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A Fractal Method of Estimating Soil Structure Changes Under Different Vegetations on Ziwuling Mountains of the Loess Plateau,China 被引量:14
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作者 ZHAO Shi-wei SU Jing +3 位作者 YANG Yong-hui LIU Na-na wu jin-shui SHANGGUAN Zhou-ping 《Agricultural Sciences in China》 CAS CSCD 2006年第7期530-538,共9页
Fractal method is a new method to estimate soil structure. It has been shown to be a useful tool in studies related to physical properties of soil as well as erosion and other hydrological processes. Fractal dimension... Fractal method is a new method to estimate soil structure. It has been shown to be a useful tool in studies related to physical properties of soil as well as erosion and other hydrological processes. Fractal dimension was used to study the soil structure in soil at different stages of vegetative succession on the Ziwuling Mountains. The land use and vegetation types included cultivated land, abandoned land, grassland, two types of shrub land, and three types of forests. The grassland, shrub land, and forested areas represented a continuum in vegetative succession that had occurred naturally, as the land was abandoned in 1862. Disturbed and undisturbed soil samples were collected from ten vegetation types from depths of 0-10, 10-20, and 20-30 cm on the Ziwuling Mountains, at a site with an elevation of about 1 500 m. Particle size distribution was determined by the pipette method and aggregate size distribution was determined by wet sieving. The results were used to calculate the particle and aggregate fractal dimension. The results showed that particle and aggregate fractal dimensions varied between vegetation types. There was a positive correlation between the particle fractal dimension and the weight of particles with diameter 〈 0.001 mm, but no relationship between particle fractal dimension and the other particle size classes. Particle fractal dimension was lower in vegetated soils compared to cropland and there was no consistent relationship between fractal dimension and vegetation type. Aggregate fractal dimension was positively correlated with the weight of 〉 0.25 mm aggregates. Aggregate fractal dimension was lower in vegetated soils compared with cropland. In contrast to particle fractal dimension, aggregate fractal dimension described changes in soil structure associated with vegetative succession. The results of this study indicate that aggregate fractal dimension is more effective in describing soil structure and function compared with particle fractal dimension. 展开更多
关键词 soil fractal dimension soil particle soil aggregate vegetation type Ziwuling Mountains
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绿狐尾藻区域适应性与生态竞争力研究 被引量:14
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作者 李裕元 李希 +2 位作者 吴金水 李宽意 王伟波 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2252-2261,共10页
绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)湿地具有高效去除水体中有机物和氮磷的功能,其生物质产量高并可以作为优质畜禽饲料,是实现农业面源污染治理与氮磷污染物资源化利用有机结合的可靠途径,但对其生长适应性和生态竞争力尚缺乏研究。... 绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)湿地具有高效去除水体中有机物和氮磷的功能,其生物质产量高并可以作为优质畜禽饲料,是实现农业面源污染治理与氮磷污染物资源化利用有机结合的可靠途径,但对其生长适应性和生态竞争力尚缺乏研究。本研究依托我国亚热带(南方)和温带(华北)地区的11个中国科学院野外试验站开展了系列试验。结果表明:绿狐尾藻在中国亚热带地区可以良好生长并顺利越冬,但在中国北方温带地区则不能自然越冬;风浪、水深、蓝藻爆发以及香蒲(Typha orientalis)、莲(Nelumbo nucifera)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、辣蓼(Polygonum hydropiper)、水竹叶(Murdannia triquetra)等本土水生植物竞争等多种因素均会对绿狐尾藻的正常生长产生显著抑制作用;绿狐尾藻存在非专一性天敌,主要包括斜纹夜蛾(Spodoptera litura)、造桥虫(Anomis flava)等食叶性昆虫,其主要爆发期在夏季7—8月的高温阶段。因此,从生长适应性、群落竞争力、天敌危害等方面来看,初步认为绿狐尾藻在我国大陆地区大范围自然扩张的可能性十分有限。 展开更多
