铵态氮肥对黄土高原典型土壤氮素激发效应的影响

以黄土高原从北向南不同地区典型土壤类型为对象,采用Bremner淹水培养法,研究铵态氮肥对黄土高原典型土壤氮素的激发效应。结果表明,在测定NH4+-N的激发效应时,只有考虑粘土矿物对有机氮矿化产物或者添加NH4+-N的固定,才可获得可靠结果。在培养20 d和60 d时,NH4+-N对不同土类氮素激发效应存在极显著和显著的影响(P≤0.01和<0.05);培养40 d时,尽管不同土类氮素激发效应也存在很大差异,但统计检验不显著。从整体评价,NH4+-N对土垫旱耕人为土和黄土正常新成土表现出正的激发效应,而对干润砂质新成土表现出负的激发效应,对简育干润均腐土在培养20 d和40 d时无激发效应,而在培养60 d时,表现出显著的负激发效应。结果还看出,在培养40 d和60 d时,NH4+-N对农田土壤表现出负激发效应,对林地和裸地土壤表现出正激发效应,而草地土壤在培养40 d时为正激发效应;培养20 d和60 d时无激发效应。添加有机物料在培养20 d和40 d时对激发效应的影响不显著(P=0.0872和0.1641),培养时间延长至60 d时影响显著(P=0.049)。添加紫花苜蓿(Medicago sati-v...

半干旱区施氮和灌溉条件下覆膜对春玉米产量及氮素平衡的影响

以典型半干旱区干湿砂质新成土(Ust-Sandic Entisols)为供试土壤进行田间试验,研究地膜覆盖、施氮及补充灌水量对春玉米(Zea maysL.)产量、土壤矿质氮(NO3--N和NH4+-N)及氮素平衡的影响。结果表明,0—100 cm土体范围内,随着土层加深,播前和收获后土壤NO3--N含量呈降低趋势,NH4+-N有所增加,但变幅不大;总矿质氮量(NO3--N和NH4+-N)表现为下降。说明地膜覆盖和施氮并没有使NO3--N深层累积量增加,这可能与土壤本身供氮能力严重不足有关。与不施氮相比,施氮各处理氮肥表观损失量增加;与不覆膜相比,作物氮素累积量比不覆膜显著增加(P<0.05)。在低灌(80 mm)覆膜和高灌(160 mm)覆膜条件下,玉米的氮肥利用率均比不覆膜提高了18.8%,说明覆膜低灌在相同施氮条件下,可节约80 mm灌水。但低灌(80 mm)与高灌(160 mm)不覆膜间氮肥利用率差异不显著,表明在相同施氮条件下,覆膜可有效提高氮肥利用率,减少氮素损失。综合考虑子粒产量和氮肥利用率,"覆膜+补灌80 mm+施氮90 kg/hm2"可能为本试验条件下较优的栽培模式。

骨固定用聚乳酸/无机纳米粒子复合材料

本论文针对目前用于骨固定和骨修复的聚乳酸／无机纳米粒子复合材料的界面强度低、粒子分散不均匀以及所采用生物活性无机填料粒径较大等缺点，对轻基磷灰石及生物活性玻璃无机纳米粒子的制备、界面改性、粒子的分散、以及复合材料的制备进行了较详细的论述。另外，对材料的力学性能、结晶性能和生物相容性进行了较细统的测试和研究。（1）以磷酸和氢氧化钙为原料在40-80℃的反应条件下制备出了米粒状和棒状的HAP粒子，然后在-50℃的冷冻干燥机中干燥48h，得到白色的HAP粉末。用TEM、SEM、WAXD、FTIR等对所得产物进行了表征。研究结果表明，提高反应温度有利于生成高结晶度的长棒状HAP颗粒。此外，锻烧温度对粒子的形貌和结晶度也有很大的影响，锻烧温度越高，粒子的结晶度就越高，并且，当锻烧温度提高到900℃以上时，HAP粒子的形貌会由长棒形逐渐变成球形。（2）在高纯氢气气氛中，以辛酸亚锡为催化剂的反应条件下使左旋丙交酷开环聚合，直接接枝到HAP的表面，使HAP的粒子表面覆盖一层聚乳酸分子，使HAP的亲油性能得到提高。对表面接枝的轻基磷灰石（g-HAP）用31PMAS-NMR、FTIR、TGA、TEM、SEM和GPC进行了表征。结果表明，用此方法可在HAP表面接枝6％的PLLA。（3）用溶剂法制备了PLLA/g-HAP复合材料，并对其机械性能、结晶性能和生物相容性进行了表征。试验结果表明：与纯HAP相比，g-HAP粒子更容易均匀分散到PLLA基体中，当填料含量达到4％时，PLLAg-HAP复合材料的力学性能达到最好。由Dsc和PoM的实验结果表明，g-HAP粒子在聚合物基体中可以起到异相成核剂的作用。细胞实验结果表明，PLL刀g-HAP复合材料的细胞相容性明显优于纯的PLLA和PLLA/HAP复合材料。（4）以正硅酸乙酷（TEOS）、硝酸钙（Ca(NO3）2）和磷酸氢二按（（NH4）ZHPO4）为原料，利用在酸性溶液中水解，碱性溶液中缩聚沉淀，然后将反应液离心分离，冷冻干燥，最后在马弗炉中锻烧的方法，得到白色的5102-coo-PZos三元生物活性玻璃粉末。SEM和TEM分析结果表明，所得到生物活性玻璃是粒径在40nln左右的球形颗粒，且粒径分布非常均匀。（5）以正硅酸乙酷（TEoS）和硝酸钙（Ca（NO3）2）为原料，利用在酸性溶液中水解，碱性溶液中缩聚沉淀，然后将反应液离心分离，冷冻干燥，最后在马弗炉中锻烧的方法，得到粒径为200nm左右的球形SiO2-CaO二元生物活性玻璃粉末。

