零价铁固定稻田土壤砷的持久性研究

通过水稻盆栽试验,用零价铁固定湖南郴州污染稻田土壤中砷,分析水稻种植前和收获后水稻土中各形态砷、浸出砷及各形态铁含量的变化,研究零价铁固定稻田土壤砷效果的持久性,并从形态作用方面初步探讨固定机理。结果表明,零价铁显著降低水稻种植前和收获后土壤易溶型砷(WE-As)含量。在最大添加量8.00g/kg时,零价铁使种植前和收获后土壤中WE-As分别比对照降低77.5%和74.7%。零价铁亦显著降低种植前土壤砷浸出量(p0.05),但收获后土壤砷浸出量的降低未达显著水平。尽管收获水稻后砷浸出量的降低效果有所减弱,但总体上在一个水稻生育期内,零价铁固定土壤砷的效果有较好的持久性。从形态方面解释,零价铁固定土壤砷的机理主要是零价铁在土壤中转化为无定形铁(AO-Fe)、碳酸盐结合态铁(C-Fe)、氧化锰结合态铁(Mn-Fe)等能强吸附砷或与砷共沉淀的形态铁,与土壤中WE-As、铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)反应,使其主要向稳定性强的残渣态砷(RS-As)转化。     

土壤接种棘孢木霉菌降低小油菜砷胁迫及其可能机理

农田土壤中砷的过量累积会影响作物生长,砷可通过食物链影响人体健康。缓解土壤砷对作物生长的胁迫和累积是亟待解决的科学问题之一。本文以具有高耐砷和砷形态转化能力的棘孢木霉菌为研究材料,通过盆栽试验研究了棘孢木霉菌对外源砷胁迫下小油菜生长的影响及其可能机理。结果表明:120 mg·kg-1外源砷污染土壤上小油菜生长受到显著抑制,接种棘孢木霉菌可显著促进小油菜生长;接种棘孢木霉菌降低了小油菜对砷的吸收及富集系数,与未接菌污染土相比,小油菜地上部和地下部砷含量分别降低了12.4%和20.2%,砷富集系数降低了7.8%。接种棘孢木霉菌使土壤有效态砷含量降低了15.7%,土壤和小油菜地上部均检测到一甲基砷和二甲基砷,表明接种棘孢木霉菌促进了土壤中砷的甲基化,降低了土壤中砷有效性和小油菜体内砷的毒性。此外,外源砷胁迫下小油菜超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性,以及谷胱甘肽、抗坏血酸及丙二醛含量显著升高,而接种棘孢木霉菌可降低小油菜部分抗氧化胁迫相关酶活性,表明接种棘孢木霉菌有效缓解了砷对小油菜生长的胁迫。研究结果可为今后砷高风险农田的安全利用与风险调控提供材料与技术参考。     

吉林西部土壤砷的形态分布及其与土壤性质的关系研究

按照生态地球化学土壤样品元素形态分析方法,将土壤无机砷分成水溶态、离子交换态、碳酸盐态、腐植酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态。通过对吉林西部36个表层土壤样品的测试,分析了土壤不同形态砷的分布和不同形态砷与土壤性质的关系。研究表明,洮南市不同形态砷的分布为：残渣态（65．30％）〉腐植酸结合态（17．39％）〉铁锰氧化物结合态（10．70％）〉碳酸盐态（2．23％）〉水溶态（2．17％）〉强有机结合态（1．17％）〉离子交换态（1．04％）。通榆县不同形态砷的分布为：残渣态（56．66％）〉腐植酸结合态（23．82％）〉铁锰氧化物结合态（11．08％）〉碳酸盐态（2．81％）〉水溶态（2．18％）〉离子交换态（1．98％）〉强有机结合态（1．46％）。残渣态砷是吉林西部土壤砷的主要形态。土壤水溶态砷和铁锰氧化物结合态砷与土壤pH值皆呈极显著正相关;残渣态砷与土壤有机质皆呈极显著负相关,而与土壤阳离子交换量呈极显著正相关。离子交换态砷、碳酸盐态砷、铁锰氧化物结合态砷和强有机结合态砷与土壤矿质元素的关系不大,而水溶态砷、腐植酸结合态砷和残渣态砷与土壤矿质元素的关系密切。     

