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水华蓝藻在土壤中矿化进程及应用初探
刘瑶
Subtype硕士
Thesis Advisor肖邦定
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract目前,蓝藻水华是淡水生态系统面临的重大环境威胁,机械打捞常用于蓝藻水华的应急处理,净化水质的同时收获大量蓝藻生物量。本研究以晒干的滇池打捞水华蓝藻藻粉为材料,研究其物料特性及其在农业中应用的可行性。具体研究内容和结果如下:(1)为研究藻粉输入土壤后矿化进程中C、N、P元素的释放规律,实验设置了不同藻粉添加量(藻粉与土壤质量比分别为0、1、2%)的处理,研究其131天内C、N、P三种元素的不同形态在土壤中的变化规律。结果发现,藻粉是一种C/N较低的物料,加入土壤后经微生物分解矿化,逐步释放植物可利用氮、磷,在此过程藻粉中65~67%的碳素转化成CO2,剩余部分以稳定有机物形式留在土壤中。藻粉中氮素的转化以硝化作用为主,有机氮经微生物作用先转化成氨氮,后转化成亚硝氮,最终转化为硝氮,藻粉中的氮素几乎没有损失。经过131天培养,土壤中的总有机碳较CK增加了1.42~2.76 g×kg-1,总氮增加了0.83~1.63 g×kg-1,总磷增加了0.13~0.23 g×kg-1,藻粉输入土壤增加了其营养元素含量,提高了土壤肥力。(2)为研究土壤酶活性变化和细菌群落结构对藻粉的响应,取(1)中131天的样品进行土壤酶活性测定和高通量测序。结果发现,藻粉的加入提高了土壤中FDA、APA和UA酶活性,改变了土壤细菌群落结构。细菌门(及变形菌纲)水平上对藻粉的响应主要表现在α变形菌纲、γ变形菌纲、拟杆菌门、芽单胞菌门和放线菌门的相对丰度显著上升,而β变形菌纲、δ变形菌纲、绿湾菌门和酸杆菌门的相对丰度显著下降。藻粉的加入使得土壤中能够适应富营养环境的细菌大量增殖,寡养菌如酸杆菌门的生长则受到抑制。藻粉的加入降低了土壤中菌群的多样性指数。结合环境因子对土壤中细菌做门(及变形菌纲)水平上的RDA分析,发现驱动土壤细菌群落结构变化的显著性环境因子为TOC、pH和EC。(3)为研究藻粉中毒素(MC-LR和MC-RR)在土壤中的降解规律,实验设置不同藻粉添加量(藻粉与土壤的质量比为1、2%)的处理,结果发现,藻粉MC-LR、MC-RR的降解过程中,浓度随时间变化规律符合一级动力学方程。藻粉中MC-LR、MC-RR降解半衰期均小于16天,属于易降解有机污染物,并在培养60天后能降解完全。(4)为研究藻粉的肥效,选择油麦菜和黄瓜进行为期35天的容器种植,并与缓释肥进行肥效对比。结果发现藻粉能显著促进油麦菜幼苗的生长,施用藻粉对其生长的影响和缓释肥没有显著性差异。同等有效氮施加量下,藻粉和缓释肥的氮素利用率没有显著差别,随着施肥量的增加氮素利用率降低。同等有效氮施加量下,藻粉中磷素利用率远远高于缓释肥。藻粉能显著促进黄瓜幼苗的生长,对应相同施氮量,藻粉对植株氮元素的供应情况和缓释肥相同,但施用藻粉植株中磷元素含量显著低于缓释肥植株,从而造成植株生物量、株高和叶绿素含量均低于施用缓释肥的植株。由于藻粉中N/P较低,适合用于种植油麦菜一类需肥特点是控氮低磷的作物,但是,单施藻粉无法保证黄瓜的生长,需要与磷肥复合配比后才能用于黄瓜的种植。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39022
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
刘瑶. 水华蓝藻在土壤中矿化进程及应用初探[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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