利用^(15)NO_3^-标记法研究土壤微生物量氮的化学及生物有效性

采用加入含15N的硝态氮培养方法标记了土壤微生物量氮 ,然后利用碱解扩散法测定了标记土壤有效氮含量 ,温室培养法评价了小麦对标记的土壤微生物量氮的吸收情况。结果表明 ,碱解扩散法对土壤微生物量固持的15N的提取比率 (即提取液中15N原子百分超 /土壤15N原子百分超 )在 1 47～ 2 83之间(平均 2 0 1 ) ,碱解氮中约有 3 0 1 %～ 61 6% (平均 42 9% )来自土壤微生物固持氮。植物体15N丰度在0 749%～ 1 1 62 %之间 ,明显高于15N的自然丰度 ,表明土壤微生物固持的15N在小麦生长期间发生释放 ,为植物利用。土壤微生物固持氮对植物的有效性比率 (植物地上部分15N原子百分超 /土壤15N原子百分超 )在 3 7～ 7 1之间。可见 。

氯离子对马铃薯同化^(14)CO_2及吸收^(32)P和^(15)NO_3^-的影响

采用同位素示踪技术,研究了Cl对马铃薯的同化作用及吸收养分的影响。结果表明,培养液中Cl浓度过高会影响马铃薯对^(14)CO_2同化,减少对^(15)NO_5和H_2 ^(32)PO_4PO_4的吸收。

应用^(15)N示踪研究欧美杨对PM_(2.5)无机成分NH_4^+和NO_3^-的吸收与分配

通过气溶胶发生系统模拟PM2.5颗粒的发生,运用15N示踪技术研究了欧美杨107(Populus euramericana Neva.)对PM2.5中水溶性无机成分NH+4和NO-3的吸收与分配规律。结果表明,欧美杨能够有效吸收PM2.5中的NH+4和NO-3。轻度和重度污染下,欧美杨叶片对NH+4和NO-3的吸收速率均于处理后第1天达到峰值,之后,轻度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率迅速降低以后趋于稳定,而重度污染下对NH+4和NO-3的吸收速率缓慢下降至趋于稳定。轻度污染下的欧美杨叶片的15N含量在处理后第1天达到峰值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.14 mg/g,干重,之后15N含量迅速下降至趋于稳定。重度污染下的叶片15N含量在处理第1天迅速增长,之后缓慢增长至处理后第7天达到最高值,15N(NH+4)的含量为0.11 mg/g,干重,15N(NO-3)的为0.13 mg/g,干重。处理7 d后,欧美杨不同组织器官吸收或通过再分配获取的15N含量存在差异。轻度污染下,细根对NH+4和NO-3的吸收量最高,树皮、叶柄、叶片次之,髓最低。而重度污染下,叶片对NH+4和NO-3的吸收量最高,细根、叶柄、树皮次之,髓最低。欧美杨各组织器官中NH+4和NO-3的含量均表现为重度污染大于轻度污染,且两种污染程度下的欧美杨各组织器官对NO-3的吸收均大于对NH+4的吸收。重度污染下,欧美杨茎木质部对15N(NH+4和NO-3)的吸收征调能力(Ndff,Nitrogen derived from fertilizer)最大,其次为髓,叶片最小;欧美杨各组织器官中的15N分配率表现为叶片>细根>叶柄>树皮>粗根>茎木质部>髓。研究结果对进一步揭示植物吸收PM2.5的机制及有效利用植物降低颗粒物污染、净化环境提供了重要的科学理论依据。

杂交稻和常规稻生育后期对NO_3^--N和NH_4^+-N的营养效应

利用^(15)N示踪技术研究了杂交稻和常规稻生育后期对不同N源的营养效应。结果表明,杂交稻对抽穗前追施的NO_3^--N的利用率比常规稻高7.8％,回收率高13.2％:追施NH_4^+-N时,杂交稻的N肥利用率比常规稻高6.1％,回收率高14.5％肥源之间比较,收获期NH_4^+-N的利用率和回收率都高于NO_3^--N。肥料N在穗中的分配率,杂交稻比常规稻大15.7—20.2％,但NO_3^--N与NH_4^--N处理间无明显差异。试验结果还表明,抽穗前追施NO_3^--N比追施NH_4^--N能更明显地促进水稻对Ca^(2+),Mg^(2+)的吸收,刺激浮根的生长,增加稻谷产量,而且杂交稻的这些效应大于常规稻。

