Características de los microorganismos del suelo somero de la zona vadosa y su papel en la transformación del nitrógeno
Hay una gran cantidad de microorganismos diversos que viven en el suelo de la zona vadosa. Estos pequeños organismos son el centro de circulación de varios elementos en la naturaleza, interactúan entre sí y tienen relaciones complejas. Sólo se ha estudiado una pequeña parte de ellos, y sólo un pequeño porcentaje de las especies microbianas del suelo que pueden cultivarse y estudiarse en el laboratorio. De acuerdo con las necesidades de la investigación del proyecto, se utilizaron el sitio de pruebas de campo y los experimentos de cultivo en interiores para estudiar las bacterias relacionadas con la migración y transformación del nitrógeno.
1. Efectos microbianos del ciclo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno es un proceso de transformación morfológica impulsado por microorganismos (Figura 6-4). Hay cinco formas principales de nitrógeno en la naturaleza: sales de amonio, nitritos, nitratos, sustancias orgánicas que contienen nitrógeno y nitrógeno en la atmósfera. Las principales funciones microbianas del ciclo del nitrógeno son:
Figura 6-4 Ciclo del nitrógeno en la naturaleza
(Citado del volumen de agricultura "Cihai", 1978)
(1) Fijación de nitrógeno: también conocida como "fijación biológica de nitrógeno". El proceso de convertir el nitrógeno molecular del aire en nitrógeno compuesto mediante la actividad de la nitrogenasa en las células bacterianas bajo la acción de ciertos microorganismos del suelo. Los principales grupos microbianos que realizan la fijación biológica de nitrógeno incluyen: bacterias autógenas fijadoras de nitrógeno, bacterias autógenas fijadoras de nitrógeno, cianobacterias, etc. Las bacterias fijan nitrógeno para sintetizar aminoácidos y formar sus propias proteínas. Después de la muerte, liberan nitrógeno amoniacal mediante la mineralización de microorganismos heterótrofos, que pueden ser absorbidos y utilizados por otros organismos.
(2) Mineralización: El nitrógeno orgánico de las células de todos los organismos se descompone bajo la acción de los microorganismos tras su muerte, es decir, se libera en forma de amoniaco libre procedente de la degradación de las proteínas. El amoníaco puede ser utilizado directamente por los microorganismos y asimilado en sustancias constituyentes de los organismos.
(3) Nitrificación: Es un proceso en el que el amoniaco liberado durante la mineralización de la materia orgánica se oxida en nitrito y nitrato en dos pasos mediante la acción de bacterias nitrificantes. El proceso de transformación específico es el siguiente (Zheng Shimin et al., 1983):
Primer paso: (148 kcal)
Segundo paso:
Evolución regional del agua subterránea proceso y su interacción con capas adyacentes
Los dos tipos de bacterias que realizan la nitrificación son bacterias quimioautótrofas altamente aeróbicas. Las nitrosobacterias sólo pueden utilizar amoníaco como fuente de energía, mientras que las bacterias nitrificantes sólo pueden utilizar nitrito como fuente de energía. Las bacterias nitrificantes son muy sensibles a las condiciones ambientales, como un ambiente aeróbico, un pH adecuado y una temperatura óptima de 20 a 30°C. Aunque las bacterias nitrificantes son bacterias quimioautótrofas, deben estar activas en presencia de materia orgánica.
(4) Desnitrificación: El proceso en el que las bacterias desnitrificantes reducen gradualmente el nitrato a nitrógeno gaseoso (como N2, N2O, etc.) en un ambiente anaeróbico se llama desnitrificación. Las bacterias desnitrificantes son tanto autótrofas como heterótrofas, pero principalmente son heterótrofas. Las principales bacterias desnitrificantes autótrofas son las bacterias desnitrificantes Thiobacillus, y existen muchos tipos de bacterias desnitrificantes heterótrofas. Las condiciones para que se produzca la desnitrificación son principalmente condiciones anaeróbicas, con una temperatura óptima de 25°C y un pH neutro.
