脉冲液相等离子体固氮特性及影响因素

低温等离子体固氮具有无需高温高压条件、绿色环保、易于与可再生能源匹配等优点。掌握低温等离子体固氮特性、提高固氮特性具有重要的理论意义和实用价值。采用一种液相放电等离子体固氮的反应装置,开展不同脉冲电源激励等离子体固氮实验,探究液相放电固氮特性和规律。通过采用4台不同的脉冲电源激励固氮反应装置液相放电,测量放电过程中的电压及电流波形,并表征放电过程中水溶液的活性氮浓度变化,基于放电过程中的电学特性和氮特性,计算4台电源相对应的能量效率。结果表明,瞬时功率和单脉冲能量越大,固氮速率越快,能耗效率越优;脉冲幅值和重复频率增加有利于等离子体液相放电固氮速率提升。     

长期氮添加对杉木人工林土壤碳、氮含量及细根分布的影响

对福建沙县24a生,经12a氮添加处理的杉木(Cunninghamialanceolata)人工林细根分布进行研究。氮添加量分别为对照N0(0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮N1(60 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮N2(120 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮N3(240kg·m~(-2)·a~(-1)) 4种处理,重复次数为3。结果表明中氮(N2)和高氮处理(N3)使杉木人工林表层土壤(0～10 cm)碳(C)含量显著增加(P <0. 05),而土壤氮(N)和碳氮比(C/N)各处理间无显著差异。杉木人工林的细根分布也受到长期氮添加影响:在0～10 cm土层,中氮处理(N2)促进细根生长,杉木1级根生物量密度显著增加,而高氮处理(N3)则抑制细根的生长,0～10 cm土层1级根生物量密度显著降低(P <0. 05)。在10～20 cm土层,中氮处理(N2)和高氮处理(N3)均使1级根的生物量密度增加(P <0. 05)。2～5级根和灌草根生物量密度在低、中、高氮处理(N1-N3)均表现为增加。以上结论表明适当的氮添加可以促进植物细根的增长,而过量氮添加则抑制植物细根的生长。总之,人工林的施肥除了考虑到树种特性和土壤状况,还应考虑到当地的氮沉降量,以便进行合理施肥。     

脉冲调制射频空气等离子体固氮研究

工业合成氨固氮高度依赖于化石燃料,导致了诸多环境问题,人类若要维持可持续的粮食供应,就需要更加绿色高效的固氮方法。空气放电等离子体极易与可再生电力相结合,且即开即用、随关随停,是较为理想的绿色固氮技术。但现有空气放电等离子体固氮效率较低,针对这一关键问题,研究了脉冲调制(pulse modulated,PM)射频空气放电等离子体的固氮特性,发现脉冲调制会导致射频空气等离子体形态发生明显变化,在占空比一定的情况下,固氮效率随频率的增大而减小,相反,如果固定调制频率,NO_x的浓度随占空比的增大逐渐增加,固氮效率在占空比为60%时达到最高。脉冲调制技术显著影响了射频空气放电固氮效率,为后续研究大功率射频空气放电固氮提供重要启示。     

岩溶区与非岩溶区土壤有机碳、养分及特征元素对比

研究岩溶区与非岩溶区土壤有机碳及其与养分之间的关系异同,有利于揭示岩溶区土壤有机碳的积累机制。以广西桂林毛村岩溶试验场为采样点,采集岩溶区、混合区和非岩溶区典型水稻田、柑橘园和玉米地的表层土壤,采用常规方法测定土壤有机碳、养分和特征元素含量并分析它们之间的相关性。结果显示,３种土地利用方式下,岩溶区土壤有机碳、全氮、ｐＨ和交换性Ｃａ^２＋均显著高于非岩溶区。岩溶区水稻田中土壤溶解性有机碳和碱解氮含量显著低于非岩溶区,而土壤阳离子交换量和交换性Ｍｇ^２＋却显著较高。但是,这４个指标在柑橘园和玉米地中无显著差异。统计结果显示,３种土地利用方式下,土壤全氮含量与土壤有机碳含量呈极其显著正相关（ｐ＜０.０１）;就水稻田土壤而言,土壤有机碳与阳离子交换量和交换性Ｃａ^２＋分别呈极其显著正相关（ｐ＜０.０１）和显著正相关（ｐ＜０.０５）。以上研究结果表明：较高ｐＨ、全氮和交换性Ｃａ^２＋含量是维持岩溶区较高土壤有机碳含量的重要因素,而３种土地利用方式中水稻田土壤有机碳积累量最高。     

