氮素形态对专用小麦中后期根际土壤微生物和酶活性的影响

采用盆栽方法研究了酰胺态氮、铵态氮和硝态氮对强筋小麦(Triticum aestivum L.)"豫麦34"、中筋小麦"豫麦49"和弱筋小麦"豫麦50"生育中后期根际微生物和土壤酶活性的影响.结果表明,专用小麦根际真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶活性以及根际pH值对氮素形态的反应不同."豫麦34"施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌(除成熟期外)和放线菌数量均具有明显的促进作用;"豫麦49"施用铵态氮,根际土壤细菌和放线菌数量最大,根际真菌数量在孕穗期和开花期以酰胺态氮处理最大,而成熟期以硝态氮处理最大;"豫麦50"施用硝态氮,对根际土壤真菌、细菌和放线菌数量均具有明显的促进作用.不同专用小麦品种均表现为在酰胺态氮处理下,根际土壤脲酶活性最高;在铵态氮处理下,根际土壤蛋白酶活性最高;在硝态氮处理下,根际土壤硝酸还原酶活性和pH值最高.     

施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响

研究了高产栽培条件下,不同施氮量和底施追施比例对土壤硝态氮和铵态氮含量时空变化的影响,同时计算了不同生育阶段土壤氮素的表观盈亏量.结果表明,与氮肥分期施用处理比较,氮肥全部用于拔节期追施处理降低了拔节期之前的土壤硝态氮含量,减少了拔节期之前土壤氮素的表观盈余量,降低了氮素向深层的淋洗;而挑旗期土壤硝态氮含量与氮肥分期施用处理无显著差异,但提高了土壤铵态氮含量;增加了成熟期0～60 cm土壤各土层土壤硝态氮含量和0～20 cm土壤铵态氮含量.氮肥全部用于拔节期追施的两处理间比较,在240 kg·hm^-2的基础上降低施氮量至168 kg·hm^-2,降低了挑旗期土壤硝态氮和铵态氮的含量,减少了挑旗期到成熟期土壤氮素的亏缺量,也使成熟期土壤硝态氮的含量降低.不同处理间籽粒产量和蛋白质产量无显著差异,施氮量为168 kg·hm^-2且全部用于拔节期追施的处理籽粒蛋白质含量最高.     

氮素形态对小麦花后不同器官内源激素含量的影响

采用盆栽方法,研究了酰胺态氮、铵态氮和硝态氮对小麦(Triticum aestivum)花后根系、旗叶和籽粒内源激素IAA、GA₃、ABA和ZR含量的影响。结果表明,小麦不同器官的内源激素含量对3种氮素形态的响应不同。氮素形态调节籽粒灌浆是通过根系、旗叶和籽粒中内源激素的协同作用而实现的。酰胺态氮与硝态氮处理相比,小麦花后5~15 d,旗叶GA₃含量、籽粒IAA和ABA含量较高,籽粒灌浆速率(Grain-filling rate, GFR)较高;花后15~25 d,根系GA₃含量、旗叶IAA和GA₃含量、籽粒ABA含量较高,籽粒IAA含量较低,GFR较低。铵态氮与硝态氮处理相比,小麦花后5 d,籽粒ZR含量较高;花后15 d前后,籽粒IAA、ABA含量较低,GFR较低;花后20~25 d,根系ZR、GA₃含量较低,旗叶IAA、GA₃含量较低,ABA含量较高,籽粒ABA、GA₃含量较低,IAA含量较高,GFR较高。铵态氮比硝态氮处理的小麦籽粒粒重显著增加。铵态氮和酰胺态氮处理比硝态氮处理增产显著。建议在‘豫麦49’施肥时,使用铵态氮或酰胺态氮并配施硝化抑制剂。     