Ecuación de la reacción de desnitrificación autótrofa (Weng Suying et al., 1991):
Proceso de evolución del agua subterránea regional y su interacción con capas adyacentes
Ecuación de la reacción de desnitrificación heterótrofa ( Weng Suying et al., 1991):
Proceso de evolución del agua subterránea regional y su interacción con capas adyacentes
donde A representa la materia orgánica de los hidrocarburos.
(5) Asimilación: El proceso de absorción de nitrógeno inorgánico en forma de sales y nitratos de amonio durante el crecimiento de microorganismos se llama asimilación.
Los microorganismos participan en cada paso del proceso de conversión de nitrógeno anterior. Por lo tanto, el estudio del ciclo del nitrógeno es inseparable del estudio de las bacterias relacionadas.
2. Bacterias estrechamente relacionadas con el ciclo del nitrógeno y sus características
(1) Número total de bacterias
El suelo suele tener los nutrientes necesarios para el crecimiento y desarrollo. de diversos microorganismos, humedad, aire, pH, presión osmótica y temperatura. Por lo tanto, el suelo es un buen ambiente para que los microorganismos sobrevivan.
La cantidad de microorganismos en el suelo es muy grande, especialmente bacterias. Cada gramo de suelo fértil puede contener cientos de millones o incluso miles de millones de bacterias, lo que representa del 70 al 90% del número total de microorganismos del suelo (Chen Wenxin, 1996; Huazhong Agriculture). University et al., 1992), se estima que el peso húmedo de las bacterias en cada mu de suelo cultivado es de aproximadamente 90-225 kg, y su peso seco representa aproximadamente 1 de la materia orgánica del suelo (que representa el 2 de la materia orgánica del suelo). ) (Universidad Agrícola de Huazhong et al., 1992). Hay miles de tipos de bacterias en el suelo y sus funciones fisiológicas y bioquímicas son extremadamente complejas y diversas. Existen muchos métodos para medir la cantidad de microorganismos en el suelo, cada uno con ventajas y desventajas. Ninguno de ellos puede reflejar completamente el número total de bacterias vivas y solo puede dar un concepto relativo. Obviamente, el concepto relativo también es significativo. Después de todo, refleja ciertas leyes de las actividades de la vida microbiana del suelo y proporciona una base microbiológica para que las personas hagan comparaciones relativas de diversos entornos ecológicos. El método que elegimos para determinar el número total de bacterias fue el método convencional de cultivo en placa de proteína con salsa. La gran mayoría del número total de bacterias medidas por este método son bacterias aeróbicas mesófilas saprofitas y anaeróbicas facultativas. Estas bacterias desempeñan un papel muy importante en el proceso de transformación de sustancias orgánicas e inorgánicas en el suelo, especialmente en la amonificación de compuestos complejos que contienen nitrógeno que las plantas no pueden utilizar directamente en compuestos inorgánicos que contienen nitrógeno que pueden depositarse en el suelo. En el proceso de acción, el papel de este tipo de microorganismos es particularmente importante. El gran número total de bacterias refleja la alta biomasa del suelo de la zona vadosa, y la fuerte actividad del suelo de la zona vadosa tiene un gran efecto en la transformación del ciclo del nitrógeno.
(2) Bacterias fijadoras de nitrógeno autógenas
La función principal de esta bacteria es utilizar directamente el nitrógeno de la atmósfera, convirtiendo el nitrógeno gaseoso en una forma que puedan utilizar las plantas. Es responsable de que el nitrógeno del suelo juegue un papel importante. Esta bacteria es una bacteria fijadora de nitrógeno autógena aeróbica. En condiciones adecuadas, pueden fijar de 10 a 20 mg de carbohidratos por cada 1 g que consumen (Chen Wenxin, 1996). suelo y evaluarlo. El contenido de nitrógeno del suelo es de gran importancia. El valor de pH óptimo para su crecimiento es 7,0 y la temperatura es de 25~30 ℃.