关键词 绿狐尾藻 生态适应性 自然竞争 非专一性天敌 生态风险评价
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长期施肥对稻田不同土层反硝化细菌丰度的影响 被引量:10
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作者 陈娜 刘毅 +5 位作者 黎娟 袁婧 葛体达 吴金水 孙志龙 徐华勤 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期2154-2160,共7页
为了探讨长期施肥对稻田不同土层关键反硝化功能种群丰度的影响及核心驱动因子,以湖南宁乡长期施肥定位试验田为平台,选取不施肥(CK)、全量化肥(NPK)和秸秆还田(ST)3个处理,结合实时荧光定量PCR(q PCR)技术,系统分析了稻田不同土层(0~1... 为了探讨长期施肥对稻田不同土层关键反硝化功能种群丰度的影响及核心驱动因子,以湖南宁乡长期施肥定位试验田为平台,选取不施肥(CK)、全量化肥(NPK)和秸秆还田(ST)3个处理,结合实时荧光定量PCR(q PCR)技术,系统分析了稻田不同土层(0~10,10~20,20~30,30~40cm)关键反硝化功能基因(narG、nirK和nirS)的丰度及其与土壤理化性质的内在联系.结果表明,相比于不施肥处理(CK),施肥处理(NPK和ST)在0~40cm土层土壤SOC、TN、NO_3^--N、NH_4^+-N和Olsen-P分别显著增加了2.2%~83.6%,3.5%~58.3%,70.8%~222.1%,0.9%~83.7%和16.5%~94.5%,pH值下降了0.31~0.67个单位;长期施用化肥和秸秆使narG、nirK和nirS基因丰度分别增加0.75~7.18倍,1.57~3.02倍和0.53~3.81倍,其中秸秆还田对反硝化细菌数量的影响比单施化肥更显著;稻田narG、nirK和nirS反硝化型细菌的丰度随土层深度增加而逐渐降低,具有明显的垂直分布特征;RDA分析结果显示,土壤养分如SOC和TN是影响水稻土narG、nirK和nirS反硝化型细菌垂直分布的关键因子,而pH值是调控反硝化细菌在稻田底土分布的核心驱动因子.研究结果可为提升稻田土壤肥力和减少稻田氮素损失和温室气体排放提供理论依据. 展开更多
关键词 水稻土 长期施肥 不同土层 反硝化细菌 种群丰度
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同步硝化反硝化菌(Alcaligenes faecalis WT14)养殖污水脱氮效果研究 被引量:6
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作者 陈均利 张树楠 +3 位作者 戴桂金 张苗苗 吴金水 刘锋 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1811-1817,共7页
为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内... 为探究溶氧(Dissolved orygen,DO)控制对异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌脱氮效力的影响,本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14,通过室内和反应器装置试验,较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH4+-N、NO3--N去除能力的影响,并建立两级DO控制固定床反应器,通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明,菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力,92.10%的NH4+-N以气态形式被去除,4.16%的NH4+-N被菌株WT14同化为胞内氮,同时NH4+-N的存在会促进NO3--N的还原。DO控制试验表明,菌株WT14的NH4+-N和NO3--N去除能力与DO浓度显著相关,低DO条件会抑制其NH4+-N去除能力,但是会促进NO3--N去除能力,且符合Boltzmann模型,其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L-1和5.40 mg·L-1,最大NH4-N去除率和NO3--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧(DO 4.00±0.30 mg·L-1)条件下,WT14对养殖废水的NH4+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%,存在NO3--N和NO2--N的积累,而在连续好氧(DO 4.00±0.30 mg·L-1)-微氧(DO 0.50±0.10mg·L-1)条件下,WT14对养殖废水的NH4+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%,且无NO3--N和NO2--N的积累。研究表明,两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO3--N和NO2--N的还原,且不影响NH4+-N和COD的去除,提高了TN去除率。 展开更多
关键词 异养硝化-好氧反硝化菌 同步脱氮 养殖废水 溶解氧
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马赫数10超燃冲压发动机激波风洞实验研究 被引量:8
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作者 吴里银 孔小平 +3 位作者 李贤 吴锦水 张扣立 柳森 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2818-2825,共8页
基于室温氢气驱动激波风洞实现总压28MPa,总焓4.7MJ/kg,名义马赫数10超声速空气自由来流模拟,开展二维超燃冲压发动机自由射流点火实验,实现稳定燃烧,燃烧持续时间5ms。通过此次试验,探索尝试了马赫数10超燃冲压发动机地面点火燃烧试验... 基于室温氢气驱动激波风洞实现总压28MPa,总焓4.7MJ/kg,名义马赫数10超声速空气自由来流模拟,开展二维超燃冲压发动机自由射流点火实验,实现稳定燃烧,燃烧持续时间5ms。通过此次试验,探索尝试了马赫数10超燃冲压发动机地面点火燃烧试验技术,初步获得了高马赫数超燃冲压发动机点火/燃烧过程参数和基本现象规律。试验中,采用高速相机完整记录了氢气喷注、着火、燃烧现象和燃烧持续过程,采用高频压力传感器和热电偶进行沿程壁面压力和热流测量。研究结果表明,马赫数10自由来流条件下,气态氢燃料垂直喷入超声速来流能够实现自点火,并发生剧烈燃烧,燃烧区域压力上升幅度40%,壁面热流上升幅度达100%。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 超声速燃烧 激波风洞 自由射流 试验