阿魏酸、对羟基苯甲酸及其混合液对土壤氮及相关微生物的影响

通过室内培养法,研究了不同浓度的阿魏酸、对羟基苯甲酸及其混合液对土壤氮素、与氮素转化相关的微生物和酶的影响。结果表明,10^-4mol/L阿魏酸和对羟基苯甲酸使土壤铵态氮降低了11.18%和10.87%,硝态氮降低了6.33%和3.95%;10^-3mol/L阿魏酸、对羟基苯甲酸及其混合液分别使可溶性有机氮降低了6.59%、10.16%和10.39%。阿魏酸、对羟基苯甲酸及其混合液抑制了氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的生长,削弱了土壤脲酶与蛋白酶的活性。与对照相比,10^-4mol/L混合液降低了26.04%的氨化细菌、30.79%的硝化细菌和16.74%的反硝化细菌。10^-3mol/L阿魏酸减少了3.33%的土壤脲酶和20.87%的蛋白酶活性;10^-3mol/L对羟基苯甲酸降低了土壤脲酶6.63%,蛋白酶22.94%;10^-3mol/L混合液减少了土壤脲酶7.47%和蛋白酶23.79%。混合液对土壤氮素转化的抑制作用最强,表明阿魏酸和对羟基苯甲酸存在协同作用。阿魏酸和对羟基苯甲酸等酚酸类化合物通过抑制土壤氮素转化微生物及其酶活性,从而影响土壤氮素转化。     

干旱荒漠区不同灌木根际与非根际土壤氮素的含量特征

选取广泛分布于阿拉善干旱荒漠区的白刺、霸王、红砂、沙冬青、沙木蓼、梭梭和驼绒藜7种不同的旱生灌木,研究其根际与非根际土壤各种形态氮素、有机碳的含量特征及土壤pH的变化.结果表明,相对于非根际土壤,根际土壤全氮、铵态氮、硝态氮分别平均高24.9%、24.5%和65.1%,土壤有机碳平均高出18.5%,土壤pH值平均低0.14个单位.根际与非根际土壤的全氮、铵态氮、硝态氮、有机碳和pH之间都呈现出了极显著差异(p<0.01).7种灌木根际土壤全氮、硝态氮和有机碳含量均比非根际土壤含量高.除沙冬青根际铵态氮含量较非根际低以外,其余6种灌木根际土壤铵态氮含量均高于非根际土壤.梭梭的根际土壤pH高于非根际,其它6种灌木均是根际pH低于非根际土壤.在根际与非根际,土壤有机碳与土壤全氮之间均呈显著相关,二者表现为线性关系.而土壤全氮与铵态氮在根际与非根际则均无相关性,全氮与硝态氮在根际和非根际土壤均显著相关,且二者也呈线性相关.     

不同耕作方式下稻田土壤的氮素形态及氮素转化菌特征

在水稻不同生育期分层采集稻田土壤剖面样品,研究不同耕作方式（常耕CT、免耕NT、稻草还田常耕CTS、稻草还田免耕NTS）、不同土层稻田土壤的氮素（N）形态及氮素转化菌特征.结果表明：在N素转化菌方面,水稻整个生育期0～5 cm土层氨化细菌的数量以NTS处理最多;0～5 cm和5～12 cm土层亚硝化细菌数量CT处理高于NT处理,12～20 cm土层则相反;NTS较CTS处理降低了0～20 cm土层的亚硝化细菌和反硝化细菌数量;在水稻拔节期和成熟期,NT处理较CT处理提高了0～5 cm土层的嫌气性固氮菌数量.在N素形态方面,水稻整个生育期NT处理碱解N和全N较集中分布在0～5 cm土层,明显高于CT处理,而5～12 cm和12～20 cm土层比CT处理低;12～20 cm土层的铵态氮和硝态氮含量NT与CT处理差异不显著,而NTS处理0～20 cm土层的铵态氮和硝态氮含量均有所提高.相关分析和多元回归分析表明,铵态氮与氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌正相关程度最高,而碱解氮与嫌气性固氮菌正相关程度最高,均达极显著水平.综合各土层氮素转化菌数量与不同形态N含量,NTS更有利于稻田氮素供应与养分积累.     