(3) Bacterias nitrificantes
La función principal de esta bacteria es convertir el nitrato del suelo en nitrato, provocando que el nitrato del suelo se acumule. La existencia y actividad de los nitrificantes. bacterias en el suelo, lo cual es de gran importancia para la fertilidad del suelo y la nutrición de las plantas. Debido a la fácil migración de los nitratos, las aguas subterráneas son más susceptibles a la contaminación por nitrógeno. Las bacterias nitrificantes son bacterias autótrofas aeróbicas que son adecuadas para el crecimiento en ambientes medios o débilmente alcalinos. No pueden crecer en condiciones fuertemente ácidas. La temperatura óptima de crecimiento es de 20 a 30 °C. Durante su crecimiento y actividades metabólicas, puede oxidar nitrito a nitrato (consulte "Nitrificación" para conocer la fórmula de reacción).
El proceso de nitrificación en la oxidación del amoníaco a nitrato se lleva a cabo por dos tipos diferentes de bacterias nitrificantes. Primero, las nitrosobacterias (nitrobomonas) oxidan el amoníaco a nitrito, y luego las bacterias nitrificantes lo oxidan nuevamente. nitrato.
(4) Bacterias desnitrificantes
Las bacterias desnitrificantes son bacterias heterótrofas anaeróbicas. El valor de pH óptimo para el crecimiento es de 7 a 7,5. Utilizan nitrato en condiciones anóxicas. materia orgánica, reduce el nitrato a nitrito y finalmente N2. La fórmula de reacción del proceso de desnitrificación se muestra en "Desnitrificación".
Las bacterias desnitrificantes se desarrollan, crecen y realizan actividades metabólicas cuando el nitrato y la materia orgánica existen al mismo tiempo y no hay suficiente oxígeno. Las bacterias desnitrificantes son agentes reductores de nitratos en el suelo y en la zona de aerosoles, y son importantes. Para digerir la zona de aerosoles es de gran importancia la contaminación por nitratos en el suelo y las aguas subterráneas.
(5) Thiobacillus denitrificans
Thiobacillus denitrificans es una bacteria anaeróbica que puede crecer en medios de cultivo inorgánicos y puede reaccionar con nitrato en ausencia de oxígeno libre, el valor de pH óptimo. para un crecimiento es de 7 a 7,4, y también puede crecer en medios alcalinos. Durante su vida puede asimilar CO2 y carbono del bicarbonato. Oxida el tiosulfato para formar sulfato en condiciones anaeróbicas y también puede oxidar el azufre y reducir el nitrato para formar nitrito y nitrógeno.
La ecuación de reacción de reducción (Yan Baorui et al., 1994) es la siguiente:
El proceso de evolución del agua subterránea regional y su interacción con las capas adyacentes
Distribuida uniformemente en el suelo de la zona vadosa y agua subterránea Existe Thiobacillus denitrificans, que convierte el nitrato en gas nitrógeno cuando hay sulfuro y nitrato presentes en el medio ambiente, y esta bacteria es una bacteria quimioautótrofa que crece y se desarrolla en ausencia de fuentes de carbono orgánico y es una parte importante de las inclusiones del suelo. Uno de los factores importantes para la reducción de nitratos en las aguas subterráneas de las zonas de gas.
3. Condiciones ambientales para el crecimiento de microorganismos en el suelo de la zona vadosa
El suelo de la zona vadosa es el principal hábitat para el crecimiento de microorganismos, y sus factores ambientales son importantes para el crecimiento. y efecto de reproducción de microorganismos. Las condiciones ambientales para el crecimiento de microorganismos en el sitio de prueba son:
(1) valor de pH del suelo de la zona vadosa
Dado que el pH óptimo de la mayoría de las bacterias es casi neutro: pH valor El rango de pH es de 6,5 a 7,5, y su rango de adaptación al pH está entre 4 y 10. La mayoría de las bacterias requieren un pH neutro o alcalino. Las condiciones fuertemente ácidas o alcalinas tienden a inhibir muchas bacterias comunes. El valor del pH del suelo en la zona vadosa del sitio de prueba es de 6,22 a 8,65, y la mayor parte es de alrededor de 8,1 a 8,3, que es un ambiente ligeramente alcalino. Este entorno es propicio para el crecimiento y la reproducción de microorganismos.