小白菜硝酸盐含量与NO_3^-/NH_4^+及氮代谢关键酶的相关性

采用液体培养实验研究了不同NO_3^-与NH_4^+浓度比(分别为50:50、75:25和100:0)对10个品种小白菜(Brassica chinensis L.)的硝酸盐含量、光合系统参数及氮代谢关键酶活性的影响。结果表明,随着硝铵比的增加,小白菜总干质量逐渐增加(除品种天津小白菜和大头清江白菜的总干质量随硝铵比的增加先降低后升高,品种香港春秀甜白菜(236)和正旺达88的总干质量先升高后降低外),与c(NO_3^-):c(NH_4^+)为50:50比较,增幅分别为12.66%~76.88%(c(NO_3^-):c(NH_4^+)为75:25)和17.98%~95.07%(c(NO_3^-):c(NH_4^+)为100:0);小白菜叶和根中的硝酸盐含量增加,而叶柄硝酸盐含量则表现出先增加后下降的趋势,小白菜硝酸盐的含量叶柄(3 882.62~5 448.81 mg/kg)>叶(2 004.86~4 146.50 mg/kg)>根(505.39~2 188.68 mg/kg)。小白菜叶片中硝酸盐含量与硝酸还原酶活性成显著负相关,而与亚硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性成显著正相关。小白菜叶片中硝酸盐的含量随着净光合速率(Pn)和胞间二氧化碳浓度(Ci)的增加而下降,随蒸腾速率(Tr)的增强而增加。

北京潮土NO_3—N在土体中的移动特点及其淋失动态

利用养分渗滤池研究了北京潮土地区春小麦—夏玉米连作期间NO_3—N在土壤剖面中移动的时空动态。结果表明,NO_3—N的移动同降雨、灌水以及整个土壤系统中的水分状况密切相关。在春小麦期间只有个别处理在0—20cm和20-40cm中有显著移动,而夏玉米期间在0—130cm的土体中NO_3—N发生了“波浪式”的移动。淋失量同当时的降雨量线性相关。130cm深处NO_3—N含量在淋失高峰期可达10mgN.L^(-1)以上。此外,NO_3—N的移动同尿素施用量的多少有着密切关系,而尿素、硝铵和硫铵等肥料品种之间差异则不明显。^(15)N示踪结果表明,在春小麦前期尿素中的酰胺态氮或NH_4—N在0-20cm土层中直接移动,而来自肥料的NO_3—N在40—60cm处移动;夏玉米生长期间,在60cm以下深处有大量来自尿素和硝铵等残留标记氮的NO_3—N移动。

基于双同位素(δ^15N-NO^--δ^18O-NO3^-)和IsoSource模型的岩溶槽谷区地下水硝酸盐来源的定量示踪

由于岩溶水文系统的脆弱性,岩溶地下水的NO-3污染成为全球普遍且严峻的环境问题,为保证居民的饮水安全,准确识别地下水中NO-3污染来源并量化各来源的贡献具有重要意义.选择重庆市近郊受城市化和农业活动影响显著的中梁山北部的龙凤和龙车两个岩溶槽谷地下河系统为研究对象,于2017年2月~2018年2月采集地下河水水样,分析其水化学和(δ^15N-NO^--δ^18O-NO3^-),并利用IsoSource模型定量评估地下水中NO-3的来源.结果表明:①龙凤和龙车槽谷地下水NO^-3浓度变化范围为19.31~37.01 mg·L^-1和2.15~27.69 mg·L^-1,平均值分别为28.21 mg·L^-1和10.31 mg·L^-1,季节变化明显;②龙凤和龙车槽谷地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-分别变化于3.29‰~11.03‰、0.88‰~7.51‰和5.25‰~11.40‰、2.90‰~19.94‰,平均值分别为6.74‰、3.18‰和7.95‰、11.18‰,龙凤槽谷较低的δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-值暗示其地下水NO3^-主要来源于农业N肥,而龙车槽谷较高的δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-值意味着其地下水NO3^-主要来源于生活污水,也表明硝化过程是本区地下水N的主要转化过程;同时,两槽谷地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-存在明显的季节差异,龙凤槽谷旱季和雨季地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-的平均值分别为8.83‰、2.79‰和4.64‰、3.58‰,龙车槽谷旱季和雨季地下水δ^15N-NO3^-和δ^18O-NO3^-的平均值分别为9.79‰、14.56‰和5.12‰、7.8‰,表明两槽谷地下水NO-3来源存在显著的季节差异,龙凤槽谷雨季地下水NO3^-主要来源于降水和化肥中NH+4的硝化作用、土壤有机氮,而旱季主要来源于人畜粪便及污水,龙车槽谷旱、雨季地下水NO3^-都主要来源于人畜粪便及污水;③IsoSource模型解析结果表明,龙凤槽谷地下水NO3^-污染以降水和化肥中的NH+4来源贡献最大(44.63%),其次为人畜粪便及污水(29.5%)和土壤氮矿化(22.38%),大气沉降和化肥贡献率较低,不足10%.其中,雨季主要来源为降水和化肥中的NH+4(52.25%),旱季则是人畜粪便及污水(41%);龙车槽谷NO3^-污染以人畜粪便及污水来源最大(36.17%),其次为降水和化肥中的NH4^+硝化(23.5%)和土壤氮矿化(22.5%),大气沉降和化肥贡献率皆低于10%,旱、雨季人畜粪便及污水来源的贡献率都较大,分别为47%和25%.