外来入侵植物的氮代谢及其土壤氮特征

研究了4种外来入侵植物(五爪金龙、南美蟛蜞菊、金腰箭和马缨丹)和1种本地植物鸡矢藤(对照)的氮代谢及其土壤氮特征.结果表明:外来人侵植物的组织硝酸还原酶活性、根际土壤NH4-N、NO3-N含量、蛋白酶活性和脲酶活性均较高,分别为鸡矢藤的1.65～4.34、1.56～2.15、1.72～3.11、1.43～3.23和1.41～3.33倍,而植物组织硝态氮含量则较低,仅为鸡矢藤的17.5%～50.6%.相关分析表明:植物组织硝酸还原酶活性与根际土壤总氮、NH4-N、NO3-N含量呈显著正相关(P<0.05),与蛋白酶活性和脲酶活性呈极显著正相关(P<0.01).这说明,外来植物入侵使土壤氮代谢加快,氮的生物有效性增强,氮同化能力提高,并且较好地将植物体氮素代谢与土壤氮素代谢协调起来.因此,较强的氮素同化能力与加速土壤氮素的转化可能是植物成功入侵的重要机制之一.     

红壤区不同产量籼稻品种苗期根表和根际土壤硝化特征

以不同产量籼稻品种中旱22(ZH,高产品种)和禾盛10号(HS,低产品种)为材料,采用根际培养箱(三室)--速冻切片技术研究了红壤水稻土种植条件下,水稻苗期生长、氮素积累和氮素利用率(NUE)、根孔隙度(POR)、根际土壤矿质态氮含量和硝化强度.结果表明,ZH苗期生长、氮素吸收及NUE均显著优于HS,且ZH单株不定根数量及根系通气组织发育程度(用POR表示)均显著高于HS.ZH根际和土体土壤中铵(NH+4)含量始终低于HS,而硝(NO-3)含量则始终高于HS,但二者根表土壤NH+4和NO-3含量均无显著差异.ZH和HS硝化强度最大发生部位均是在距根表2 mm的根际土壤,分别为:0.48 μmol kg-1h-1和0.31 μmol kg-1h-1.随着距根表越远,硝化强度就越弱,直至距根表10～20 mm处土壤硝化强度就接近于土体土壤.ZH根际土壤硝化强度始终显著高于HS,但二者根表和土体土壤硝化强度均无显著差异.与不种水稻的CK相比,根际土壤硝化强度提高了约2～3.5倍.尽管红壤水稻土硝化作用很弱,但红壤区水稻根际硝化作用与水稻苗期生长和氮素营养密切相关.     

不同氮效率水稻生育后期根表和根际土壤硝化特征

通过田间试验研究了不同氮效率粳稻品种4007(氮高效)和Elio(氮低效)生育后期在N0(0 kgN hm-2)、N180(180 kgN hm-2)和N300(300 kgN hm-2)水平下根表、根际和土体土壤pH值、铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)含量、硝化强度和氨氧化细菌(AOB)数量.结果表明无论是齐穗期、灌浆期还是成熟期,根表土壤pH值均显著低于根际和土体土壤.土壤pH值范围在5.95至6.84之间变化.土壤NH+4-N含量随水稻生长显著下降,且随施氮量增加而显著增加.根表土壤NH+4-N有明显亏缺区,且随距水稻根表距离增加,NH+4-N含量逐渐升高.土壤NO-3-N含量随水稻生长显著增加,施氮处理均显著高于不施氮处理,但N180和N300处理差异不显著.NO-3-N含量表现为根际>土体>根表.水稻根表和根际土壤硝化强度随水稻生长显著下降,而土体土壤硝化强度随时间延长小幅增加.施氮显著提高4007水稻根表土壤在齐穗和收获期硝化强度以及Elio在齐穗期根际硝化强度,但在施氮处理N180和N300中无显著差异.在整个采样期间,土壤硝化强度均表现为根际>根表>土体.水稻根表和根际AOB数量随水稻生长而显著降低,而土体土壤AOB数量无显著变化.例如,根表土壤AOB数量在齐穗期、灌浆期和收获期分别为16.7×105、8.77×105个g-1 dry soil和8.01×105个g-1 dry soil.根表和根际土壤AOB数量无显著差异,但二者显著高于土体土壤AOB数量.就两个氮效率水稻品种而言,土壤pH值基本无差异.4007土壤NH+4-N含量均显著高于Elio.在齐穗期水稻根表、根际和土体土壤NO-3-N含量在N180水平下均表现为Elio显著高于4007.而在灌浆期和收获期,水稻根表、根际和土体土壤则表现为4007显著高于Elio.在所有采样期,两个水稻品种土体土壤硝化强度和AOB数量在3个施氮量下均无显著差异.Elio根表和根际土壤硝化强度和AOB数量在水稻灌浆期之前一直显著高于4007,而在灌浆期之后则显著低于4007,且最终产量和氮素利用率(NUE)显著低于4007,这可能是由于4007灌浆期后硝化作用强,根际产生的NO-3-N含量高,从而4007根吸收NO-3-N的量也高造成的.因此水稻灌浆期和收获期根表和根际硝化作用以及AOB与水稻高产及氮素高效利用密切相关.     