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Effects of Land Cover on Soil Organic Carbon Stock in a Karst Landscape with Discontinuous Soil Distribution 被引量:15
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作者 CHEN Xiang-bi ZHENG Hua +5 位作者 ZHANG Wei HE Xun-yang LI Lei wu jin-shui HUANG Dao-you SU Yi-rong 《Journal of Mountain Science》 SCIE CSCD 2014年第3期774-781,共8页
Land cover type is critical for soil organic carbon (SOC) stocks in territorial ecosystems. However, impacts of land cover on SOC stocks in a karst landscape are not fully understood due to discontinuous soil distri... Land cover type is critical for soil organic carbon (SOC) stocks in territorial ecosystems. However, impacts of land cover on SOC stocks in a karst landscape are not fully understood due to discontinuous soil distribution. In this study, considering soil distribution, SOC content and density were investigated along positive successional stages (cropland, plantation, grassland, scrubland, secondary forest, and primary forest) to determine the effects of land cover type on SOC stocks in a subtropical karst area. The proportion of continuous soil on the ground surface under different land cover types ranged between 0.0% and 79.8%. As land cover types changed across the positive successional stages, SOC content in both the 0-20 cm and 20-50 cm soil layers increased significantly. SOC density (SOCD) within O-lOO cm soil depth ranged from 1.45 to 8.72 kg m^-2, and increased from secondary forest to primary forest, plantation, grassland, scrubland, and cropland, due to discontinuous soil distribution. Discontinuous soil distribution had a negative effect on 8OC stocks, highlighting the necessity for accurate determination of soil distribution in karst areas. Generally, ecological restoration had positive impacts on SOC accumulation in karst areas, but this is a slow process. In the short term, the conversion of croplandto grassland was found to be the most efficient way for SOC sequestration. 展开更多
关键词 Soil organic carbon (SOC) Karst area Discontinuous soil distribution Land cover type Carbon sequestration potential
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Straw and biochar strongly affect functional diversity of microbial metabolism in paddy soils 被引量:7
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作者 YUAN Hong-zhao ZHU Zhen-ke +8 位作者 WEI Xiao-meng LIU Shou-long PENG Pei-qin Anna Gunina SHEN Jian-lin Yakov Kuzyakov GE Ti-da wu jin-shui WANG Jiu-rong 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2019年第7期1474-1485,共12页
The application of straw and biochar is widely practiced for the improvement of soil fertility.However,its impact on microbial functional profiles,particularly with regard to paddy soils,is not well understood.The aim... The application of straw and biochar is widely practiced for the improvement of soil fertility.However,its impact on microbial functional profiles,particularly with regard to paddy soils,is not well understood.The aim of this study was to investigate the diversity of microbial carbon use patterns in paddy soils amended with straw or straw-derived biochar in a 3-year field experiment in fallow soil and at various development stages of a rice crop(i.e.,tillering and