~55.9% dw(% Dry weight)之间,筛选得到具有产油潜力的微藻9株,分别是栅藻(Scenedesmus sp.)(6.34g/L,55.9% dw)、麻织绿球藻(Chlorococcum tatrense)(5.93g/L,46.9% dw)、眼点拟微绿球藻(Nannochloropsis oculata)(7.88g/L,35.0% dw)、油面绿球藻(Chlorococcum oleofaciens)(5.58g/L,45.9% dw)、多形拟绿球藻(Pseudochlorococcum polymorphum)(6.10g/L,40.0% dw)、八月衣藻(Chlamydomonas augustae)(5.78g/L,40.5% dw)、椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)(5.56g/L,40.7%dw)、椭圆绿球藻(Chlorococcum ellipsoideum)(5.41g/L,38.0% dw)、雪绿球藻(Chlorococcum nivale)(5.55g/L,36.3% dw),其中最具产业化潜力的微藻为栅藻(Scenedesmus sp.),其总脂收获量和单位体积总脂产率分别为3.5 g/L和218.7mg/L·d。     

湿润亚热带峰丛洼地岩溶土壤系统中碳分布及其转移

以桂林丫吉村岩溶试验场为例,研究了湿润亚热带峰丛洼地表层岩溶带生物量碳库、凋落物碳库、土壤有机碳库(SOM)及其活泼性、有机碳分解速率、土壤中CO₂浓度和土壤呼吸CO₂排放,表明岩溶系统中丰富的碳库提供了系统中CO₂的来源,并用D¹³C证实春夏岩溶活跃季节中岩溶输出C约60%来自土壤CO₂.由此认为,驱动岩溶作用的CO₂并非直接来自大气CO₂,而是大气-植物-土壤-水碳素转移的结果,因而揭示了土壤作为碳环境地球化学界面对于表生带岩溶作用的驱动意义.     

城市绿地系统内外CO2浓度、δ13C、δ18O差异和来源及影响因素

采用离轴积分腔输出光谱技术测定夏季和冬季北京市4环路和北京园林科学研究院绿地系统空气中CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O值,在半小时尺度上分析了其变化特征和差异以及与车流量和气象因子的关联.结果表明： 4环路上车流量较大,夏季和冬季观测期间每日均超过15万辆次,有明显的早晚交通高峰.4环路与绿地系统的空气中CO₂浓度呈双峰曲线日变化,δ¹³C值呈双波谷曲线、δ¹⁸O值呈单波谷曲线日变化,夏季二者空气中的CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O差值远大于冬季.同位素定量区分结果显示,夏季观测期间4环路空气中CO₂主要来源于机动车尾气,约占64.9%,而绿地系统空气中CO₂主要来源于自养和异养呼吸,约占56.3%,冬季观测期间二者空气中CO₂均主要来源于机动车尾气.逐步回归分析表明,在半小时尺度上车流量和太阳辐射对绿地系统与4环路CO₂浓度差值产生显著影响,太阳辐射和相对湿度则是影响δ¹³C和δ¹⁸O差值的主要气象因子.绿地系统中的植物在生长季节通过光合作用吸收和消减化石燃料燃烧产生的CO₂来维持城市碳氧平衡,在改善城市生态环境方面发挥重要作用.     