(2) Humedad del suelo vadoso
La humedad regula las actividades microbianas de dos maneras. Dado que el agua es el componente principal de los organismos vivos, un suministro adecuado debe ser beneficioso para el desarrollo de los cuerpos vegetativos. Sin embargo, si la humedad es demasiado alta, se inhibirá el crecimiento de bacterias. Esto no se debe a que haya demasiada agua, sino a que el exceso de agua limita el intercambio de gases, reduce el suministro de O2 disponible y crea un ambiente anaeróbico. y previene el crecimiento de bacterias aeróbicas. El contenido de humedad del suelo y la zona vadosa en el sitio de prueba es de 2 a 25, que es un buen ambiente de humedad para el crecimiento de microorganismos.
(3) Temperatura del suelo de la zona vadosa
La temperatura es uno de los principales factores que regulan el crecimiento y la reproducción de los organismos. Los cambios de temperatura no sólo afectan a la cantidad de bacterias sino también a la cantidad de bacterias. afectan los cambios en su calidad. Cada microorganismo tiene una temperatura de crecimiento óptima y el crecimiento se detiene cuando supera un cierto rango. La mayoría de los microorganismos del suelo son microorganismos mesófilos. La temperatura óptima es entre 25 y 30°C, y pueden crecer en el rango de 15 a 45°C y sobrevivir en el rango de 5 a 50°C. Los resultados de la observación de la temperatura del suelo en la zona vadosa del sitio de prueba se muestran en la Tabla 6-3. En la tabla se puede ver que el momento en que la profundidad del suelo es superior a 40 cm y 15 °C es a partir de la mitad del año. De abril a mediados de octubre todos los años; la zona vadosa. El tiempo a 15 ℃ a una profundidad de 80 a 160 cm es de mayo a octubre, mientras que el tiempo por debajo de 320 cm es de agosto a diciembre. El agua subterránea tiene una temperatura constante de 15°C. A juzgar por la temperatura del suelo de todo el sitio de prueba, la actividad de las bacterias en el suelo se ve muy afectada por los cambios estacionales. Los principales períodos de actividad de las bacterias son la primavera, el verano y el otoño. La parte del suelo de la zona vadosa por encima de la zona de temperatura constante se ve afectada por los cambios de temperatura estacionales; la parte por debajo de la zona de temperatura constante no se ve afectada.
Tabla 6-3 Valor promedio mensual de la temperatura del suelo en la zona vadosa del sitio de prueba en 1998 Unidad: ℃
(4) Eh y materia orgánica del suelo de la zona vadosa
Eh es el potencial redox. Un ambiente oxidante tiene un potencial positivo y un ambiente reductor tiene un potencial negativo. Varios microorganismos requieren diferentes potenciales redox. Generalmente, los microorganismos aeróbicos requieren un valor de Eh de 300 a 400 mV y los microorganismos aeróbicos crecen con un valor de Eh superior a 100 mV. Los microorganismos anaeróbicos facultativos realizan respiración aeróbica cuando el valor de Eh es superior a 100 mV; realizan respiración anaeróbica cuando el valor de Eh es inferior a 100 mV; las bacterias anaeróbicas obligadas requieren un valor de Eh de -200 ~ -250 mV. El potencial redox se ve afectado por la presión parcial de oxígeno. Si la presión parcial de oxígeno es alta, el potencial redox es alto; si la presión parcial de oxígeno es baja, el potencial redox es bajo. Además, en el microdominio, el crecimiento y reproducción de microorganismos aeróbicos consume una gran cantidad de oxígeno y descompone la materia orgánica para producir hidrógeno, lo que reduce el potencial redox y crea un ambiente reductor local, permitiendo que las bacterias anaeróbicas crezcan y se reproduzcan. Medimos Eh en el suelo en el sitio de prueba y los resultados se muestran en la Tabla 6-4. Se puede observar en la tabla que el valor de Eh del suelo está entre 300 y 393 mV, que es la condición de oxidación óptima para la reproducción de bacterias aeróbicas.
Tabla 6-4 Resultados de las pruebas del valor Eh del suelo en 1998 Unidad: mV
La materia orgánica en el suelo de la zona vadosa es la principal fuente de carbono para las bacterias heterótrofas. ¿Contenido de materia? También puede reflejar la cantidad de bacterias. Si el contenido de materia orgánica es alto, la cantidad de bacterias será grande, y viceversa. El contenido de materia orgánica del suelo en la zona vadosa del área de estudio se muestra en la Figura 6-2.
