造纸废水灌溉黄河三角洲重度退化滨海盐碱湿地对土壤化学性质的影响

造纸废水含有大量有机营养物质,可以用来恢复退化湿地。研究了处理后的造纸废水灌溉重度退化滨海盐碱湿地对土壤pH值、水溶性总盐、Na+、Cl-以及营养成分的影响。结果表明:灌溉后土壤pH值略有升高,没有加重土壤碱化;土壤水溶性总盐、Na+、Cl-分别比对照降低9.61%37.05%、3.16%21.66%、5.38%28.44%,且上层土壤降低率高于中下层土壤;土壤有机质、碱解氮、速效磷含量显著提高,增加率分别比对照高13.68%31.45%、30.01%101.2%、1.08%18.28%;速效钾含量没有显著提高。和正常芦苇湿地比较可知:灌溉后重度退化滨海盐碱湿地土壤化学性质得到改善,达到芦苇生长条件,可以进行芦苇湿地的恢复与重建。     

造纸废水灌溉对黄河三角洲盐碱地土壤酶活性的影响

造纸废水含有大量有机营养物质,经生物塘处理后灌溉退化滨海盐碱地可以有效改善土壤化学性质。分析了不同灌溉方式对土壤脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性的影响。结果表明：在废水灌溉、清污轮灌和清水灌溉3种处理下,棉田土壤的脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性均有显著提高;同样,清污轮灌模式下,轻度、中度及重度盐碱化土壤的脲酶、磷酸酶和脱氢酶活性也均有较显著的提高。较之棉田土壤和轻度盐碱化土壤,中度和重度盐碱化土壤酶活性的提高更为显著,具体表现为,与对照相比,中度盐碱化土壤的脲酶、磷酸酶以及脱氢酶活性分别提高了44.7%、15.6%、12.4%, 重度盐碱化土壤分别提高了823%、551%、320%。研究证明造纸废水灌溉不但可以提升退化盐碱地的土壤肥力,还可以显著提高退化盐碱地的土壤酶活性。     

天津滨海典型盐碱湿地土壤种子库特征及CCA分析

选取天津滨海地区典型盐碱湿地,进行土壤种子库采样及萌发试验,同时测定土壤理化性质。采用典范对应分析法(CCA)对土壤种子库和土壤特征因子的关系进行研究。结果表明:4个样地土壤种子库储量较大,但物种组成单一,为滨海地区指示性盐生植物。与人工湿地相比,自然保护湿地具有物种丰富度高,群落结构稳定的优点,但受到干扰最小,种子库密度却最低。种子库种子萌发率曲线呈不规则的抛物形状,萌发数量曲线呈"S"型分布,土壤板结程度对萌发率有较大影响。土壤种子库垂直分层结构明显,随土壤深度加深,种子库密度降低,10～15 cm采样层仍保留大量活性种子。通过CCA分析,发现土壤种子库呈现明显的3个聚类;且土壤种子库受全盐量、有机质、pH影响较大,但土壤通透性这一因素也不容忽视。     

应用土壤质量退化指数计算松嫩盐碱草地土壤营养位

土壤质量退化指数是一种定量评价土壤质量的方法,以某一土壤类型为基准,计算其他土壤类型与基准土壤类型之间各土壤属性的差异,进而反应土壤质量退化或改善的程度.采用1999年的数据应用该方法评价土壤营养状况,计算土壤营养位,分析松嫩盐碱草地植被种群分布格局与土壤营养的关系,从而探讨应用土壤质量退化指数计算土壤营养位的可行性.应用土壤质量退化指数评价土壤营养位得到的结果与主成分分析法的基本一致,并且方法更为简便,更利于土壤营养位分析在生产实践中应用.     