氯对马铃薯生理效应的影响

本试验结果表明,(1) Cl^-抑制马铃薯植株对NO_3^-的吸收;(2) Cl^-不仅抑制马铃薯根从溶液中吸收H_2^(32)PO_4^-,更主要是阻碍H_2^(32)PO_4^-从根向地上部运输,而且随Cl^-浓度的增加而加强;(3) K^+的吸收速率与溶液中的Cl^-浓度呈极显著线性正相关(r=0.999^(**)),回归方程为Y=0.486×10^(-3)X+2.27;(4) ^(14)CO_2示踪试验表明,培养液中Cl^-浓度过高会抑制光合产物向块茎积累;(5) 培养液中Cl^-浓度超过500mg/kg时,马铃薯植株表现中毒症状,块茎产量、淀粉含量都显著下降,可溶性糖含量上升。

不同生态修复手段对硝态氮和铵态氮脱除机制的影响

采集入贡湖亲水河原位底泥柱芯、上覆水及伊乐藻样品,搭建室内模拟实验,探究不同生态修复手段下硝氮和铵氮的脱除机制。采用^(15)N同位素配对技术,测定分析了裸泥组A、脱氮微生物(INCB)组B、伊乐藻组C和INCB^+伊乐藻组(D)中反硝化速率及植物吸收速率。结果表明,处理组D中反硝化速率最高,在添加^(15)NO_3^-和^(15)NH_4^+的处理组分别为258.6和156.49μmol/(m^2·h)。对比添加^(15)NO_3^-的处理组,添加^(15)NH_4^+的处理组中伊乐藻吸收速率大约是^(15)NO_3^-的2倍,而添加^(15)NO_3^-处理组中反硝化速率约是添加^(15)NH_4^+的处理组1.5倍。沉水植物在吸收氮素的同时促进了微生物脱氮作用,与植物吸收相比,反硝化脱氮是氮素脱除的主要途径。INCB和沉水植物的联合应用,提高了河道水体氮素的去除速率,促进河道水体净化。

稀土冠醚配合物的XPS研究

近几年来,XPS已应用于研究稀土元素及其配合物的内层电子结合能,伴峰现象以及镧系化合物性质变化规律。我们合成了1,2-环己基-12-冠-4(C_(12)H_(22)O_4)与稀土离子(RE=La—Er,Y)的二元配合物,苯并-15-冠-5(B-15-C-5)、联吡啶与稀土离子(RE=La—Eu)的混合配体配合物。本文报导用XPS研究上述两类配合物的中心金属离子的3d_(5/2)的结合能变化规律以及伴峰现象;研究配合物以及配位体的N_(1S)和O_(1S)结合能,并通过比较结合能的变化规律,讨论了配位键的性质。

太子河下游河流硝酸盐来源及其迁移转化过程

2016年5月(枯水期)和2016年8月(丰水期)分别在太子河下游采集河流表层水样14个.为了识别河流硝酸盐来源及迁移转化过程,分别采用离子交换法,叠氮法和CO_2-H_2O平衡法测定水样的ρ(Cl-)、ρ(NO_3^-)、δ^(15)N-NO_3^-、δ^(18)O-NO_3^-值,测定δ^(18)O-H_2O.结果表明:不同采样期,硝酸盐主要来自于多种源的混合.枯水期,北沙河上游支流硝酸盐来源主要是土壤N及生活污水及畜禽粪便,中下游硝酸盐主要来自于化学肥料和生活污水及畜禽粪便.南沙河硝酸盐主要来自于生活污水及畜禽粪便.海城河上游、中游和下游硝酸盐分别来自于土壤N,生活污水及畜禽粪便和化学肥料,生活污水及畜禽粪便.丰水期,北沙河硝酸盐来源可能主要是土壤N、化学肥料和生活废水及畜禽粪便.南沙河和海城河中下游硝酸盐主要来自于化学肥料及生活废水及畜禽粪便,海城河上游河流硝酸盐主要来自于土壤N和化学肥料.从枯水期至丰水期,ρ(NO_3^-)、ρ(NH_4^+-N)均呈现降低的趋势,而δ^(15)N-NO_3^-值有增加的趋势,说明丰水期可能发生了氨的挥发和硝酸盐的反硝化过程.丰水期δ^(15)N-NO_3^-与1/ρ(NO_3^-)呈轻微的正相关关系,说明丰水期河流发生了简单的混合过程.本研究的结果可为平原区域的硝酸盐污染来源的季节差异研究提供参考.