半干旱区沙质草地关键生态系统过程对水肥添加的响应

制约半干旱区生态系统恢复的主要因素是什么？一直是生态学界争论的问题，水分或养分或二者的联合限制是现存的3种观点，但是利用野外实验结合生态化学计量比，分析和判断半干旱区自然生态系统生产力恢复的限制因子还未见报道。 本论文以科尔沁沙地东南缘退耕后自然恢复的沙质草地为研究对象，通过析因设计的水、氮、磷添加实验，研究与碳循环、氮循环、磷循环等有关的生态系统关键过程，及其对人为干扰（灌溉和施肥）及全球变化（气候变化和氮沉降）的响应。从2004年到2005年采用3因素2水平析因设计进行水（0, 80mm）、氮（0, 20 g N m-2 yr-1）、磷（0, 10 g P2O5 m-2 yr-1）添加实验。2005年增加了0、2.5、5、7.5、10、30、40 g N m-2 yr-1的氮梯度添加实验。通过两年的实验，得出主要结论如下： 1）该沙质草地生态系统生产力主要受氮素养分的限制，水分与磷素并不是主要限制因素。施氮量达到7.5 g N m-2 yr-1时生物量明显提高，当氮素添加量达到40 g N m-2 yr-1时，生产力最高为1607.3 g m-2，但是并未找出氮肥添加量的上限。禾本科生物量与Shannon-Wiener多样性指数间呈指数负相关，拟合方程为：y = 1318.3e-0.2421x（R2 = 0.6887）。 2）添加水增加了土壤CO2排放速率，而施氮肥的影响并不明显。在较干旱的年份（降水量低于450 mm）干旱期（4月15日-6月15日）添加磷肥明显抑制了土壤呼吸，而在较湿润的年份（降水量高于450 mm）干旱期添加磷肥则显著增加了土壤呼吸。土壤呼吸与表层0-10 cm土壤含水量存在显著的正相关关系；土壤呼吸与土壤温度之间呈显著的指数正相关（R2 = 0.6798），拟合方程为：y = 0.1832e0.1299x。 3）氮素添加对半干旱区沙质草地生态系统氮有效性具有明显的增强作用，可提高土壤氮的矿化速率。该沙质草生态系统土壤有效氮主要由NO3--N组成，并具有明显的季节变化，NH4+-N和NO3--N含量在表层0-10 cm有高于10-20 cm的趋势。植物地上部分和凋落物的C:N比极低。土壤全量的C:N比明显受添加水的影响，与氮、磷添加无关。 4）添加磷素改善了半干旱区沙质草地生态系统土壤磷的有效性，添加氮和水则没有影响。0-10 cm层土壤相对有效磷有高于10-20 cm层的趋势，这说明土壤中的有效磷淋溶作用不强或者是植物主要利用了表土层10 cm以下的土壤有效磷。第一次提出P:N比的概念，利用相对有效磷和相对矿质氮的比值作为土壤相对P:N比，相对P:N比与生物量、ANPP、非禾本科ANPP之间呈显著的线性相关关系。相对P:N比与生物量的线性负相关程度最高，拟合方程为：y = -52.333x + 1356.2（R2 = 0.7263）。 5）水、肥添加对该沙质草地土壤含水量的影响并不显著，不同处理之间以及相同处理的不同层次之间土壤含水量的差异主要源自土壤的空间异质性。根据2005年4-7月的土壤含水量的方差分析结果，可以将表层0-10 cm划分为多变层，10-30 cm划分为过渡层，30-100 cm划分为稳变层。单独添加磷肥或水磷结合可以显著降低白草的蒸腾速率，而且添加磷肥可以抵消添加氮肥所导致的蒸腾速率增加。 6）添加水提高了物种丰富度和均匀度，而施氮肥降低了物种丰富度和均匀度，施磷肥也相应地增加了物种丰富度和均匀度，但幅度不大。本项研究的结果不支持单调上升格局，多样性与生产力呈负相关关系，单调下降和单峰关系两种格局都存在。10-20 cm土层相对矿质氮与物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Shannon-Wiener均匀度指数均呈显著的负相关关系。物种丰富度与土壤相对矿质氮之间负相关关系最显著，可以用幂函数进行拟合方程：y = 348.58x-2.1236（n = 8; R2 = 0.8576）。 综合以上的研究结果，建议适量施用氮肥，加速退化沙质草地生态系统生产力的恢复；干旱年份辅以磷肥，以降低温室气体的排放速率。

