不同微生物对形成不同腐殖质组分的差异性研究进展

腐殖物质(HS)组分的差异性在很大程度上影响着土壤腐殖质的组成,后者可以很直观地衡量土壤肥力及土壤的熟化程度。土壤微生物与结构复杂、性质稳定的腐殖质之间的相互作用可使其完全或部分分解,与此同时产生新的腐殖质使有机质得到更新。微生物与腐殖质形成密切相关,绝大多数有关腐殖质形成的学说均肯定了微生物的特殊作用,但尚未形成统一的观点。文中主要从实验研究进展角度综述了微生物降解不同碳源有机物(葡萄糖、纤维素和木质素)对形成HS的影响,不同微生物(细菌、真菌和放线菌)分解利用HS的能力,及接种不同微生物对形成腐殖质组分和堆肥质量的影响。揭示了不同微生物对形成不同腐殖质组分的差异性,并对相关研究进行了展望。     

沼渣腐殖质对Cd污染土壤的淋洗效果及性质影响

针对湖南水稻田土壤Cd污染问题，用沼渣中提取的腐殖质作为土壤淋洗剂，研究沼渣腐殖质溶液对农田土壤中重金属Cd的淋洗效果。通过室内模拟试验，采用振荡淋洗方式研究沼渣腐殖质溶液对不同含量Cd污染土壤中Cd去除效果和土壤性质的影响，并对淋洗过程中的土壤重金属含量进行动力学分析，最后初步探讨沼渣腐殖质溶液淋洗去除土壤中Cd的机理。结果表明：当液土比为4∶1(质量比),淋洗时间为120 min时，沼渣腐殖质溶液淋洗低含量和高含量Cd污染土壤对土壤中Cd去除率分别为57.73%和54.66%。沼渣腐殖质淋洗土壤的过程为非均相扩散过程。淋洗后土壤中可提取态Cd去除效果明显，同时有机质、氮、磷、钾等营养元素含量有所提高，酶活性先下降后上升。与淋洗前土壤上种植的水稻相比，淋洗后2种土壤上水稻种子发芽率以及幼苗株高、鲜质量和干质量都有所提高。沼渣腐殖质溶液淋洗Cd污染土壤可破坏土壤中的O-Cd键。说明沼渣腐殖质在Cd污染农田修复和Cd污染工业场地修复领域具有一定的应用潜力。     

堆肥化过程木质素降解和腐殖质形成的研究进展

好氧堆肥化作为处理有机固体废物的技术之一,可同时实现废物的无害化、减量化和资源化。堆肥原料中含量丰富且结构复杂的木质素是限制快速腐殖化速率的重要因素,堆肥化过程中形成的稳定腐殖质是良好的土壤修复剂和调理剂。强化木质素的降解,同时促进腐殖质的快速形成是提高堆肥效率和堆肥质量的关键。综述了微生物、预处理方法和添加剂对木质素降解的影响,总结了堆肥腐殖质的特征与形成过程、腐殖质的应用研究、以及腐殖质形成与木质素降解的关系。提出应从以下几个方面开展研究:(1)木质素酶催化机理、降解酶基因结构和表达调控机理;(2)木质纤维素的高效、低耗破壁预处理技术;(3)堆肥腐殖质的结构特征及其对土壤营养调控的作用机理。为有机物的快速腐殖化及堆肥腐殖质的资源化利用提供参考和依据。     

麦秸还田及配施化肥对暗棕壤腐殖质的影响

为研究高纬寒地暗棕壤秸秆还田及配施化肥对腐殖质的影响,对暗棕壤长期定位试验中的无肥(CK)、低量化肥(NP)、中量化肥(2NP)、高量化肥(4NP)、麦秸还田(S)、麦秸还田+低量化肥(S+NP)、麦秸还田+中量化肥(S+2NP)、麦秸还田肥+高量化肥(S+4MP)的腐殖质进行定量提取,测定其中腐殖质含量及其光学性质。结果表明:与CK相比,施用化肥使土壤有机碳降低12.59%,FA降低12.29%,秸秆还田可使土壤有机碳增加5.32%,FA增加4.84%,HA增加27.22%,Hu增加11.00%。这说明长期施化肥降低了土壤有机碳和土壤腐殖质各组分有机碳含量,麦秸还田能增加土壤有机碳和土壤腐殖质各组分有机碳含量,麦秸还田降低了土壤HA与FA的ΔlgK,使土壤腐殖质中的HA和FA结构简单化。     