关中地区小麦根际联合共生固氮菌的初步研究

采用加富、分离、纯化等技术对从陕西关中宝鸡、成阳、西安、渭南等地采集到的小麦须根样品进行处理，从中分离出具有固氮能力的菌株12株，在改良Dǒbereiner无氮液体培养基中培养72h，采用乙炔还原法测定其固氮酶活力，从中筛选出具有较高的固氮酶活性的菌株5株，并对其进行初步研究和鉴定。结果表明：陕西关中地区小麦根际存在着联合共生固氮菌，经鉴定这5株菌株属于拜叶林克氏菌属(Beijerinckia．sp)。     

竹炭包膜尿素在土壤中的氨挥发损失及其影响因素

采用"静态吸收法"研究了自制竹炭包膜尿素(BCCU)在土壤中的氨挥发损失情况,以及施肥量、土壤含水量、土壤温度和土壤类型等因素对氨挥发损失的影响。结果表明,自制的竹炭包膜尿素氨挥发损失量显著减少。在每千克土壤中,施氮600 mg时,两种包膜氮肥氨挥发损失量分别比尿素减少31.8%和19.3%;施氮1 000 mg时,两种包膜氮肥氨挥发损失量分别比尿素减少21.82%和16.66%。在两个施肥水平下,供试氮肥的氨挥发损失量随时间的变化关系均可用Elovich动力学方程Yt=a blnt来描述。土壤含水量和温度等对氮肥氨挥发有较大的影响,氨挥发量随着含水量和温度的上升而递增。     

孟津黄河湿地国家自然保护区生态系统中汞的分布研究

系统采集了孟津黄河湿地国家自然保护区岸边区、过渡区(实验区和缓冲区)及保护区外耕作区的土壤、典型植物及水体样品,基于冷原子荧光测定方法对样品中总汞和甲基汞进行了分析和研究.结果表明,岸边区的土壤、植物中总汞和甲基汞含量均高于过渡区和保护区外耕作区,并与黄河水体中的汞含量有密切关系,而汞的甲基化主要与湿地处于水淹的交替变化有关,其中土壤中汞的甲基化程度最高.在岸边区与过渡区长期处于水淹环境中的植物甲基汞的含量明显高于旱地植物.甲基汞占总汞的比例为植物>土壤>水体,说明甲基化过程主要是生物甲基化.     

滨河湿地土壤全氮含量及其与含水率相关性分析

土壤全氮含量是滨河湿地生态系统中极其重要的生态因子,它显著影响湿地生态系统的生产力,也是引发地表水富营养化的重要因子之一.采用野外实验的方法,对滨河湿地3种植被类型(藨草、水烛、芦苇)土壤全氮含量及其与土壤含水率之间的相关性进行了分析.结果表明,水烛和藨草群落土壤全氮垂向上变化不明显,差异性不大,芦苇群落层间差异较大,土壤全氮质量分数随采样深度增加而降低.研究区土壤全氮质量分数为0.0113%～0.0986%,土壤养分属4-6级之间,利于滨河湿地农业非点源污染"汇"效益的发挥;研究区所取4批土壤样品全氮质量分数和含水率相关性显著,其相关系数分别达到0.935,0.914,0.907,0.903(P＜0.01),说明黄河湿地土壤全氮含量受到土壤水全氮含量的显著影响.     

开采沉陷区土壤特性空间变化及其作物响应

为了探究开采沉陷区土壤特性空间变化及其作物响应,以河南焦煤能源有限公司赵固二矿沉陷区耕地为研究对象,对不同沉陷部位的土壤含水量、全氮量、土壤微生物学特性(土壤呼吸速率、蔗糖酶和脲酶活性)以及作物的生长发育和产量性状进行研究.结果表明:在裂缝、附加坡度、积水等破坏形式的多重干扰下,沉陷区土壤含水量和全氮量均从坡上到坡下随...     

