基于^(15)N稳定同位素示踪技术的植物组合湿地对氨氮去除途径研究

人工湿地是生态修复受污染水体的重要手段,对氮的去除效果显著,但不同植物湿地对氮去除效果差异明显,因此不同类型植物组合后的湿地对氮去除效果及去除途径值得进一步研究。通过室内控制试验,以常见浮水植物绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)和挺水植物梭鱼草(Pontederia cordata)为研究对象,利用^(15)N稳定同位素示踪技术探究绿狐尾藻、梭鱼草及绿狐尾藻+梭鱼草植物组合对氨氮(NH_(4)^(+)-N)的去除途径。结果表明,绿狐尾藻+梭鱼草植物组合处理相较于单一绿狐尾藻和梭鱼草处理对氮的脱除量分别提高1.8%和3.6%。基于^(15)N质量平衡,绿狐尾藻、梭鱼草和绿狐尾藻+梭鱼草植物组合处理氮去除途径的底泥吸附贡献分别为8.30%、7.96%和6.94%,植物吸收贡献分别为41.76%、35.34%和48.67%,微生物作用去除贡献分别为49.94%、56.71%和44.39%。微生物作用在湿地脱氮过程中占主导地位。相较于单一植物湿地,植物组合湿地对氮的去除效果得到提升,同时促进了植物对水体NH 4+-N的吸收。该研究有助于更好地理解植物组合湿地对氨氮的脱除途径。

基于^(15)N稳定同位素技术的斜生栅藻对硝氮和氨氮吸收研究

硝氮(NO3--N)和氨氮(NH4+-N)是水体中无机氮的主要形态。利用15N稳定同位素技术研究了斜生栅藻(Scendesmus obliquus)对NO3--N和NH4+-N的吸收特征。结果显示,在相同浓度条件下,斜生栅藻对NH4+-N的吸收速率显著高于对NO3--N的吸收率,在180min的试验中,对15NH4+-N的吸收速率为0.62～1.15μmol/(g·min);对15NO3--N的吸收速率为0.08～0.15μmol/(g·min)。在NO3--N和NH4+-N2种形态氮源同时存在的混合组中,斜生栅藻对NO3--N的吸收速率[0.12～1.00μmol/(g·min)]显著低于NO3--N作为唯一氮源的单一组[0.78～1.23μmol/(g·min)],表明NH4+-N的存在对藻类吸收NO3--N有抑制作用。在14NO3--N和15NO3--N同时存在时,斜生栅藻优先吸收14NO3--N,产生同位素分馏效应,但不同形态氮对藻类氮吸收的影响远远大于同位素的影响。

基于δ^(15)N稳定同位素分析的人工防护林大型土壤动物营养级研究

稳定同位素δ15N是分析生态系统中的营养关系的重要方法。本研究采用该方法分析了人工防护林土壤动物的营养级及它们之间的营养关系。对3个地区人工杨树林12类大型土壤动物及其土壤、细根及植物枯落叶的稳定同位素δ15N分析结果显示,不同环境条件下土壤动物δ15N具有显著差异性(F=38.067,P<0.001),土壤动物δ15N值与土壤、植物细根及枯落叶δ15N值之间有明显的相关性,与全氮含量没有明显的相关性;根据不同土壤动物δ15N值的状况,12种土壤动物在土壤生态系统中大都处于第二至第四营养级,处于较低营养级位置的动物主要有大蚊幼虫(Tipulidae larvae)、蚯蚓(Lumbricidae)、金龟甲幼虫(Scarabaeidae larvae)等类群,较高营养级的为蜈蚣(Scolopendromorpha)、隐翅甲成虫(Staphylinidae adult)、叩甲成虫(Elateridae adult)、线蚓(Enchytraeidae)等动物,同类土壤动物在不同样地中营养级位置存在一定的差异。

