设施种植年限对土壤铵态氮、硝态氮及硝化强度的影响

为了解设施蔬菜种植年限对土壤矿质氮含量及硝化强度的影响及各指标间的相关关系,以露地菜田土壤(0年)为对照,以不同种植年限设施菜田土壤(5、10、15、20年)为供试土壤,分别测定其铵态氮含量、硝态氮含量及硝化强度,以明确设施蔬菜种植年限对土壤自身速效养分供应能力的影响,为不同年限设施菜田定点施肥管理措施的制定提供依据。结果表明,无论是露地栽培还是设施栽培,0~20 cm土层的土壤铵态氮含量、硝态氮含量和硝化强度均高于相同种植年限20~40 cm土层,且设施种植年限越长,矿质氮的表聚特征越明显。与露地菜田相比,相同土层各设施菜田土壤的矿质氮含量均显著提高,随种植年限的增加,呈先升后降的趋势,0~20 cm土层矿质氮含量(w,后同)于15年时达最大值513.45 mg·kg^(-1),20~40 cm土层矿质氮含量于10年时达最大值353.21 mg·kg^(-1)。硝化强度与铵态氮含量呈显著正相关,除种植年限为15年的设施菜田外,其余设施菜田土壤的硝化强度均高于相同土层露地菜田土壤,以10年设施菜田最大。应减少设施菜田氮肥投入,并控制其硝化强度,避免蔬菜产品及地下水的硝酸盐污染。

潮汐流人工湿地基质硝化反硝化强度研究

潮汐流人工湿地（Tidal flow constructed wetland,TF-CW）是一种新型人工湿地生态系统,并且在氮去除方面受到了广泛的关注。通过对比4种不同进水方式TF-CW对NH4＋-N和NO3--N两种氮形态的处理效果,并分析基质硝化反硝化强度与去除效果之间的相关性以及不同处理深度基质的硝化反硝化强度。结果显示：4种进水方式的湿地模拟装置对NH4＋-N的平均去除率差异性显著且与硝化强度差异性一致,闲置时间/反应时间为2∶1（D）的进水方式下基质的平均硝化强度最大,为（1.68±0.29）mg·kg^-1·h^-1,4种模拟装置的基质平均反硝化强度差异性也显著（P=1.202×10^-5）,连续流进水方式反硝化强度最大,为（2.99±1.58）mg·kg^-1·h^-1;TF-CW基质硝化强度与NH4＋-N的去除率有明显的正相关性（r^2=0.849 7,P=4.285×10^-14）,反硝化强度与NO3^- -N的出水浓度呈明显负相关关系（r^2=0.844 8,P=6.939×10^-14）;装置上部0-30 cm的处理阶段硝化强度最大,随深度增加变化逐渐减小,反硝化强度在中部的30-60 cm阶段较高。本研究为TF-CW设计改善其运行效果奠定了理论基础,在进行人工湿地设计时需综合考虑NH4^＋ -N和NO3^- -N的整体去除效果,将潮汐流人工湿地与连续流人工湿地进行组合并合理配置,对污染物的去除更加全面有效。

低温域湿地植物根际硝化强度及氨氧化微生物研究

以低温域（0-15℃）下黄菖蒲（Iris pseudacorus）、菖蒲（Acorus calamus）和香蒲（Typha orientalis）3种湿地植物为研究对象,分别取其根际土壤测定硝化强度,并采用FISH（荧光原位杂交）技术,考察植物根际AOB（氨氧化细菌）、AOA（氨氧化古菌）的数量变化规律.结果表明：低温条件下,香蒲根际土壤的硝化强度最高,平均值为1.40 mg（kg·h）,黄菖蒲和菖蒲的平均值均为0.96 mg（kg·h）.湿地植物根际土壤中的细菌数量（数量级为1010）远高于古菌（数量级为108）,其中AOB为优势菌种,3种湿地植物的AOA数量分别约占总古菌数量的46.0%、47.9%和49.7%.3种湿地植物根际AOB的数量（以湿土计,下同）排序为香蒲（2.57×109g-1）〉黄菖蒲（1.23×109g-1）≈菖蒲（1.14×109g-1）,AOA的数量（以湿土计）排序为黄菖蒲（2.78×108g-1）〉香蒲（2.57×108g-1）〉菖蒲（1.15×108g-1）.微生物分布特性和硝化作用效果均表明,不同植物根际氨氧化过程的主要作用微生物具有一定差异,AOA和AOB对于湿地土壤氮转化均具有不可忽视的作用,并与植物本体、土壤硝化过程微环境之间有一定的耦合关系.