不同pH条件下腐植酸对土壤中砷形态转化的影响

为了探索在不同pH条件下腐植酸对土壤中砷形态转化及生物毒性的影响,应用油菜盆栽试验,检测砷加入土壤后15 d、45 d、90d土壤中AE-As(水溶态、可交换态和碳酸盐结合态)Fe,Mn-As(铁/锰氧化物结合态),O,S-As(有机物及硫化物结合态),Res-As(残渣态)的含量及油菜生物量.结果表明,外源水溶态砷加入土壤后均迅速向相对稳定的形态转化,15 d时A3H1(pH9.5,腐殖酸用量为0g/kg)和A3H4(pH9.5,腐殖酸用量20 g/kg)处理的AE-As含量分别为13.40 mg/kg、9.23 mg/kg,转化率分别为78.7％、82.51％;在90 d时,A3H4处理的AE-As、Fe,Mn-As含量分别为6.28 mg/kg、1.23 mg/kg,仅为处理A3H1处理的53.9％和10.7％,O,S-As、Res-As含量分别为20.24 mg/kg、41.21 mg/kg,是处理A3H1的165％和127％.说明腐植酸更有利于土壤中AE-As向其他相对稳定的形态转化,主要体现在O,S-As的增加,腐植酸对碱性土壤中砷向较稳定形态转化的促进作用更加显著,而且与腐植酸的施用量呈正相关.外源砷在碱性条件下对植物的毒害更大,腐植酸用量在10 g/kg土时就可以有效降低砷的毒害.     

落干过程对土壤-水稻系统镉和砷形态及有效性的影响

通过盆栽试验,在水稻分蘖盛期土壤水分落干过程的第0、3、5、7天进行连续性取样,研究干湿交替的落干（“氧化”）过程中镉、砷在土壤-水稻系统中的迁移转化动态规律。结果表明：落干过程中水稻各部位镉含量随着落干天数的延长而增加,落干后第5天水稻根内和茎叶镉含量较落干0 d处理分别提高了109%和183%(P<0.05);而水稻根内砷含量随着落干天数的延长先减少后增加,与落干0d处理相比,落干后第3天减少了41.96mg·kg–1(P<0.05);茎叶砷含量则随着落干天数的延长而降低,落干后第5天和第7天茎叶砷含量较落干0 d处理分别减少了12%和18%(P<0.05)。落干后第5天处理根表铁膜镉、砷和铁含量分别较落干0 d提高了97%、16%和16%(P<0.05)。随着土壤含水量的降低,土壤Eh逐渐升高、pH逐渐降低、土壤可溶性有机碳增高和有效铁含量降低,促进了土壤中残渣态镉向酸提取态和可还原态镉转化,有效态镉（DTPA法）含量升高,土壤中砷向可氧化态转化,降低有效砷的含量。通过拟合分析可知,当土壤含水率为33.6%左右时,生物可利用的镉和砷含量可同步保持在相对较低...     

食用菌栽培相关木霉种的鉴定

从木霉污染的食用菌菌筒和子实体中分离纯化了49株木霉菌株。采用形态学方法以及ITS/5.8S测序分析，对这些木霉菌进行了分类鉴定。结果表明，中国福建、浙江等省食用菌栽培相关木霉种以哈茨木霉Trichoderma harzianum Rifai和长枝木霉T. longibrachiatum Rifai为主，少量为深绿木霉 T. atroviride Karsten和棘孢木霉T. asperellum Samuels；木霉污染菌的种类与采集地点、食用菌的种类有一定相关，如在浙江庆元香菇Lentinus edodes (Berk.)sing菌筒中分离的木霉主要是哈茨木霉，在广州刺芹侧耳（杏鲍菇）Pleurotus enyngii菌筒中分离的木霉主要是棘孢木霉，而从福建浦城食用菌污染袋中分离的木霉主要是深绿木霉。两种分类方法对木霉鉴定结果基本一致，因此形态学分类方法结合分子生物学方法使食用菌栽培相关木霉种的分类鉴定更准确和可靠。     