稳定同位素^(15)N标记螺旋藻的生物合成

15N-螺旋藻是一种重要的同位素示踪剂,应用于生命科学、药物代谢、病理代谢等研究中。由于15N原料十分昂贵,15N-螺旋藻只能由室内小规模生物培养而获得。本工作就室内培养螺旋藻的温度、光照强度、pH等条件进行了探索。结果显示,室温25℃、连续光照、光照强度3 000~4 000 lux、初始pH9.0是室内培养15N-螺旋藻的适宜条件。采用正交设计进行配方优化,优选出培养15N-螺旋藻配方。在优化条件下培养15N-螺旋藻,15N的原料成本投入大幅降低,产品丰度>98%。

稳定同位素^(15)N标记水合肼的合成研究

15 N标记水合肼是稳定同位素标记化合物合成过程中一种常用的强还原剂,广泛应用于同位素标记药类化合物的合成。本研究通过单因素实验考察了15 N标记水合肼合成过程中各因素对其收率的影响。结果表明,15 N标记水合肼的最佳合成条件为:次氯酸钠的有效氯含量为115～120g/L,氯化反应时间为30～40min,水解回流时间为7min,催化剂与尿素用量为m(催化剂)∶m(尿素)=1.0∶10.0。在此条件下,水合肼合成收率达76.1%,丰度为99.20%。

基于^(15)N稳定同位素示踪技术的太湖梅梁湾浮游植物群落氮吸收动力学研究

浮游植物对氮的吸收与其生长繁殖密切相关,太湖梅梁湾湖区蓝藻水华频频暴发,对该水域浮游植物氮吸收进行研究具有重要意义.本文分别在冬、春、夏、秋4个季节于梅梁湾采样,对水体常规理化指标和浮游植物群落结构进行分析,并利用^(15)N稳定同位素示踪技术研究了浮游植物对铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)和尿素态氮(Urea-N)吸收的动力学特征.结果表明,太湖梅梁湾浮游植物群落除了秋季对NH_4^+-N的吸收不符合米氏方程外,其余均符合.冬季和春季3种形态氮最大吸收速率(V_(max))的大小依次为:NH_4^+-N> NO_3^--N>Urea-N,而夏季为:NH_4^+-N>Urea-N>NO_3^--N. 3种形态氮Vmax的季节变化规律为夏季>秋季>春季>冬季. V_(max)在不同季节以及不同形态氮之间的差异性可能与浮游植物群落组成以及水体中NH_4^+-N浓度不同有关.浮游植物对NH_4^+-N吸收的KS值在冬、春季高于夏季,对Urea-N吸收的K_s值则在夏、秋季高于冬、春季,而对NO_3^--N吸收的K_s值则在夏季显著高于其他3个季节.冬季和春季梅梁湾浮游植物群落最容易受到NO_3^--N限制,而最不容易受到Urea-N的限制;而夏季,则最容易受到NO_3^--N限制,而最不容易受到NH_4^+-N的限制,且浮游植物群落对NH_4^+-N的亲和力最高.与NO_3^--N相比,秋季浮游植物更容易受到Urea-N的限制.不同季节,容易对浮游植物产生限制作用的氮的形态不同.

^(15)N稳定同位素标记集胞藻的生物合成研究

目的建立实验室生物合成15N稳定同位素标记集胞藻的最优培养条件,并驯化得到高丰度15N集胞藻藻种。方法对培养温度、光照及p H值等条件进行优化,优选出最佳培养工艺。将培养基中的14N氮源替换为15N氮源,优化配方,使用同位素比质谱仪测量藻体中15N、14N同位素组成。结果实验室培养条件选定为培养温度25℃、光照强度2000 lux、初始p H值为7时,集胞藻生长良好。将配方中硝酸钠浓度设定为1.5 g/L时,产品丰度最大。驯化得到高丰度15N-集胞藻藻种。结论本试验优化的培养工艺和配方,适宜15N稳定同位素标记集胞藻生长。得到的藻种产品丰度高,生产成本低。

