scholarly journals Methanogenesis and Methane Oxidation in Paddy Fields under Organic Fertilization

2021 ◽  
Vol 40 (4) ◽  
pp. 295-312
Author(s):  
Chungwoo Kim ◽  
Denver I. Walitang ◽  
Tongmin Sa
2020 ◽  
Vol 12 (3) ◽  
pp. 953
Author(s):  
Jian Zhang ◽  
Olusanya A. Olatunji ◽  
Kaiwen Pan ◽  
Xianjun Jiang ◽  
Yao Meng ◽  
...  

Ammonia oxidizing bacteria (AOB), Ammonia oxidizing archaea (AOA) and methane oxidizing bacteria (MOB) play cogent roles in oxidation and nitrification processes, and hence have important ecological functions in several ecosystems. However, their distribution and compositional differences in different long-term flooded paddy fields (FPFs) management at different soil depths remains under-investigated. Using qPCR and phylogenetic analysis, this study investigated the abundance, niches, and compositional differences of AOA, AOB, and MOB along with their potential nitrification and oxidation rate in three soil layers from three FPFs (ShaPingBa (SPB), HeChuan (HC), and JiDi (JD)) in Chongqing, China. In all the FPFs, CH4 oxidation occurred mainly in the surface (0–3 cm) and subsurface layers (3–5 cm). A significant difference in potential methane oxidation and nitrification rates was observed among the three FPFs, in which SPB had the highest. The higher amoA genes are the marker for abundance of AOA compared to AOB while pmoA genes, which is the marker for MOB abundance and diversity, indicated their significant role in the nitrification process across the three FPFs. The phylogenetic analysis revealed that AOA were mainly composed of Nitrososphaera, Nitrosospumilus, and Nitrosotalea, while the genus Nitrosomonas accounted for the greatest proportion of AOB in the three soil layers. MOB were mainly composed of Methylocaldum and Methylocystis genera. Overall, this finding pointed to niche differences as well as suitability of the surface and subsurface soil environments for the co-occurrence of ammonia oxidation and methane oxidation in FPFs.


2008 ◽  
Author(s):  
Juliana L. Rose ◽  
Pedro Paulo F. Gouvêa ◽  
Cláudio F. Mahler
Keyword(s):  

2018 ◽  
Vol 5 (2) ◽  
pp. 37-51 ◽  
Author(s):  
O. Demydenko ◽  
Yu. Zapasna ◽  
V. Velychko

Aim. To substantiate the agroecological estimation of the performance of a short crop rotation in conditions of intense and organic system of fertilization on the basis of restoring normative parameters of emission and se- questration of С-СО 2 circulation while using by-products as organic fertilizers in conditions of modern climatic system of the Forest-Steppe of Ukraine. Methods. Field, statistical, laboratory. Results of Investigations. The performance of short crop rotations is determined by the capacity of С-СО 2 balance. Strong inverse correla- tion was found between the capacity of N and the ratio between C and N in the agrocenosis, which demon- strated that enhancing the humifi cation processes (ratio constriction) led to the increase in the capacity of С org balance and the decrease in the capacity level of С-СО 2 balance (enhancing mineralization), related to the reduction in the performance of crops in the agrocenosis of a crop rotation compared to the organic system of fertilization. The capacity of С-СО 2 and С org balance correlates at the medium level of inverse direction, and the yield of the main products, feed units and digestible protein correlates at the level of strong direct correlation. Conclusions. General mineralization of by-products and humus in the agrocenosis and humifi cation processes are antagonists, so extending the ratio between С and N at the intense fertilization system stimulates the in- crease in performance and reducing С to N similar to the organic fertilization system enhances the humifi cation process due to binding of С org into humus and limits mineralization which leads to the reduction in agrocenosis performance at the organic fertilization system.


2013 ◽  
Vol 62 (1) ◽  
pp. 143-162
Author(s):  
György Heltai ◽  
Attila Anton ◽  
Sándor Hoffmann ◽  
Tibor Szili-Kovács ◽  
Katalin Berecz ◽  
...  