En resumen, a través del estudio del ambiente de crecimiento microbiano en el sitio de prueba, se encontró que el pH, Eh, temperatura y contenido de materia orgánica del suelo en la zona vadosa tienen condiciones favorables para el crecimiento de microorganismos, pero aquellos que se encuentran por encima de la zona de temperatura constante. El suelo se ve afectado por los cambios estacionales. Por ejemplo, en invierno, la actividad microbiana se debilita debido a las temperaturas más bajas.
IV.Investigación sobre las características de distribución de microorganismos en el suelo de la zona vadosa
Para estudiar la intensidad de la nitrificación y desnitrificación en el suelo de la zona vadosa, se realizó Se realizaron experimentos en el sitio experimental y en otras partes de la llanura de Hebei. Se tomaron muestras del suelo y se analizó el número total de bacterias, bacterias fijadoras de nitrógeno, bacterias nitrificantes, bacterias desnitrificantes y tiobacilos desnitrificantes. El análisis de las bacterias de la zona vadosa del suelo en el sitio de prueba se muestra en la Tabla 6-5 a la Tabla 6-9. Se puede ver en la tabla que se tomaron muestras y analizaron varios tipos de bacterias en diferentes momentos del verano, y los contenidos fueron relativamente altos. El número total de bacterias a una profundidad de 0 a 30 cm es superior a n×106; a una profundidad de 30 a 100 cm, el número total es superior a n×105; El mayor contenido de bacterias nitrificantes está por encima de n×107 a una profundidad de 0-10 cm, por encima de n×106 a una profundidad de 10-30 cm y por encima de n×105 a una profundidad de 30-50 cm. Muestra que la nitrificación es más fuerte en verano, especialmente en la capa superior del suelo. Las bacterias fijadoras de nitrógeno son n×106 o más a una profundidad de 0-20 cm, n×105 o más a una profundidad de 20-50 cm y n×104 o más a una profundidad de 50-100 cm. Las bacterias fijadoras de nitrógeno son muy activas y abundantes en la capa superior del suelo. En la tabla se puede observar que las bacterias desnitrificantes tienden a aumentar durante la temporada de lluvias y después del riego. Por ejemplo, las muestras del 22 y 28 de julio se tomaron después del riego y la lluvia, y las muestras del 24 de septiembre también se tomaron después de la temporada de lluvias debido al mayor contenido de agua en el suelo, las altas temperaturas y la fácil descomposición del suelo. materia orgánica, mostró un aumento en el número de bacterias desnitrificantes. En la capa superior del suelo, por encima de los 30 cm de profundidad, el recuento de bacterias está entre n×105 y n×109, y por debajo de los 30 cm de profundidad, el recuento de bacterias tiene una tendencia a la baja a medida que disminuye el contenido de materia orgánica. Thiobacillus denitrificans es una bacteria anaeróbica facultativa autótrofa. Su distribución en el suelo es menor que las anteriores y su intensidad de actividad es relativamente débil, lo que puede estar relacionado con el contenido de sulfato en el suelo.
Tabla 6-5 Resultados del muestreo y análisis del número total de bacterias del suelo en el suelo del campo en el sitio de prueba en 1998 Unidad: g-1
Tabla 6-6 Resultados del análisis de bacterias nitrificantes en el suelo de campo en el sitio de prueba en 1998 Unidad: individual·g-1
Tabla 6-7 Resultados del análisis de bacterias fijadoras de nitrógeno en el suelo de campo en el sitio experimental en 1998 Unidad: individual ·g-1
Tabla 6-8 Sitio experimental en 1998 Unidad de resultados del análisis de bacterias desnitrificantes del suelo de campo: individuo·g-1
Tabla 6-9 Resultado del análisis de Thiobacillus desnitrificantes del suelo de campo de campo unidad en 1998: individual·g-1
De la distribución anterior de varios tipos de bacterias en el suelo, el contenido de varios tipos de bacterias en la capa superior del suelo es mayor que el de la capa inferior , es decir, dentro de una profundidad de 1 m, el contenido de varios tipos de bacterias tiene una tendencia a la baja a medida que aumenta la profundidad. Esto tiene cierta correlación con cambios en las propiedades físicas y químicas del suelo, como cambios en la materia orgánica, temperatura, etc. Además, el análisis de las muestras de perforación de toda la zona vadosa del sitio de prueba muestra que varios tipos de bacterias se distribuyen a lo largo de la zona vadosa, pero con cambios en la litología y las condiciones físicas y químicas, aparecen diferentes contenidos bacterianos, especialmente en varias áreas. En cada nivel aparece una capa activada con alto contenido bacteriano. Su apariencia ilustra plenamente que la distribución de bacterias en la zona vadosa no está controlada por cambios de profundidad, sino por sus condiciones ambientales, como el contenido de agua, nutrientes, litología del suelo, etc.