^(15)N稳定同位素标记副溶血弧菌的培养基制备与培育

为进行蛋白质组学的定量研究,研制一种^(15)N稳定同位素标记的副溶血弧菌培养基并进行^(15)N标记副溶血弧菌培育。方法包括连续多次转接培养副溶弧菌和利用LC-MS/MS验证标记的副溶血弧菌细胞中蛋白质氮原子的标记效率。所述培养基的配方为NH_4Cl(2 g/L)、葡萄糖(10 g/L)、KH_2PO_4(0.6 g/L)、KH_2PO_4(0.9g/L)、MgSO_4(0.2 g/L)、Na Cl(20 g/L)和蒸馏水(1L,pH 7.0~7.5);氮源的氮原子采用^(15)N进行标记,标记效率为91.5%。结果表明,该工艺简单合理,培养基组分简单、成本低,为工业化制备^(15)N标记副溶血弧菌培养基提供了新的制备方法。

稳定同位素^(15)N技术在高寒草甸生态系统应用展望

稳定同位素技术是了解生物与其生存环境相互关系的强有力手段,在生态学的研究中应用广泛,稳定同位素^(15)N技术作为一种新方法和新技术,在生态系统氮素研究方面具有极为美好的应用前景,并显示出其强大的生命力。综述了国内外稳定同位素^(15)N技术研究进展,并对其在高寒草甸生态系统中的应用进行了展望,以期进一步发挥其在高寒草甸生态系统中的重要作用,从而在高寒草甸生态系统研究中取得重大进展。

稳定同位素^(15)N在我国农业研究中的应用进展

本文综述了近年来我国农业研究及生产中应用稳定同位素^(15)N所取得的成就;简介了稳定同位素分析技术的现状;阐明了稳定同位素^(15)N的发展方向及应用前景。

^15N稳定同位素标记技术在草地生态系统氮循环中的研究进展

稳定性同位素标记技术在生态学的诸多研究领域中有着广泛应用,其中15N标记技术在草地生态系统氮素循环研究中发挥了重要作用。本文综述了15N标记技术在国内外草地生态系统中生物固氮、氮肥的去向和利用、氮素在土壤中的转化以及氮素损失方面的研究现状及进展,并对存在的问题和前景进行了分析和展望,为更好的利用氮肥、充分发挥草地生产潜力提供理论依据。图1,参53。

^(15)N同位素稀释法研究固氮菌接种对甘蔗生物固氮的影响

利用15N同位素稀释法,研究接种固氮菌klebsiella L03对甘蔗品种B8和ROC22的生物固氮的影响。结果表明:B8的固氮百分率最高为31.28%Ndfa,从苗期开始就显著高于ROC22,分蘖期和伸长初期的固氮量和固氮百分率与ROC22相比差异达到极显著水平。B8和ROC22的根、茎、叶都可发生固氮,以伸长初期(60d)叶片中的固氮能力最强。接种L03能显著提高B8和ROC22各器官的含氮量,其中对ROC22叶片和B8茎的含氮量提高作用最明显。不同甘蔗品种、相同品种的不同器官甚至相同器官的不同生长时期固氮作用有很大差异。

^(15)N同位素稀释法测定燕麦根际固氮菌固氮量的研究

用15N同位素稀释法对接种到燕麦上的不同固氮菌的固氮能力进行了测定,结果表明:固氮菌处理的地上植株15N原子百分超为1.0871%～1.3791%,其中Pseudomonas spN4最低(1.0871%);植株地下部分为1.0921%～1.2751%,Pseudomonas spN4也是最低(1.0921%)。Pseudomonas spN4、A.lipoferumO6和Zoogloea spW6固氮能力较好。植株全氮含量增加2.08%～39.58%,A.lipoferumO6处理的全氮含量最高(39.58%)。接种固氮菌能够提高燕麦的全氮含量、固氮百分率和固氮量。

同位素^(15)N稀释法测定豆科植物固N初步研究

定量豆科植物的固N作用是选择豆科作物种、根瘤菌系和改进农业技术措施的重要问题,可以减少对七壤N依赖和N肥用量并提高产量。测定豆科植物的固N有二类方法:一是N平衡法,二是应用同位素^(15)