blooming).We applied the community level physiological profiling approach,with 15 substrates(sugars,carboxylic and amino acids,and phenolic acid).In general,straw application resulted in the greatest microbial functional diversity owing to the greater number of available C sources than in control or biochar plots.Biochar amendment promoted the use of α-ketoglutaric acid,the mineralization of which was higher than that of any other substrate.Principal component analyses indicated that microbial functional diversity in the biochar-amended soil was separated from those of the straw-amended and control soils.Redundancy analyses revealed that soil organic carbon content was the most important factor regulating the pattern of microbial carbon utilization.Rhizodeposition and nutrient uptake by rice plants modulated microbial functions in paddy soils and stimulated the microbial use of N-rich substances,such as amino acids.Thus,our results demonstrated that the functional diversity of microorganisms in organic amended paddy soils is affected by both physicochemical properties of amendment and plant growth stage. 展开更多
关键词 carbon metabolism MICROBIAL functional diversity BIOCHAR amendment PADDY soil MicroRespTM
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Phosphorus Status and Risk of Phosphate Leaching Loss From Vegetable Soils of Different Planting Years in Suburbs of Changsha, China 被引量:15
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作者 QIN Hong-ling QUAN Zhi +4 位作者 LIU Xin-liang LI Ming-de ZONG Yong wu jin-shui WEI Wen-xue 《Agricultural Sciences in China》 CSCD 2010年第11期1641-1649,共9页
The aim of the study was to develop an index to assess the environmental risk of P loss potential in vegetable soils with chronic difference of plantation in the suburbs of Changsha, Hunan Province, China. Chemical me... The aim of the study was to develop an index to assess the environmental risk of P loss potential in vegetable soils with chronic difference of plantation in the suburbs of Changsha, Hunan Province, China. Chemical methodology was used to study soil phosphorus status and the relationships between available P in soil and potential soil leaching P. The results showed that there was a significant linear relationship between Olsen P and CaC12-P or P concentration in soil solution. Olsen P increased sharply when either CaCI2-P or P concentration in soil solution reached a certain level. It was confirmed that 80 mg kg-t of Olsen P was the critical value of soil P leaching in the vegetable soils. P leaching probability over the critical was assessed by GIS and indicator Kriging and four secondary risks of phosphorus leaching loss were defined. In the area with vegetable cropping for over 30 yr (Chenjiadu) and 10-15 planting years (Huangxingzhen), the indices of phosphorus leaching loss risk were 3 and 2.93, respectively. These two areas belonged to strong secondary of risk of phosphate leaching loss. In the new vegetable planting field less than 2 yr (Ningxiang), the index was 0.06, which had almost no risk of phosphorus leaching. In vegetable soils in the suburban region of Changsha, the phosphorus leaching peotential is high and the phosphorus leaching loss is related to chronic length of vegetable cropping. 展开更多
关键词 vegetable soils critical value P leaching probability risk assessment
