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麦草畏降解菌Acidovorax delafieldii XD-3的新型固定化技术及其降解效果

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环境工程学报 2016年第9期10卷 5289-5294页

作者：辛华东陈立伟蔡天明姜灿烂杨倩南京农业大学资源与环境科学学院环境工程系南京210095

采用新型生物炭与海藻酸钠联合固定化技术对麦草畏降解菌XD-3进行固定化,结果表明海藻酸钠-生物炭联合固定化的小球机械强度、传质性能明显高于海藻酸钠固定化小球;电镜扫描图谱结果发现海藻酸钠-生物碳联合固定化小球更适合麦草畏降解... 详细信息

采用新型生物炭与海藻酸钠联合固定化技术对麦草畏降解菌XD-3进行固定化,结果表明海藻酸钠-生物炭联合固定化的小球机械强度、传质性能明显高于海藻酸钠固定化小球;电镜扫描图谱结果发现海藻酸钠-生物碳联合固定化小球更适合麦草畏降解菌的生长和定殖;不同的温度、p H值、Na Cl浓度和重金属离子浓度对固定化菌与游离菌降解效果影响研究表明,生物碳与海藻酸钠联合固定化细菌适应范围广,抗冲击能力更强。在实验室规模的流化床生物反应器(FBBR)中,联合固定化菌可以持续高效降解模拟麦草畏废水,为麦草畏固定化菌的工程化应用奠定了基础。

关键词：海藻酸钠-生物炭联合固定化麦草畏 Acidovorax delafieldii XD-3 FBBR

林业废弃物生物炭对红壤丘陵区瘠薄土壤碳矿化的影响

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生态环境学报 2016年第2期25卷 202-208页

作者：姜灿烂赵汝东蔡天明李辉信南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 中国科学院武汉植物园水生植物与流域生态重点实验室湖北武汉430074

生物炭施入土壤的固碳潜力已引起了世界范围的关注,研究生物炭对土壤碳矿化的影响机制对深入理解土壤-生物炭的固碳机理有重要科学意义。选取我国红壤丘陵区广泛分布的典型树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata... 详细信息

生物炭施入土壤的固碳潜力已引起了世界范围的关注,研究生物炭对土壤碳矿化的影响机制对深入理解土壤-生物炭的固碳机理有重要科学意义。选取我国红壤丘陵区广泛分布的典型树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)为原料制备生物炭,在控制培养条件下,生物炭按照1%、2%和5%的质量比加入土壤,研究生物炭对该区典型瘠薄土壤碳矿化的影响。培养过程中定期测定CO_2碳释放量(CO_2-C),培养结束后测定土壤微生物生物量、p H等性质。结果表明,生物炭促进了CO_2-C累积释放量,其中5%的生物炭效果最明显。采用First-order模型拟合相对碳总量(生物炭碳+土壤碳)的CO_2-C累积释放量,结果表明,该值随着生物炭施用量增加而降低,最高值出现在无生物炭的土壤对照处理。当施用量为5%时,生物炭可显著促进土壤碳总量释放;但施用量为2%时,生物炭对土壤碳释放的影响不明显。此外,土壤硝态氮和铵态氮含量均随生物炭施用量增加而降低。两种生物炭均提高了土壤微生物生物量碳含量且最高值均出现在施用5%的处理(分别为53.93±9.87和43.45±3.44 mg·kg^(-1));两种生物炭按5%比例施用时,可显著提高土壤微生物生物量氮,但施用其他比例时土壤微生物生物量氮变化不明显。因此,对采用林业废弃物生物炭改良红壤丘陵区的土壤而言,应采取较低量的施用策略,在达到土壤-生物炭固碳目标的同时亦可避免短期内的土壤碳损失。

关键词：生物炭施用量碳矿化土壤改良固碳

海藻酸钠-生物炭联合固定化菌株降解2-羟基-1,4-萘醌

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南京农业大学学报 2016年第5期39卷 800-806页

