饮用水生物处理小试工艺中NH4^＋-N的非硝化去除途径分析

通过计算N和DO的质量平衡,研究饮用水生物处理小试工艺中是否存在NH4+-N的非硝化去除途径,并探讨其可能机制.结果表明,当生物流化床和生物滤池进水NH4+-N浓度大于2 mg/L时,前者进水的NH4+-N、NO2--N和NO3--N之和比出水高出0.91 mg/L,后者理论上消耗的DO比实际多约2.90 mg/L,说明这2种工艺中均有氮亏损现象发生,一部分NH4+-N通过与DO无关的非硝化作用被去除.对非硝化去除途径的分析表明,因为反应器对磷元素和有机物的利用不随氮亏损发生变化,可以排除掉同化作用和反硝化作用;因为反应器进水低碳高氮的特性和NO2--N的积累与发生氮亏损的废水生物处理系统相似,据此提出在生物膜缺氧内部发生、通过短程硝化和厌氧氨氧化的偶联(或OLAND反应)将NH4+-N和NO2--N同时转变为N2脱除的自养脱氮是饮用水生物处理中氮亏损的可能途径.

NO3^--N/NH4^＋-N配比对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响研究

以"甘农3号"紫花苜蓿为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液砂培,在最佳氮素供应水平210mg/L基础上,研究NO_3^--N和NH_4^+-N混合的7种配比(1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响。结果表明,NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3处理的粗蛋白(CP)、蛋白总量(TP)、可消化干物质(DDM)及干物质采食量(DMI)总体上都显著高于其他配比处理(P<0.05),中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)均显著低于其他配比处理(P<0.05),5/3处理有利于紫花苜蓿营养积累;从微量元素营养角度分析,以NH_4^+-N为主的混合态氮更有利于铁(Fe)、锰(Mn)和钼(Mo)的积累,且最适配比分别为NO_3^--N/NH_4^+-N=1/3、1/7和3/5,而以NO_3^--N为主的混合态氮则有利于锌(Zn)的积累,且最适配比为NO_3^--N/NH_4^+-N=3/1;用相对饲用价值(RFV)法评定,5/3处理RFV值显著高于其他配比处理(P<0.05),且各处理RFV均大于100,对照美国紫花苜蓿草产品的分级标准,其品质均达到2级以上水平,其中5/3和7/1处理紫花苜蓿的品质达1级水平。说明紫花苜蓿生长环境中速效氮以NO_3^--N为主,且比例接近NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3时,最有利于紫花苜蓿优良营养品质的形成。

NH4^-＋对不同基因型棉花幼苗K^-＋吸收和利用的影响

在溶液培养条件下研究了NH4+对棉花不同基因型幼苗干物质积累以及K+吸收和利用的影响。结果表明,NH4+在不同供钾条件下均显著降低了棉花幼苗的干重、钾吸收量和钾利用指数,低钾条件下(K+0.03 mmol/L)尤其如此。中等供钾(K+0.5 mmol/L)在一定程度上缓解了NH4+对棉花幼苗干物质积累以及K+吸收和利用的抑制;充分供钾(K+2.5 mmol/L)却未能在中等供钾的基础上进一步减轻NH4+的毒害作用。鲁棉研22苗期的干物质积累在不同供钾条件下受NH4+影响的程度均较153018品系大,这主要与其体内钾利用能力受NH4+影响较153018大有关。

NH4^＋对合成气乙醇发酵过程的影响及其酶学机理

为研究合成气厌氧乙醇发酵中合成气杂质组分NH_3对发酵过程的影响,实验通过考察发酵培养基内不同初始浓度的NH^+_4对菌株A-fm4,Clostridium ljungdahlii和Clostridium autoethanogenum DSM10061利用生物质合成气发酵乙醇的影响,证实低浓度的NH^+_4可促进菌体生长和乙醇发酵,当其浓度高于9.35 mmol/L时,菌体生长和乙醇发酵随其浓度的增大而抑制显著。对菌株在菌体生长期和乙醇/乙酸发酵期内4种关键酶的活性研究表明,氢化酶(H_2ase)、一氧化碳脱氢酶(CODH)、乙醇脱氢酶(ADH)和乙酸激酶(ACK)均受高浓度(149.6 mmol/L)NH^+_4抑制,且菌体生长期的酶活水平均高于发酵期的值。这说明在低浓度NH^+_4下可促进还原力的产出而利于乙醇发酵,而较高浓度NH^+_4抑制代谢途径,致使菌体生长和乙醇发酵受阻。菌株C.ljungdahlii和C.autoethanogenum DSM10061的K_i值分别为208.13 mmol/L和240.37 mmol/L,耐铵能力较强,可作为未来耐铵菌株的驯化提供材料,为降低工业生产成本和减少合成气净化工艺工序奠定基础。

