水陆交错带氮循环热区效应与厌氧氨氧化过程

随着氮素的大量人工合成,自然界氮素污染问题逐渐被关注。自然水体中经常在水陆交错带形成物质循环的热区,氮素的生物去除作用显著增加。厌氧氨氧化过程是近年来发现的重要的氮素生物去除过程,在水陆交错带氮循环中发挥重要作用。文章概述了水陆交错带氮循环热区效应的形成原因和作用机理,介绍了厌氧氨氧化作用在水陆交错带氮循环中的作用强度以及对水体氮素生物去除的贡献,并对其在生态环境领域的应用前景进行了展望。     

异养硝化细菌的生物脱氮

正氮类污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因,水体中氮的去除对于清洁水体有着重要的意义~([1-2])。因此,高效与便捷地去除污水中的氮是污水处理中的关键问题,而生物脱氮又被认为是目前废水脱氮中最经济有效的方法之一~([3])。最初研究者们认为只有自养硝化细菌才能进行高效的硝化作用,近年来研究表明,异养硝化微生物同样在生物硝化过程中起着不可忽视的作用~([4])。异养硝化微生物相比传统的自养微生物在废水生物脱氮中占有明显优势,具有良好的应用前景。     

湖泊氮素氧化及脱氮过程研究进展

自然界中氮的生物地球化学循环主要由微生物驱动,由固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用来完成。过去数十年间,随着异养硝化、厌氧氨氧化和古菌氨氧化作用的发现,人们对环境中氮素循环认识逐步深入,提出了多种脱氮途径新假说。对湖泊生态系统中氮素的输入、输出及其在水体、沉积物和水土界面的迁移转化过程进行了概括,对湖泊生态系统中反硝化和厌氧氨氧化脱氮机理及脱氮效率的最新研究进展进行了探讨,并对以后的氮素循环研究进行了展望。     

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。     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展

水体氮素污染日益严重,如何经济、高效地去除水体氮素已成为研究热点。近年来,研究人员已从不同环境中分离到许多同时具有异养硝化和好氧反硝化功能的菌株,此类菌生长迅速,可在好氧条件下同时实现硝化和反硝化的过程,并可用于脱除有机污染物,是一类应用潜力巨大的脱氮菌。目前,异养硝化-好氧反硝化菌的脱氮途径和机制主要是通过测定氮循环中间产物或终产物、测定相关酶活性、注释部分氮循环相关基因及参考自养硝化菌和缺氧反硝化菌的氮循环途径等进行研究,其完整的氮素转化途径和氮代谢机制还需要进一步明确。总结了目前异养硝化-好养反硝化菌的脱氮相关酶系及其编码基因的研究进展,以期为异养硝化-好氧反硝化菌的理论研究及其在污水脱氮处理上的应用提供参考。     

人工湿地氮去除关键功能微生物生态学研究进展

人工湿地是一种能有效处理水体氮素污染的生态技术,其中微生物是驱动人工湿地系统中氮素去除的重要引擎。近20年来,随着分子生物学技术的广泛应用,有关人工湿地氮去除功能微生物生态学方面研究取得了一些重要进展。以硝化-反硝化作用和厌氧氨氧化作用这两种重要的人工湿地微生物脱氮途径为主,针对氨氧化细菌/古菌、厌氧氨氧化菌和反硝化菌等关键脱氮功能微生物的研究,重点归纳总结了目前有关这几类关键功能菌群在人工湿地中的丰度、活性、多样性、分布特征与影响因素,及其对废水中氮去除的作用,并在此基础上对今后的重点研究工作提出了展望。面向未来人工湿地氮去除关键功能微生物的研究应侧重其在污水净化和温室气体减排等方面的生态功能研究,同时加强其代谢过程与机制以及不同功能菌群间的关联研究。     

土壤微生物生物量氮及其在氮素循环中作用

简述了土壤微生物生物量氮的含量及其影响因素,阐述了其在土壤氮素循环中的重要作用,着重讨论了其与可矿化氮、矿质氮、有机氮和固定态铵之间的关系,指出土壤微生物生物量氮与供氮因子间的关系在氮素循环研究中有非常重要的作用,可为调控土壤氮素的供应状况,减少氮素损失,提高氮肥利用率提供科学依据,并提出了需要深入研究的问题。     

建立农田固氮系的综述

很久以来人们就十分重视氮素在植物营养中的重要作用。为保证高产稳产农田对氮素的需要,在积极利用生物氮源,建立高水平、高功效的氮素循环体系方面,国内外都积累了许多经验。一、生物氮在现代化农业中的意义农田生态系中氮素来源有两个途径,非生物途径主要是化肥工业——氮肥;生物途径是微生物的固氮作用;其他如厩肥,高杆还团的氮素主     