辽东湾河口潮间带沉积物及附近土壤硝化和反硝化强度研究

以流入辽东湾的4条入海河流（小凌河、大凌河、双台子河、辽河）河口处沉积物和大凌河附近的水稻田土、玉米旱地和芦苇湿地为研究对象，采用悬浮液振荡培养法，测定河流沉积物及附近的土壤硝化强度和反硝化强度。结果显示，4种不同河口沉积物的硝化强度和反硝化强度差异显著，硝化强度在1.32~4.89 mgN/kg·d之间，且小凌河＞双台子河＞辽河＞大凌河；反硝化强度在5.44~10.47 mgN/kg·d之间，且辽河＞双台子河＞小凌河＞大凌河。大凌河不同利用方式的土壤硝化强度在1.32~2.92 mgN/kg·d之间，河流沉积物最小，土壤反硝化强度在3.79~7.72 mgN/kg·d之间，水稻田土反硝化强度最大。总体上，研究对象的反硝化强度大于硝化强度，反硝化除氮能力强。研究结果对于评价河口潮间带地区沉积物及土壤的氮素转化能力有重要参考。

基于整合分析法的地下水反硝化强度研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程。为研究含水层中反硝化作用强度及其影响因素,采用整合分析法对不同含水介质类型中的反硝化强度范围进行了总结,揭示了反硝化强度在含水层中垂向分布规律,研究了不同取样深度和不同溶解氧(DO)浓度下的反硝化强度影响因素,分析了反硝化强度统计结果的不确定性。结果表明,大多含水介质中反硝化强度处于10-1~102μg·kg^-1·d^-1,砂和砂砾石含水介质中可以达到103μg·kg^-1·d^-1量级。含水介质粒间孔隙大小与反硝化强度未呈明显相关关系。反硝化强度沿含水层垂向上先逐渐增大后显著减小,在某深度处存在峰值,峰值对应的深度存在明显的区域差异。浅层含水层反硝化强度主要受有机碳浓度影响;深层含水层反硝化强度主要受Eh值影响。当DO浓度为0.2~2 mg·L^-1时,反硝化强度与取样深度、地下水位埋深、NO-3-N浓度和Eh均呈不显著负相关关系;DO浓度介于2~6mg·L^-1时,与取样深度呈显著负相关,与温度为显著正相关;DO浓度大于6mg·L^-1时,与Eh呈显著负相关关系。反硝化强度测定、计算方法的不同和统计过程导致统计结果具有一定的不确定性。

土壤硝化强度测定方法的改进

为了使土壤硝化强度的测定条件更加统一,结果更加准确,本研究针对土壤硝化强度测定时广泛采用的悬液法,研究了其最佳培养条件:反应体系p H 7.5,底物NH4+-N浓度为100 mg/L,培养温度为30℃,培养时间为5 h,风干土样预培养72 h后才可进行硝化强度的测定。还针对NO3--N生成法的不足,探讨了通过NO2--N生成法评价硝化强度的途径:通过向反应体系中添加1 mol/L的氯酸钠0.2 m L,有效抑制NO2-向NO3-的氧化。不同检测方法对硝化强度测定对比的结果发现,NO2--N生成法确是评价土壤硝化强度的最佳方法。