玉米秸秆还田对黑土有机碳库特性的影响

土壤有机碳水平是土壤质量的重要指标，因而一直是土壤学研究的热点。农田管理措施与土壤有机碳含量的维持和提高密切相关。作物残体还田可增加土壤有机碳的含量，而耕作能够加速土壤有机质的分解，影响土壤有机质的转化。由于土壤有机碳库容很大，管理实践所引起的土壤有机碳的改变在相对较短的时间内并无明显体现，但是施入作物残体后，土壤中活性有机碳（如微生物碳，水溶性碳，可矿化碳）很快有所变化，因而这些组分能够作为土壤管理和耕作系统对土壤有机质质量影响的早期指示，也被认为是土壤质量的重要指标。本文将定位试验样品进行团聚体分级后测定上述指标，研究了宽窄行的耕作方式结合玉米秸秆的不同还田方式（高茬还田、粉碎还田、覆盖还田）对土壤有机碳特性的影响，并通过室内培养实验，研究玉米秸秆添加对土壤活性有机碳和无机氮转化的影响，从而为土壤有机碳的管理提供理论依据。 研究结果表明，在五年的宽窄行结合秸秆还田的样地中，秸秆还田显著增加了土壤的大团聚体组分比例。秸秆还田显著增加了土壤总有机碳、全氮的含量，且土壤有机碳增加的部分主要集中在大团聚体组分中，其中玉米秸秆粉碎还田后大团聚体组分中的有机碳含量显著高于高茬和覆盖还田方式。玉米秸秆还田增加了水溶性有机碳和可矿化碳的含量，可矿化碳与冷水溶性有机碳（R2=0.752）和热水溶性有机碳（R2=0.851）有很好的相关性，表明活性有机碳的动态与有机质输入密切相关。秸秆还田也增加了土壤和团聚体中氨基糖的含量，表明秸秆还田可引起土壤微生物的活性增强，其中粉碎还田土壤中氨基单糖增加较多（胞壁酸除外），表明该方式下土壤微生物对输入的有机质的利用效率较高。通过室内培养实验表明，添加玉米秸秆可引起土壤中水溶性有机碳含量和微生物量增加，而加入无机氮后，冷水溶性有机碳的含量降低，但热水溶性碳和土壤微生物量变化不大，说明在无机氮的固持过程中活性最强的有机碳首先被消耗。微生物量与冷水溶性有机碳（R2=0.428）和热水溶性有机碳（R2=0.667）有较好的相关性；玉米秸秆还田方式也影响土壤中无机氮的转化，在粉碎还田的土壤中有更多的NH4+-N被固持，这表明秸秆矿化期间能够提供更多的活性有机碳。 秸秆的不同还田方式对土壤有机碳库特性的影响主要是由于秸秆与土壤的接触程度不同，使秸秆在土壤中的矿化分解速率不同，结果对土壤总有机碳和活性有机碳数量及分布产生影响进而影响无机氮的固持与转化。 关键词：秸秆还田；土壤团聚体；活性有机碳；氨基糖；黑土

缓释尿素对棕壤农田线虫群落的影响

通过田间随机区组试验，就缓释尿素对棕壤农田线虫群落产生的影响进行了研究。本试验设置4个处理，（1）普通尿素（U）；（2）U＋脲酶抑制剂LNS（SRU1）；（3）SRU1＋硝化抑制剂双氰胺（DCD）（SRU2）；（4）SRU1＋硝化抑制剂3, 5-二甲基吡唑（DMP）（SRU3）。结果表明，在整个春小麦（Triticum aestivum L.）生育期内，SRU1、SRU2和SRU3处理的土壤脲酶活性低于U处理，且SRU2、SRU3 处理的土壤NH4+-N含量在较长时间内维持在较高水平；4个处理共鉴定土壤线虫39个属，其中Cephalobus和Aphelenchus为优势属，所有处理均以食细菌线虫为优势营养类群；小麦抽穗期、成熟期，SRU3处理土壤线虫总数、食细菌线虫数量以及小麦成熟期SRU3处理的土壤捕食/杂食线虫数量显著高于U、SRU1和SRU2处理（p < 0.05）；香农多样性指数（H′）、优势度指数（λ）表明小麦成熟期SRU3处理的物种多样性较高，且线虫群落组成较为均衡；脲酶抑制剂和硝化抑制剂组合型缓释尿素能够对土壤线虫群落结构产生有益的影响。