脐橙叶片施用^(15)N和^(32)P同位素的运转分配规律和座果机制的研究

在萌芽期和花芽分化期叶片施用１５Ｎ硫铵、３２Ｐ磷酸二氢钠和１５Ｎ尿素，研究脐橙在萌芽期、初花期、生理落果期以及花芽分化期氮、磷营养吸收运转分配规律。结果表明开花过程需消耗大量氮、磷营养。在落花落果的３２Ｐ放射比强度和ＮＤＦＦ％都比座果的小，说明氮、磷营养不足是引起脐橙落花落果的主要原因之一。ＧＡ３＋ＢＡ或ＧＡ３激素处理能吸引氮、磷营养向幼果运输，从而提高座果率。

同位素质谱仪测定小麦植株各器官δ^(15)N值的考察

建立了15N标记的小麦植株各器官中δ^(15)N值的元素分析仪-同位素比质谱仪联用技术(EA-IRMS)的测定方法.对仪器的稳定性和线性进行了条件优化,标准气N_2的同位素比值的标准偏差为0.03‰,在同位素信号值1e^(-9)~1e^(-8)A范围内,总体线性为0.009‰/n A.称取不同量的小麦粉标准物质(OAS/Isotope)测定δ^(15)N值,进样量为4 mg时标准偏差最小,为最佳称样量.对硫酸铵标准物质(IAEA-N2-6)、小麦粉标准物质和^(15)N标记小麦植株样品各器官进行测定,δ^(15)N值的标准偏差均小于5%,测定精度和准确度较好.方法为研究氮素在小麦体内运转及利用效率提供了有效的技术手段.

用^(15)N同位素稀释法研究沸石对氮肥利用率的影响

通过15N示踪研究不同沸石水平处理对玉米氮肥利用率的影响。结果表明 :( 1 )沸石和肥料混合使用促进了玉米的生长 ,第一茬玉米氮肥利用率以 0 7g kg土沸石用量为最高 ,其次是 1g kg土 ;( 2 )第二茬玉米的氮肥利用率则是以 0 1 %的沸石用量最高 ,其次是 0 1 3 %的沸石用量水平 ,与对照相比 ,沸石处理使两茬玉米的氮肥利用率分别提高了 2 3 2 %～ 3 3 1 % ;( 3 )沸石处理可以显著降低土壤中氮肥的损失 ,与对照相比 ,降低率达 2 5 9%～3 0 6% 。

稳定性核素^(15)N在农业研究中的应用

稳定性核素示踪是现代农业研究中一门新兴技术。稳定性核素15N作为一种有效手段在农业施肥研究、氮素循环研究中发挥着极为重要的作用。本文介绍了15N的相关概念,列举了20世纪80年代以来15N在氮肥研究、氮素转化研究以及农业环境保护中的应用进展,阐明了应用15N的新技术已解决的问题,以及将要解决的问题,并展望了性核素示踪技术的应用前景。

15N同位素在华北冬小麦夏玉米氮营养来源研究中的应用

小麦-玉米一年两作是华北平原最主要的种植方式之一,对保障国家粮食安全至关重要。阐明该种植体系作物氮营养来源定量组成对区域养分资源管理、施肥制度优化、作物营养状况调控都具有十分重要的意义。15N作为氮元素的一种稳定同位素,其示踪技术在农田氮肥去向,作物氮营养来源等农业生产领域得到广泛应用。本文主要概述了15N同位素技术在研究当季施入化肥氮、前茬残留化肥氮、播前土壤固有硝态氮对华北冬小麦-夏玉米氮营养贡献中的具体应用方法、实例及相关研究结果,并对叶面肥氮、还田秸秆氮、大气沉降氮等其他氮营养来源的研究进行了展望,以期为该种植体系养分资源管理以及施肥制度优化提供理论参考。

应用同位素^(15)N研究腐殖酸不同加量腐复肥对苹果树的效应

腐殖酸复合肥是一种能提高土壤氮活性,增加产量的一种新型肥料。辽宁果树腐复肥网研究结果表明,腐复肥对提高肥料利用率,增加苹果产量,改善果品质量等方面均有良好作用。但对其养分释放规律。