土壤中砷的形态及其连续提取方法研究进展

连续提取法(Sequential extraction procedure,SEP)是研究土壤中重金属等元素赋存状态的重要手段,对土壤环境风险的评估具有重要意义。砷在土壤中的迁移转化规律与其他重金属明显不同,因此针对不同形态土壤重金属的连续提取法并不完全适用于土壤中不同形态砷的提取。本文综述了土壤砷的化学提取形态、土壤砷形态连续提取方法中的提取剂、土壤砷形态连续提取方法及发展过程,并分析和总结了Wenzel法、Shiowatana法、Keon法和Drahota法等多种常用提取方法的优缺点,最后对土壤中砷形态仪器分析技术与土壤砷形态连续提取方法的联用进行了展望。     

全灭菌环境下蚯蚓和堆肥对土壤五氯酚老化过程的影响

通过全灭菌环境下的土壤五氯酚(PCP)污染模拟实验,分别测定水提取态、乙醇提取态、腐殖质固定态以及蚯蚓生物累积态PCP的变化,研究添加两种不同蚯蚓品种(赤子爱胜蚓和壮尾环毛蚓)和堆肥对土壤PCP老化过程的影响。结果显示,在42d的培养期内,水提取态PCP在全灭菌土壤对照和添加灭菌堆肥的处理中随时间推移逐渐下降,存在明显的老化效应。在蚯蚓处理中,水提取态PCP呈现先下降后上升的趋势,说明蚯蚓促进土壤PCP的解吸附,这主要与蚯蚓的生物扰动作用以及调节土壤pH趋向中性的作用直接相关。培养结束时,蚯蚓能够有效促进土壤PCP向腐殖质固定态转化,并进一步促进PCP的去除,这与蚯蚓提高土壤腐殖质的含量,促进PCP的化学还原转化作用以及蚯蚓自身对PCP的消解作用有关。壮尾环毛蚓比赤子爱胜蚓更能有效促进PCP的转化与去除,这与两者的生活习性不同有关。灭菌堆肥对全灭菌土壤PCP向其他形态转化的影响不显著。     

不同耕作模式对东北黑土腐殖质结合形态的影响

通过田间试验,研究不同耕作模式对东北黑土腐殖质结合形态的影响。采用熊毅-傅积平改进的结合态腐殖质分组法提取土壤中腐殖质,再分别进行有机碳含量测定。试验结果表明:不同耕作模式下黑土腐殖质含量不同,其中松结态、联结态腐殖质含量变化均很小,稳结态、紧结态腐殖质含量则出现较大的变化。二者含量均以C(地膜覆盖+常规播种)处理值最高;对胡富比(H/F)的影响则表现为对松结态的影响较小,只有C(地膜覆盖+常规播种)、D(覆膜滴灌+常规播种)处理与F(覆膜滴灌+秸秆鸡粪)处理之间有显著差异,对联结态和稳结态的影响较大,差异显著;不同耕作模式对黑土E4/E6的影响不大,其中松结态和稳结态E4/E6无明显变化,只有联结态E4/E6中E、F处理与A(常规耕作+常规播种)处理之间有显著差异。耕作模式不同,腐殖质各形态的含量不同。其中C处理整体表现最优,提高了各结合形态腐殖质含量。     