土壤氨基酸微生物转化过程研究

摘 要 土壤氨基酸是土壤有机氮的主要组成成分，对土壤氮素供应和土壤碳、氮循环过程有重要影响。揭示土壤氨基酸的微生物转化和更新过程将为土壤有机碳、氮循环转化研究提供新的思路。 稳定同位素示踪技术是研究外加N源在土壤中循环转化的有力手段。而研究特定化合物如氨基酸的微生物转化过程还需与其它技术手段相结合。本研究首次建立了稳定同位素培养－液质联机技术测定土壤氨基酸同位素比例变化的新方法。对于15N和13C培养样品，由于氨基酸在测定过程中，其分子结构未被破坏，15N和13C掺入氨基酸的同位素比例均可通过[M+n]/[M]进行计算，其中[M]为氨基酸准分子离子峰的质荷比（m/z）, n为氨基酸分子中所含的C、N原子的个数。同位素富集用原子百分超（APE）表示。所建立方法具有较高的精密度和准确度，可以准确地反映土壤氨基酸同位素比例的动态变化。 利用上述方法，进行了土壤样品同位素培养与测定，通过跟踪测定土壤氨基酸微生物合成与代谢动态，进行土壤氨基酸的微生物转化与更新过程研究。主要结论如下： 1．葡萄糖为碳源时，微生物利用NH4＋-N合成氨基酸的速率大于NO3－-N。说明NH4＋-N是微生物更易于利用的氮源。不同N源对不同种类氨基酸合成速率影响不同,表明土壤中不同微生物类群对氮源的选择性利用性差异明显。 2. 两种N源对微生物所新合成氨基酸容量影响差异显示，微生物利用NH4+-N所合成氨基酸的数量大于NO3－-N，这与微生物利用两种N源合成氨基酸的APE结果一致。微生物利用两种N源所新合成氨基酸总量与氨基酸总量增量相比，新合成氨基酸总量均随着培养时间的延长而增加，而氨基酸总量增量在培养前期，呈增加趋势，到培养后期逐渐下降。微生物利用NO3－-N时下降更为明显。说明微生物利用外加氮源在培养前期以固持为主，到培养后期以矿化为主。 3.微生物利用U-13C-glucose-NH4+和glucose-15NH4+进行不同种类氨基酸合成时，不同氨基酸的13C和15N的APE变化规律相似。但相应的APE(13C)大于APE(15N)。说明葡萄糖更易于被微生物利用掺与到微生物细胞质结构中。 4.氮源的施加频率的降低使氨基酸的合成速率及容量均显著下降。说明N素的不足同样限制了微生物对氨基酸的合成，使微生物活性明显下降。 5.不同C/N底物对微生物合成氨基酸速率和容量的结果显示，随着C/N增加，微生物利用外加N源合成氨基酸速率和容量明显增加。说明C源的供给显著的提高的微生物的活性，并与碳源的数量呈显著的正相关。土壤微生物量N随着土壤中C源数量提高而显著提高的结果说明，土壤微生物的活性明显提高。进而提高了微生物利用土壤中无机态N向有机态N的转化速率和程度。速效N含量下降的结果表明，通过外加C源的调控，起到了调控N素转化过程的目的，C源浓度的提高显著降低了土壤中无机态N 的积累，降低了其损失的风险。 6. 利用有机物料和N素添加进行土壤样品培养时，土壤氨基酸总量在培养初期显著增加，而随着培养的进行略有下降。而各氨基酸15N APE值较低的结果表明，土壤氨基酸总量的增加主要来源于有机物料的降解，真正通过微生物转化而形成土壤氨基酸的比例很低。有机物料作为碳源时，微生物在利用外加N源合成氨基酸的速率和容量明显低于葡萄糖。说明C源的活性及其可利用性对微生物利用外加N有较大的影响。碳源能否促进微生物对N的利用不在于数量的多少，而在于碳的活性和可利用性。 在充足的能源和碳源条件下，微生物可快速利用外加氮源向土壤氨基酸态N进行转化。因此，氮肥高效利用调控实质是土壤氮素微生物转化过程的调控。提高无机氮素向土壤有机氮的转化速率和强度可以有效减少无机氮在土壤中积累。因此通过适当调节外加碳源的活性及数量，提高无机氮素微生物转化程度，而达到减少氮肥损失的目的。