作物NH4^＋和K^＋营养关系的土壤及矿物因素研究

通过水培、土培试验研究了不同阳离子的存在与土壤、矿物固定态铵释放及水稻苗期氮、钾吸收之间的关系，以及不同ＮＨ４＾＋、Ｋ＾＋浓度组合对水稻苗期氮、钾营养关系的影响。

外源蔗糖对高NH4^+胁迫下拟南芥碳氮代谢的影响

以拟南芥col-0、amt1.1和amt1.3为试验材料,采取基质培养的方法,以常规营养液(4 mmol/L NH4+)处理为对照,设置高NH4+(20 mmol/L)营养液中分别添加0%蔗糖(T1)、5%蔗糖(T2)处理,通过测定植株地上部分的鲜重,叶绿素、游离NH4+、可溶性糖、可溶性蛋白、矿质元素含量及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)酶活性等指标,研究外源蔗糖对NH4+胁迫拟南芥碳氮代谢的影响。结果表明:与CK相比,T1处理下,3个拟南芥株系植株生长均受到严重的抑制。鲜重及GS、GDH活性降低,游离NH4+、叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量增加;植株的氮、磷、钾、钙含量增加,镁、铁含量减少。其中col-0植株在T1处理下受到的抑制比amt1.1和amt1.3植株更为显著。与T1处理相比,T2处理增加了拟南芥植株的鲜重,显著提高了可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了GS和GDH活性;降低了叶绿素和游离NH4+的含量,提高了植株的氮、磷、钾、钙、镁含量,降低了植株铁含量,其中,外源蔗糖对col-0植株高NH4+毒害的缓解较两个突变体植株更为显著。

NH4^(+)-N:NO_(3)^(-)-N对马铃薯品种‘冀张薯12’生长及糖类含量的影响

将马铃薯品种‘冀张薯12’种植在填充了蛭石与珍珠岩(v:v=5:1)的套盆中,采用不同比例的NH4^(+)-N:NO_(3)^(-)-N(3:7、4:6、5:5、6:4和7:3)进行浇灌,通过研究不同时间马铃薯生长及糖类含量的变化,筛选合适比例用于马铃薯生产,明确氮素形态的作用,为今后合理施肥提供参考。结果表明,同一时期随NH4^(+)-N:NO_(3)^(-)-N比例增加,马铃薯株高、株幅和叶片数增加,叶片中葡萄糖、蔗糖和淀粉积累增多,7:3时均最大;同一时期随NH4^(+)-N:NO_(3)^(-)-N比例降低,匍匐茎数量增加,块茎膨大提前,内部葡萄糖、蔗糖和淀粉含量提高,3:7时均最高;随植株生长,所有处理下叶片中糖类含量均呈先增加后下降的趋势,块茎中糖类含量呈逐渐增加的趋势。NH4^(+)-N和NO_(3)^(-)-N分别促进地上部和地下部生长,比值为3:7时对块茎形成及其内部葡萄糖、蔗糖和淀粉积累有促进作用。

养殖池塘底泥脲酶活性与水体NH4^＋-N关系的研究

以天津市东丽区和西青区养殖池塘为对象,采用对照、沸石、脲酶抑制剂、芽孢杆菌及其组合处理,经过培养后,分析了底泥中脲酶活性与底泥和上覆水中NH4+-N含量之间的关系及不同处理对脲酶活性的影响。试验结果表明:底泥脲酶活性与底泥铵态氮含量以及底泥脲酶活性与上覆水中铵态氮含量随时间的变化规律基本一致,且都达到显著相关关系。底泥和上覆水中NH4+-N含量也呈显著正相关;在养殖水体中加入脲酶抑制剂、沸石及去磷脱氮的芽孢杆菌均能抑制脲酶活性,从而减少上覆水中NH4+-N的含量,并且以加入脲酶抑制剂效果最好,其脲酶活性减少量2.12g·kg-1,上覆水中NH4+-N含量减少6.09mg·L-1。