Los resultados del análisis bacteriano del agua subterránea en el sitio de prueba se muestran en la Tabla 6-10. En la tabla se puede ver que el contenido bacteriano total en el agua subterránea es bajo, solo entre n×10 y n. ×102, pero supera al del agua potable. Aparecen datos estándar.
Tabla 6-10 Resultados del análisis del número total de bacterias en los orificios de observación de aguas subterráneas del sitio de prueba en 1998 Unidad: g-1
En la llanura de Hebei, realizamos pruebas simultáneas Análisis desde la costa oriental hasta la llanura del piedemonte. Se tomaron muestras del suelo de la zona vadosa y se analizó su contenido bacteriano microbiano. Los resultados del análisis se muestran en la Tabla 6-11 y la Tabla 6-12. En la tabla se puede ver que el número total de bacterias en la costa (región oriental) es mayor que en la región central. Contenido de materia orgánica del suelo El suelo en la costa oriental es limoso y contiene mayor La materia orgánica en la llanura central tiene un mayor contenido de arena y un menor contenido de materia orgánica. El contenido y las características de distribución de otras bacterias son aproximadamente las mismas que la distribución. y el contenido de varias bacterias en el sitio de prueba. Sin embargo, a medida que la temporada de muestreo llega a finales de otoño, la temperatura del aire y la temperatura del suelo disminuyen, lo que resulta en que los contenidos de varios tipos de bacterias sean ligeramente más bajos que los del sitio experimental.
Tabla 6-11 Resultados del análisis de bacterias del suelo y materia orgánica en la zona vadosa de la llanura oriental de Hebei (costa) Unidad: individuo·g-1
(muestreado el 28 de octubre , 1998, Muestra No. HB1)
Tabla 6-12 Resultados del análisis de bacterias del suelo y materia orgánica en la zona vadosa en la Unidad de la Llanura central de Hebei: individuo·g-1
(muestreado el 30 de octubre de 1998, número de muestra HB5)
Estudio experimental sobre la intensidad de nitrificación del suelo de la zona vadosa
El nitrógeno amoniacal del suelo de la zona vadosa se convierte en El proceso del nitrógeno nitrato se llama proceso de nitrificación. Las bacterias que actúan sobre la reacción de nitrificación son principalmente bacterias nitrificantes y bacterias nitrificantes, denominadas colectivamente bacterias nitrificantes. El proceso de nitrificación generalmente se divide en dos etapas → →, pero la velocidad de reacción del último paso es mucho más rápida que la del paso anterior. La nitrificación es una parte indispensable del ciclo del nitrógeno y un papel importante en la pérdida de nitrógeno. Para conocer la intensidad de nitrificación del suelo de la zona vadosa, seleccionamos muestras de suelo a una profundidad de 0,5 a 1,10 m en el sitio de prueba para realizar una prueba de simulación de la intensidad de nitrificación.