磷影响下根际无机砷的形态分布及其对水稻生长的影响

两种有代表性的紫色土的水稻盆裁试验结果表明，磷的加入可减轻受砷污染的红紫泥中砷对水稻的毒害；但磷的加入会加剧受砷污染的红棕紫泥中砷对水稻的毒害。根际无机砷的形态分布研究表明：试验土壤上，根际砷各形态都比非根际高，砷在根际呈富集状态；在根际环境的作用下，红紫泥中，磷的加入加剧了砷由有效态砷（Al-As、Fe-As）向相对无效态砷（O－As）转化，砷对水稻的毒性减弱；红棕紫泥中，磷的加入加剧了砷由相对无效态砷Fe-As和Al-As向有效态砷Ca-As和A-As（表示水溶态砷及松结态砷）的转化，砷对水稻的毒性增强。     

钩状木霉和哈茨木霉菌对人参土壤理化性质及真菌群落结构的影响

为研究不同木霉菌对栽培人参土壤的改良作用,分析木霉菌对土壤养分和土壤真菌群落结构与功能特征的影响。采用人参盆栽试验,添加外源木霉菌(钩状木霉DH3、MM3、MM4、Q7 4种菌株和哈茨木霉MM6菌种)后,分析土壤理化性质以及土壤微生物群落多样性变化。添加不同外源木霉菌处理后人参土壤理化性质发生变化,土壤pH值无显著变化,土壤全氮、有机质、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量显著增加(P<0.05),而碳氮比(C/N)在添加木霉菌处理中降低,其中钩状木霉MM3和哈茨木霉MM6两株菌的理化性质表现最好。ITS测序分析获得703个OTUs,涵盖了8门、26纲、46目、86科、141属。木霉菌处理后土壤真菌微生物α多样性指数(ACE、Chao1)增加,尤其是钩状木霉MM3;钩状木霉MM3中的主要特征种群是肉座菌科(Hypocreaceae)和木霉菌属(Trichoderma),哈茨木霉MM6的主要特征种群是毛壳菌科(Chaetomiaceae)。冗余分析(RDA)发现,土壤 C/N 和硝态氮是影响土壤环境中微生物多样性的主要因素;相关分析表明,刺球菌属(Chaetosphaeria)与土壤全氮含量呈显著正相关,与C/N呈显著负相关。本结果为栽培人参土壤微生物改良和生物防治提供理论依据。     

农杆菌介导的绿木霉遗传转化及重寄生缺陷突变体的筛选

绿木霉（Trichodermavirens）是一种重要菌寄生真菌,该菌己广泛应用于多种病害的生物防治上。本研究构建了双元载体pCATPH—I（GenBank登录号为：KC252999）,并利用该载体成功实现了农杆菌介导的绿木霉遗传转化,转化效率可达385～460个转化子／10s绿木霉分生孢子。转化子的PCR和遗传稳定性分析表明,T—DNA己整合进该菌的基因组中且在无选择压力的条件下能够稳定遗传。利用该转化体系成功建立了超过2000个转化子的转化子库,通过转化子与病原真菌立枯丝核菌限hizoctoninsolani）对峙培养在该转化子库中成功筛选到两个重寄生缺陷突变体,D441和A281。本研究的完成可为绿木霉的功能基因组学及重寄生分子机制的研究打下基础。     