土壤生化特性在模拟氮沉降条件下对土壤呼吸和N2O排放的影响

中国东南地区是高氮沉降区,氮沉降对不同土壤碳氮循环的影响不同.本研究目的是确定哪些土壤生化因子在氮输入对土壤呼吸及N₂O排放影响方面起了决定性作用.本研究采集江苏省13种不同土地利用方式下的土壤,分析其理化性质及微生物特征差异,通过室内培养试验,在恒温(25℃)恒湿(土壤水分0.30 g·g^-1,模拟旱地条件)条件下,同步研究了不同土壤内源和外加氮源(NH₄NO₃)条件下的土壤呼吸和N₂O排放情况.研究结果表明:氮添加显著促进CO₂排放的土壤具有较低的黏粒成分、土壤微生物碳和微生物碳氮比,较高的土壤基础呼吸、土壤有效氮、细菌和真菌数量等特性;氮添加显著促进N₂O排放的土壤具有较高的土壤基础呼吸,较低的内源N₂O排放和较低的土壤总氮、有效氮、放线菌和真菌数量等特性.无论是否添加氮源,土壤呼吸主要驱动因子均为土壤细菌和pH.未添加氮源条件下,N₂O排放主要驱动因子为土壤细菌和铵态氮;添加氮源条件下,N₂O排放主要驱动因子仅为土壤细菌.土壤内源N₂O排放和土壤基础呼吸无显著相关关系(P>0.05),添加外源氮后,N₂O排放和土壤呼吸具有极显著正相关关系(P<0.01).外源单位氮的CO₂排放量与土壤有机碳、全氮、真菌数量呈显著正相关(P<0.05),与微生物碳氮比(MC/MN)呈显著负相关(P<0.05);外源单位氮的N₂O转化率与土壤细菌数量呈极显著正相关(P<0.01).逐步回归分析表明外源单位氮的CO₂排放量主要取决于MC/MN;外源单位氮的N₂O转化率主要取决于土壤细菌数量.MC/MN和土壤细菌数量分别是旱地条件下土壤呼吸和N₂O排放对模拟氮沉降响应的决定因子.     

环渤海盐碱化潮土区小麦-玉米轮作体系氮肥用量对氮肥利用率的影响

采用田间小区试验,研究了环渤海盐碱化潮土区高、中、低产田小麦-玉米最佳施氮量,以及不同施氮水平对小麦-玉米产量、氮肥贡献率和氮肥利用率的影响。结果表明:对于高、中、低产田,小麦的适宜施氮量分别为225,225,180kg/hm2,玉米的适宜施氮量分别为225,180,135kg/hm2;氮肥贡献率在低产田和中产田上大于高产田;氮肥吸收利用率为低产田>中产田>高产田,氮肥吸收利用率和氮肥偏生产力随氮肥用量增加而降低;高、中、低产田土壤供氮能力在冬小麦茬口分别为82.2%,77.8%,76.8%,在夏玉米茬口分别为81.9%,77.7%,75.9%。     

不同水肥耦合下棉花土壤氮素转化规律

应用气压过程分离(BaPS)方法研究了江西棉花在不同水肥耦合下的土壤总硝化、反硝化和呼吸速率.结果表明:不同水肥处理下土壤的化学成分含量明显不同,减少灌水有利于有机质、硝态氮、有效磷的形成,增加灌水则有利于铵态氮的形成,增加施氮肥有利于全氮、硝态氮、全钾的形成,土壤酸度减小;水处理对土壤铵态氮影响高度显著,对硝态氮、pH影响显著;肥处理对土壤全氮、硝态氮、铵态氮、pH影响高度显著,对全钾影响显著;水肥交互只对铵态氮影响高度显著;氮肥和一定范围内灌水的增加都有利于硝化和反硝化作用;最适合硝化细菌活动的土壤体积含水率范围为20%～30%;土壤温度和速效氮的含量是影响总硝化速率的2个主要因素.     

某岩溶水源地四氯化碳污染途径研究

通过废水渗漏监测,土层钻探、采样及四氯化碳含量测试,典型岩溶水开采井四氯化碳浓度测试研究了某岩溶水源地四氯化碳污染途径.土壤钻探采用DPP100-3B型汽车钻机;土壤和岩溶水四氯化碳含量采用A uto-system XL型气相色谱自动顶空进样测试.污染源区土壤中不存在四氯化碳污染团(DNAPL pool),四氯化碳主要在3 m以下的土壤中检测出,其质量分数最高为34.0×1-0 9;丰水期的两次渗漏测试表明农药厂废水渗漏率达22%;高浓度的四氯化碳废水直接通过基岩裸露段流入、灌入岩溶含水层和通过渠底土层的渗漏进入岩溶含水层是本区含水层污染的主要途径.     