A Keszthelyen 1963-ban beállított „Szerves- és műtrágyák hatását összehasonlító tartamkísérlet” kiválasztott kezeléseiből vett talajokkal beállított tenyészedénykísérletben és ezzel párhuzamosan a szegélyparcellákból kiemelt bolygatatlan talajoszlopokban vizsgáltuk az ásványi- és istállótrágyák, valamint a talajba bedolgozott növényi szerves anyag hatását a talajlevegőben a tenyészidő folyamán felhalmozódó CO2és N2O gázok képződésének dinamikájára.A CO2-koncentráció a tenyészidő folyamán a kezdeti stagnálás után egy, vagy több maximum elérése után a kezdeti szintre csökkent mindkét kísérleti rendszerben, s a változás jó korrelációt mutatott a napi középhőmérséklet változásával.A N2O képződésének időbeli változása a talajoszlopokban nem mutatott egyértelmű tendenciát, míg a tenyészedényekben csak a vetést követő 6. napig mértünk koncentrációnövekedést.A bolygatatlan talajoszlopokban a felszíntől 40 cm mélységig a CO2-koncentráció szignifikánsan növekedett, 40–60 cm között már nem változott számottevően. Ugyanez a tendencia mutatkozott a N2O-koncentráció mélység szerinti változásában, de a nagyobb mérési bizonytalanság miatt kevésbé egyértelműen. A tenyészedényekben a 20 cm mélyen elhelyezett csapdákban mért CO2-koncentráció értékek nagyságrendileg megegyeztek a talajoszlopban 20 cm mélyen mért értékekkel. A trágyázatlan kezelésekben a növények jelenléte mind a talajoszlopban, mind a tenyészedényekben növelte a CO2- és a N2O-produkciót. A trágyázási kezelések hatására a talajoszlopokban csökkent mindkét gáz produkciója. Szerves trágya alkalmazásakor növény jelenlétében ez a csökkenés kisebb mértékű volt, mint ásványi trágya esetében. A trágyázási kezelések hatására a tenyészedényekben növények jelenlétében növekedett a talajban a CO2és N2O produkciója. A növekedés a trágyakezelések termésnövelő hatása sorrendjében istállótrágya < ásványi trágya < (istállótrágya+ásványi trágya) fokozódott.Összegezve megállapítható, hogy a CO2és N2O gázképződés és a talajból történő kilépés feltételei a bolygatatlan és a művelt talajban eltérnek, s e folyamatra jelentős hatással van a növények jelenléte és anyagcseréje. Kísérleteink eredményeként létrehoztunk egy olyan adatbázist, amelyre alapozva megfelelő matematikai modellek alkalmazásával reálisan becsülhető a mezőgazdasági talajok CO2 és N2O emissziója különböző tápanyagellátási és művelési módok esetén.


2020 ◽  
Author(s):  
Konstantin Khivantsev ◽  
Libor Kovarik ◽  
Nicholas R. Jaegers ◽  
János Szanyi ◽  
Yong Wang

<p>Atomically dispersed Pd +2 cations with ultra-dilute loading of palladium (0.005-0.05 wt%) were anchored on anatase titania and characterized with FTIR, microscopy and catalytic tests. CO infrared adsorption produces a sharp, narrow mono-carbonyl Pd(II)-CO band at ~2,130 cm<sup>-1</sup> indicating formation of highly uniform and stable Pd+2 ions on anatase titania. The 0.05 wt% Pd/TiO<sub>2</sub> sample was evaluated for methane combustion under dry and wet (industrially relevant) conditions in the presence and absence of carbon monoxide. Notably, we find the isolated palladium atoms respond dynamically upon oxygen concentration modulation (switching-on and switching off). When oxygen is removed from the wet methane stream, palladium ions are reduced to metallic state by methane and catalyze methane steam reforming instead of complete methane oxidation. Re-admission of oxygen restores Pd<sup>+2</sup> cations and switches off methane steam reforming activity. Moreover, 0.05 wt% Pd/TiO<sub>2</sub> is a competent CO oxidation catalyst in the presence of water steam with 90% CO conversion and TOF ~ 4,000 hr<sup>-1</sup> at 260 ⁰C. </p><p>More importantly, we find that diluting 0.05 wt% Pd/titania sample with titania to ultra-low 0.005 wt% palladium loading produces a remarkably active material for nitric oxide reduction with carbon monoxide under industrially relevant conditions with >90% conversion of nitric oxide at 180 ⁰C (~460 ppm NO and 150 L/g*hr flow rate in the presence of >2% water steam) and TOF ~6,000 hr<sup>-1</sup>. Pd thus outperforms state-of-the-art rhodium containing catalysts with (15-20 times higher rhodium loading; rhodium is ~ 3 times more expensive than palladium). Furthermore, palladium catalysts are more selective towards nitrogen and produce significantly less ammonia relative to the more traditional rhodium catalysts due to lower Pd amount nd lower water-gas-shift activity. Our study is the first example of utilizing ultra-low (0.05 wt% and less) noble metal (Pd) amounts to produce heterogeneous catalysts with extraordinary activity for nitric oxide reduction. This opens up a pathway to study other Pd, Pt and Rh containing materials with ultra-low loadings of expensive noble metals dispersed on titania or titania-coated oxides for industrially relevant nitric oxide abatement.</p>


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document