作者：李骅姜灿烂丁大虎杨倩蔡天明南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095

[目的]采用联合固定化微生物技术对降解菌Pseudomonas taiwanensis LH-3进行固定,以期为稳定高效降解2-羟基-1,4-萘醌提供理论依据。[方法]通过往20 g·L^(-1)海藻酸钠(SA)中添加2.5 g·L^(-1)生物炭(biochar,马尾松树干700℃高温缺氧... 详细信息

[目的]采用联合固定化微生物技术对降解菌Pseudomonas taiwanensis LH-3进行固定,以期为稳定高效降解2-羟基-1,4-萘醌提供理论依据。[方法]通过往20 g·L^(-1)海藻酸钠(SA)中添加2.5 g·L^(-1)生物炭(biochar,马尾松树干700℃高温缺氧热解所得),同时以0.2%接种量接入2-羟基-1,4-萘醌降解菌LH-3,制成联合固定化菌(SA+biochar+bacteria),并考察其结构性能;通过与不添加生物炭的海藻酸钠+菌(SA+bacteria)等4种对照处理进行比较,研究联合固定化菌对2-羟基-1,4-萘醌的降解特性;通过与海藻酸钠+菌处理作比较研究联合固定化菌重复利用性能;通过与游离菌作比较,考察不同环境因素对联合固定化菌降解性能的影响以及联合固定化菌在SBR反应器中的连续降解效果。[结果]联合固定化小球的比表面积为22.26 m^2·g^(-1),而不添加生物炭的海藻酸钠+菌小球比表面积为4.02 m^2·g^(-1);联合固定化菌降解过程中可以充分发挥生物炭吸附和微生物降解联动作用;联合固定化菌与游离细菌相比可耐受更高的底物浓度,适应更广的p H值和温度范围,对重金属的耐受性增强并可以多次循环利用;在实验室规模的SBR反应器中,联合固定化菌可在所观测的24个循环内持续稳定地降解2-羟基-1,4-萘醌。[结论]在海藻酸钠+菌小球中添加生物炭增加了小球的比表面积和降解性能,提高了菌株对外界环境变化的耐受性和重复利用效率以及在SBR反应器中的降解稳定性。

关键词：海藻酸钠生物炭联合固定化 2-羟基-1,4-萘醌序批式反应器

长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤水分特征分析

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土壤通报 2015年第2期46卷 334-340页

作者：王艳玲刘翠英徐江兵姜灿烂南京信息工程大学应用气象学院生态气象环境研究中心江苏南京210044 土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008 南京农业大学资源与环境学院江苏南京210095

以长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤为研究对象,采用压力膜法测定土壤水吸力在1~1500 k Pa条件下的旱地红壤含水量变化,绘制出完整的土壤水分特征曲线;运用van Genuchten模型对实验数据进行拟合并计算出旱地红壤中不同类型水分的含量... 详细信息

以长期有机无机肥配施条件下的旱地红壤为研究对象,采用压力膜法测定土壤水吸力在1~1500 k Pa条件下的旱地红壤含水量变化,绘制出完整的土壤水分特征曲线;运用van Genuchten模型对实验数据进行拟合并计算出旱地红壤中不同类型水分的含量,借助相关分析探讨了土壤团聚结构、土壤有机质、铁铝氧化物与黏粒等土壤理化性质与旱地红壤中各类型水分常数间的相关关系。结果表明:长期配施有机肥的旱地红壤水分含量均随着土壤水吸力(0~1500 k Pa)的增加呈现出"快速下降-缓慢下降-基本平稳"的变化趋势;配施有机肥虽然可显著提高旱地红壤中的饱和含水量,但同时也使旱地红壤中的多余水显著提高,且可显著降低全有效水占饱和含水量的比例。相关分析表明,旱地红壤游离氧化铝、有机质分别与正常生育有效水、速效水及全有效水呈显著正、负相关关系。这一结果意味着旱地红壤中游离氧化铝含量越高、有机质含量越低,越利于旱地红壤中有效水量的提高,但背离了"有机质增加可以提高土壤供水能力"的这一通识。因此,有必要明确并区分铁铝(氢)氧化物与有机质在红壤团聚结构的形成及土壤保水功效调控过程中的作用与机制,进而为旱地红壤水分的有效调控提供科学的依据。