土壤可溶性有机氮研究进展

可溶性有机氮(SON)和无机氮是陆地生态系统氮循环过程中重要的氮素形态,互为“源”和“汇”。陆地生态系统中氮素和其他营养元素的矿化、固持、淋溶和植物吸收均与SON有密切的联系。SON在土壤物质循环和养分流动等动态过程中的作用越来越受到关注,已成为生态学、环境学、土壤学、水文学等研究领域的热点之一。本文综述了国内外对土壤SON的研究进展,包括SON的定义和测定、SON库容大小和组成、植物和微生物对SON的吸收利用、SON来源及其影响因素、SON在土壤中的转化运移和淋失等。综合国内外研究结果发现,土壤SON是一个复杂的多组分可溶性有机物的混合物,主要为难降解的物质(惰性成分),能快速矿化分解的物质(活性成分)占比较低。由于惰性成分和活性成分在周转速率上的差异,SON在生态系统氮循环中的地位不能完全通过SON的容量特征来反映。因此,为了更准确地反映SON在氮周转、氮吸收和氮流失中的作用,未来需要创新研究方法并对SON组分加以区分:研究SON在氮转化和氮吸收中的作用时,重点关注SON中的活性成分;研究SON在氮淋溶径流损失中的贡献时,则重点关注SON中的惰性成分。     

丛枝菌根真菌在土壤氮素循环中的作用

作为植物需求量最大的营养元素,氮素是陆地生态系统初级生产力的主要限制因子。丛枝菌根真菌能与地球上80%以上的陆生植物形成菌根共生体,帮助宿主植物吸收土壤中的P、N等矿质养分。目前,丛枝菌根真菌与氮素循环相关研究侧重于真菌对氮素的吸收形态以及共生体中氮的传输代谢机制,却忽略了丛枝菌根真菌在固氮过程、矿化与吸收过程、硝化过程、反硝化过程以及氮素淋洗过程等土壤氮素循环过程中所起到的潜在作用,并且越来越多的证据也表明丛枝菌根真菌是影响土壤氮素循环过程的重要因子。总结了丛枝菌根真菌可利用的氮素形态及真菌的氮代谢转运相关基因的研究现状;重点分析了丛枝菌根真菌在调控土壤氮素循环过程中的潜在作用以及在生态系统中的重要生态学意义,同时提出了丛枝菌根真菌在土壤氮素循环过程中一些需要深入研究的问题。     

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。     

好氧反硝化菌

<正>养殖水体氮素污染问题是目前困扰我国水产养殖业可持续发展的一大难题。生物脱氮技术被认为是目前最具发展前景的水体脱氮技术,其效果的优劣与所采用菌株的特性密切相关。传统反硝化细菌仅能在厌氧及低氧条件下发挥脱氮作用,与养殖水体的高溶氧环境矛盾,而好氧反硝化细菌则可在高溶氧环境中发挥脱氮作用,显著提高生物脱氮技术在养殖水体中的应用效果,实现养殖水体的绿色、零污染脱氮。因而,对好氧反硝化细菌开展高效选育方法的研究,找到可适应养殖水体水环境的微生物菌株具有重要的理论价值和经济价值。     

生物膜型污水脱氮系统中膜结构及微生物生态研究进展

生物膜法污水脱氮系统主要利用生物膜中脱氮功能微生物的代谢活动去除氮素,从而达到净化水质的目的,研究脱氮生物膜的微观结构和微生物生态是揭示生物膜脱氮机理从而提高脱氮效率的重要途径.本文综述了生物膜型污水脱氮系统类型、生物膜微观结构特征及其影响因素、生物膜型污水脱氮系统内氮素传质过程、脱氮机理和生物膜数学模型等方面的研究进展.另外,本文介绍了生物膜型污水脱氮系统内生物膜脱氮功能微生物分布特征,不同生物膜脱氮系统、底物、运行条件和时间对功能微生物群落影响,及新型脱氮功能微生物等方面的研究进展,为生物膜脱氮技术的深入研究提供参考.     

草地生态系统中土壤氮素矿化影响因素的研究进展

氮素是各种植物生长和发育所需的大量营养元素之一,也是牧草从土壤吸收最多的矿质元素．土壤中的氮大部分以有机态形式存在,而植物可以直接吸收利用的是无机态氮．这些有机态氮在土壤动物和微生物的作用下。由难以被植物直接吸收利用的有机态转化为可被植物直接吸收利用的无机态的过程就是土壤氮的矿化．氮素矿化受多种因子的影响,这些因子可以归结为生物因子和非生物因子．生物因子包括：土壤动物、土壤微生物和植物种类．土壤动物可以促进土壤有机质的矿化;土壤微生物种类、结构及功能与氮的分解、矿化有密切的关系;不同的植物种类对土壤氮素的矿化作用是不相同的,一般来说。有豆科植物生长的土壤比其它种类土氮素矿化的作用大．非生物因素一般可以分为环境因子和人类活动干扰．环境因子中土壤温度和含水量对土壤氮素矿化的影响是国内外众多科学家研究的方向．尽管如此,在此方面的研究还没有取得一致意见,仍然需要进行这方面的研究,而在其他诸如：不同的土壤质地与土壤类型方面,研究报道的结论也很不一致,草地生态系统中人类活动对土壤氮素矿化的影响主要包括,不同强度的放牧,割草以及施肥、火烧强度等．非生物因子对氮素矿化的影响非常直接和明显,尤其是人类活动．本文综述了近年来影响草地生态系统土壤氮素矿化有关因素的一些进展．     

河岸带土壤反硝化作用研究进展

反硝化作用是水生态系统脱氮和控制水体富营养化的重要过程,是氮循环的关键环节.该作用对去除陆地和水生生态系统中的硝酸盐、亚硝酸盐并将其以无反应氮气的形式重新输送到大气这一过程起着至关重要的作用.文章综述了土壤反硝化过程的关键微生物及其作用机制、土壤反硝化作用的主要影响因素及其作用规律以及反硝化作用的研究方法方面的研究进展...     