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Fate of low-molecular-weight organic phosphorus compounds in the P-rich and P-poor paddy soils 被引量:1
9
作者 LI Bao-zhen Anna GUNINA +5 位作者 Mostafa ZHRAN Davey L.JONES Paul W.HILL HU Ya-jun GE Ti-da wu jin-shui 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2021年第9期2526-2534,共9页
Continuous application of organic fertilizers can cause accumulation of organic phosphorus(P)in soil,especially in the lowmolecular-weight organic phosphorus(LMWOP)forms.This organic P pool represents a potentially im... Continuous application of organic fertilizers can cause accumulation of organic phosphorus(P)in soil,especially in the lowmolecular-weight organic phosphorus(LMWOP)forms.This organic P pool represents a potentially important source of P for both plants and microorganisms.To understand the effect of long-term fertilization(30 years)(P-rich soil)vs.fallowing(P-poor soil)on the bioavailability and fate of LMWOP in subtropical paddy soils,we determined the sorption and mineralization of 14 C-labeled adenosine,adenosine monophosphate(AMP),adenosine diphosphate(ADP),and adenosine triphosphate(ATP)in each soil.The contents of carbon,nitrogen,and P in the P-rich soil were more than two times greater than those in the P-poor soil.The mineralization rates of the LMWOP compounds were faster in the P-rich soil compared to the P-poor soil,and followed the order AMP>ADP>ATP.Using sterilized soil,all forms of adenosine-P were strongly sorbed to the solid phase and reached saturation in a short time,with the adsorbance increasing with the number of phosphate groups.We concluded that the mineralization of LMWOP compounds was repressed slightly by sorption to the solid phase,but only in the short term.Thus,LMWOP compounds serve as readily available sources of C for microorganisms,making P available for themselves as well as for the plants.However,P accumulation and the progressive saturation of the P sorption sites in highly fertile soils may increase the potential risk of P runoff. 展开更多
关键词 rice paddy PHOSPHATASE phosphorus cycling microbial community
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近尾洲定子线棒改造绝缘性能研究及结果
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作者 付新星 吴金水 +2 位作者 朱红平 任章鳌 刘莹 《水电站机电技术》 2020年第8期34-37,41,共5页
叙述了近尾洲水电站贯流式水轮发电机定子线棒更新改造的绝缘性能试验研究,总结了项目改造后的绝缘相关特性。对定子线棒绝缘性能,如介质损耗及增量、局部放电、瞬时工频击穿、电晕特性及电热老化寿命的试验结果进行了阐述,对线棒制造... 叙述了近尾洲水电站贯流式水轮发电机定子线棒更新改造的绝缘性能试验研究,总结了项目改造后的绝缘相关特性。对定子线棒绝缘性能,如介质损耗及增量、局部放电、瞬时工频击穿、电晕特性及电热老化寿命的试验结果进行了阐述,对线棒制造后的整体性能进行了分析,对安装后运行的结果进行了简要介绍。结果表明,近尾洲水电站发电机定子线棒改造后,定子线棒单根性能及组装后性能都等同或优于原进口产品,完全满足改造技术要求,为后续类似机组改造提供了参考。 展开更多
关键词 水轮发电机 定子线棒 改造
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稻田微氧层和还原层土壤有机碳矿化对氮素添加的响应
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作者 毛婉琼 夏银行 +6 位作者 马冲 朱光旭 王忠诚 涂强 陈香碧 吴金水 苏以荣 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期6248-6256,共9页