烟草黑胫病不同发病程度与根际微生物间的响应关系

为探究烟草黑胫病不同发病程度与土壤生态环境影响因子之间的关系,明确与黑胫病发病程度相关的因素,为今后黑胫病的生物防疫工作提供理论基础。本研究通过田间调查,收集烟草黑胫病不同发病程度的根际土壤(病级:0、5、7、9级),测定了土壤理化指标和酶活性,并采用 16S DNA和ITS基因测序技术分析了烟株发病与未发病根际土壤细菌及真菌群落结构的差异。结果表明:(1)黑胫病发病土壤的碱解氮(AN)、硝态氮(NO^3--N)、铵态氮(NH4+-N)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、蔗糖酶(SUC)、过氧化氢酶(CAT)及酸性磷酸酶(ACP)与正常土壤相比最高分别增加了197.53 mg/kg、82.67 mg/kg、33.17 mg/kg、65.7 mg/kg、358.07 mg/kg、8.84 mg/(d·g)、56.80 μmol/(h·g)、3938.69 nmol/(h·g),且各处理间达到显著差异(P<0.05);(2)与未发病土壤相比,发病土壤细菌、真菌群落结构多样性较低,且随着发病程度增加,多样性逐步降低;(3)发病土壤厚壁菌门、镰刀菌属、棘壳孢属相对丰度高于正常土壤,而变形杆菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、浮霉菌门、被孢霉属、孢球托霉属和沙蜥属群落丰度则低于正常土壤;(4)指示物种分析表明,与正常土壤相比,发病土壤中放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、孢球托霉属和棘壳孢属存在显著正响应,为病害发生的指示物种;(5)冗余分析(RDA)表明,放线菌门、酸杆菌门、孢球托霉属与病害发生呈负相关,而厚壁菌门、棘壳孢属则相反。综上所述,根际土壤中放线菌门、酸杆菌门、孢球托霉属相对丰度增加和厚壁菌门、棘壳孢属相对丰度降低是烟草黑胫病发病的重要微生物因素。     

土壤中双氰胺降解及与降解菌的关系

采用灭菌土培、非灭菌土培、田间蔬菜种植、添加外源降解菌土培试验研究了土壤中双氰胺（DCD）降解及与降解菌的关系。结果显示,不论是单施DCD、尿素配施DCD,还是碳酸氢铵配施DCD的土壤,灭菌处理的土壤中DCD半衰期分别比不灭菌处理的长13.56、5.79、14.51d。降解菌生长期间,降解菌总量（x）与DCD降解呈显著正相关,拟合的线性方程为y=3.1841x-2.5452,r=0.9752。外源DCD降解真菌可在灭菌土壤中定殖并有效降解DCD,培养15d后,U＋DCD＋DCD降解菌处理土壤中DCD降解真菌的数量增加至36.40×105cfu,且DCD含量极显著降低。这些结果表明土壤中DCD降解与降解菌关系极为密切,添加外源真菌加速了土壤中DCD降解。     

磷肥施用对土壤中砷生物有效性的影响

通过盆栽试验,研究了钙镁磷肥和过磷酸钙对土壤砷的生物有效性的影响。结果表明,施用钙镁磷肥和过磷酸钙能显著促进小白菜的生长,与对照相比生物量分别提高了约149%和119%;施磷可显著提高土壤有效态砷含量,其中钙镁磷肥高、低施肥量处理分别比对照增加了52.2%和20.9%,过磷酸钙高、低量施肥处理比对照分别提高了15.0%和5.5%;在同一施磷水平下,钙镁磷肥处理的土壤中有效态砷含量明显高于过磷酸钙处理,施磷可导致小白菜对砷的吸收总量显著增加（P〈0.05）,施用钙镁磷肥处理的小白菜砷吸收量的增加幅度较大。磷肥施用可在一定程度上提高土壤中砷的生物有效性,其中施用钙镁磷肥比过磷酸钙的效果更为明显。     

台湾地区红壤性水稻土速效氮磷含量对棘孢木霉菌及配施秸秆与氮肥的响应

以台湾苗栗红壤上发育的水稻土为研究对象,采用室内培养的方法,研究了棘孢木霉菌及配施秸秆与氮肥对土壤速效磷和速效氮含量的影响,以期了解棘孢木霉菌对台湾地区红壤性水稻土的培肥效果,同时为棘孢木霉菌在农业土壤肥力方面的应用提供合理依据。结果表明:(1)添加棘孢木霉菌可提高台湾地区红壤性水稻土速效磷含量0.65~1.81 mg kg~(-1),并在第35 d时达到最大值5.74 mg kg~(-1)(P0.05),明显高于秸秆和氮肥单独施用的效果。红壤性水稻土速效磷含量对棘孢木霉菌与秸秆和尿素配合施用的响应最大,增幅范围为2.09~3.37 mg kg~(-1),培养21 d时速效磷含量达到最大值8.08 mg kg~(-1)(P0.05)。(2)单独添加棘孢木霉菌对台湾地区红壤性水稻土速效氮含量没有产生有效影响,与试验预期效果不符。棘孢木霉菌及配施秸秆与两种氮肥(尿素和硫酸铵)施用对红壤速效氮含量有一定的提升影响,增幅范围分别为8.07~34.73 mg kg~(-1)和28.62~52.46 mg kg~(-1),分别在培养28 d和42 d时达到速效氮含量最大值36.88和54.57 mg kg~(-1)(P0.05)。红壤性水稻土速效氮含量对单施硫酸铵的响应最好,增幅范围为32.54~59.21 mg kg~(-1),培养35 d时速效氮含量最大值为61.06 mg kg~(-1)(P0.05)。试验成果为棘孢木霉菌及配施秸秆与氮肥应用于土壤营养改良提供理论参考。     