超积累观赏植物筛选及生态修复强化技术研究

近年来，我国土壤的重金属污染形势日益严峻，大量的重金属污染土壤亟待修复。而重金属污染土壤的植物修复技术已受到人们的普遍重视，将观赏植物应用于污染土壤修复方面的研究刚刚兴起，就已展现出巨大的发展潜力。本研究针对土壤重金属镉（Cd）、砷（As）严重污染的局面，以及目前发现的超积累观赏植物种类极少和修复能力有限的现状，通过模拟实验筛选方法，以观赏植物作为研究对象，力图从中筛选出Cd/As超积累植物；同时将施肥强化措施和络合强化技术联合使用，以提高观赏植物修复Cd污染土壤的效率，降低修复成本和可能造成的环境风险。 通过盆栽实验初步分析了18种观赏植物对Cd、As的耐性和积累特征，根据超积累植物应具备的4个基本特征，从中挑选出孔雀草、缨绒花、雏菊3种具备Cd超积累特征的潜力植物，并发现所有参试植物均不具备As超积累特征。 通过盆栽梯度实验、污染小区实验以及水培梯度实验进一步研究了3种潜力植物在不同生长环境中对Cd的耐性和积累特征。结果表明，孔雀草和缨绒花是Cd超积累植物，在一定Cd污染范围内，两种植物地上部Cd含量均达到了Cd超积累植物的临界含量标准，地上部Cd含量高于根部和土壤中Cd含量，且对Cd污染的耐性较强，完全符合Cd超积累植物的基本特征。而雏菊不是Cd超积累植物，只是一种具备部分超积累特征的Cd富集植物。 生态修复强化实验表明，铵态氮肥(NH4)2SO4和螯合剂EGTA的联合强化处理，不仅可以有效缓解螯合剂对植物的毒害，显著提高植物地上部生物量，还可以增强螯合剂促进植物吸收累积Cd的作用，最终大幅提高了孔雀草修复Cd污染土壤的效率，使其明显高于相同和加倍剂量的螯合剂处理。因此，基于铵态氮肥与螯合剂联合使用的强化修复措施，既提高了修复效率，又减少了螯合剂用量，从而降低了修复成本和环境风险，是一种高效、安全的生态修复强化措施。

污水处理体系中的微生物群落特征研究

污水生物处理系统本质上是一种人工强化的工程化微生态系统。污水处理过程往往由多个功能互补的反应单元协同完成，例如因对污水中有机碳、氮和磷兼具良好的去除功能而在城市污水处理中被广泛应用的Anoxic / Oxic（A/O）生物处理工艺。不同反应单元特有的微生物群落之间的相互关系和相互作用与处理系统的稳定性和处理效率密切相关。所以对污水处理系统中微生物群落进行系统分析非常重要。研究系统中微生物群落的时空演替对于优化处理系统的设计和操作具有重要意义。但是，以往对于污水处理系统中微生态系统的解析多数针对实验室规模的其中个别反应器独立进行，还缺乏从系统水平对实际大规模运行的整个污水处理过程中所有反应单元群落进行分析的研究。 悬挂链移动曝气系统是对A / O工艺的完善和发展。悬挂链曝气工艺的实现是依靠悬挂链移动曝气设备和完善的自动控制系统来完成的。可以在系统中实现类似多级A/O的可能性，水力停留时间较长，污泥龄达到15天以上，能够完全实现A / O 工艺。 目前正被广泛应用在各种行业的污水处理项目中。 本文应用基于细菌16S rRNA中的PCR扩增方法（Polymerase Chain Reactor），结合变性梯度凝胶电泳指纹分离技术（Denaturing Gradient Gel Electrophoresis, DGGE），对实际规模的运用Anoxic / Oxic（A/O）工艺并采用悬挂链式移动曝气技术的污水生物处理系统中微生物群落特征，主要对细菌组成结构和群落动态，细菌优势菌群的多样性以及与系统功能稳定性的关系进行了研究，拟为更全面了解活性污泥处理系统中的优势菌群特征，以及细菌群落结构和功能动态变化关系，实现对活性污泥处理的优化操作，对污染物降解功能菌群的筛选，为运用现代培养技术实现分离培养并运用于环境修复实践奠定方法和理论基础。 首先，对影响PCR-DGGE分析的重要前操作步骤进行了优化和筛选，包括两个方面：细菌基因组DNA的高效提取和纯化；不同16S rRNA靶序列对PCR-DGGE分析的影响。从中选出适合于活性污泥样品的细菌基因组DNA提取方法和PCR-DGGE分析的最优靶序列组合。 其次，运用PCR-DGGE指纹图谱技术分析了该污水处理系统中不同功能反应单元中活性污泥的细菌种群结构特征，探讨了系统运行过程中细菌种群时间和空间上的动态特征。并将图谱中所显示的优势条带进行切割回收，重复扩增，电泳检测，序列测定并与GenaBank数据库中的微生物类群进行同源性比对，探讨活性污泥中细菌种群多样性，了解污泥中可能含有的主要具有污染物降解功能的类群信息。 在整个处理过程中，同一功能反应单元中不同位置的活性污泥微生物菌群结构不同。执行不同功能的处理单元活性污泥细菌多样性和组成结构各有不同。 在系统稳定运行的状态下，细菌组成结构的时间变化动态不显著。但是在系统的不同操作条件下，主要处理池的微生物群落的DGGE遗传指纹图谱较独特。 对该处理系统污泥中优势菌群的序列测定和同源性比对表明，优势菌群所对应的细菌的16S rDNA序列可以被归属于以下四个主要的细菌系：α, β, γ- Proteobacteria 以及厚壁菌门 phylum Firmicutes （low G+C Gram-positive）。 该处理系统的优势菌群的DGGE条带拥有潜在的具有异养硝化/好氧反硝化的除 N / P 类群。该类菌群中的大多数属于Pseudomonas spp.。另外，回收到两个与已鉴定的具有异养硝化和好氧反硝化能力的Pseudomonas stutzeri 和 Pseudomonas borbori 最相似的菌株的条带。γ-变形菌纲门（γ- Proteobacteria）的微生物类群在该缺氧-好氧处理厂中分布较广泛，尤其是和 N / P 去除紧密相关的具有脱氮除磷能力的Pseudomonas 类群，而且在好氧曝气处理池中分布较广，这可能和系统中表现的好氧反硝化现象相关。 不同的操作状况下微生物群落结构有差异。增加污泥回流比，增加DO（Dissolved oxygen）浓度，COD去除率和NH4+-N去除率显著增加，总N和总P的去除率改变不显著。 最后，对整个处理过程中微生物群落结构在系统正常调控改变范围内的长期动态和稳定性进行了探讨。整个处理系统的长期稳定性与体系中的每个处理环节相关，而不是仅与其中的单个主要反应池相关。污水处理体系的功能稳定性与其中的微生物群落稳定性相关，微生物群落结构决定了生态功能，群落结构变化能反应系统的运行状况及其降解效率。