田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合^(13)C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分... 田间条件下,淹水稻田由于上覆水中溶解氧的扩散作用,使其表层土壤存在约1 cm厚的微氧层,这个特殊层次中碳氮转化的特征尚未明晰.以亚热带典型稻田土壤为对象,采用100 d室内模拟培养试验,结合^(13)C稳定同位素示踪和磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,研究稻田土壤微氧层(0~1 cm)和还原层(1~5 cm)外源新鲜有机碳(^(13)C-水稻秸秆)和原有土壤有机碳矿化对氮肥施用[(NH4)2SO_(4)]的响应规律及其微生物过程.结果表明,氮素添加使土壤总CO_(2)和^(13)C-CO_(2)累积排放量分别提高11.4%和12.3%;培养结束时,氮素添加下还原层比微氧层土壤总有机碳含量和^(13)C回收率分别降低2.4%和9.2%.培养前期(5 d),氮素添加提高还原层微生物总PLFAs,且细菌和真菌PLFAs响应一致,但对微氧层微生物丰度无显著影响;氮素添加对微氧层和还原层总^(13)C-PLFAs丰度均无显著影响,但^(13)C标记细菌和真菌丰度显著降低.培养后期(100 d),氮素添加对微生物总PLFAs的影响与前期一致;氮素添加显著增加还原层^(13)C标记总量及细菌和真菌PLFAs含量,但对微氧层总^(13)C-PLFAs丰度无显著影响.培养期间,还原层土壤铵态氮含量高于微氧层.因此,施加氮素提高了稻田还原层土壤微生物活性,可能是由于还原层土壤具有更高的铵态氮,而大部分微生物偏好利用铵态氮,使还原层微生物生长和活性强于微氧层,进而加速还原层有机碳的微生物利用和分解;与之对应,微氧层土壤由于氨氧化作用,速效氮更多以硝态氮形态存在,因偏好利用硝态氮的微生物缺乏,限制了微氧层有机碳的微生物代谢.综上,氮肥施用增强稻田土壤有机碳矿化损失,但以微氧层响应弱于还原层,提示微氧层对土壤有机碳有一定保护作用.本研究强调了稻田土体的非均一性,其微氧层碳氮转化的特殊性不可忽视,研究结果对优化稻田种植系统氮肥施用形态和方法有一定启示意义. 展开更多
关键词 稻田土壤 微氧层 还原层 土壤有机碳 水稻秸秆 氮素添加 磷脂脂肪酸(PLFAs)
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鞘藻对沼液中磷的去除机理分析
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作者 王海萍 刘锋 +2 位作者 郑立国 吴金水 陈向 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期37-41,共5页
利用微藻对沼液进行二级处理是一类绿色经济的废水处理方式,具有可观的应用前景。研究测定了鞘藻在处理沼液过程中藻的生长速度、DO和pH变化,并通过同位素示踪法分析了沼液中磷素的去除速率及其途径。结果表明:鞘藻在沼液中Chl-a浓度达... 利用微藻对沼液进行二级处理是一类绿色经济的废水处理方式,具有可观的应用前景。研究测定了鞘藻在处理沼液过程中藻的生长速度、DO和pH变化,并通过同位素示踪法分析了沼液中磷素的去除速率及其途径。结果表明:鞘藻在沼液中Chl-a浓度达到3.35 mg/L,是初始浓度的3.13倍,TP去除率为91.22%。TP去除机理分析表明:沼液中残留的微生物对TP的去除影响小;沼液处于好氧状态,很难形成气态PH_(3)进入大气;碱性条件下,且存在Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子的协同作用,约30%的TP通过磷酸盐沉淀去除,约60%的TP通过鞘藻同化去除。综合来看,TP浓度的降低主要是通过鞘藻的生长吸收和磷酸盐沉淀所致,要进一步提高TP的去除率,应降低DO值并保持适宜的N/P。 展开更多
关键词 藻类培养 鞘藻 同位素示踪法 沼液 通径分析
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亚热带农田和林地大气氮湿沉降与混合沉降比较 被引量:12
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作者 朱潇 王杰飞 +4 位作者 沈健林 肖润林 王娟 吴金水 李勇 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2557-2565,共9页
本研究在位于我国亚热带区域的湖南省长沙县金井河流域,设置一个农田监测点和一个林地监测点,开展了完整的2a(2011年3月至2013年2月)大气氮素(N)湿沉降和混合沉降(湿沉降+部分干沉降)的监测,评价两种方法监测的大气氮素沉降的差别,并建... 本研究在位于我国亚热带区域的湖南省长沙县金井河流域,设置一个农田监测点和一个林地监测点,开展了完整的2a(2011年3月至2013年2月)大气氮素(N)湿沉降和混合沉降(湿沉降+部分干沉降)的监测,评价两种方法监测的大气氮素沉降的差别,并建立一种采用氮素混合沉降来估算氮素湿沉降的方法.结果表明采样点氮素湿沉降和混合沉降以NH_4^+-N沉降量最高,其中农田点大气氮湿沉降、混合沉降量分别为26.2 kg·(hm^2·a)^(-1)、28.9 kg·(hm^2·a)^(-1),湿沉降、混合沉降NH_4^+-N、NO_3^--N和可溶性有机氮(DON)分别占湿沉降、混合沉降总氮(TN)的49.7%、31.3%、19.0%和48.7%、31.6%、19.7%.林地点大气氮湿沉降、混合沉降量分别为23.6 kg·(hm^2·a)^(-1)、27.8 kg·(hm^2·a)^(-1),湿沉降、混合沉降NH_4^+-N、NO_3^--N和DON分别占湿沉降、混合沉降TN的53.9%、34.8%、11.4%和49.6%、31.6%、18.9%.研究区域降雨量与湿沉降、混合沉降雨水中NH_4^+-N、NO_3^--N和TN浓度均有极显著负相关关系,而与沉降量有显著正相关性.两监测点湿沉降与混合沉降的雨水中N素浓度具有极显著线性相关性(决定系数大于0.82),根据二者之间建立的回归方程,农田点采用混合沉降估算湿沉降中NH_4^+-N、NO_3^--N和TN沉降的系数值分别为0.875、0.774和0.852;林地点相应的系数值分别为0.859、0.783和0.819,该系数值主要与监测点的氮素湿沉降量及大气颗粒态氮的污染水平有关.亚热带区域采用大气氮素混合沉降替代氮素湿沉降,将导致氮素湿沉降被高估10%~18%,利用氮素混合沉降和氮素湿沉降之间的回归方程,可以较好实现采用混合沉降来估算湿沉降. 展开更多
关键词 大气活性氮 氮沉降 湿沉降 混合沉降 农田生态系统 森林生态系统
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水稻光合碳在植株-土壤系统中分配与稳定对施磷的响应 被引量:11
14
作者 王莹莹 肖谋良 +6 位作者 张昀 袁红朝 祝贞科 葛体达 吴金水 张广才 高晓丹 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1957-1964,共8页
为探究稻田土壤光合碳的输入及分配对施磷的响应特征,本研究选用籼性常规水稻品种(中早39),在两个施磷(0mg·kg^(-1)和80 mg·kg^(-1);分别记为P0和P80)条件下进行盆栽试验,同时采用^(13)CO_2连续标记技术量化光合碳在水稻-土... 为探究稻田土壤光合碳的输入及分配对施磷的响应特征,本研究选用籼性常规水稻品种(中早39),在两个施磷(0mg·kg^(-1)和80 mg·kg^(-1);分别记为P0和P80)条件下进行盆栽试验,同时采用^(13)CO_2连续标记技术量化光合碳在水稻-土壤系统中的分配.结果表明,施磷显著增加光合碳在水稻地上部的分配,降低其在根际土的分配(P <0. 05);施磷使拔节期水稻的光合碳含量增加了70%,根系干重降低了31%.与不施磷相比,施磷显著提高了水稻地上部全碳含量0. 31 g·pot^(-1)(P <0. 05),显著降低了水稻根冠比;施磷使进入非根际土壤微生物量的光合碳(^(13)C-MBC)显著增加了0. 03 mg·kg^(-1),但降低其在根际土壤的分配;光合碳在非根际土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)的分配对施磷的响应不显著,但在根际土壤施磷处理显著降低了其在POC中的含量.因此,施磷增加了光合碳在水稻-土壤系统的分配,但降低了光合碳在土壤中的积累.本研究探讨施磷对水稻光合碳在水稻-土壤系统的分配及其稳定的影响,为缺磷土壤的合理施用磷肥及其对土壤有机碳积累的影响提供理论基础和数据支撑;对理解稻田土壤光合碳的传输与分配特征及其固碳潜力具有重要意义. 展开更多
