黄土高原草地净初级生产力时空趋势及其驱动因素

草地净初级生产力是生态系统碳循环的关键环节和重要组成部分.本研究使用分段线性回归分析和Pearson相关分析,分析了黄土高原2000-2015年间土地利用类型未改变的草地净初级生产力(NPP)的变化趋势及气候核心因子(年降水量、年强降水量、年有效降水日数、年平均温度、年最高温度、年最低温度)对NPP变化的影响,并借助增...     

海洋环境异养硝化-好氧反硝化菌的研究进展

异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrifying-aerobic denitrification,HN-AD）菌的发现打破了传统的脱氮理论,可以在有氧条件下同时进行硝化和反硝化,成为近年来的研究热点。HN-AD细菌在海洋氮循环中发挥着重要作用。本文对海洋环境中HN-AD菌的多样性和部分已知氮代谢途径及相关酶系进行了介绍,分析了盐度、碳氮比、溶解氧、pH等环境因素对HN-AD菌脱氮效果的影响,对其工艺和技术应用、前景和发展方向进行了综述和展望。     

响应面法优化赤红球菌HDRR2Y发酵培养参数

通过响应面法对硝化菌——赤红球菌(Rhodococcus ruber)HDRR2Y的发酵培养参数进行优化,以提高其活菌数。首先通过单因素实验筛选出赤红球菌HDRR2Y的最优碳、氮源,并采用Plackett-Burman实验得到影响活菌数的显著因素,然后进行响应面实验,经最陡爬坡及回归分析得出最佳培养参数,最后以摇瓶实验检验其合理性。结果显示,赤红球菌HDRR2Y的最优碳、氮源分别为乙酸钠和酵母膏+蛋白胨+氯化铵(1:1:1,质量比),显著影响活菌数的因素有碳、氮源及温度,经回归分析得到的最优培养参数为乙酸钠5.48 g/L、酵母膏+蛋白胨+氯化铵4.96 g/L、温度29.24℃、pH 7.0、转速200 r/min、MgSO₄ 0.2 g/L、KH₂PO₄ 0.5 g/L、NaCl 9 g/L、CaCl₂ 0.5 g/L、MnSO₄ 0.025 g/L、FeSO₄ 0.05 g/L、C₅H₉NO₄     

耐低温好氧反硝化菌Aeromonas sp.的分离鉴定及脱氮条件优化

【目的】从冬季活性污泥和河水底泥中分离筛选得到耐低温好氧反硝化菌，并对影响脱氮的关键因子进行优化，以提高低温条件下的脱氮效果。【方法】采用富集纯化法分离筛选耐低温好氧反硝化菌株。通过形态观察和16S rRNA基因系统发育分析等方法对筛选菌株进行菌种鉴定。以NO3–-N去除率为响应目标，采用Box-Behnken试验设计及响应面回归分析法优化影响脱氮效果的关键因子（C/N、温度、pH和摇床转速），确定最佳培养条件。【结果】从东北寒冷地区冬季河水底泥样品中分离得到的一株耐低温好氧反硝化菌Z6，菌落呈白色半透明圆形，菌体细胞为短杆状，大小为（0.8–1.6）μm×（0.6–0.8）μm，革兰氏染色阴性。与气单胞菌属（Aeromonas）的16S rRNA基因序列高度同源，鉴定该菌为气单胞菌。采用响应面分析方法得到菌株Aeromonas sp. Z6的最佳脱氮条件为：C/N 5.9，温度12°C,pH 6.8，摇床转速155 r/min，在此条件下对NO₃^–-N的去除率为89.72%，与预测值（90.34%）无显著差别。【结论】首次报道气单胞菌（Ae...     

以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为电子供体进行反硝化的可行性及实验研究

【目的】利用N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone, NMP)作为电子供体进行反硝化实验,以实现废水资源化。【方法】分别将NMP废水和葡萄糖作为电子供体加入到模拟的城市污水处理尾水中进行反硝化,比较2种电子供体去除硝酸盐的规律。同时考查NMP在反硝化过程中的氮素释放规律,并对所释放的氮素进行后续处理。最后再对它们作为电子供体时的反硝化污泥采用高通量测序,从微生物群落的角度分析NMP作为电子供体时其作用机理是否相同。【结果】当以NMP为电子供体时,硝酸盐氮的去除速率比葡萄糖为电子供体时要快67%。在8 h的反硝化结束后,剩余的硝酸盐氮、累积的亚硝酸盐氮和NMP本身所释放氨氮之和的总氮,与葡萄糖为电子供体时相近。【结论】NMP废水可以作为电子供体用于城镇污水处理厂的深度脱氮。对2种碳源所驯化的反硝化污泥样品进行高通量分析表明,NMP与葡萄糖作为电子供体用于反硝化反应时,相关的作用机理是不同的。该项研究结果对利用含氮杂环化合物作为电子供体进行反硝化具有重要的理论指导意义。     