黄土丘陵区不同植被土壤氮素转化微生物生理群特征及差异

采用最大或然计数法(most probable number, MPN)对黄土高原洞子沟流域不同植被恢复阶段土壤氮素微生物生理群(氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌)数量分布特征进行了测定,结果表明:1)土壤氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量随植被恢复而增加,三者最大值分别为最小值的74、4和31倍,其中氨化细菌和反硝化细菌的数量在铁杆蒿群落最低,辽东栎群落最高,亚硝化细菌数量在丁香群落最低,辽东栎群落最高;2)植被恢复对各氮素生理群影响不同,对氨化细菌影响最大,其次分别为反硝化细菌和亚硝化细菌;3)各氮素生理群数量差异较大,氨化细菌>反硝化细菌>亚硝化细菌。研究区氨化细菌占总数的75%-80%,反硝化细菌占20%-25%时,生态系统最为稳定;4)土壤理化性质与各功能菌关系紧密,其中,土壤容重和硝态氮含量与微生物数量相关性最大,全钾、矿化氮和微生物量氮也表现出很大的相关性。     

浮床空心菜对氮循环细菌数量与分布和氮素净化效果的影响

通过在塑料水箱中水培空心菜(Ipomoea aquatica),研究浮床空心菜对氮循环细菌数量、分布和氮素净化效果的影响。研究结果表明,浮床空心菜氮循环细菌总数、氨化菌、亚硝化菌、硝化菌数量极显著高于空白对照(P<0.01),浮床空心菜反硝化菌数量与空白对照差异不显著(P>0.05);氨化菌在根内、根面、水体中的分布差异不大,亚硝化菌主要分布在根内和根面,硝化菌主要分布在根面,反硝化菌主要分布在水体中;试验结束时,浮床空心菜系统和空白对照对氨氮的去除率分别为91.8%和88.5%,对总氮的去除率分别为48.2%和62.1%。通过浮床空心菜各种氮循环细菌数量、分布与氮素浓度的相关性分析,发现浮床空心菜系统中氮素的去除是植物吸收,根系表面的氨化作用,以及水体中硝化、反硝化共同作用的结果,而空白对照系统中氮素的主要去除途径是微生物的硝化/反硝化作用以及氨挥发。     

浮床黑麦草对城市生活污水氮循环细菌繁衍和脱氮效果的影响

通过设施大棚内容积为1.5m3的人工模拟池试验,研究了浮床黑麦草对模拟城市生活污水氮循环细菌繁衍和脱氮效果的影响。通过研究,阐明浮床植物去除污染水体氮素的可能途径。研究结果表明:浮床黑麦草对模拟城市生活污水总氮和氨氮的去除效果分别达到了31.6%和43.0%;浮床黑麦草根际和根系正下方是各类氮循环细菌生长的最佳区域;浮床黑麦草处理有效地提高了系统氮循环细菌的数量,16d的试验结束时细菌总数(A,单位为CFU.mL-1)达到最大值,其lg(A/(CFU.mL-1))增加至8.82,各类氮循环细菌比对照高3-5个数量级;同时,浮床黑麦草处理显著提高了氮循环细菌的群落多样性,系统内氨化菌、硝化菌、亚硝化菌和反硝化菌共存;明确了浮床黑麦草的吸收同化和氮循环细菌的生物脱氮是浮床黑麦草净化水质的两个重要途径。     