(1) Introducción a los métodos de prueba
Los reactivos químicos utilizados en la prueba: NaNO2, KNO3, NH4Cl, (NH4)2SO4, Na2SO4, etc. son todos de grado analítico; Equipo principal: oscilador electromagnético tipo QZD-1, incubadora eléctrica biológica de temperatura constante, sala estéril, centrífuga de alta velocidad, etc. Método de análisis químico: se utilizó colorimetría de Nessler, espectrofotometría ultravioleta y colorimetría de α-nafturo. La muestra de suelo utilizada para la prueba fue suelo subarenoso con una profundidad de 0,5 a 1,10 m en la zona de aireación del sitio experimental de Zhengding. la densidad ρ fue de 1,36 g/cm3, se secó al aire y se tamizó a través de un tamiz de 2 mm para su uso posterior. Pasos de la prueba:
(1) Utilice el método de cuarteo para pesar 15 g de muestras de suelo tamizadas y secadas al aire en 30 porciones, colóquelas en tubos de ensayo de Φ2,0 cm y tape las bocas con tapones de algodón.
(2) Tome la solución (NH4) 2SO4 y use agua destilada para preparar una solución con un contenido de 500 × 10-6. Agregue 3 ml a cada tubo de ensayo que contenga muestras de suelo para determinar el contenido de agua. llegar a unos 20.
(3) Tome los 10 tubos de ensayo anteriores y realice una esterilización con vapor a alta presión como control de esterilidad, que es una prueba de conversión química.
(4) Tome otra muestra de tubo de ensayo como contenido inicial de la prueba y pruebe el contenido de , y la cantidad de bacterias.
(5) Coloque todas las muestras de los tubos de ensayo anteriores en una incubadora a 25 °C para su cultivo y mantenga la humedad en la incubadora para reducir la evaporación del agua en los tubos de ensayo.
(6) Tome muestras de acuerdo con el tiempo de muestreo de acuerdo con los requisitos de diseño de la prueba, saque un tubo de ensayo a la vez, saque 1 g de muestra de suelo del tubo de ensayo que contiene bacterias en la sala estéril, y probar el número de bacterias nitrificantes y el número total de bacterias se tomaron muestras de control estériles en intervalos alternos para el análisis de trinitrógeno. Lave la muestra de suelo cultivada en el tubo de ensayo con 50 ml de solución de 1 mol de Na2SO4 en un matraz Erlenmeyer con tapón de 150 ml. Después de agitar durante 30 minutos, centrifugue el sobrenadante para medir el trinitrógeno.
(2) Análisis de los resultados de la prueba de intensidad de nitrificación bacteriana
Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 6-13. Para reflejar verdaderamente la intensidad de la nitrificación en el suelo, se realizó esta prueba. No se incluyen en los resultados de la prueba. Cualquier otro reactivo y nutriente se agrega únicamente a la muestra de suelo de prueba
. Se puede ver en la tabla que todo el proceso de nitrificación se transforma según → →.
Sin embargo, el contenido del control estéril
mostró pocos cambios y no hubo transformación. A juzgar por el tiempo de prueba, debido a que la muestra de suelo se secó al aire, hubo una etapa de estancamiento de la nitrificación de 3 a 7 días durante el proceso de prueba. Del día 9 al 15, la nitrificación comenzó a aumentar y el contenido convertido aumentó a partir del día 9. concentración inicial de 18,97 a 96,6, se convierte en la etapa de efecto fuerte. Sin embargo, desde la perspectiva del cultivo bacteriano, la cantidad de bacterias no cambia mucho y el patrón no es fuerte. Debido a que las condiciones de cultivo para el análisis bacteriano son diferentes, el medio de cultivo utilizado para el análisis bacteriano es la condición óptima para el crecimiento de las bacterias, que es diferente de las condiciones de esta prueba de nitrificación, pero el efecto de las bacterias durante la prueba es el mismo.
Tabla 6-13 Resultados de pruebas de simulación de nitrificación de suelo de zona vadosa Unidad: 10-6
En resumen, a través de investigaciones experimentales, se ha estudiado el papel del suelo de zona vadosa en las bacterias nitrificantes menores de 15 años. días, el 96,6% se puede convertir en nitrato y el 99,14% se puede convertir en nitrato a los 42 días, lo que indica que el efecto de las bacterias nitrificantes es muy fuerte.