关键词：有机无机肥配施长期施肥旱地红壤 van Genuchten模型水分常数水分特征曲线

一株醚苯磺隆降解菌的分离、鉴定及固定化应用研究

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环境工程 2015年第12期33卷 24-28,68页

作者：肖烜蔡天明陈立伟姜灿烂李辉信南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

从某农药厂的活性污泥中富集、筛选出一株醚苯磺隆的共代谢降解菌株MB-1,鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。研究碳源、醚苯磺隆初始浓度及接菌量对菌株降解特性的影响,实验结果表明:葡萄糖为200 mg/L,醚苯磺隆初始浓度为200... 详细信息

从某农药厂的活性污泥中富集、筛选出一株醚苯磺隆的共代谢降解菌株MB-1,鉴定为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。研究碳源、醚苯磺隆初始浓度及接菌量对菌株降解特性的影响,实验结果表明:葡萄糖为200 mg/L,醚苯磺隆初始浓度为200 mg/L,接菌量为1%时,MB-1对醚苯磺隆的降解效果最佳。采用海藻酸钠固定化技术对菌株MB-1进行固定化。结果表明海藻酸钠质量分数为4%,CaCl_2质量分数为2%,接菌量为2%,钙化时间为4 h时,固定化菌株对醚苯磺隆废水的降解效果良好。将固定化MB-1小球投入实验室规模的SBR装置中进行应用发现,固定化MB-1菌株可以持续高效降解醚苯磺隆废水。

关键词：醚苯磺隆降解菌MB-1 固定化海藻酸钠 Pseudomonas aeruginosa

不同利用方式旱地红壤水稳性团聚体及其碳、氮、磷分布特征

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土壤学报 2009年第2期46卷 255-262页

作者：刘晓利何园球李成亮姜灿烂陈平帮中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院研究生院北京100039 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0... 详细信息

针对江西红壤地区不同利用方式引起的土壤质量和肥力的相应变化,研究了不同肥力水平、不同利用方式下红壤旱地水稳性团聚体含量及其养分分布规律。研究表明,荒地土壤中>5 mm水稳性团聚体含量显著高于其他利用方式,花生地和果园土壤则以0.25～0.053 mm的水稳性团聚体为主。各肥力水平下,菜地土壤中除>5 mm水稳性团聚体外,各粒级团聚体中有机碳、全氮和全磷含量均显著高于花生地、果园和荒地土壤。说明菜地土壤长期大量施肥,导致土壤碳、氮、磷养分含量均相对丰富。不同利用方式旱地红壤中,有机碳、全氮主要分布在>5 mm、5～2 mm和2～1 mm的较大粒径水稳性团聚体中。说明随着团聚体粒径增大,其有机碳含量增加,土壤全氮的消长趋势和有机碳一致。土壤全磷较均匀地分布在水稳性团聚体中,如高肥力菜地和荒地土壤各粒级团聚体中全磷含量间均无显著性差异。各利用方式旱地红壤中2～1 mm和1～0.5 mm的水稳性团聚体含量与土壤有机碳、全氮和全磷含量间均达到了极显著正相关。

关键词：旱地红壤土地利用方式肥力水平水稳性团聚体碳、氮、磷

不同施肥处理红壤生物活性有机碳变化及与有机碳组分的关系

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土壤 2007年第4期39卷 627-632页

作者：徐江兵何园球李成亮刘晓利姜灿烂中国科学院南京土壤研究所南京210008

采用物理分组方法对长期不同施肥处理的旱地红壤有机碳组分进行了区分,布置室内培育试验观测了培养过程中土壤有机碳的矿化动态,通过拟合一级动力学方程计算土壤生物活性有机碳库量.研究结果表明,不同施肥处理的土壤中,轻组有机碳(LF-C... 详细信息