水氮配合对绿洲沙地农田玉米产量、土壤硝态氮和氮平衡的影响

在黑河中游边缘绿洲沙地农田研究了不同的水氮配合对玉米产量、土壤硝态氮在剖面中的累积和氮平衡的影响.结果表明,施氮处理较不施氮处理产量增加48.22%～108.6%,施氮量超过225 kg hm-2,玉米产量不再显著增加.受土壤结构影响土壤硝态氮在土壤中呈"W"型分布,即土壤硝态氮含量在0～20 cm、140～160 cm和260～300 cm土层均出现峰值,并随施氮量增加,峰值增高.在常规高灌溉量处理硝态氮含量峰值最高值出现在260～300 cm土层,节水25%灌溉处理硝态氮含量峰值最高值出现在土壤表层0～20 cm土层.在常规高灌溉量处理0～300 cm土层中200～300土层硝态氮累积量所占比例最高,介于27.56%～51.86%之间;节水25%灌溉处理在0～300 cm土层中100～200土层硝态氮累积量所占比例最高,介于32.94%～38.07%之间;表明低灌溉处理下土壤硝态氮在土壤浅层累积较多,而高灌溉处理使更多的硝态氮淋溶至土壤深层.与2006年相比,2007年不施氮处理0～200 cm土层土壤硝态氮含量和积累量均明显减少;而施氮处理变化很小,在低灌溉处理甚至表现出硝态氮含量和积累量增加,表明施氮是土壤硝态氮累积的主要来源,而灌溉则使硝态氮向土壤深层淋溶.0～200 cm 土层土壤硝态氮累积量平均介于27.66～116.68 kg hm-2、氮素表观损失量平均介于77.35～260.96 kg hm-2,和施氮量均呈线性相关,即随施氮量增加,土壤硝态氮累积量和氮素表观损失量均增加,相关系数R2介于0.79～0.99之间,相关均显著.随施氮量增加,玉米总吸氮量和氮收获指数增加,氮的农学利用率降低,而灌溉的影响较小.施氮量超过225 kg hm-2时,地上部植株氮肥吸收利用率和籽粒氮肥吸收利用率开始有降低趋势.所以,在沙地农田,节水10%～25%的灌溉水平和225 kg hm-2的施氮水平可以在避免水肥过量投入的基础上减少土壤有机氮淋溶对地下水造成的污染威胁.     

盐渍区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态变化的影响

土壤硝态氮动态变化和残留与农田硝态氮淋溶以及地下水硝态氮污染密切相关。为了促进海河低平原盐渍区农田氮肥合理利用以及农业可持续发展,试验在盐化潮土条件下,通过设计不同施氮量（0,70,140,210kg N hm^-2）处理,重点研究了该区农田氮肥施用量对土壤硝态氮动态、残留以及土壤氮损失的影响。结果表明：（1）0～100cm土壤剖面硝态氮总量随施氮量显著增加,施用氮肥没有改变剖面硝态氮总量随玉米生育进程波状变化趋势,但明显增强了其变化幅度;（2）施氮改变了硝态氮土壤剖面空间分布状态,表现出施氮后上部土层（0～40cm）硝态氮比例显著增加而后迅速降低的趋势;（3）硝态氮残留与氮素损失随施氮量增加而增加,且N210和N140处理下氮素损失量显著高于N70和N0。     

In situ simultaneous organics and nitrogen removal from recycled landfill leachate using an anaerobic-aerobic process

An anaerobic-aerobic process including a fresh refuse landfill reactor as denitrifying reactor, a well-decomposed refuse reactor as methanogenesis reactor and an aerobic activated sludge reactor as nitrifying reactor was operated by leachate recirculation to remove organic and nitrogen simultaneously. The results indicated that denitrification and methanogenesis were carried out successfully in the fresh refuse and well-decomposed landfill reactors, respectively, while the nitrification of NH(4)(+)-N was performed in the aerobic reactor. The maximum organic removal rate was 1.78 kg COD/m(3)d in the well-decomposed refuse landfill reactor while the NH(4)(+)-N removal rate was 0.18 kg NH(4)(+)-N/m(3)d in the aerobic reactor. The biogas from fresh refuse reactors and well-decomposed refuse landfill reactors were consisted of mainly carbon dioxide and methane, respectively. The volume fraction of N(2) increased with the increase of NO(3)(-)-N concentration and decreased with the drop of NO(3)(-)-N concentration. The denitrifying bacteria mustered mainly in middle layer and the denitrifying bacteria population had a good correlation with NO(3)(-)-N concentration.     