石灰性土壤有效硒浸提剂和浸提条件研究

采用外源硒加入土壤中得到硒污染土壤,6种有效硒的浸提剂NaHCO3、KH2PO4、K2SO4、EDTA、AB-DTPA和DTPA＋TEA＋CaCl2的最佳浸提时间和土液比进行了筛选,并通过盆栽试验对所选择的土壤有效硒浸提剂进行生物学校验,以找出石灰性土壤有效硒提取适宜的浸提剂及其浸提条件。结果表明,NaHCO3、KH2PO4、K2SO4、EDTA、AB-DTPA和DTPA＋TEA＋CaCl26种浸提剂有效硒浸提量都随着浸提土液比的减小而增大,且随浸提时间的增长而增大。其中NaHCO3和KH2PO4最佳土液比为1/15,振荡时间90min;K2SO4和AB-DTPA的最佳土液比为1/15,振荡时间60min;EDTA和DTPA＋TEA＋CaCl2的最佳土液比则为1/20,振荡时间30min。6种浸提剂在各自最佳的提取条件下提取的土壤有效硒量与白菜地上部分硒含量达极显著正相关,但土壤有效硒的提取量以DTPA＋TEA＋CaCl2及K2SO4最少,只占KH2PO4、AB-DTPA及EDTA提取量的14%～48%,故不适用于作为石灰性土壤有效硒的提取剂。NaHCO3适用于土壤硒含量高于5mg·kg^-1的石灰性土壤有效硒提取。KH2PO4、AB-DTPA及EDTA3种浸提剂既可提取土壤中水溶态硒,亦可提取部分的吸附态硒,提取硒数量较多,过程简单,重复性好,都可作为石灰性土壤有效硒提取的浸提剂。     

畜禽粪便中磷释放运移特征

随着畜禽粪便农田施用量的增加,畜禽粪便中磷流失也越来越引起人们的重视。采用取样分析和室内土柱模拟的方法,研究了猪粪和鸡粪中磷在水、0.5mol·L^-1NaHCO3和土体中的释放运移特点。结果表明,猪粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中无机磷（P）i占猪粪全磷（TP）的21.58%,NaHCO3提取液中Pi占猪粪TP的28.92%;鸡粪经H2O和NaHCO3连续提取后,H2O提取液中Pi占鸡粪TP的18.09%,NaHCO3提取液中Pi占鸡粪TP的17.88%;施用猪粪和鸡粪处理土柱淋溶液中水溶性总磷（TDP）、水溶性无机磷（DRP）和水溶性有机磷（DOP）浓度均随着淋溶次数的增加呈先上升后降低的趋势,施用猪粪处理磷释放速率比施用鸡粪处理快;大量施用猪粪和鸡粪后,0～30cm土体中土壤全磷（TP）和0～60cm土体中土壤速效磷（Olsen-P）的含量显著增加。     

Fe^0还原土壤中对硝基甲苯的实验研究

采用零价铁（ZVI,Fe^0）还原技术,修复被对硝基甲苯（PNT）污染的土壤,研究不同反应条件对还原效果的影响及随时间推移产物的变化,并对反应机理进行了初步探讨。结果表明,常温常压下,Fe^0可有效地将土壤中对硝基甲苯还原为苯胺化合物,反应过程中先生成对甲基亚硝基苯,最终生成对甲基苯胺。土壤含水量达到饱和时能显著提高PNT的还原率,土壤初始酸碱度控制在中性偏酸性有利于还原反应的进行,体系温度上升到25～35℃还原效果较好,当Fe^0加入量小于25mg·g-1时增加Fe^0用量能有效增大还原率。当2g土壤中PNT的初始浓度约为2．5×10^-6mol·g-1,Fe^0加入量是25mg·g-1,土壤水含量75％,土壤初始pH值6．8时,于25℃下反应5h后PNT的还原率可达95％以上。     