关键词 光合碳 稻田 施磷 13CO2连续标记
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Alcaligenes faecalis WT14的异养硝化-好氧反硝化特性及对高氨废水处理潜力 被引量:9
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作者 陈均利 张苗苗 +3 位作者 张树楠 肖润林 吴金水 刘锋 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期27-32,40,共7页
异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌具有同步硝化反硝化的特性,在污水生物处理方面引起了广泛关注。为探究HN-AD菌在处理高氨废水方面的应用潜力,以前期从人工湿地底泥基质中分离出的HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14为研究对象,在好氧条件... 异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌具有同步硝化反硝化的特性,在污水生物处理方面引起了广泛关注。为探究HN-AD菌在处理高氨废水方面的应用潜力,以前期从人工湿地底泥基质中分离出的HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14为研究对象,在好氧条件下研究了该菌株的脱氮特性,并对其高氨废水去除潜力和环境因子交互作用对其脱氮效率影响方面进行了评估。实验结果表明,WT14表现出高效的HN-AD性能,能够同步脱氮除碳,在好氧条件下能够去除98.9%的NO_(3)^(-)-N和92.7%的TOC,且不含NO_(2)^(-)-N的积累。同时,在游离氨(FA)浓度为1084.6 mg/L的高NH_(4)^(+)-N(2000 mg/L)废水中,NH_(4)^(+)-N去除率约为43%,脱氮速率可达55.9 mg/(L·h),且无NO_(3)^(-)-N的积累。响应面结果表明:其最佳脱氮条件为20.6℃,113.5 r/min,C/N=10.8,p H=8.4。总体而言,菌株WT14具有高效处理高氨废水的应用潜力。 展开更多
关键词 异养硝化-好氧反硝化 同步脱氮 Alcaligenes faecalis 游离氨 氨氮
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不同水分条件和微生物生物量水平下水稻土有机碳矿化及其影响因子特征 被引量:10
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作者 刘琪 李宇虹 +4 位作者 李哲 魏晓梦 祝贞科 吴金水 葛体达 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2440-2448,共9页
稻田土壤常处于频繁的干湿交替过程中,水分条件的改变不仅影响土壤理化性质,而且使土壤微生物群落结构和多样性发生改变,进而影响土壤有机碳矿化速率.然而,不同水分条件和土壤微生物生物量水平对土壤有机碳矿化过程的影响及其机制尚不明... 稻田土壤常处于频繁的干湿交替过程中,水分条件的改变不仅影响土壤理化性质,而且使土壤微生物群落结构和多样性发生改变,进而影响土壤有机碳矿化速率.然而,不同水分条件和土壤微生物生物量水平对土壤有机碳矿化过程的影响及其机制尚不明确.因此,本研究选取典型亚热带水稻土为研究对象,采用室内模拟培养试验,设置干湿交替和持续淹水这2个水分条件,并通过氯仿熏蒸方法减少土壤微生物生物量,从而获得微生物生物量碳含量高低两个水平的土壤,探讨水分条件和微生物生物量对水稻土有机碳矿化的影响机制.结果表明在培养前30 d,干湿交替处理处在不淹水状态,其CO_(2)累积排放量显著低于持续淹水处理;30 d后干湿交替处理进入淹水状态,在高微生物生物量碳含量土壤中,其CO_(2)累积排放量和持续淹水处理的差距逐渐减小,直至78 d无显著差异;在低微生物生物量碳含量土壤中,78 d时干湿交替处理的CO_(2)累积排放量仍显著低于持续淹水处理.低微生物生物量碳含量土壤在培养初期(前20 d)受其高可溶性有机碳(DOC)含量影响,CO_(2)排放速率可达高微生物生物量碳土壤的1.1~6.1倍;在培养后期(第45~78 d)土壤有机碳矿化速率达到稳定,高微生物生物量碳土壤的稳定矿化速率比低微生物生物量碳土壤高20%~30%.多元回归分析结果表明,土壤DOC含量的减少(ΔDOC)和Fe^(2+)含量的增加(ΔFe^(2+))显著影响持续淹水条件下的CO_(2)累积排放量的变化值(ΔCO_(2)),但对干湿交替处理淹水阶段的CO_(2)累积排放量却无影响.相关分析结果表明,高微生物生物量碳土壤的CO_(2)日排放速率在干湿交替处理下与葡萄糖苷酶(BG)活性呈显著正相关,在持续淹水处理下与乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和过氧化酶(PER)活性呈显著负相关;在低微生物生物量碳土壤中,CO_(2)日排放速率在持续淹水处理下与NAG活性呈负相关,在干湿交替处理下与酶活性无关.综上,干湿交替处理的CO_(2)累积排放量低于持续淹水处理,且该差异在低微生物生物量碳的土壤中显著;土壤微生物生物量大小会决定土壤有机碳稳定矿化速率水平;可溶性有机碳量和铁元素的还原量影响持续淹水条件下土壤的CO_(2)排放量;土壤水分条件会影响CO_(2)日排放速率及其关键生物酶因子.本研究为深入研究水稻土碳循环和固碳潜力提供数据和理论支持. 展开更多
关键词 水稻土 水分管理 微生物生物量 有机碳矿化 酶活性
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长期秸秆还田对水稻根系碳矿化与激发效应的影响 被引量:6
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作者 刘峰 王云秋 +4 位作者 张昀 祝贞科 吴金水 葛体达 李宇虹 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期4372-4378,共7页
长期秸秆还田改变水稻土环境条件,从而会影响水稻残留根系碳在土壤中的矿化和激发效应,其影响的方向和强度尚不明确.因此,基于长期定位施肥试验,采用^(13)C-CO_(2)同位素标记技术,结合室内模拟培养试验,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)和... 长期秸秆还田改变水稻土环境条件,从而会影响水稻残留根系碳在土壤中的矿化和激发效应,其影响的方向和强度尚不明确.因此,基于长期定位施肥试验,采用^(13)C-CO_(2)同位素标记技术,结合室内模拟培养试验,研究不施肥(CK)、单施化肥(CF)和秸秆还田配施化肥(CFS)这3种长期处理下,水稻根系和土壤本身有机碳的矿化特征,分析根系的激发效应的强度与方向,以及各处理CO_(2)释放量的来源组成.结果表明,经过120 d的室内淹水培养,根系残留(R)将CO_(2)累积释放量增加了617.41~726.27 mg·kg^(-1).CFS+R和CF+R处理根系来源CO_(2)累积释放量分别为470.82mg·kg^(-1)和444.04 mg·kg^(-1),根系的矿化率分别为18.8%和17.8%,均显著高于CK+R处理(384.19 mg·kg^(-1),15.4%).3个处理的土壤本身有机碳产生的CO_(2)累积排放量无显著差异,但CFS+R处理的土壤本身有机碳矿化率(4.2%)显著低于CF+R和CK+R处理(5.4%和5.8%).CFS+R处理中根系的CO_(2)累积激发效应为29.6%,显著低于CK+R处理的42.5%,高于CF+R处理的14.4%.淹水水稻土CO_(2)累积释放量中23.47%~27.59%来源于根系,其余来源于土壤,其中,激发效应引起的CO_(2)释放量占比在CFS+R处理中比CK+R处理小,比CF+R处理大.综上,淹水水稻土长期秸秆还田会提高根系碳的矿化潜力,但是更有利于土壤本身有机碳的稳定. 展开更多