三峡库区澎溪河消落带落干期土壤硝化强度及影响因素

研究了三峡库区澎溪河落干期消落带不同地点、不同高程段、不同土地利用方式下土壤硝化强度及影响因素。结果表明,研究区域消落带硝化强度范围为0.76~9.76 mg/kg·d,平均值为3.76±0.76mg/kg·d,明显低于国内其他研究区域土壤硝化强度。澎溪河消落带从上游汉丰湖到下游黄石,土壤硝化强度呈现递减的趋势。随着高程的增加,消落带土壤硝化强度逐渐降低,但没有显著差异(P>0.05)。消落带不同土地利用方式中,河滩地土壤硝化强度显著高于耕地土壤硝化强度(P<0.05),是耕地土壤硝化强度的1.82倍。消落带土壤硝化强度与土壤pH值呈显著正相关(P<0.05),与有机质含量及亚硝化菌数量呈极显著正相关(P<0.01),周期性的淹水影响了消落带土壤pH值和有机质含量,从而影响了消落带土壤硝化强度。

不同酸度黑土的硝化强度差异

采集黑龙江省哈尔滨市黑土长期施肥试验基地的黑土以及吉林省中西部的公主岭市和中北部的榆树市不同酸度的黑土,测定黑土的硝化强度.结果表明,哈尔滨同一地域不同施肥制度,导致黑土的酸度不同,在一定pH值范围内,硝化强度随着土壤pH值的增加而增大.公主岭和榆树市不同地域不同酸度的黑土,土壤偏碱或偏酸性时,土壤的硝化强度较大,中性土壤硝化强度较小.

中亚热带水热条件对农田置换土壤硝化强度的影响

水热条件是影响土壤硝化过程的主要环境因素。选择我国东部地区3种主要农田土壤(黑土、潮土、红壤),在江西鹰潭设置野外土壤置换试验,模拟研究中亚热带水热条件对不同土壤硝化强度的影响。2006年的试验结果表明:玉米生育期中,水热条件的变化影响土壤硝化强度的变化,从玉米种植前(2006年4月17日)到生长旺盛期(2006年7月10日),月平均气温由19.4℃上升到30.2℃,月降水量由335.6mm减少到59.2mm,3种土壤硝化强度均下降,黑土、潮土和红壤分别下降63.0%～84.8%、42.9%～66.7%和43.7%～46.2%;到玉米成熟期(月平均气温29.25℃,月降水175.6mm),土壤硝化强度又有所升高。土壤类型显著影响了土壤硝化细菌数量和硝化强度,硝化细菌数和硝化强度大小顺序为:潮土>黑土>红壤。土壤pH显著影响土壤硝化强度,相关系数r=0.778(P<0.01)。此外,在玉米生育期,施用N、P、K化肥后,3种土壤的硝化细菌数以及硝化强度均升高。总体上,区域水热状况、土壤性质和施肥均影响土壤硝化强度,而且土壤与气温以及施肥处理之间存在显著的交互作用。

包气带反硝化强度空间分布规律的整合分析

依据1970~2017年间发表的3955篇包气带反硝化强度相关论文,筛选出197组反硝化强度数据,利用整合分析,重点研究了包气带反硝化强度在典型生态类型(水平)和不同采样深度(垂向)的空间分布规律,识别了包气带反硝化强度的主控因素并研究其函数关系。结果表明:水平空间上,包气带表层0~0.5 m反硝化强度的分布特征显著,由大到小排序为:森林(8.03±0.21 mg/(kg·d))、农田(3.54±0.08 mg/(kg·d))、草地(3.38±0.12 mg/(kg·d))、湿地(2.32±0.23 mg/(kg·d))、沙漠(2.15±0.56 mg/(kg·d))。垂向空间上(6 m内),各生态类型反硝化强度随深度的增加均呈"S"型变化规律。不同生态类型和不同采样深度下包气带反硝化强度的主控因素存在一定差异,主要为黏粒、有机质、全氮、硝态氮、有效磷,并给出了包气带反硝化强度与主控因素的回归方程。