6. Estudio experimental sobre la intensidad de desnitrificación del suelo de la zona vadosa
El efecto de desnitrificación del suelo de la zona vadosa es: con la participación de bacterias desnitrificantes, se reducen los Nitratos y nitritos, liberando NO. , N2O y N2. Esta función es parte del ciclo del nitrógeno y tiene cierta importancia práctica en el estudio de la contaminación ambiental por nitrógeno. Para conocer la intensidad de desnitrificación del suelo de la zona vadosa, realizamos una prueba de simulación de intensidad de desnitrificación.
(1) Introducción a los métodos de prueba
Los reactivos químicos, las muestras de suelo, los métodos de prueba y los instrumentos de prueba utilizados en la prueba son los mismos que se mencionaron anteriormente. Pasos de la prueba:
(1) Utilice el método de cuarteo para tomar 15 g de muestras de suelo tamizadas y secadas al aire, y coloque 30 porciones en tubos de ensayo.
(2) Agregue 3,0 ml de solución de KNO3 500 × 10-6 al tubo de ensayo, luego llene el tubo de ensayo casi por completo con agua subterránea y tape la boca con un tapón de goma para mantener las condiciones anaeróbicas.
(3) Entre ellos, 10 tubos de ensayo son controles estériles y deben esterilizarse según los requisitos de esterilidad.
(4) Coloque los tubos de ensayo anteriores en una incubadora a 25°C para su cultivo.
(5) Tome otra muestra de tubo de ensayo para probar la concentración inicial de , , .
(6) Muestreo según el tiempo de muestreo requerido por el diseño, análisis y análisis bacteriano es el número de bacterias desnitrificantes y el número total de bacterias.
(2) Análisis de los resultados de la prueba de intensidad de desnitrificación de bacterias
Tabla 6-14 Resultados de la prueba de simulación de la prueba de desnitrificación en suelo de zona vadosa Unidad: 10-6
Los resultados del análisis de la prueba se muestran en la Tabla 6-14. En la prueba de desnitrificación, para reflejar verdaderamente la intensidad de la desnitrificación del suelo, no se agregaron otros nutrientes a las muestras de suelo analizadas. La desnitrificación microbiana es una reducción heterótrofa que requiere una fuente de carbono como energía para las bacterias. Su relación C:N mínima es de 7:1 cuando no se agregan otros nutrientes de fuente de carbono, la conversión es incompleta y llega a una determinada etapa. La Tabla 6-14 puede reflejar la intensidad de la desnitrificación bacteriana de las muestras de suelo de prueba. La pérdida de nitrato fue de 23,43 el día 5, 33,48 el día 9 y aproximadamente 52 el día 30. Después de eso, cambió poco, lo que significa que bajo la acción de las bacterias desnitrificantes del suelo, la fuente de carbono contenida en la muestra de suelo. no aumentó. En este caso, al sumar la concentración de 420,25×10-6, las superiores a 50 se pueden transformar y desaparecer. El control estéril no mostró reacción y el contenido de , , y tuvo pocos cambios. Los cambios en el número total de bacterias y bacterias desnitrificantes no son muy obvios y las reglas no son estrictas. Esto se debe a diferentes condiciones de cultivo.
En resumen, a juzgar por la prueba de intensidad de desnitrificación, la desnitrificación de las muestras de suelo es incompleta sin agregar una fuente de nutrientes de carbono. Esto es diferente de las bacterias nitrificantes, que son bacterias autótrofas. y la mayoría de las bacterias desnitrificantes son bacterias quimioheterótrofas. Deben tener una cantidad suficiente de fuente de nutrientes de carbono, es decir, materia orgánica utilizada como energía, para mantener su crecimiento y metabolismo y reducir el nitrato. Debido a que no hay suficiente fuente de carbono en la muestra de suelo, los resultados de la prueba muestran que sólo el 52 agregado se reduce y desaparece.
Esta prueba muestra que cuando la zona vadosa no tiene suficientes fuentes de carbono y condiciones ambientales anaeróbicas, se puede perder una gran cantidad de agua en las aguas subterráneas. Si se puede aumentar la fuente de carbono y cambiar las condiciones ambientales, se pueden perder grandes cantidades de agua. prevenir y controlar, y se puede prevenir la contaminación de las aguas subterráneas.