关键词 秸秆还田 水稻土 ^(13)C同位素标记 根系矿化 激发效应
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不同年限有机栽培对土壤生物固氮活性的影响 被引量:1
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作者 赵艳利 魏晓梦 +5 位作者 吴传发 邓扬悟 廖健利 黄丹枫 吴金水 葛体达 《土壤通报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期602-610,共9页
氮是对作物生长和产量维持最重要的元素。有机农业无化学肥料投入,生物固氮是氮素最重要的来源之一。然而到目前为止,有机栽培对农田土壤微生物固氮活性的影响尚不清楚。本文以20年常规栽培花椰菜农田土壤为对照,比较经10年、14年、20... 氮是对作物生长和产量维持最重要的元素。有机农业无化学肥料投入,生物固氮是氮素最重要的来源之一。然而到目前为止,有机栽培对农田土壤微生物固氮活性的影响尚不清楚。本文以20年常规栽培花椰菜农田土壤为对照,比较经10年、14年、20年有机栽培后土壤微生物固氮活性的变化,并通过多元统计分析探究了影响土壤生物固氮活性的因素。研究结果表明,在7天的测定周期中,与常规栽培相比,10年和14年有机栽培降低了前期土壤生物固氮速率,但整个周期累积固氮在量各处理间无显著差异。不同年限有机栽培对土壤生物固氮速率和累积固氮量影响显著,整体而言14年有机栽培的最低,10年和20年有机栽培间的差异因培养时间而异。培养结束时,常规栽培土壤固氮速率接近于0,有机栽培的花椰菜土壤则仍保持较高活性。皮尔森相关分析和冗余分析(RDA)表明,NH_(4)^(+)、NO_(3)^(-)及Olsen P含量是影响有机栽培土壤生物固氮活性的关键因素;其中,NO_(3)^(-)对固氮有抑制作用,Olsen P则促进了土壤生物固氮活性的增加。 展开更多
关键词 有机农业 耕作年限 固氮活性 矿质态氮 有效磷
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Nitrous Oxide Emissions from a Masson Pine Forest Soil in Subtropical Central China 被引量:3
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作者 CHEN Dan FU Xiao-Qing +6 位作者 WANG Cong LIU Xin-Liang LI Hang SHEN Jian-Lin WANG Yi LI Yong wu jin-shui 《Pedosphere》 SCIE CAS CSCD 2015年第2期263-274,共12页
The forest ecosystem plays a pivotal role in contributing greenhouse gases to the atmosphere.In order to characterize the temporal pattern of nitrous oxide(N_2O) emissions and identify the key factors affecting N_2O e... The forest ecosystem plays a pivotal role in contributing greenhouse gases to the atmosphere.In order to characterize the temporal pattern of nitrous oxide(N_2O) emissions and identify the key factors affecting N_2O emissions from a Masson pine forest in a hilly red-soil region in subtropical central China,we measured the N_2O emissions in Jinjing of Hunan Province using the static chambergas chromatographic method for 3 years(2010-2012) and analyzed the relationships between the N_2O fluxes and the environmental variables.Our results revealed that the N_2O fluxes over the 3 years varied from-36.0 to 296.7 μg N m^(-2) h^(-1),averaging 18.4±5.6 μg N m^(-2) h^(-1)(n=3).The average annual N_2O emissions were estimated to be 1.6±0.3 kg N ha^(-1) year^(-1).The N_2O fluxes exhibited clear intra-annual(seasonal) variations as they were higher in summers and lower in winters.Compared with other forest observations in the subtropics,N_2O emissions at our site were relatively high,possibly due to the high local dry/wet N deposition,and were mostly sensitive to variations in precipitation and soil ammonium N content.In this work,a multiple linear regression model was developed to determine the influence of environmental factors on N_2O emissions,in which a category predictor of "Season" was intentionally used to account for the seasonal variation of the N_2O fluxes.Such a model explained almost 40%of the total variation in daily N_2O emissions from the Masson pine forest soil studied(P<0.001). 展开更多
关键词 environmental factors multiple linear regression model N deposition SEASON subtropical forests
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