黄河三角洲湿地硝化作用强度及影响因素研究

采用现场调查和实验室培养的方法,研究了黄河三角洲滨海湿地不同环境氨氧化细菌分布、硝化强度及影响因素,结果表明:5个不同生态环境中氨氧化细菌数量和硝化强度差别较大。氨氮浓度、盐度、温度、pH对硝化强度均有明显影响。硝化强度随着氨氮浓度的增加而增大;低盐度条件下,含盐量的变化对土壤的硝化强度影响不明显,高盐度条件下,硝化作用明显受到抑制;硝化作用最适宜的温度是28℃左右,低温限制硝化作用的进行;在偏碱性的环境中硝化强度较强,较低的pH严重抑制硝化作用。

包气带土层的反硝化强度测定方法研究

包气带土层的反硝化作用影响因素复杂,目前尚无较好的反硝化强度测定方法。本文经比较,选择以"地中渗透土层加底物消失平衡法"为参照,改进为向构建的田间渗透箱(柱)原状土层施入一定的硝态氮液态肥料,并配合同步测试土壤的有机氮矿化量、微生物固持无机氮量以及氨挥发量、作物吸收氮值等,再与土层的硝态氮净输入量、本底量、末期量及铵氮变化量值一道进行均衡计算,而求解土层反硝化强度值的测定方法(简称"改进平衡法"),对不同土质、厚度、土壤有机质消耗量、土壤水势下的渗透箱土层或土柱,进行了反硝化强度测定的探索研究。结果显示,上述不同厚度、有机质消耗量、土壤水势下的野外渗透箱土层和砂土、亚粘土土柱,分别产生了8.07～16.54 mg.m-3和6.23、26.4 mg.m-3间不等的硝态氮清除量,比用参照方法测定的7.29～11.42 mg.m-3和5.38、18.1 mg.m-3间的清除量皆有一定提高,这主要缘于改进方法补充反映了土壤有机氮矿化量等的影响所致。表明它已基本消除了原参照方法中的主要不足,既能揭示土壤中的反硝化作用现象,又可较全面反映环境因子对土壤反硝化强度测定的复杂影响。适用于包气带土层防护地下水污染的反硝化强度测定与研究,将为农田淋洗氮素污染地下水的防护与治理提供服务。

潮白河冲洪积扇典型包气带剖面反硝化强度垂向空间分布规律

以北京市潮白河冲洪积扇区域为研究区,选取两个典型剖面(S6和S8),通过测定不同采样深度(0～10 m)包气带反硝化强度值,分析了包气带反硝化强度的垂向空间分布特征,并识别了包气带反硝化强度垂向分布规律的影响因素.结果表明,典型剖面上各包气带土样的反硝化过程NO_3^--N浓度经历了上升、下降、上升这3个主要阶段; S6和S8剖面包气带反硝化强度取值分别为0. 002 6～0. 018 5 mg·(kg·d)^(-1)和0. 001 7～0. 023 3 mg·(kg·d)^(-1),总体反硝化强度水平较低;剖面垂向空间的反硝化强度总体呈现"S"型变化趋势; S6和S8剖面包气带反硝化强度的主控因素包括黏粒、硝酸盐、亚硝酸盐,并与以ACE和Shannon指数为代表的微生物多样性及反硝化菌亚硝酸盐还原酶基因nir K在一定深度范围内相关性显著.

潜流型人工湿地硝化和反硝化作用强度研究

对芦苇、美人蕉、空白潜流型人工湿地中硝化、反硝化作用强度进行了对比研究.结果表明,潜流型湿地硝化作用强度受温度影响显著,且与总氮、氨氮去除率显著相关.各湿地硝化、反硝化作用强度的空间分布具有明显分层现象,湿地表层高于深层.芦苇湿地表层硝化作用强度呈中间高、两端低的变化趋势;深层则沿程递减;反硝化作用强度沿程变化不明显.垂直流湿地平均硝化作用强度高于水平流湿地;有植物湿地高于空白湿地;芦苇湿地高于美人蕉湿地.植物根系分泌物直接影响硝化作用强度,根际硝化作用强度由根面至非根区递减.潜流湿地具有较强的反硝化潜力,反硝化作用强度明显高于硝化作用强度.