城市绿地系统内外CO2浓度、δ13C、δ18O差异和来源及影响因素

采用离轴积分腔输出光谱技术测定夏季和冬季北京市4环路和北京园林科学研究院绿地系统空气中CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O值,在半小时尺度上分析了其变化特征和差异以及与车流量和气象因子的关联.结果表明： 4环路上车流量较大,夏季和冬季观测期间每日均超过15万辆次,有明显的早晚交通高峰.4环路与绿地系统的空气中CO₂浓度呈双峰曲线日变化,δ¹³C值呈双波谷曲线、δ¹⁸O值呈单波谷曲线日变化,夏季二者空气中的CO₂浓度、δ¹³C和δ¹⁸O差值远大于冬季.同位素定量区分结果显示,夏季观测期间4环路空气中CO₂主要来源于机动车尾气,约占64.9%,而绿地系统空气中CO₂主要来源于自养和异养呼吸,约占56.3%,冬季观测期间二者空气中CO₂均主要来源于机动车尾气.逐步回归分析表明,在半小时尺度上车流量和太阳辐射对绿地系统与4环路CO₂浓度差值产生显著影响,太阳辐射和相对湿度则是影响δ¹³C和δ¹⁸O差值的主要气象因子.绿地系统中的植物在生长季节通过光合作用吸收和消减化石燃料燃烧产生的CO₂来维持城市碳氧平衡,在改善城市生态环境方面发挥重要作用.     

CO2浓度升高与氮添加对三江平原湿地小叶章生长的影响

利用开顶箱薰气室,设置正常大气CO₂浓度(350 μmol·mol^-1)、高CO₂浓度(700 μmol·mol^-1)2个CO₂水平和不施氮(0 g N·m^-2)、中氮(5 g N·m^-2)和高氮(15 g N·m^-2)3个氮素水平,研究CO₂浓度升高和氮肥施用对三江平原草甸小叶章生长的影响.结果表明：随着CO₂浓度升高,小叶章物候期提前,其中抽穗期提前1～2 d,成熟期提前3 d;不施氮、中氮和高氮水平下, CO₂浓度升高使小叶章的分蘖分别增加8.2%(P<0.05)、8.4%(P<0.05)和5.5%(P>0.05);在小叶章生长初期,CO₂浓度升高对其生物量的增加有促进作用,拔节期和抽穗期小叶章地上生物量分别增加12.4%和20.9%(P<0.05);生长后期则对小叶章地下生物量的促进作用增大,腊熟期和成熟期的地下生物量分别增加20.5%和20.9% (P<0.05).小叶章生物量对高浓度CO₂的响应与供氮水平有关,供氮充足条件下, 高浓度CO₂对生物量的促进效应更大.     

Microalgae-mediated chemicals production and wastes removal

Biotechnology of microalgae has gained importance in recent years due to the development of new production and environmental technologies. Because their growth requires unexpensive substrates such as solar light and CO₂, microalgae can be used as cheap and effective biocatalysts to obtain high added-value compounds, from simple metabolites to complex molecules, i.e., chemicals, vitamins, carotenoids, pigments, or polysaccharides. During productive processes, the algal biomass formed may be used as a food source like proteins. On the other hand, microalgae can also be employed in contaminant bioelimination processes especially for nitrogen, phosphorus, or sulfur compounds. Particularly relevant is their use for heavy metal removal from wastewaters; upon enriching the biomass in the metal, they can be recovered, thereby providing economic advantages.

The use of immobilized microalgae in these processes is very adequate and offers significant advantages in bioreactors.     

CO2浓度升高和氮沉降对南亚热带主要乡土树种及群落生物量的影响

选取荷木、海南红豆、肖蒲桃、红鳞蒲桃和红锥5种南亚热带乡土树种构建混交群落,通过5年人为提高CO₂浓度和氮输入试验,研究碳-氮交互作用对南亚热带主要乡土树种及群落的生物量积累与分配的影响.结果表明：CO₂浓度升高及氮沉降对植物生物量的积累和分配的影响因树种不同而有显著差异.CO₂浓度升高和氮沉降对豆科植物生物量积累相对提高了49.3%和71.0%,且促进了阳生植物生物量的积累;氮沉降能显著提高偏阴生植物生物量积累,但在CO₂浓度升高条件下,其生物量积累低于对照.CO₂浓度升高抑制了阳生植物地下生物量的分配,但促进偏阴生植物地下生物量的分配.CO₂浓度升高、氮沉降以及碳-氮交互作用对南亚热带植物群落生物量积累均具有促进作用;CO₂浓度升高促进群落地下生物量积累,氮沉降显著提高其地上部分生物量分配.在全球变化背景下,南亚热带林业固碳树种适宜选用海南红豆和红锥.     