覆土厚度对矿区复垦土壤呼吸昼夜变化的影响

覆土厚度对煤矸石充填复垦地表土中生物的活动具有重要影响.基于土壤呼吸速率在表征植物根呼吸和微生物活动方面的重要性,选择安徽省淮南市某煤矿塌陷生态修复区为研究对象,按照覆土厚度将研究区分为4类监测区:A区(20~40cm),B区(40~60cm),C区(60~100cm)和D区(大于100cm),分别测定其土壤呼吸速率、地表与土层(5cm和35cm)温度,以研究复垦土壤呼吸速率昼夜变化及其温度敏感性,为煤矸石充填复垦工程的表土厚度设计和土壤熟化技术应用提供理论依据.结果表明:土壤呼吸速率曲线均呈单峰形态分布,最低值为-0.08μmol/(m~2·s),最高值为9.22μmol/(m~2·s);煤矸石充填复垦土壤呼吸速率不随覆土厚度变化出现明显的规律性,土壤呼吸速率昼夜均值大小顺序为:CBDA.A监测区土壤呼吸速率一直处于较低值,D监测区土壤呼吸速率上午快速增加,但下午14:00以后下降的速度明显快于其它3类监测区.60~100cm是研究区最有利于土壤生物活动的覆土厚度.不同覆土厚度监测区土壤呼吸速率与地表温度、5cm和35cm土层温度均存在指数型函数关系,相关系数在0.728 1~0.899 2之间,为极显著相关(P0.01).A监测区土壤呼吸速率对温度的敏感性大于其它3类监测区.     

AM真菌对复垦土壤中苜蓿养分吸收的影响

研究了以内蒙古露天煤矿区土壤为供试土壤,以苜蓿为宿主植物的8种丛枝菌根(AM)真菌对苜蓿生长及养分吸收影响的盆栽试验,通过对比分析,筛选出对苜蓿吸收养分促进作用最为显著的菌种.并对接种不同AM真菌的植株的菌根侵染率、菌根依赖性等相关指标和植株各部分养分含量的测定,发现接种G.intraradices和接种G.mosseae 3个菌株的处理菌根侵染率显著高于其他处理;接种G.mosseae(BGC XJ01)后苜蓿的地上部氮、磷、钾含量和地下部的氮吸收量明显高于其它处理和空白对照.结果表明:8种供试AM真菌中G.mosseae(BGC XJ01)能够显著促进苜蓿的养分吸收.     

竹炭包膜尿素和常用氮肥的氮素淋失特征研究

通过土壤淋溶试验,探讨了竹炭包膜尿素和常用氮肥的氮素淋失特点以及施用不同氮肥对土壤性质的影响。结果表明,不同氮肥施入土壤后其氮素淋失率有很大的差异,其中硝酸钾的淋失率最高,其次为尿素,碳铵的淋失率最低。竹炭包膜尿素因具有养分缓慢释放的特点,其氮素淋失率较尿素低9.93%~16.27%。施用竹炭包膜尿素所引起土壤盐基离子的淋失量远低于施用速溶性氮肥;不同氮肥淋洗后对土壤pH值变化的影响差异较大,竹炭包膜尿素对土壤pH值变化的影响较小。施肥淋洗后,除了硝酸钾处理外,其余处理土壤的速效氮含量均比淋洗前高,两种竹炭包膜尿素处理土壤的速效氮含量均高于尿素处理;土壤介质对氮素的淋失率有较大的影响,供试氮肥在砂土中的氮素淋失率远高于其在石灰岩风化土中的淋失率。     