仿生植物附着微生物膜的硝化作用强度测定方法探讨

仿生植物附着微生物膜对重污染水体具有较好的净化效能,硝化作用强度则是反映该技术对氮素降解性能的关键指标之一。然而,目前尚未有关于仿生植物附着生物膜硝化作用强度测定方法的研究论文发表。基于此,论文在现有土壤硝化作用强度测定方法的基础上,从曝气、培养时间、取样量3个方面对测定方法进行改进。结果如下:(1)硝化作用测定过程中,培养系统中进行间歇曝气以提供硝化反应所需氧气,可较好地获得仿生植物附着生物膜的硝化作用强度测定结果,具体的曝气条件为:间歇曝气方式供氧,气流条件为3 L/min,12 h曝气一次,每次10 min;(2)与土壤硝化作用强度测定方法相比,仿生植物附着生物膜的硝化作用强度测定时的培养时间可缩短至24 h;(3)仿生植物附着生物膜硝化作用强度测定时,初始生物膜取样量为0. 5 g(冷干生物膜),可获得较好的测定值。

不同湿地植物根际硝化作用强度及氨氧化细菌和古菌（英文）

为探究人工湿地脱氮进程,选用菖蒲(Acorus calamus)、香蒲(Typha orientalis)、黄菖蒲(Iris pseudacorus)三种湿地植物,于常温域15～25℃下测定其根际土壤含水率、氨氮、硝氮、硝化作用强度,并采用荧光原位杂交(FISH)技术考察植物根际氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的丰度变化规律.结果表明,试验期间香蒲根际土壤的硝化作用强度最高,平均为2.03 mg/(h·kg),其次为黄菖蒲1.74 mg/(h·kg)和菖蒲1.65 mg/(h·kg).FISH技术表明湿地植物根际土壤中的细菌数量(数量级为10^(10))高于古菌(数量级为10~9),AOB为氨氧化过程的优势菌群.3种湿地植物根际AOB的数量从高到低(以湿土计)依次为:香蒲(1.88×10^(10)g^(-1))、黄菖蒲(1.23×10^(10)g^(-1))、菖蒲(5.07×10~9g^(-1));AOA的数量从高到低(以湿土计)依次为:黄菖蒲(4.00×10~9g^(-1))、菖蒲(3.52×10~9g^(-1))、香蒲(3.48×10~9g^(-1)).该试验结论为人工湿地脱氮的植物选择提供了有价值的参考.

盐碱草甸植被退化对土壤硝化作用强度的影响

为了解不同退化阶段盐碱草甸草原土壤硝化作用强度特征及其影响因素,采用空间代替时间的方法,以松嫩平原盐碱草甸草原植被退化过程中4种典型植物群落为对象,以未做处理为参照,设置刈割、施氮和刈割同时施氮3种处理,测定了土壤的硝化作用强度(NI)、pH值、电导率(EC)、含水量(SMC)和有效磷(OP)、硝态氮(NO^(-)_(3)-N)、铵态氮(NH+4-N)及全氮(TN)的含量。结果显示:(1)土壤NI与pH值、电导率、含水量、OP和NO^(-)_(3)-N呈极显著正相关关系(p<0.01);通过逐步回归分析的方法得出土壤NI的重要影响因子,重要影响因子对土壤NI影响强弱表现为:pH值>有效磷含量>含水量>硝态氮含量,并推断土壤硝态氮含量可作为土壤NI的一个重要表征参数。(2)未作处理时,星星草群落与碱蓬群落土壤硝化作用强度分别为13.4,13.5 mg/(kg·h),显著高于羊草群落和退化羊草群落的5.0,2.5 mg/(kg·h),刈割和施氮处理分别使星星草群落土壤NI提高96.88%,253.77%,混合处理使其提高413.70%,显著高于其他3种植物群落,由此可见,在人为刈割和施氮肥的干预下,星星草群落土壤铵态氮可能更易转变为硝态氮,氮素流失的风险也更大,因此可认为星星草群落处于盐碱草甸退化过程中的关键阶段。