一株海水异养硝化-好氧反硝化菌系统发育及脱氮特性

【目的】确定一株分离自海水的异养硝化-好氧反硝化菌的系统发育地位并探索其脱氮特性和机理,以期为解释异养硝化-好氧反硝化机理以及改进海水养殖及废水的生物脱氮工艺提供理论依据。【方法】通过形态观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析,鉴定该菌株;通过测定菌株在不同无机氮源降解测试液中的生长和脱氮效率,分析其异养硝化和好氧反硝化性能。【结果】经鉴定该菌株属于盐单胞菌属(Halomonas);最适生长条件为盐度3%、pH 8.5、温度28℃、碳氮比10:1,在盐度为15%的培养液中仍能生长;可以同时去除氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮,24 h时对NH4+-N、NO2--N、和NO3--N的去除率可分别达到98.29%、99.07%、96.48%,3种形态无机氮同时存在时,会优先利用NH4+-N,且总无机氮去除率较单一存在时更高,说明该菌株可实现同步硝化反硝化。【结论】该分离自海水的异养硝化-好氧反硝化菌属于盐单胞菌属(Halomonas),在高盐环境中仍能生长,同时具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力,能够独立完成脱氮的全部过程。     

不同施氮量下灌水量对小麦耗水特性和氮素分配的影响

研究了不同施氮量条件下灌水量对高产小麦耗水特性和氮素分配利用的影响。设置4个施氮水平:0kg·hm-2(N0)、120kg·hm-2(N1)、210kg·hm-2(N2)和300kg·hm-2(N3),在每个施氮水平下设置4个灌水量处理:不浇水(W0)、底墒水+拔节水(W1)、底墒水+拔节水+开花水(W2)、底墒水+拔节水+开花水+灌浆水(W3),每次灌水量60mm。结果表明:(1)在N0水平下W0处理日耗水量以拔节至开花期最高,在N1水平下,拔节至开花期日耗水量与开花至成熟期的无显著差异。同一施氮水平下,小麦开花后总耗水量、耗水模系数和日耗水量随灌水量的增加而提高,但产量随灌水量的增加先升高后降低。(2)同一施氮水平下,成熟期W1处理20—140cm各土层土壤含水量低于W2和W3处理,140—200cm土层土壤含水量与W2处理无显著差异;W1处理0—40cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在籽粒中的分配比例高于W2和W3处理,100—140cm土层土壤硝态氮含量及植株氮素在营养器官中的分配量和分配比例低于W2和W3处理。表明灌溉底墒水和拔节水的W1处理,促进了小麦对20—140cm土层土壤水的吸收利用,减少了土壤硝态氮向100cm以下土层的淋溶,而且有利于营养器官中氮素向籽粒的再分配,水分和氮素利用效率较高。(3)在试验条件下,施纯氮210kg·hm-2、灌溉底墒水和拔节水的N2W1处理,籽粒产量最高,水分利用效率和氮素利用效率较高,可供生产中参考。     

NO3-态氮对花生结瘤与固氮作用的影响

NO     

生物反应器填埋场系统渗滤液的脱氮性能

利用填埋场垂直分布的好氧-缺氧-厌氧的独特生态环境,并采用填埋垃圾上层间歇曝气充氧的方式,研究了生物反应器填埋场系统渗滤液的脱N性能.结果表明,填埋垃圾上层间歇曝气充氧,促进了填埋垃圾层硝化细菌和反硝化细菌的生长,且可使反硝化细菌的数量比普通的填埋垃圾层高4～13个数量级,硝化细菌的最大数量可达到10⁹个·g^-1;营建了填埋场内硝化、反硝化等脱N反应的生物环境,有利于回流渗滤液含N化合物的去除.试验结束时,其渗滤液NH₄⁺-N和TN浓度分别为186和289 mg·L^-1,仅为对照的18%和26％.此外,填埋垃圾上层间歇曝气充氧也有利于填埋垃圾的降解,提高垃圾的稳定化效果.