Effect of Zero-Valent Iron Application on Cadmium Uptake in Rice Plants Grown in Cadmium-Contaminated Soils

Cadmium (Cd) contamination in soils is a serious problem for crop production in the world. Zero-valent iron [Fe (0)] is a reactive material with reducing power capable of stabilizing toxic elements in a solution. In the present study, we examined the effect of zero-valent iron [Fe (0)] application on Cd accumulation in rice plants growing in Cd-contaminated paddy soils. The application of 1.0 and 0.5 mg Fe (0) per 100 g soils significantly reduced the Cd concentration in seeds and leaves by less than 10% and 20% of those without Fe (0) application, respectively. The form of Cd in soil was determined by sequential extraction. The Fe (0) application increased the free-oxides-occluded (less available) Cd content, and decreased the exchangeable and iron-manganese-oxides-bound (more available) Cd content, in Cd-contaminated soils. Thus, this study clearly showed that the application of Fe (0) is a promising approach for remediation of Cd-contaminated paddy soils.     

Impact of glucose on microbial community of a soil containing pyrite cinders: Role of bacteria in arsenic mobilization under submerged condition

Arsenic transformation and mobilization in a pyrite cinder-polluted soil were studied under submerged conditions both in the presence and absence of glucose. The presence of the carbon source enhanced bacterial activity and a reduction in the redox potential, resulting in release of higher amounts of arsenic iron and manganese in the aqueous phase. Since arsenic solubilization was not concomitant to that of iron, desorption rather than dissolution was found to be the main mechanism controlling its release from pyrite cinders. Arsenate was reduced to arsenite whose presence increased during the time course of the experiment. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis of 16S rRNA genes of the total bacterial community revealed that the addition of glucose stimulated uncultivable populations of Flavobacterium and Paenibacillus. The isolation technique enabled the characterisation of nineteen arsenic-resistant bacteria, mostly related to the facultative aerobic genera Bacillus, Paenibacillus, Staphylococcus and to Rhodococcus and Micromonospora. Most of them contained putative arsenate reductase and/or arsenite efflux pump as indicated by the presence of ArsC and/or ArsB genes. Four strains showed the ability to reduce arsenate by an intracellular detoxification mechanism, and one strain was able to oxidize arsenite, indicating that bacteria with the ability to oxidize or reduce arsenic are ubiquitous in soils. The findings confirm that bacterial activity was responsible for the arsenic reduction causing the solubilization of the metalloid from pyrite cinders to aqueous phases. Reducing conditions, such as those present in flooded soils in the presence of readily utilizable carbon sources could induce arsenic mobilization.     

Retention of dissolved organic matter by illitic soils and clay fractions: Influence of mineral phase properties

The dependency of the retention of dissolved organic carbon (DOC) on mineral phase properties in soils remains uncertain especially at neutral pH. To specifically elucidate the role of mineral surfaces and pedogenic oxides for DOC retention at pH 7, we sorbed DOC to bulk soil (illitic surface soils of a toposequence) and corresponding clay fraction (< 2 μm) samples after the removal of organic matter and after removal of organic matter and pedogenic oxides. The DOC retention was related to the content of dithionite‐extractable iron, specific surface area (SSA, BET‐N₂ method) and cation exchange capacity (pH 7). The reversibility of DOC sorption was determined by a desorption experiment. All samples sorbed 20–40 % of the DOC added. The DOC sorption of the clay fractions explained the total sorption of the bulk soils. None of the mineral phase properties investigated was able to solely explain the DOC retention. A sorption of 9 to 24 μg DOC m^–2 indicated that DOC interacted only with a fraction of the mineral surface, since loadings above 500 μg m^–2 would be expected for a carbon monolayer. Under the experimental conditions used, the surface of the silicate clay minerals seemed to be more important for the DOC sorption than the surface of the iron oxides. The desorption experiment removed 11 to 31 % of the DOC sorbed. Most of the DOC was strongly sorbed.