不同用量脲酶/硝化抑制剂组合对尿素氮转化的影响

试验采用室内模拟培养的方法，在不同用量脲酶/硝化抑制剂组合条件下，对辽宁省2种主要土壤—棕壤和褐土尿素氮转化的动态变化进行了研究。 结果表明，脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和苯基磷酰二胺(PPD)在施用量为尿素N量的0.05%时便有很好的脲酶活性抑制效果，且抑制效果随着脲酶抑制剂用量的增加而增强。NBPT和PPD在棕壤中的有效抑制时间为14天，在褐土中有效抑制时间为7天。两供试脲酶抑制剂相比，棕壤中PPD抑制效果好于NBPT，而在褐土中NBPT抑制效果好于PPD。 抑制剂组合各处理延缓了尿素的水解。土壤NH4+-N含量在前期较低，高峰值的出现延迟了2-6天；在培养中后期各抑制剂组合处理土壤NH4+-N含量显著提高。 抑制剂组合各处理土壤NO3--N含量在整个培养期均显著的降低。且在整个培养期间均显著降低了土壤NH4+的表观硝化率。在培养中后期，各处理能够增加棕壤有效氮含量；褐土中在第21天有效氮含量显著降低，而在第35天则有所回升。 试验表明，DMPP和DCD用量分别在施氮量的0.2%和0.25%时便可以达到很好的硝化抑制效果，且在棕壤中DCD的抑制效果好于DMPP，而在褐土中DMPP的抑制效果显著好于DCD。

CO2浓度升高和氮肥管理对土壤线虫群落的影响

大气CO2浓度升高能够对农田生态系统产生一系列的影响。土壤线虫在农田生态系统腐屑食物网中占有重要的地位，能够对外界环境变化作出较迅速的响应。本文利用江苏省江都市小记镇的稻-麦轮作FACE系统研究平台，在2007-2008年小麦生长季，研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥处理（高N和低N）对农田土壤线虫群落的影响。 研究结果表明：高氮肥施用情况下, CO2浓度升高显著降低了麦田土壤铵态氮和硝态氮含量。不同氮肥处理中CO2浓度升高条件下土壤可溶性碳的含量显著低于对照，而土壤总有机碳和微生物量碳含量高于对照。 大气CO2浓度升高条件下，麦田土壤线虫群落组成和多样性与对照相比表现出显著差异。CO2浓度升高显著增加了麦田土壤线虫总数、食细菌线虫、食真菌线虫和植物寄生线虫数量。在小麦拔节期和成熟期，低N和高N施用条件下，FACE处理中土壤线虫多样性指数（H’）、成熟度指数（MI和PPI）均低于对照处理，而结构指数（SI）高于对照处理。线虫生态指数的结果表明，大气CO2浓度升高条件下，土壤线虫群落多样性降低，土壤环境受到一定的干扰，食物网趋于结构化。

