科研产出
不同年限沼灌稻田土壤汞甲基化微生物群落特征及影响因素-以重庆市长寿区某养殖场周边沼灌稻田为例
《四川环境 》 2023
摘要：稻米中的甲基汞主要来源于稻田土壤，而土壤中无机汞的甲基化与汞甲基化微生物密切相关。对重庆市长寿区某养殖场周边不同年限沼灌稻田土壤样本进行Illumina高通量测序，探讨了不同年限沼灌稻田土壤汞甲基化微生物群落特征，并分析了其与影响因子之间的关系。结果表明，随着沼灌年限的增加，稻田土壤中甲基汞含量有逐渐增加的趋势，与汞甲基化相关微生物如硫酸盐还原菌、铁还原菌以及产甲烷菌在门、纲、目、科、属水平上的占比增大。土壤pH（F=0.208,P=0.00）对不同年限沼灌稻田土壤汞甲基化相关微生物占比的影响最大，其次是土壤有机质（F=0.173,P=0.00）。建议通过提高稻田土壤的pH和降低沼液中含硫有机物的含量等措施减少土壤中无机汞的甲基化。本研究丰富了对沼灌稻田土壤汞甲基化相关微生物的认识，为沼液稻田利用可能带来的汞环境风险的防控提供了理论依据。
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川渝养殖场沼气工程运行状况与沼液生物学特性研究
《太阳能学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为探索沼气工程运行状况、沼液理化性质及微生物群落结构差异,对川渝9个养殖场沼气工程进行调查与采样分析,利用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术研究沼液中微生物群落组成及多样性。结果表明,川渝地区养殖场沼气工程以处理养殖场废水为主,不以产能为目的,总氮（TN）、总磷（TP）、NH4+和化学需氧量（CODCr）等理化指标在猪场和牛场沼液之间无显著差异。14个沼液样品中厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）、互养菌门（Synergistetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）是主导微生物,这5大类细菌占细菌克隆总数的84%以上。猪场沼气工程Proteobacteria相对丰度在45.0%～69.3%之间,显著高于牛场,而牛场沼液中Firmicutes及Bacteroidetes占主要优势,两者相对丰度之和的平均值为58.4%。沼液中古菌以甲烷微菌纲（Methanomicrobia）、甲烷杆菌纲（Methanobacteria）占优,且Methanomicrobia丰度在2类养殖场间存在显著差异;猪场沼液中Methanosaeta占绝对优势,达到84.1%～94.4%,而Methanosarcina丰度极少。进一步分析,结果显示,沼液铵磷比与Firmicutes相对丰度、丰富度指数（Chao1）及多样性指数（Shannon）都存在显著的相关性。沼液中群落主坐标分析及聚类分析均可准确辨识猪场沼气工程、运行状况良好及运行状况欠佳的牛场沼气工程,可为养殖场粪污治理效果评价提供科学依据。
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水稻秸秆渗滤床半固态厌氧发酵性能研究
《生物质化学工程 》 2020 北大核心
摘要：以水稻秸秆为原料,利用自行设计的渗滤床反应器,对比研究了不同温度(20、 25、 30和35℃)及不同预处理方式(NaOH、生物试剂和沼液)对秸秆厌氧发酵产气性能、物能转化率、发酵后沼液性能和产气成本等方面的影响。实验结果表明:发酵后总固体(TS)质量分数稳定在13%～15%之间,属于半固态厌氧发酵,同时累积产气量与温度、发酵后COD及NH_3-N的变化量均呈极显著正相关。相同温度(20～30℃)条件下,经预处理后的水稻秸秆TS产气率较空白均有所提高;其中沼液预处理效果最为明显,35℃条件下,TS产气率及挥发性固体(VS)产甲烷率分别为154.0和55.2 mL/g,较空白样品分别提高25.1%和52.5%。同时,沼液预处理可显著提升厌氧发酵产气中的甲烷体积分数。各预处理样品TS产甲烷率及VS产甲烷率呈随温度(20～30℃)上升而增加的趋势,但产甲烷提升率随温度的上升而逐渐下降,将系统温度从20℃提升至25℃,各处理产甲烷率可提高90%以上。考虑到沼气工程罐体增温及产能收支平衡等因素,温度控制在25℃是经济性最好的策略模式。从产气成本上分析,自产沼液具有较佳的处理效果和较低的生产成本,每生产1 m~3沼气的可变成本1.62元。
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不同沼灌年限稻田土壤微生物群落分析
《环境科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了探明不同沼灌年限稻田耕层土壤微生物群落多样性变化,明确稻田耕层土壤微生物群落多样性对不同沼灌年限的响应,本文原位系统采集了不同沼灌年限的稻田土壤,并采用高通量测序技术对不同沼灌年限稻田土壤的微生物群落结构进行了分析.结果表明,随着沼灌年限的增加,土壤pH值逐渐下降,有机质、硝态氮、磷酸盐等养分逐渐累积.沼灌不利于水稻产量的形成.高通量测序技术较全面和准确地反映了不同沼灌年限稻田土壤微生物群落结构在门、纲、目、科、属这5个水平上的分布,在沼灌稻田微生物群落多样性的表征方面具有明显的优势.随着沼灌年限的增加,稻田土壤微生物群落的物种丰富度逐渐降低,微生物群落的多样性也逐渐降低.典型对应分析的结果表明,土壤溶解性有机碳(F=2.67,P=0.09)是影响沼灌稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.