人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化

人工湿地通过模拟自然湿地的生态系统,能够实现污染物的去除,是一种高效经济的污水处理手段,但是对人工湿地处理后污水中细菌群落的研究较少。采集了造纸厂排污口和人工湿地出水口的水样,检测了溶解氧、pH值和盐度等水质指标,对主要污染物的含量进行了测定和分析,并利用DGGE技术对细菌群落的变化进行了研究。结果表明:(1)造纸污水经人工湿地处理后水质有明显提高;(2)人工湿地处理后细菌群落结构发生变化,优势菌由γ变形菌和衣原体变为α变形菌,而且微生物多样性指数Shannon-Wiener's降低;(3)人工湿地处理前污水中存在着大量致病微生物和降解微生物,处理后以环境友好的固氮菌和少量致病菌为主。研究结果揭示了人工湿地不仅可以去除造纸废水中的污染物,改善水质而且可以大大减少向环境中排放的致病微生物,防止由致病微生物引起的生态灾难的发生,为将来人工湿地应用于工业污水处理和微生物生态安全评估提供有效可靠的依据。     

鄱阳湖典型湿地植物群落土壤酶活性

调查了鄱阳湖典型湿地植物群落表层土壤(0～10 cm)养分性状及土壤酶活性.结果表明:不同群落之间显示了较明显的土壤养分性状及土壤酶活差异.灰化薹草群落与水蓼群落显示了较高的土壤有机质、全氮、有效氮、全磷与有效磷含量,而芦苇群落土壤养分含量明显低于其他群落.灰化薹草群落与水蓼群落土壤蔗糖酶活性与蛋白酶活性也明显高于其他群落;此外,脲酶活性和酸性磷酸酶活性也以水蓼群落与灰化薹草群落最高.表明这2种植物群落土壤中碳、氮、磷等元素转化速率要高于其他植物群落.芦苇群落与芦苇(荻)群落则显示了较低的土壤蔗糖酶活性、蛋白酶活性、脲酶活性和酸性磷酸酶活性.相比较而言,多酚氧化酶以芦苇群落最高,其次为阿及薹草群落、水蓼群落和灰化薹草群落;香蒲群落多酚氧化酶活性则显著低于其他群落.相关分析表明:多酚氧化酶活性与土壤养分含量关系不密切;蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性与土壤有机质及氮素含量则呈明显的正相关,在一定程度上可表征湿地土壤质量的演变动态.     

降雨量改变对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响

全球变化背景下,降雨模式变化造成土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要驱动力。但滨海湿地如何响应降雨模式变化,进而引起生态系统蓝碳功能改变的机制尚不清楚。依托黄河三角洲滨海湿地增减雨野外控制试验平台,采用土壤碳通量观测系统(LI—8100)对湿地土壤呼吸速率进行监测,探究了2017年黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸及环境、生物因子对减雨60%、减雨40%、对照60%、对照40%、增雨40%、增雨60%等变化的响应及机制。结果表明:1)随着降雨量增加,湿地土壤温度逐渐降低;同时增雨和减雨处理均显著提高了湿地土壤湿度(P0.05)。(2)降雨量变化显著影响湿地植被物种组成、地上和地下生物量分配以及植被根冠比(P0.05)。增雨40%和增雨60%均显著提高了湿地植物种类和植被根冠比,但同时显著降低了湿地植被地上生物量。此外,增雨40%和减雨60%处理均显著提高了湿地植被地下生物量。(3)降雨量变化对2017年湿地季节土壤呼吸无显著影响,但在湿地非淹水期,增雨60%和增雨40%均显著提高了湿地土壤呼吸速率(P0.05)。(4)2017年湿地不同降雨处理的土壤呼吸与土壤湿度均呈二次曲线关系(P0.05),相关系数随降雨量增加而降低;同时在非淹水期不同降雨处理的土壤呼吸与土壤温度均指数相关(P0.05),土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))随降雨量增加而增大。在淹水期不同降雨处理土壤呼吸与土壤温度无显著相关关系。(5)淹水期土壤呼吸速率与地表水位呈指数负相关(P0.001)。     

滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述

土壤微生物是滨海湿地生态系统中不可或缺的关键组分,在土壤发育、物质循环和污染物净化等诸多土壤生态过程中发挥着重要作用,对滨海湿地生态系统的维持与健康具有重大影响。系统梳理了滨海湿地土壤微生物群落结构特征和多样性,综述了土壤理化性质、植被状况、水文因素、生物入侵、全球变化、湿地开垦、石油污染等因素对滨海湿地土壤微生物的影响。在此基础上,对今后的研究重点提出了4个方面的展望:(1)加强全球变化多因子交互作用下滨海湿地土壤微生物的响应机制;(2)强化滨海湿地土壤微生物与环境因子的互作机理;(3)深化滨海湿地水动力条件对土壤微生物的影响机制;(4)开展土壤微生物与滨海湿地生态系统物质循环综合研究。研究以期为滨海湿地生态系统的保护和修复提供参考。     

盐碱土壤与非盐碱土壤微生物的抗盐碱特性

为了比较分析盐碱土壤与非盐碱土壤微生物资源抗盐碱性差异,本研究利用含有不同浓度Na2CO3、NaHCO3和pH的培养基对盐碱土壤和非盐碱土壤细菌进行培养计数.结果显示:非盐碱土壤出菌数量随Na2CO3、pH和NaHCO3浓度升高而下降,盐碱土壤细菌出菌数量随着Na2CO3、pH和NaHCO3浓度升高先是升高然后下降,最高值分别出现在200 mmol/L NaHCO3、50 mmol/L Na2CO3和pH 9.0的分离平板上.此外,高Na2CO3、pH和NaHCO3浓度的平板中盐碱土壤出菌数量远高于非盐碱土壤;以上结果可见,耐盐碱细菌资源主要集中分布在盐碱土壤中,在非盐碱土壤中虽有分布,但是仅占有很少一部分.     

土壤活性有机碳及碳库管理指数对高寒湿地退化的响应

探明高寒湿地土壤活性有机碳及碳库管理指数变化与湿地退化的关系,对退化湿地生态恢复具有重要意义。以若尔盖湿地自然保护区的相对原生沼泽(RPM)、轻度退化沼泽(LDM)、中度退化沼泽(MDM)、重度退化沼泽(HDM)和极重度退化沼泽(SDM)湿地土壤为对象,研究土壤总有机碳、活性有机碳组分含量及碳库管理指数对高寒湿地退化的响应。结果表明:0～100 cm范围内土层总有机碳(TOC)含量表现为RPM>LDM>MDM>HDM>SDM;与RPM相比,各退化湿地土壤的水溶性有机碳(WSOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(PXOC)含量均降低,尤以MDM、HDM和SDM降低显著,其WSOC、DOC和PXOC含量的降幅分别为25.79%～76.76%、35.90%～92.81%、32.07%～80.06%。随着湿地退化程度的加剧,3种活性有机碳的分配比例逐渐增加,碳库管理指数却逐渐减小。由此可见,高寒湿地退化可能会通过增加湿地土壤有机碳活性,降低土壤碳"汇"能力和湿地土壤质量。     

造纸废水灌溉对毛白杨苗木生长及养分状况的影响

为了探讨工业造纸废水用于杨树人工林灌溉的可行性,以三倍体毛白杨(triploid Populus tomentosa)1年生盆栽苗木为对象,研究了不同浓度造纸废水(分别稀释到12.5％ (IF7Q)、16.7％ (1F5Q)、25％(1F3Q)、33.3％ (1F2Q)、50％ (1F1Q))灌溉对苗木生长及养分状况、土壤化学性质的影响.结果表明:造纸废水灌溉对土壤pH值、速效P含量无显著影响(P＞0.05),但能显著提高土壤有机质、全N及碱解N的含量(P＜0.05).适当稀释的废水灌溉能促进三倍体毛白杨的苗木生长,提高土壤和植株养分水平:灌溉后1F5Q地径、苗高生长量分别为10.5 mm和97.3 cm,较CK分别显著增加102％和47％ (P＜0.05);1F5Q和1F3Q处理苗木总生物量为247 g和230 g,分别较CK显著提高19％和11％(P＜0.05);废水灌溉可显著提高植株根、叶N含量和茎P含量(P＜0.05),但对植株叶、根P含量和茎N含量影响不大(P＞0.05).造纸废水通过一定处理后,可应用于苗木灌溉并促进其生长,提高地力.对于三倍体毛白杨,将废水稀释到16％-25％能起到较好的灌溉效果.     