CO2浓度增加对半干旱区春小麦生产和水分利用效率的影响

为了解CO₂浓度升高条件下春小麦生产和水分利用效率(WUE)的响应特征,在典型半干旱区定西,利用开顶式气室(OTC)试验平台开展了CO₂浓度增加模拟试验.试验设对照(390 μmol·mol^-1)、480 μmol·mol^-1和570 μmol·mol^-1 3个CO₂浓度.结果表明: CO₂浓度升高使春小麦冠层空气温度小幅上升,10 cm深处的土壤环境温度下降;CO₂浓度增加对春小麦各器官生物量和总生物量都有明显促进作用,在480和570 μmol·mol^-1浓度下,地上干物质量平均增长20.6%和41.5%,总干物质量平均增长19.3%和39.6%.生物量增加主要是由茎叶干物质量增加所致,与生育中期物质生产能力明显增强有关;在两种CO₂浓度处理下,植株根冠比分别降低7.3%和11.8%,CO₂浓度增加对春小麦地上部分干物质积累的贡献大于地下部分;CO₂浓度升高主要通过影响穗粒数来影响最终产量,在480和570 μmol·mol^-1浓度下,小麦产量分别增加了8.9%和19.9%;大气CO₂浓度升高对春小麦光合作用影响的长期效应不明显,随CO₂浓度升高,光合速率显著提高,蒸腾速率降低,蒸发蒸腾量减小.随CO₂浓度升高,叶片、群体和产量3个水平的WUE都增加,其中群体水平的WUE增幅最大,产量水平的WUE增幅最小.     

CO2浓度增加对半干旱区春小麦生产和水分利用效率的影响

为了解CO₂浓度升高条件下春小麦生产和水分利用效率(WUE)的响应特征,在典型半干旱区定西,利用开顶式气室(OTC)试验平台开展了CO₂浓度增加模拟试验.试验设对照(390 μmol·mol^-1)、480 μmol·mol^-1和570 μmol·mol^-1 3个CO₂浓度.结果表明: CO₂浓度升高使春小麦冠层空气温度小幅上升,10 cm深处的土壤环境温度下降;CO₂浓度增加对春小麦各器官生物量和总生物量都有明显促进作用,在480和570 μmol·mol^-1浓度下,地上干物质量平均增长20.6%和41.5%,总干物质量平均增长19.3%和39.6%.生物量增加主要是由茎叶干物质量增加所致,与生育中期物质生产能力明显增强有关;在两种CO₂浓度处理下,植株根冠比分别降低7.3%和11.8%,CO₂浓度增加对春小麦地上部分干物质积累的贡献大于地下部分;CO₂浓度升高主要通过影响穗粒数来影响最终产量,在480和570 μmol·mol^-1浓度下,小麦产量分别增加了8.9%和19.9%;大气CO₂浓度升高对春小麦光合作用影响的长期效应不明显,随CO₂浓度升高,光合速率显著提高,蒸腾速率降低,蒸发蒸腾量减小.随CO₂浓度升高,叶片、群体和产量3个水平的WUE都增加,其中群体水平的WUE增幅最大,产量水平的WUE增幅最小.     

Nitrogen use efficiency by a slow-growing species as affected by CO2 levels, root temperature, N source and availability

This study examines the importance of N source and concentration on plant response to distinct CO₂ concentrations and root temperatures. The experimental design of this work was a factorial combination of: CO₂ concentration, nitrogen concentration, nitrogen source and root temperature. Carob (Ceratonia siliqua L.) was assessed as a potential model of a slow growing Mediterranean species.

The results showed that: 1) biomass increment under high CO₂ varied between 13 and 100 percnt; in relation to plants grown under the same conditions but at ambient CO₂ concentrations, depending on the root temperature and nitrogen source; 2) nitrate-fed plants attained a larger increase in biomass production compared to ammonium-fed ones. This performance seems to be linked to the co-ordinated regulation of the activities of glutamine synthetase and sucrose phosphate synthase. The variations in the magnitude and nature of growth responses to elevated CO₂ observed resulted in substantial changes in the chemical composition of the plant material and consequently in plant nitrogen use efficiency.