纳帕海高原湿地氨氧化微生物群落结构及多样性研究

由微生物主导的氨氧化作用是硝化过程的限速步骤,同时也是氮素循环过程中的关键步骤.本研究基于氨单加氧酶基因(amoA),对纳帕海高原湿地旱季的沼泽土(DS. YN1)、沼泽化草甸土(DS. SD1)和泥炭土(DS. NT1)中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落多样性、系统发育和丰度及其与土壤理化因子的响应机制进行了初步研究.结果表明,AOA amoA基因克隆文库在DS. SD1中多样性最高,AOB amoA基因克隆文库在DS. YN1中多样性最高.系统发育分析表明,AOA菌群主要来自Thaumarchaeota Group1. 1a;,AOB菌群主要来自Nitrosomonas和Nitros-opira. AOA amoA基因拷贝数达104～105copies/g,AOB amoA基因拷贝数达105copies/g,仅DS.NT1采样区中AOA amoA基因拷贝数高于AOB amoA.理化因子相关性分析表明,在DS. YN1采样区中,AOA和AOB群落组成受p H和氨态氮(NH4+-N)影响较为显著;在DS. NT1采样区中,AOA和AOB群落组成受亚硝态氮(NO2--N)的影响较为显著. Pearson相关性表明,仅AOBamoA基因拷贝数与土壤理化因子具有显著相关性.本研究初步阐明AOA和AOB在纳帕海高原湿地氨氧化过程中的作用及其对土壤理化因子变化的响应机制,进一步为研究该高原湿地氮素循环奠定理论基础.     

毛白杨落叶与不同深度土中DOM的紫外与荧光特性对比研究

为了研究植物落叶有机质在地下土壤中的分布特征,以河南省郑州市新密县某地为研究区,取毛白杨落叶和地下0.1,1,50 m深土壤提取的溶解性有机质(DOM)为研究对象,采用紫外-可见光谱和三维荧光光谱扫描技术,结合各项理化指标测试,对比分析DOM在土层中的演化和分布特征。结果表明:毛白杨落叶荧光光谱中富里酸峰峰强最大,土样DOM中没有明显的腐殖酸峰,且芳香族蛋白峰和微生物代谢产物峰峰强随土壤深度增加逐渐减弱,在深层土壤DOM中只有较弱的富里酸峰;研究区土壤偏碱性,且随着土壤深度增加,碳含量逐渐减少,氮含量先增加后减少,距地表1 m深处可能为研究区浅层土壤化学反应的活跃层,"自生源"特征最明显,微生物活动显著高于其他土层的;研究用天然有机质在随降雨和地表径流下渗过程中发生降解,生成小分子有机质,且有机质的迁移活性随着深度增加显著降低;植物落叶和土壤的DOM样品腐殖化程度和疏水组分含量呈显著的线性正相关关系(R~2=0.998)。     

衡阳紫色土丘陵坡地土地利用变化对土壤性质的影响

【目的】探讨衡阳紫色土丘陵坡地土地利用变化对土壤性质的影响,揭示土地利用变化对土壤肥力的影响机制。【方法】选取研究区5种不同土地利用方式(包括耕种+撂荒地、灌草地、灌丛地、坡耕地和人工林地)的0～10 cm与10～20 cm土层土壤作为研究对象,对比分析其土壤理化性质和土壤微生物量碳、土壤微生物量氮含量及4种酶活性(蛋白酶,脲酶和过氧化氢酶、β-葡萄糖苷酶)等生物学性质,通过主成分分析和相关分析方法计算其土壤肥力指数,对并其土壤肥力进行综合评价。【结果】(1)灌草地和坡耕地的土壤含水量、土壤有机碳、全氮、碱解氮、速效磷、微生物量碳、微生物量氮含量显著高于其他3种土地利用方式对应土层(P<0.05),且灌草地和坡耕地有较高的土壤酶活性;(2)除耕种+撂荒地外,其他4种土地利用方式0～10 cm土层土壤理化性质以及5种土地利用方式土壤生物学性质明显优于10～20 cm土层(P<0.05),即有明显的“表聚效应”;(3)除速效钾外,土壤肥力的各因子之间有明显的相关性;(4)土壤微生物量碳、土壤微生物量氮、土壤有机碳、全氮和碱解氮等是土壤肥力主要驱动因子,土壤质量指数计算结果表明,...     

有机肥施用对烟草根际微生物影响的研究

对烟草根系施用5种配方肥料,并分别检测烟草移栽前、后20,40,60,120d的根际土壤微生物,比较研究了不同肥料对烟草根际微生物的影响.实验结果显示:随着有机肥比例的增加,烟草根际土壤中的真菌、细菌等数量均比不添加有机肥的处理(N0处理)呈增加趋势;其中,50%无机氮+50%有机氮处理(N3处理)能显著增加烟草根际土壤中的微生物数量,真菌、细菌、霉菌数量分别达到2.46×105,2.96×108,2.95×104个/g.在烟草种植中,施用50%无机氮+50%有机氮的有机肥有利于提高烟草根际微生物的数量.