Phyto-extraction of heavy metals and biochemical changes with Brassica nigra L. grown in rayon grade paper mill effluent irrigated soil

In this study, distribution of metal accumulation and their biological changes of Indian mustard plants (Brassica nigra L.) grown in soil irrigated with different concentration of rayon grade paper effluent (RGPE, 25%, 50%, 75%, 100%, v/v) were studied. A pronounced effect was recorded at 50% (v/v) RGPE on germination of seeds, amylase activity and other growth parameters in Indian mustard plants. An increase in the chlorophyll and protein contents was also recorded at <50% (v/v) RGPE followed by a decrease at higher concentrations of RGPE (>75%). A significant increase lipid peroxidation was recorded, which was evidenced by the increased malondialdehyde (MDA) content in shoot, leaves and seeds in tested plant at all the concentrations of RGPE. This Indian mustard plants (Brassica nigra L.) are well adapted for tolerance of significant amount of heavy metals due to increased level of antioxidants (cysteine and ascorbic acid) in root shoot and leaves of treated plants at all concentration of RGPE. Moreover, it is also important that RGPE should be treated to bring down the metal concentration well within the prescribed limit prior to use in agricultural soil for ferti-irrigation.     

灌溉对土壤盐分的影响及微咸水利用的模拟研究

在土地利用分析模型PS123的基础上,以土壤盐分主要影响作物水分吸收为突破口,将盐分对作物生长的影响结合到模型中,以使模型更加适合于盐渍化土地和微咸水灌溉的使用。并运用田间试验对模型进行了验证,模拟结果较好。利用模型对微咸水不同的灌溉方案对土壤盐分的影响进行分析,提出了合理的灌溉方案。盐渍化地区地下水位埋深应控制在2．0～2．5m以下,微咸水灌溉宜采用少次多量的措施进行较大定额灌溉,且不能连续灌溉。     

滨海盐渍土壤中不同类型盐生植物富集镉的效应

为了利用被镉污染的滨海盐渍土壤,通过实验对比分析3种不同类型盐生植物对盐渍土中镉的富集效应,以期初步探明不同类型盐生植物在镉污染盐渍土壤修复中的效果。选择的3种盐生植物类型是:聚盐盐生植物,泌盐盐生植物和避盐盐生植物。通过温室盆栽实验,将植物在不同镉含量的盐渍土壤中种植培养60 d,测定和分析不同类型盐生植物对镉的生物浓缩因子、转移系数以及植株内地上部分和根部生物量和镉含量的变化。结果表明,不同镉含量的土壤对碱蓬和芦苇的生长影响较小,对二色补血草的生长影响较大。不同镉含量的土壤中,芦苇地上部分镉的生物浓缩因子变化差异不显著,并且其地上部分吸收镉的百分率较高。碱蓬和芦苇的转移系数大于二色补血草的转移系数,并且碱蓬的转移系数在不同镉含量的土壤中变化不显著;二色补血草的转移系数随着土壤中镉含量的增加而显著增大。3种盐生植物中,碱蓬最具修复镉污染盐渍土壤的潜力,这可能和它是聚盐盐生植物的生理类型有关。芦苇整个植株的地上部分富集镉的总量在3种植物中是最高的,因此,芦苇在镉含量较低时也可以做为镉污染盐渍土壤的修复材料。     

Physicochemical characteristics of microbial content in a modified anaerobic inclining-baffled reactor (MAI-BR) treating recycled paper mill effluent (RPME)