脱氮功能菌去除市政废水中氮素的研究

为了探讨实验室筛选获得的氨氧化细菌CM-NRO14和反硝化细菌CM-NRD3联合去除市政废水中氮素的应用价值,采用了两级A/O工艺进行菌株去除废水中氮素的小试实验,最后将菌株用于废水脱氮工程中。结果表明,脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,氨氮去除率在98%以上,总氮去除率在75%以上, COD (化学需氧量)去除率大于90%,出水各项指标均低于城镇污水处理厂污染物排放一级(A)标准。脱氮功能菌在去除市政废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。     

河流沉积物氮循环主要微生物的生态特征

微生物驱动的氮循环过程是全球生物地球化学循环的重要组成部分,由于人类活动的影响,氮循环负荷加剧,氮素的生态平衡和微生物的功能特征也相应地受到干扰。河流生态系统是陆地与海洋联系的纽带,因人类活动过量活性氮的输入导致水体富营养化,明显影响着河流的生态功能以及河口沿岸海洋生态系统的平衡。富含微生物的沉积物对氮素的转化和去除起着至关重要的作用。本文主要介绍河流沉积物氮循环主要功能微生物,包括氨氧化细菌、氨氧化古菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的群落特征和生态功能,总结氮相关营养盐、溶氧和季节变化等环境因子,以及河道控制管理措施和污水处理厂扰动等条件下氮循环过程主要功能类群的生态特征和响应关系。指出还需深入全面地研究河流沉积物生态系统氮循环过程的驱动机制和微生物的贡献效率,加强城市河流沉积物微生物功能作用的研究及河道生物修复技术的开发。     

土壤-植物-大气连续体系中氮的研究进展

氮素是植物最需要的重要养分元素之一.近年来,土壤-植物-大气这一连续体系(SPAC)中的氮循环成为研究的热点之一.大气中的氮素可以通过生物固定和N沉降等作用进入土壤和植物内,同时土壤和植物内的氮素又会以氨挥发和氮氧化物等方式排放到大气中.氮素通过生物固持和植物吸收等方式进入植物体内,植物器官脱落使植物损失一部分的氮素,另外雨水的淋洗和植物溢出液也会造成植物的N损失.植物氮素在植物体内的积累和分布随着生长时期和各营养器官而有所不同.另外,植物吸收氮素的过程又受到大气状况和土壤状况的制约.土壤中氮素经过矿化作用、硝化作用和反硝化作用进行转化,一部分把氮素转化成植物能吸收的营养形态,另一部分则从土壤中损失.凋落物的分解和N沉降能补充土壤中的氮素,而植物吸收、微生物固持、水文流失和N溢出等方式使氮素从土壤中损失出去.另外,凋落物的分解和根际土壤、CO2浓度和臭氧对氮素循环有着重要的作用.N污染、N沉降、碳氮循环的耦合作用是今后研究的热点问题.     

冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程的影响效应及其机制

冻融作用是中、高纬度及高海拔地区土壤普遍存在的一种自然现象,是非生长季陆地生态系统氮循环的重要影响因素.冻融作用主要通过改变土壤的理化性质及生物学性状来影响氮素在土壤中的迁移与转化.目前,冻融作用对陆地生态系统氮循环各个过程影响的研究结果不尽一致,理论机制尚不明晰,研究方法也需进一步地探索与创新,因此有必要对现有成果进行梳理和分析,以更好地把握冻融作用下的氮循环过程.本文结合国内外已有研究成果,论述了冻融作用对陆地生态系统氮循环关键过程（氮矿化、固持、硝化与反硝化过程、氮淋溶及气态损失）的影响效应及其主要机制,对目前研究中存在的不足进行了剖析,并对未来研究中迫切需要关注的重点研究方向进行了探讨与展望.     

氮素在羊草—土壤中的分配及其季节动态的初步研究

氮素是生命活动的重要基础物质之一,氮素循环是生态系统重要的物质循环;氮素数量的多少直接影响着生态系统的生物生产、能量转化和生态演替。在羊草(Leymus chinensis)草地中,氮素不仅参与新陈代谢,影响羊草的生理生态学特性,而且氮素含量的多少也反映着土壤肥力和羊草的品质。有关氮素在草地中的循环、分配和动态,国外学者近年来已进行了系统的研究,我国的科技工作者也进行了一些有意义的研究。本项研究旨在加深对羊草草地生态的认识,探讨草地施肥和合理利用及整个草地生态系统等问题。