Although performed with seedlings and under controlled conditions, this work emphasizes the importance of the nitrogen source used by the plants, a factor rarely taken into consideration when forecasting plant responses to global changes. Particularly, the results presented here, highlight the potential for uncoupling biomass accumulation from increment of air CO₂ concentration and show that more than nitrogen availability N source may offset positive plant growth responses under elevated CO₂ and root temperature.     

大气CO2浓度增加与氮肥对棉花生物量、氮吸收量及土壤脲酶活性的影响

试验设置半开顶式CO₂人工气候室,研究了不同CO₂浓度处理(360、540 μmol·mol^-1)与施氮(N)量(0、150、300 和450 kg·hm^-2)对棉花干物质的积累与分配、氮素吸收量及土壤脲酶活性的影响.多样性指数和主成分分析表明: 各施N水平下,CO₂浓度增加下棉花蕾、茎、叶和整株的总干物质积累量显著增加;2个CO₂浓度下,300 kg·hm^-2-N (N₃₀₀)处理棉花蕾、茎、叶、根及整株干物质量显著高于其他3个N肥处理,合理的氮肥施用可显著提高棉花干物质积累量.棉花蕾和茎的氮素吸收量受CO₂浓度影响显著,与360 μmol·mol^-1CO₂浓度相比,CO₂浓度为540 μmol·mol^-1条件下蕾和茎的氮含量显著增加,其中N₃₀₀处理下蕾的氮含量最高,N₁₅₀和N₃₀₀处理茎的氮含量高于N₀和N₄₅₀处理;叶的氮素吸收量受CO₂和N的交互作用影响显著,在N₀、N₁₅₀、N₃₀₀处理下,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下叶的氮含量增加;棉花根的氮素吸收量受施N的影响显著,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下根的氮含量随着施N量的增加显著增加.总体上,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下棉花的氮素吸收量高于360 μmol·mol^-1 CO₂浓度,各CO₂和N组合处理下,棉花各器官的氮素积累量蕾铃最高,叶片居中,其次是茎秆,根系最低.各施N水平下,两个土层的土壤脲酶活性随着CO₂浓度升高而显著增加;不同CO₂浓度处理下,0~20 cm土层土壤脲酶活性随着施N量的增加而增加,20～40 cm土层N₃₀₀处理下的土壤脲酶活性高于其他N肥处理;CO₂和N互作下,0~20 cm土层土壤脲酶活性的平均值显著高于20~40 cm土层.大气CO₂浓度为540 μmol·mol^-1、氮肥施用量为300 kg·hm^-2可显著提高棉花干物质积累量和氮素吸收量.     

大气CO2浓度增加与氮肥对棉花生物量、氮吸收量及土壤脲酶活性的影响

试验设置半开顶式CO₂人工气候室,研究了不同CO₂浓度处理(360、540 μmol·mol^-1)与施氮(N)量(0、150、300 和450 kg·hm^-2)对棉花干物质的积累与分配、氮素吸收量及土壤脲酶活性的影响.多样性指数和主成分分析表明: 各施N水平下,CO₂浓度增加下棉花蕾、茎、叶和整株的总干物质积累量显著增加;2个CO₂浓度下,300 kg·hm^-2-N (N₃₀₀)处理棉花蕾、茎、叶、根及整株干物质量显著高于其他3个N肥处理,合理的氮肥施用可显著提高棉花干物质积累量.棉花蕾和茎的氮素吸收量受CO₂浓度影响显著,与360 μmol·mol^-1CO₂浓度相比,CO₂浓度为540 μmol·mol^-1条件下蕾和茎的氮含量显著增加,其中N₃₀₀处理下蕾的氮含量最高,N₁₅₀和N₃₀₀处理茎的氮含量高于N₀和N₄₅₀处理;叶的氮素吸收量受CO₂和N的交互作用影响显著,在N₀、N₁₅₀、N₃₀₀处理下,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下叶的氮含量增加;棉花根的氮素吸收量受施N的影响显著,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下根的氮含量随着施N量的增加显著增加.总体上,540 μmol·mol^-1CO₂浓度下棉花的氮素吸收量高于360 μmol·mol^-1 CO₂浓度,各CO₂和N组合处理下,棉花各器官的氮素积累量蕾铃最高,叶片居中,其次是茎秆,根系最低.各施N水平下,两个土层的土壤脲酶活性随着CO₂浓度升高而显著增加;不同CO₂浓度处理下,0~20 cm土层土壤脲酶活性随着施N量的增加而增加,20～40 cm土层N₃₀₀处理下的土壤脲酶活性高于其他N肥处理;CO₂和N互作下,0~20 cm土层土壤脲酶活性的平均值显著高于20~40 cm土层.大气CO₂浓度为540 μmol·mol^-1、氮肥施用量为300 kg·hm^-2可显著提高棉花干物质积累量和氮素吸收量.     