Abstract

Microbial content formed in bioreactors plays a significant role in the anaerobic process. Therefore, the physicochemical characteristics of microbial content in a modified anaerobic inclining-baffled reactor (MAI-BR) treating recycled paper mill effluent (RPME) were investigated using Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetric (TG), and derivative thermogravimetric (DTG) analyses, scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), Brunauer-Emmett-Teller (BET), and surface area analyzer. FTIR spectra revealed that the microbial content had stronger characteristic peaks corresponding to alcohols, water, lipids carbohydrates, proteins, and mineral compounds. Calcite, muscovite, and lepidolite were the prevalent mineral phases found by XRD analysis. The elemental of these minerals like C, Ca, N, O, and Si was confirmed by XPS results. The microbial content samples from each compartment showed similar thermal behavior. SEM images showed that straight rod-shaped and Methanosaeta-like microorganisms were predominant, whereas C, O, and Ca were noticed by EDS on the surface of granules. The BET surface areas and pores of granules are found to decline throughout the reactor’s compartment, where Compartment 1 had the largest values. Thus, the findings of this study establish further understanding of the physicochemical properties of microbial content formed in MAI-BR during the RPME treatment.     

种植盐地碱蓬改良滨海盐渍土对土壤微生物区系的影响

利用盐生植物盐地碱蓬对天津河口滨海盐碱地进行生物修复,研究了其对土壤微生物区系的影响.结果表明,种植区碱蓬根系土壤的可溶性盐分与对照土壤相比下降了41%（重量法）和37%（电导法）;根系土壤的微生物数量明显增加,其中细菌、放线菌和真菌分别较对照增加了2.3倍、4.3倍和71倍,与对照相比均为显著性差异.根系微生物的耐盐性结果显示,随着土壤盐分的降低,根系微生物生长的最适盐度也随之降低,耐盐性较低的微生物种群已逐渐成为优势种群.系统发育分析表明,枯草杆菌属成为植物修复后土壤中的优势种群.     

Investigation of the biotransformation of pentachlorophenol and pulp paper mill effluent decolorisation by the bacterial strains in a mixed culture

Mixed culture of two bacterial strains Bacillus sp. and Serratia marcescens showed potential pentachlorophenol (PCP) degradation and decolorisation of pulp paper mill effluent. The physico-chemical quality of pulp paper mill effluent has been analyzed after 168 h incubation period degraded by mixed culture. The study revealed that it has decreased high load of BOD, COD, TS, TDS, TSS, sulphate, phosphate, total nitrogen, total phenols, metals and different salts (i.e. chloride, sodium, nitrate, potassium) at 168 h incubation period. PCP degradation in pulp paper mill effluent was confirmed by HPLC analysis. Mixed culture was found to degrade PCP up to (94%) present in pulp paper mill effluent with 1% glucose and 0.5% peptone (w/v) at 30 ± 1 °C, pH 8.0 ± 0.2 at 120 rpm in 168 h incubation period. The simultaneous release of chloride ion up to 1200 mg/l at 168 h emphasized the bacterial dechlorination in the medium. The pulp paper mill effluent degradation was also supported by decline in pH, AOX (absorbable organic halides), color, D.O., BOD, COD and PCP. The analysis of pulp paper mill effluent degradation products by GC–MS analysis revealed the formation of low molecular weight compound like 2-chlorophenol (RT = 3.8 min) and tetrachlorohydroquinone (RT = 11.86 min) from PCP extracted degraded sample. Further, mixed culture may be used for bioremediation of PCP containing pulp paper mill waste in the environment.     

施用生物炭和聚丙烯酰胺对海涂围垦区盐碱土水力性质的影响

通过圆盘入渗试验,探讨不同改良剂施用量下土壤入渗特性的变化,揭示添加生物炭和聚丙烯酰胺(PAM)对海涂围垦区盐碱土水力学参数、孔隙特征及不同级别孔隙水流贡献率的影响.结果表明: 单施2%生物炭,土壤饱和导水率比对照增加46.4%;盐碱土饱和导水率随PAM施用量增加而减小.单施2%生物炭使土壤总有效孔隙度和半径>100 μm的有效孔隙度分别增加8.3%和10.2%.单施PAM时,土壤总有效孔隙度和不同半径孔隙有效孔隙度均有减小趋势,其中,PAM梯度为1‰时最明显,减幅高达88%以上.施用生物炭和PAM后,半径<100 μm的孔隙的水流贡献率呈下滑趋势,半径>500 μm的孔隙对土壤水流运动起主导作用.