NO3^--N与NH4^＋-N配比对热带地区水培荆芥生长和品质的影响

探明热带地区秋冬季水培荆芥营养液配方中的NO3--N与NH4+-N的合理配比,为水培荆芥的氮素养分管理提供理论依据。该研究以华南农业大学叶菜B配方为基础配方,设计营养液中NO3--N与NH4+-N的5个不同配比即NO3--N∶NH4+-N=5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和10∶0,分析不同硝态氮与铵态氮配比处理荆芥的产量、品质和生理指标。结果显示:不同NO3--N与NH4+-N配比对水培荆芥的生长和品质有着显著的影响:NO3--N∶NH4+-N为6∶4和7∶3时,植株生物量最大;增加营养液中NH4+-N的比例,可以显著提高荆芥叶片中叶绿素和类胡萝卜含量;NO3--N∶NH4+-N为7∶3时,荆芥根系活力和可溶性蛋白最高;NO3--N∶NH4+-N为8∶2时,荆芥的可溶性糖含量最高;NO3--N∶NH4+-N为7∶3时,荆芥的硝酸盐含量最低。综合各项指标,NO3--N与NH4+-N的配比为7∶3时对水培荆芥最适宜。

包膜肥料对水稻土壤渗滤液中NO2^--N、NO3^--N、NH4^＋-N的影响

通过有机玻璃土柱盆栽试验,研究了包膜肥料在水稻不同生育期对不同深度土层的土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N含量的影响。结果表明,土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N质量浓度随着水稻的生长逐渐降低;在水稻分蘖期和拔节期,随着土壤深度的增加NO2--N、NO3--N含量呈现先减小后增大的趋势,NH4+-N含量呈现先增大再减小再增大的趋势;在水稻抽穗期和成熟期,NO2--N、NO3--N含量呈现逐渐减小的趋势,NH4+-N含量呈现增大的趋势。在水稻生育期内与施用普通尿素UR相比,包膜肥料LP40、LPSS、SC60氮素渗滤损失总量分别降低了58.27%,46.38%,33.30%。

在NH4^＋环境下用“二磺酸酚比色法”测NO33^-—N的探讨

本文经过大量的试验分析，通过这些实验可以证明《方法》中用“二磺酸酚比色法”测定NO33^--N忽略了一个重要的环境条件，即NH^+的干扰，探讨了“二磺酸酚比色法”测定NO33^--N在有NH4^+的条件下，产生误差是必然的，另外，还分析了产生误差的原因及解决方法。

播期对青稞农田氨挥发和土壤NH4^+-N含量的影响

为探明不同播期对青稞农田氨挥发、土壤氨态氮变化特性和对生产的影响。本试验采用完全随机试验设置早播(4月12日)和晚播(4月25日)2个处理,分析氨挥发和土壤氨态氮含量特性、二者的相关性及对产量相关农艺性状的影响。早播的氨挥发积累量<晚播,影响氨挥发的施肥时期主要为基肥期表现为挥发峰值高、挥发周期长、挥发积累量占比高;不同播期土壤NH4^+-N含量的峰值均出现基肥期,且晚播>早播;土壤NH4^+-N含量与氨挥发极显著正相关;早播有利于青稞形成高株,但不同播期对青稞生物量影响差异不显著。综上所述,建议河谷农区根据环境条件适时早播,降低氨挥发损失。

生物传感仪-除NH4^(+)法测定发酵液中L-谷氨酸含量的研究

采用生物传感仪法测定谷氨酸发酵液含量,由于此法反应产物有铵根离子(NH4^(+)),而发酵后期样品中NH4+浓度高达20g/L,产生逆反应,使发酵液检测结果偏低,导致提取出现收率超百现象。为解决此问题,本文建立一种除NH4+法检测谷氨酸发酵液中谷氨酸含量的新方法,并对仪器进行线性校正,将发酵液在碱性加热条件下,使NH4+祛除,再调样液pH至中性,使用生物传感仪测定含量。结果表明:RSD<2%,回收率在95%~110%之间,以HPLC衍生法测定的结果作为参考,此法准确性很高(平均误差为0.12%)。且新方法保留原生物传感仪法优点的同时,更适合发酵后期样品检测,满足味精发酵行业对谷氨酸发酵终点样品准确测定的要求。

双阻NH_4^+选择性微电极测定水稻叶片细胞中NH_4^+的活度

本文介绍了双阻NH_4^+选择性微电极的制作方法、工作原理及操作方法。微电极电位响应值与溶液中NH_4^+的活度呈对数曲线的关系,NH_4^+选择性微电极与其他类型的电极(如H^+、NO_3^-)最大区别是K^+的干扰,在含有72 mmol/L K^+的标定溶液中,电极标定曲线的斜率为48～58 mV,对NH_4^+的检出限小于10^(-4)mol/L,说明电极对NH_4^+有较高的选择性,受K^+的影响较小,可以用来测定。用以测定2.5 mmol/L NH_4^+培养2周的水稻叶片,结果表明,叶片细胞中NH_4^+活度分布在高低不同的两个区间内,分别代表了细胞质和液泡中的测定,水稻叶片细胞质和液泡NH_4^+的活度分别为2.58～9.30 mmol/L和11.36～25.20 mmol/L。水稻叶片组织中的NH_4^+主要来自液泡,流动分析仪测定的水稻叶片组织的NH_4^+浓度为11.12 mmol/L。NH_4^+选择性微电极为研究水稻对NH_4^+的吸收利用提供了技术支撑。