生物电化学耦合厌氧氨氧化强化脱氮及其微生物群落特征

为探究生物电化学强化厌氧氨氧化(anaerobic ammonia oxidation,anammox)脱氮作用过程,采用双室微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)富集电活性微生物,构建耦合厌氧氨氧化阴极的生物电化学系统。具体地,在外加0.2 V电压条件下改变不同总氮进水浓度于30°C进行暗培养批次实验研究,结合循环伏安法、电化学阻抗谱、高通量测序方法等多种表征手段研究了强化脱氮机理。结果表明,在初始总氮浓度分别为200、300和400 mg/L时对应获得了96.9%±0.3%、97.3%±0.4%和99.0%±0.3%的总氮去除率,且阴极电极生物膜表现出良好的电化学活性。高通量测序结果表明外加电压富集了除厌氧氨氧化菌以外的其他脱氮功能菌群:反硝化菌(Denitratisoma)、Limnobacter和氨氧化菌SM1A02和Anaerolineaceae、亚硝化菌(Nitrosomonas europaea)和硝化螺菌属(Nitrospira)等,这些具有电化学活性的微生物构成了体系的氨氧化胞外产电菌(ammonium oxidizing exoelectrogens,AOE)和反硝化电养菌(denitrifying electrotrophs,DNE),它们连同厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia构成了系统的脱氮微生物群落结构。AOE和DNE的种间直接电子传递作用协同厌氧氨氧化是强化系统总氮去除的关键原因。     

小兴安岭马鹿粪便的分解速率

粪便分解速率是粪便堆在自然条件下消失所用的时间,利用粪便距离取样法估算鹿科动物种群数量,是种群数量管理研究的重要基础。为揭示高纬度温带大陆性气候条件下的鹿科动物粪便分解速率,解决在我国普遍存在的目标种相对隐蔽、种群密度低、粪便分散导致的原地回访观测耗时耗力难以完成的问题,本研究在温带大陆性气候的小兴安岭范围内,选择铁力林业局建设林场为研究区,于2015年1月收集38堆马鹿(Cervus elaphus)的新鲜粪便,将这些粪便堆集中移至方便回访的一处马鹿代表性生境——阳坡针阔混交林,记录每堆粪便的原始粪粒数,之后间隔一定时间进行回访并记录每堆粪便剩余的粪粒数和各粪便堆是否分解完全,共回访8次。利用R 4.1. 2中的逻辑斯蒂回归得出回归方程的截距b0和斜率b1,再利用MATLAB R2020b计算粪便分解速率。结果表明,马鹿粪便的平均分解速率为(646±53) d。本研究将粪便人工移动集中放置于一处进行观测实验,为研究低种群密度的动物粪便分解速率提供了可行途径,丰富了我国鹿科动物粪便分解速率研究,从而减小了利用粪便距离取样法估算种群数量的阻碍。     

青藏高原高寒草甸和荒漠碳交换特征及其气象影响机制

以青藏高原玛沁地区高寒草甸和沱沱河地区高寒荒漠草原为观测研究站,利用涡动协方差技术获取高寒生态系统水平上的CO₂通量以及水和能量通量,通过REddyProc、随机森林(Random Forest, RF)进行了数据后处理,探究了不同下垫面典型环境因子对净生态系统CO₂交换量(Net Ecosystem Exchange, NEE)的影响机制。结果表明：1)玛沁高寒草甸在6—7月以吸收为主,表现为碳汇,吸收峰值出现在11:00—12:00(北京时,下同)之间,而在3、4、5、8月以排放为主,表现为碳源,排放峰值出现在21:00—23:00之间;沱沱河高寒荒漠在3—8月以吸收为主,表现为净碳汇,吸收峰值出现在13:00—14:00之间;整个生长季前后(3—8月),玛沁和沱沱河的累计NEE分别为79.50 g C/m²和79.24 g C/m²,都表现为碳汇。2)不同尺度不同下垫面,气象因子对NEE的重要程度不同,小时尺度上,高寒草甸辐射对NEE的重要性最大,高寒荒漠草原蒸散发对NEE的重要性最大;日尺度...     

氮磷添加对草甸草原土壤氮磷转化功能基因丰度的影响

氮添加是提高退化草地生产力的主要养分管理措施,而过量的氮输入会导致土壤酸化、增加硝酸盐淋溶损失和温室气体排放。旨在明确草原割草利用下土壤氮、磷转化功能基因丰度对氮磷添加的响应规律,为定向调控打草场土壤氮、磷转化过程,提高养分利用效率,减少温室气体N₂O排放提供科学依据。2018—2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场设置了5个施氮水平(0、1.55、4.65、13.95、27.9 g N m^-2 a^-1)和3个磷水平(0、5.24、10.48 g P m^-2 a^-1),裂区试验设计,在植物不同生长时期测定土壤氨氧化(amoA-AOA和amoA-AOB)、反硝化(narG、nirK、nirS和nosZ)和磷转化(phoD)基因丰度。结果表明,土壤氮转化基因丰度受到氮、磷添加的调控,而氮、磷添加对土壤磷转化功能基因丰度无显著影响(P>0.05)。氮添加可提高amoA-AOB基因丰度,增加氨氧化细菌调控土壤总硝化速率的相对重要性,因此能增加硝酸盐淋溶损失潜势。高氮处理下添加磷可降低...