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粪秆混合厌氧发酵渗滤床工艺的消化性能
《环境工程学报 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：以玉米秸秆-牛粪为原料,利用自行设计的渗滤床反应器(Leach bed reactors),对比研究了渗透液回流喷淋时间、喷淋量、发酵温度及粪秆比4因素对原料物能转化率的影响。结果表明:发酵结束后罐内物料的TS浓度在13%~15%之间,属于高浓度发酵范畴;9样品产气峰值出现在发酵后的10~14 d,物能转化率排序为L6>L2>L9>L7>L1>L8>L4>L5>L3;TS产气率相对较高的共同特点主要为35℃中温、较高的渗滤液回流量以及较高的粪秆比。通过TS产气率的直观分析,4因素对实验结果影响大小排序分别为发酵温度>粪秆比>喷淋量>喷淋时间间隔,得到的最佳工况参数为喷淋时间间隔2 h、喷淋量4 L、发酵温度35℃、粪秆比1∶1,此条件下得到的平均TS产气率为(98.4±3.5)mL·g~(-1)。方差分析结果表明,发酵温度、粪秆比及喷淋量对产气结果影响极显著,为控制渗滤床发酵工艺的主要参数。
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稻田水体中汞的非生物甲基化研究
《环境化学 》 2017 北大核心 CSCD
摘要：本文采用稻田原位培养的方法,考察了稻田水体汞的非生物甲基化及沼灌对稻田水体汞非生物甲基化的影响.结果表明,开阔水面无机汞甲基化的转化率为3.14%-3.17%,明显高于水稻行间(0.83%-1.95%),光照加速了稻田水体无机汞的甲基化过程.常规稻田水体中甲基汞以生成为主,表现为随着培养时间的延长,水体中甲基汞的含量逐渐增加至0.63 ng·L-1.与常规稻田水体相比,沼灌稻田水体先出现甲基汞的峰值,随着体系光量子的累积,甲基汞逐渐光解,其含量逐渐降低.常规稻田水甲基汞的含量与光照呈线性正相关关系(R2=0.71-0.86),而沼灌稻田水中甲基汞的含量与光照呈抛物线关系(R2=0.33-0.80).沼灌稻田水体中高分子量的溶解态有机质如腐殖质和富里酸的含量明显高于常规稻田水体,且芳香性物质含量占比较高,使其中无机汞的甲基化过程要更复杂.
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不同预处理方式下水稻秸秆厌氧消化性能比较
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：以水稻秸秆为原料,在恒温35℃和料液总固体质量分数为5%的条件下,以实验室内培养的不产气厌氧活性污泥为接种物,研究了稀碱水解、尿素氨化、生物酶解以及沼液预处理4种不同方式对秸秆厌氧发酵物能转化率、发酵周期、失重率以及木质纤维含量等方面的影响。结果表明,1.5%NaOH及6d生物预处理可明显改善水稻秸秆干物质(totalsolid,TS)产气率,较空白分别提高44.0%和44.6%。0.4%低质量分数尿素预处理无法有效改善水稻秸秆的甲烷转化率,但通过调节C/N比可明显缩短发酵周期。与其他3种预处理相比,沼液预处理在提高秸秆物能转化率、缩短产气周期方面均有优势,其TS产气率达到333.9mL/g,TS产甲烷率达到180.7mL/g,分别较空白提高27.9%和21.2%。通过对厌氧发酵前后稻秆木质纤维含量比较分析,产气率与失重率有一定的关联,1.5%NaOH处理样品发酵后纤维素、半纤维素损失最大,但沼液中高浓度的COD增加了后续处理的难度。因此秸秆沼气工程预处理方式的选择不仅需要考虑产气率的提升,也要顾及沼液后续处理等问题。沼液预处理可能成为今后水稻秸秆沼气工程较理想的方式。
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规模化养殖场沼液-农田系统消纳配套技术研究
《西南农业学报 》 2014 北大核心 CSCD
摘要：以规模化养殖场的沼液为研究对象,通过试验研究,探讨规模化养殖场沼液-农田系统消纳配套技术,根据实验结果及作物理论需肥量建立了沼液-农田系统消纳的经验模型,为进一步明确农田系统消解沼液的潜力,确保合理的施用量,优化沼液排放模式提供理论与技术依据。
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沼液灌溉对作物生长·土壤质量的影响
《安徽农业科学 》 2013 北大核心
摘要：沼液作为有机固体废弃物厌氧发酵的残留物,富含能被作物快速吸收利用的N、P、K以及多种氨基酸、维生素、微量元素和其他有益的生物活性等物质。合理的沼液施灌不但可以有效促进农作物产量的增加、改善蔬菜品质,而且可以提高土壤pH、防止酸化、减少盐害、提高肥效。虽然沼液的长期施灌会不同程度地造成抗生素及部分重金属污染物的积累,但其危害程度也远远低于单一化肥的施用。然而,我国的沼液安全利用目前还处于初级阶段。社会还没形成对沼液的安全处理和安全施用的意识。建设适合于不同区域、不同土壤类型的沼液施灌制度及沼液质量监控体系势在必行。
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