多年冬种紫云英对两种典型双季稻田土壤肥力及硝化特征的影响

以湖南紫潮泥和江西黄泥田两种典型稻田下的绿肥定位试验为依托,分析了晚稻收获后两种土壤的养分性状、硝化强度、硝化势及氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因丰度,探讨多年冬种紫云英对两类稻田土壤肥力、硝化作用及氨氧化微生物的影响。两地试验处理一致,包括:1)不施肥不种紫云英(CK);2)冬种紫云英不施化肥(GM);3)不种紫云英单施化肥(CF);4)冬种紫云英配施化肥(GM+CF)。结果表明,冬种紫云英可以改善两种典型稻田土壤pH,即提高江西酸性土壤pH、降低湖南碱性土壤pH;提高土壤全氮、有机质、无机氮和有效磷含量。两种典型水稻土的硝化能力不同,江西黄泥田的硝化强度及硝化势均明显低于湖南紫潮泥。在湖南紫潮泥中,各处理硝化强度在0.269~0.325μg/(g·h)之间,处理间差异不显著;硝化势在培养第5周达到10.25%,紫云英配施化肥在一定程度上抑制了紫潮泥的硝化作用。江西黄泥田中,各处理硝化强度在0.010~0.021μg/(g·h)之间,硝化势从培养第3周开始上升,在培养第5周达到5.41%;单独种植翻压紫云英相对于不施肥对照提高了土壤硝化强度及硝化势,与施用化肥处理效果相当,绿肥配施化肥对硝化作用的促进最强。AOA在紫潮泥和黄泥田中均占优势地位,紫潮泥中AOA-amoA基因丰度显著高于黄泥田,冬种紫云英对紫潮泥中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度均无明显影响,而显著提高了黄泥田中AOA-amoA和AOB-amoA基因丰度,与冬种紫云英对硝化强度和硝化势的影响一致。

浙江慈溪不同利用年限水稻土主要微生物过程强度的比较

测定了浙江慈溪5个不同利用年限水稻土(50～2000a)的微生物功能多样性、呼吸作用强度、硝化作用强度及产甲烷势,比较分析了水稻土主要微生物过程强度与利用年限的相关性.结果发现,2000a水稻土的单一碳源底物利用能力最高,而1000a水稻土的短期利用能力也明显高于50～700a的水稻土;随着利用年限的延长,水稻土微生物群落的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数均趋于升高,利用年限相距500a以上的水稻土的碳源利用特性在主成分PCA1或PCA2上有较好的分离;随着利用年限的延长,水稻土的呼吸强度显著降低,硝化强度和产甲烷势也趋于下降.结果表明,水稻土在持续利用之后,微生物群落功能多样性得到一定加强,而一些调控温室气体排放的微生物过程强度明显减弱.

几种土壤改良材料磷氨氮吸附和硝化作用特性的研究

为了筛选用于太湖地区污水土地处理研究的土壤改良材料,通过磷、氨氮等温吸附实验及室外自然接种2个月后的硝化强度测定试验,研究了稻壳、炭化稻壳、蛭石、炉渣、木炭、粉煤灰、沙子、沸石及太湖地区典型土壤潮土的磷、氨氮吸附能力及硝化强度。结果表明,磷理论最大吸附量粉煤灰、炭化稻壳和炉渣大于潮土,依次为34.3643、1.3667、0.3860、0.3762(mgP·g-1);氨氮理论最大吸附量沸石、炭化稻壳、蛭石和木炭大于潮土,依次为2.7375、1.3667、0.9676、0.5464、0.4579(mgN·g-1);硝化作用强度木炭、稻壳、炭化稻壳、沙子和沸石大于潮土,依次为2.2867、1.6567、1.0467、0.7267、0.6800、0.5333(mgN·kg-1·h-1)。通过实验结果,可以选择吸附能力及硝化强度强于潮土的材料,作为开展后期研究的对象。