新型吡唑类硝化抑制剂对铵氧化的作用效果

通过室内培养、模拟和田间试验相结合的方法，对吡唑类化合物的硝化抑制效应与其结构的关系进行了详细研究。结果表明，多数吡唑类化合物都能有效抑制土壤中的硝化作用，其中以3-甲基吡唑（MP）、3，4-二甲基吡唑和4-氯-3-甲基吡唑（ClMP）及其衍生物效果最佳。4-位被氯原子取代能够提高吡唑类化合物硝化抑制效果。但因水解作用的发生，1-位的取代反应、中和反应和络合反应均不能改变其硝化抑制效果。三种效果较好的吡唑类硝化抑制剂，3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP）、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑（CMP）和ClMP在土壤中的最适用量分别为纯N用量的1.0%、1.0%和0.5%。吡唑类化合物的硝化抑制效果随土壤温度和有机质含量的升高而降低；在培养前期（0～14d）随土壤含水量和pH的升高而升高，在培养后期（>14d）随土壤含水量和pH的升高而降低。 吡唑类化合物随水在土层中垂直迁移与水平扩散速率与其分子的亲疏水性有关，垂直和水平迁移速率均为MP>DMPP> ClMP。土壤有机质含量是影响吡唑类化合物在土壤中吸附量的主要因素，有机质含量越高土壤对吡唑类化合物的吸附性越强。随pH的升高，土壤对吡唑类化合物的吸附能力降低，但在土壤通常所能达到的pH范围（4.5～8.5），pH对吡唑类化合物在土壤中的吸附作用影响不显著。土壤类型、抑制剂种类、温度与是否重复使用都影响吡唑类硝化抑制剂在土壤中的降解速率，一般褐土>棕壤，DMPP>MPC，低温>高温，未重复施用>重复施用。 以玉米为供试作物进行了吡唑类硝化抑制剂效果的田间试验，结果表明，吡唑类硝化抑制剂和尿素同时施用能显著提高玉米生育前期土壤中NH4+-N含量，降低土壤中NO3--N含量；并能提高玉米产量和氮肥表观利用率；且能使NO3-向土壤下层淋移趋势明显减缓。

华北典型旱地土壤氮素周转与主要微生物过程研究

微生物介导的氮素矿化作用、硝化作用和反硝化作用等，在土壤氮素循环中起着重要作用。微生物群落作为基本功能单位决定着这些微生物过程的进程，因此，土壤微生物多样性研究是土壤氮素循环研究领域中一个至关重要的内容。作为重要的农业管理方式，施肥和灌溉对土壤微生物群落及其功能有着重要影响。本论文以山西运城“中澳粮食主产区水肥优化管理试验区”小麦-玉米轮作农田为试验地点，研究了传统和优化两种水肥管理方式下的土壤总矿化速率、总硝化速率、微生物量碳的变化，以及土壤细菌群落结构变化，并获得以下主要结果： （1）不同水肥管理方式下共计四个处理：传统施氮肥区（A-UN）、传统不施氮肥区（A-NN）、优化施氮肥区（B-UN）和优化不施肥区（B-NN）。传统水肥管理区的灌溉方式为漫灌，冬小麦生长期土壤施氮肥量为85.0kgN/ha，玉米生长期施氮肥量210kgN/ha。优化水肥管理区的灌溉方式为喷灌，冬小麦生长期土壤施氮肥量为120kgN/ha，玉米生长期施氮肥量为120kgN/ha。土壤样品采集时间分别为3月份冬小麦土壤施肥前和施肥后、5月份冬小麦孕穗期、6月份冬小麦收获期、7月份玉米抽雄期和9月份玉米收获期。 （2）在冬小麦生长期，无机氮肥的施入明显改变了优化水肥管理区土壤细菌群落结构，但未发现对传统水肥管理区土壤细菌群落结构的明显影响。在玉米生长期，无机氮肥的施入对两种水肥管理区土壤细菌群落结构影响均较小。在所有处理中，细菌群落结构有着明显的季节变化性，不同季节之间细菌群落结构变化较大。 （3）优化施氮肥处理中（B-UN）存在着丰富的氨氧化细菌，该土壤中的氨氧化细菌属于Nitrosospira，且都归于Nitrosospira cluster3。优化施氮肥处理中（B-UN）也存在着氨氧化古菌，但氨氧化古菌的类群比较单一，存在着一个绝对优势类群，测序结果表明此氨氧化古菌属于泉古菌门。在两个不同时期（3月和5月），氨氧化细菌的群落结构发生了较大变化，而氨氧化古菌的群落结构变化则很小。 （4）7月总矿化速率大于9月。氮肥的施入对矿化速率有激发效应，氮肥施入量越大，土壤氮素的总矿化速率越大。7月份土壤总矿化速率的大小顺序为传统施氮肥处理（A-UN）>优化施氮肥处理（B-UN）>优化不施肥处理（B-NN），速率介于2.59mgN/Kg干土.d-1与12.6 mgN/Kg干土. d-1之间。9月份土壤总矿化速率介于1.84 mgN/Kg干土.d-1 与2.28 mgN/Kg.d-1之间。土壤NH4+-N消耗速率与矿化速率极其显著正相关（R=0.914，p<0.001），与总硝化速率显著正相关（R=0.496，p<0.05），与NH4+-N浓度极其显著负相关（R=-0.803，p<0.001）。 （5）玉米田土壤总硝化速率一直处于非常低的水平，总硝化速率介于0.016 mgN/Kg干土.d-1-0.22 mgN/Kg干土.d-1之间。以7月优化施肥处理（B-UN）最高，为0.22 mgN/Kg干土.d-1。土壤NO3- N消耗速率与土壤NO3- N浓度极其显著正相关（R=0.845，p<0.001）。土壤硝化潜势远大于土壤总硝化速率，土壤硝化潜势介于52.47 mgN/Kg干土.d-1-80.87 mgN/Kg干土.d-1之间。 （6）土壤微生物量碳有着季节变化性，7月份土壤微生物量碳大于9月份土壤微生物量碳。施无机氮肥使传统水肥区土壤微生物量碳迅速降低，降低幅度为28.7%，但对优化水肥区微生物量碳没有影响。无机氮肥的施入使土壤微生物量碳趋向降低，降低幅度为26%左右，至9月份，施肥区土壤微生物量碳（A-UN和B-UN）小于不施肥区(A-UN和B-NN)，且优化水肥管理微生物量碳大于传统水肥管理微生物量碳，这表明传统水肥管理不利于土壤微生物量碳的积累。