NH_4^+-N部分代替NO_3^--N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4+-N部分代替NO3--N对番茄的影响,结果表明:与全硝处理(100%NO3-)相比较,增铵处理(NH4+∶NO3-=25%∶75%)下番茄鲜果重显著提高;同时叶片内NO3--N含量随增铵而显著降低,叶片与果实内NH4+-N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高;增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶(NR)活性,提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)活性及叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,但对果实的谷氨酰胺合成酶(GS)活性影响不大。上述结果表明,NH4+-N部分代替NO3--N可增加番茄产量,提高集约化基地的生产量。

不同水稻基因型苗期NO_3^-吸收动力学特征及其受吸收液中NH_4^+的影响

采用水培方法研究了 12个水稻品种和 2个旱稻品种在苗期 (2 0d)的NO3 -吸收动力学特性及添加吸收液中NH4+ 对NO3 -吸收的影响。结果表明 ,NO3 -吸收的最大速率 (Vmax)为 :旱稻 >水稻 ,籼稻 >粳稻 ,杂交稻 >常规稻。NH4+ 对NO3 -吸收Vmax的影响在基因型间有较大差异 :籼稻受影响小于粳稻 ,杂交稻小于常规稻 ,旱稻基本不受影响。NH4+ 对个别籼稻和旱稻品种的NO3 -吸收甚至有促进作用。NH4+ 对所有供试水稻基因型NO3 -吸收的Km 值影响均很小 ,说明NH4+ 对NO3 -吸收的影响可能主要在于影响细胞膜上NO3 -载体的运转速率而非吸收位点与NO3

水稻苗期不同时段NO_3^-吸收特点及其受NH_4^+的影响

利用水培方法研究了 4种具代表性的水稻基因型 (常规粳稻、常规籼稻、杂交粳稻、杂交籼稻 )在不同苗期根部NO3 -吸收和叶部硝酸还原酶活性 (NRA)受NH4+ 存在的影响的情况。结果表明 ,在根系NO3 -吸收方面 ,籼稻与粳稻相比 ,杂交稻与常规稻相比 ,前者具有较高的NO3 -吸收速率 ,且籼稻和杂交稻在NO3 -吸收速率上的优势在 2 0d苗龄时主要体现为吸收速率较快 ,而在 5 0d苗龄时主要体现为载体与NO3 -之间的亲和力较强。不论2 0d还是 5 0d苗龄 ,NH4+ 的存在对籼稻吸收NO3 -的影响均很小 ,对杂交稻NO3 -吸收甚至有促进作用 ,但对粳稻吸收NO3 -均有较大程度的抑制。NH4+ 还可以抑制所有供试水稻基因型叶片的NRA ,但抑制程度不同 ,按强弱顺序排列为 :杂交粳稻 >杂交籼稻 >常规籼稻 >常规粳稻。

不同氮效率小麦品种苗期根系的NO_3^-、NH_4^+吸收动力学特征

为了给氮素高效利用品种的选育提供依据,采用水培方法研究了3个不同氮效率小麦品种(秦麦11、扬麦9号、扬9817)苗期根系NO3-、NH4+吸收动力学特性的差异及培养液中添加NH4+对根系NO3-吸收的影响。结果表明,3个不同氮效率小麦品种苗期根系对NO3-和NH4+吸收的最大速率(Vmax)和亲和力(1/Km)有显著差异,表现趋势均为:秦麦11>扬麦9号>扬9817。氮高效品种苗期根系对NO3-、NH4+的吸收显示出了较为明显的优势,而且对NH4+的吸收动力学参数均大于对NO3-吸收的参数。NH4+的存在明显抑制了根系对NO3-的吸收,主要表现为对NO3-吸收速率(Vmax)的影响,而不是对亲和力值(1/Km)的影响。表明根系氮素吸收动力学特征的测定可以作为确定高产优质小麦最适施氮量的参考依据,同时亦可作为小麦育种高世代材料选育氮高效吸收小麦品种的方法之一。