Hydrogenotrophic denitrification of synthetic aquaculture wastewater using membrane bioreactor

A hydrogenotrophic denitrification system was evaluated in removing nitrate from synthetic aquaculture wastewater for recirculation purposes. Two membrane bioreactor (MBR) systems, namely, aeration–denitrification system (ADS) and denitrification–aeration system (DAS) were studied with 50 mg/L of influent concentrations for both organic matter and nitrate nitrogen. The DAS achieved better removal efficiency of 91.4% total nitrogen (T-N) and denitrification rate of 363.7 mg/L.day at a HRT of 3 h compared to ADS. Further, there was no nitrite accumulation in the DAS effluent. The nitrite accumulation in ADS effluent was lesser when CO₂ was used as buffer rather than K₂HPO₄ and KH₂PO₄. Estimation of kinetic parameters of hydrogenotrophic bacteria indicated lesser sludge production compared to heterotrophic denitrification. In the DAS, membrane fouling was nonexistent in the aeration reactor that was used to produce the recirculating effluent. On the contrary, membrane fouling was observed in the denitrification reactor that supplied hydrogen to the mixed liquor. Thus, this study demonstrated DAS capability in maintaining the acceptable water quality appropriate for aquaculture, in which a closed recirculating system is typically used.     

Effects of desertification on the C:N:P stoichiometry of soil,microbes, and extracellular enzymes in a desert grassland

为探讨荒漠草地沙漠化对“土壤-微生物-胞外酶”系统生态化学计量的影响机理, 该研究采用空间序列代替时间演替的方法, 研究了宁夏盐池荒漠草地沙漠化过程中土壤、土壤微生物及土壤胞外酶碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的变异特征。结果表明: (1)随着荒漠草地沙漠化的不断加剧, 土壤C、N、P含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势, 而土壤C:N逐渐增加。(2)荒漠草地沙漠化过程中, 土壤微生物生物量C (MBC):微生物生物量P (MBP)、微生物生物量N (MBN):MBP和土壤β-葡萄糖苷酶(BG):N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)逐渐降低, 而土壤BG:磷酸酶(AP)和NAG:AP基本表现为增加趋势。(3)随着荒漠草地沙漠化程度的加剧, 土壤微生物C利用效率CUE_C:N和CUE_C:P与土壤微生物N利用效率NUE_N:C和土壤微生物P利用效率PUE_P:C的变化趋势相反。(4)荒漠草地土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶C:N化学计量(C:N, MBC:MBN, BG:NAG)与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量(N:P, MBN:MBP, NAG:AP)显著负相关, 而土壤和胞外酶C:N化学计量(C:N, BG:NAG)与土壤和胞外酶C:P化学计量(C:P, BG:AP)显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP显著正相关, 而与土壤NAG:AP显著负相关。分析表明, 荒漠草地沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化; 微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系, 为理解荒漠草地土壤-微生物系统C、N、P循环机制提供理论依据。