无粪便生活污水SMBR快速处理技术研究

针对传统生活污水水质相对复杂，处理与回用较为困难的问题，提出在搜集时排除粪便水，选择厨房、洗漱、洗澡、洗涤的污水，利用浸没式膜生物反应器（SMBR）技术实现上述类型污水的快速处理，再生水回用于冲厕。研究结果表明：此种污水COD、NH4+-N和TP含量低，具有良好的可生化性，可大大降低处理周期与处理成本。本技术优化的主要工艺条件为：污泥浓度范围7000～9100 mg•L-1，污泥龄40～55d，HRT为80min，气水比为12～15:1，处理效果好，微滤膜对稳定出水水质起到重要作用。在此条件下，COD、NH4-N,TP去除率分别为85.47%, 53.11%,44.86%。出水COD在20～30mg•L-1之间，BOD5为1～5 mg•L-1；NH4+-N为2～3.08 mg•L-1，TP为0.59～0.9mg•L-1 mg•L-1，LAS为0.41～0.67mg•L-1，去除效果较好，再生水水质可达到《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920- 2002)标准。本文研究不足之处主要是由于文章所述污水搜集难度较高，实验用水为模拟废水，在一定程度上与实际污水有差距。 本研究结果可为生活污水的处理与回用提供一种新的思路与研究基础。

硝化脲酶抑制剂对土壤尿素氮转化和作用产量的影响

采用室内培养和田间小区实验相结合的方法，研究了硫脲（TU，0.1％，0.3％，0.5％，1.0％，5.0％）不同浓度以及TU和硝化抑制剂双氰胺（DCD）、脲酶抑制剂苯基磷酞二胺（PPD）组合对土壤脲酶活性、土壤尿素氮转化和玉米产量的影响。室内培养试验表明，硫脲既是一种弱脲酶抑制剂又是一种硝化抑制剂。硫脉对脲酶活性和尿素水解均有显著的抑制作用，但是作用时间较短；硫脉用量为0.1％时，就起到了抑制作用，用量0.3％-1.0％之间差异不显著，用量1.0％-5.0％之间抑制效果随用量增加而加强。硫脉不同用量对土壤NH_4~+-N释放和向NO_3~--N的进一步转化有明显的抑制作用，作用强度随抑制剂用量增加而增强。硫脲不仅仅延缓了土壤NH_4~+-N的释放高峰期一周，而且降低了土壤中NO_3-N的富集，使NO_3~--N的释放高峰期向后推迟了10天。本试验条件下，土壤中的NH_4~+-N向NO3--N转化的时间大约为7～10天；土壤中有效氮的含量主要取决于土壤NH4+-N的含量，受NO3-N含量的影响次之。田间模拟培养表明，硫脲及其抑制剂组合对土壤脲酶活性有显著的抑制作用，抑制时间为2周，其中抑制剂组合TU_1+PPD对脲酶活性的抑制作用持续了65天。TU、TUI+DCD和TUI+PPD，对土壤NH_4~--N的释放有显著的抑制作用，对NH_4~+-N向NO_3~--N的进一步转化有显著的抑制作用，进而影响土壤有效氮的总量。总的来看，硫脲及抑制剂组合的抑制效果，依次是TU_1＋P PD＞TUI＋DCD＞TU_2＞TU_1。硫服及抑制剂组合对玉米株高、百粒重和产量的影响基本是一致的，TU和抑制剂组合Tul十PPD、TU1＋DCD的作用效果显著优于单施尿素，处理之间差异不显著。施用抑制剂显著增加了玉米产量，增产幅度为9.14％～11.49％。