采用物理分组方法对长期不同施肥处理的旱地红壤有机碳组分进行了区分,布置室内培育试验观测了培养过程中土壤有机碳的矿化动态,通过拟合一级动力学方程计算土壤生物活性有机碳库量.研究结果表明,不同施肥处理的土壤中,轻组有机碳(LF-C)、团聚体包裹的粗颗粒有机碳(iPOMc-C)及细颗粒有机碳(iPOMf-C)、矿物结合态有机碳(mSOC)分别占总有机碳的7%～10%、0.5%～1.5%、4%～7%、76%～85%,并与总有机碳(TOC)含量显著相关;厩肥处理显著增加了各组分含量,其作用优于绿肥处理和单施无机肥处理(CK);培养过程中土壤有机碳矿化动态符合一级反应动力学方程;有机无机肥配施处理的土壤生物活性有机碳库(C0)显著提高;和绿肥相比,厩肥处理中生物活性有效碳库(C0)增加幅度更大,但其周转速率常数k更小;各组分有机碳含量与C0含量均达到极显著(p＜0.01)相关,但除LF-C外其余有机碳组分占TOC的百分率均与C0达到极显著水平.

关键词：施肥红壤生物活性有机碳一级动力学方程

长期施用有机肥对旱地红壤团聚体结构与稳定性的影响

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土壤学报 2010年第4期47卷 715-722页

作者：姜灿烂何园球刘晓利陈平帮王艳玲李辉信南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 中国科学院南京土壤研究所南京210008 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

利用长期定位试验研究了红壤旱地团聚体结构及其稳定性。结果表明:与对照相比,各有机-无机配施处理均可不同程度地降低土壤容重并提高其孔隙度;增施有机肥后,土壤中大于5mm机械稳定性大团聚体增幅达2%～42%;各处理中大于0.25mm水稳性团... 详细信息

利用长期定位试验研究了红壤旱地团聚体结构及其稳定性。结果表明:与对照相比,各有机-无机配施处理均可不同程度地降低土壤容重并提高其孔隙度;增施有机肥后,土壤中大于5mm机械稳定性大团聚体增幅达2%～42%;各处理中大于0.25mm水稳性团聚体百分含量为:厩肥>稻草>绿肥>还田>对照。各有机肥处理中土壤中有机质、无定形氧化铁和无定形氧化铝含量较单施化肥处理分别增加了9%～54%、8.5%～21.7%和10.9%～26.8%。统计结果显示,>0.25mm水稳性团聚体含量与土壤有机质含量成极显著正相关(p<0.01);土壤团聚体破坏率与土壤有机质含量成极显著负相关(p<0.01)。在单施化肥的基础上有机肥的施入不仅有利于红壤旱地土壤大团聚体的形成,还有利于改善土壤团聚体结构及其稳定性。

关键词：有机肥旱地红壤团聚体结构团聚体稳定性

河湖底泥对农田土壤性状及DTPA态重金属的影响

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农业环境科学学报 2015年第1期34卷 97-102页

作者：赵汝东胡义镰 Ed Barrett-Lennard Neil Coles 姜灿烂吴嘉平浙江大学环境与资源学院杭州310058 Institute of Agriculture the University of Western AustraliaCrawleyWA 6009Australia 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 浙江大学海岛海岸研究所杭州310058

选取我国南方平原区有作物生长障碍的典型旱地和水田,采集土壤样品进行分析,诊断作物生长障碍因子。结果显示,施用底泥的水田和旱地土壤p H值均显著下降,而有效硫、电导率以及土壤DTPA态重金属(Ni、Zn、As、Cr、Co、Cu、Hg和Sn)均显著升... 详细信息

选取我国南方平原区有作物生长障碍的典型旱地和水田,采集土壤样品进行分析,诊断作物生长障碍因子。结果显示,施用底泥的水田和旱地土壤p H值均显著下降,而有效硫、电导率以及土壤DTPA态重金属(Ni、Zn、As、Cr、Co、Cu、Hg和Sn)均显著升高:土壤p H最低值为3.63,有效硫最高值达1 667.74 mg·kg-1,电导率为2 216.67μS·cm-1。分析表明,施用底泥引起的土壤酸化和部分DTPA态重金属(特别是Ni、Zn、As和Cr)含量的升高是影响作物生长的主要因素,底泥中的盐分对其也可能有一定影响。因此,河湖库底泥农用前须进行分析和风险评估。

关键词：土壤重金属 DTPA 硫酸化