长期施肥土壤腐殖质变化及其与土壤酸度变化的关系

[目的]以吉林省黑土中具有代表性的草甸黑土为研究对象,分析长期施肥黑土腐殖质组成、胡敏酸类型及其与土壤酸度的关系。[方法]依据Kumada法提取土壤腐殖质,提取液经酸沉淀后,分离出胡敏酸(HA)和富里酸(FA),HA经稀碱溶解后,于波长400和600 nm处测定消光系数(K400和K600),并按高锰酸钾氧化滴定法分别测定HA和FA含量。[结果]长期单施化肥使游离态腐殖质的含量下降,添加有机物料后,游离态腐殖质含量随有机物料添加量的增加而升高。而结合态腐殖质含量在单施化肥以及配施有机物料的3组中均较CK下降。同一施肥处理下,长期配施有机物料,土壤游离态及结合态HA、FA含量均增加,土壤腐殖质总量升高。长期单施化肥使游离态HA类型由Rp型向P型转化;配施有机物料后,游离态HA的类型由P型向Rp型转化,组分发生变化。分析长期不同施肥土壤腐殖质与p H值、交换性H+、交换性Al3+、交换性酸的相关性,结果表明:土壤p H值与结合态HA含量呈显著正相关,土壤交换性H+、交换性酸与结合态HA含量呈极显著负相关。[结论]长期单施化肥土壤腐殖质含量下降,游离态HA类型向较高类型转化,腐殖化程度升高,腐殖质质量下降;配施有机物料后土壤腐殖质含量升高,游离态HA的类型向较低类型转化,腐殖化程度降低,腐殖质质量提高;土壤结合态HA含量的变化影响土壤腐殖质总量,缓解了施用化肥造成的土壤p H值变化,表明结合态胡敏酸对土壤酸度有一定的缓冲作用。     

SPORL法制备的有机肥对土壤肥力的影响

选取玉米秸秆、鸡粪，经亚硫酸盐法(Sulfite pretreatment to overcome recalcitrance of lignocelluloses, SPORL)处理后的玉米秸秆和鸡粪制备的有机肥分别进行土壤培养试验，研究各处理对土壤腐殖质各组分和土壤养分的影响，并采用修正的内梅罗综合指数法(Nemerow index)计算得到土壤肥力指数(IFI),对土壤的肥力进行综合评价，为SPORL法对农业废弃物预处理后的固体产物，在土壤培肥方面的可利用性及其对土壤肥力的影响，提供理论指导和相关的数据支持。结果表明：土壤中添加经SPORL法预处理后的玉米秸秆和鸡粪制备的有机肥进行培养后，可以明显提高土壤中可提取腐殖质碳、腐殖质各组分的碳、有机质、全氮及碱解氮含量，且经SPORL法处理的鸡粪有机肥对土壤腐殖质、全氮、碱解氮含量的增加高于经SPORL法处理的玉米秸秆；各处理对土壤速效钾、有效磷含量影响的表现分别为鸡粪(CM)>玉米秸秆(MS)>鸡粪固体产物(SCM)>玉米秸秆固体产物(SMS)>对照(ck)、MS>CM>SMS>SCM>...     

两种测定风化煤与土壤腐殖酸含量方法的比较

选择GB11957-2001中的容量法和土壤腐殖质组成测定法,比较二者对风化煤、耕层土壤(石灰性褐土)、矿区土壤(栗钙土)腐殖酸含量的测定结果,及其实验过程、样品用量的不同,并对土壤腐殖质组成测定法中重铬酸钾溶液浓度进行比较选择。结果表明,GB11957-2001中的容量法对风化煤、耕层土壤(石灰性褐土)腐殖酸含量测定结果约为土壤腐殖质组成测定法的4倍,但对于腐殖酸含量较低的矿区土壤(栗钙土),两种方法测定结果相同。相对而言,GB11957-2001中的容量法在实验过程中更易达到实验要求,具有易操作性。通过实验,提出了风化煤、土壤样品分别在两种实验方法中的合理用量,和土壤腐殖质组成测定法中重铬酸钾的合理浓度为0.4000mol/L。     

Review on the Application of Metabolomic Approaches to Investigate and Analysis the Nutrition and Quality of Agro-Products

Scientific evaluation of the nutrition and quality of agricultural products is essential for improving the nutrition level of agro-products. Because of the complex composition of nutrients in agro-products, the existing analytical methods can only analyze the concentration and function of known nutrients but cannot analyze and identify a large number of unknown functional substances. On the basis of high-throughput chemical analyses, metabolomics can qualitatively and quantitatively analyze endogenous and exogenous metabolites of biological samples. Therefore, metabolomics has outstanding advantages in the analysis of small molecular substances with special nutritional functions in agricultural products; it has advantages like providing new methods for the characterization and differential analysis of nutrient components, traceability and authenticity of identification, variation analysis of functional substances during growth and storage, and the effect mechanisms of functional components. It also provides new strategies for structural optimization of dietary requirements. In this paper, the recent advances in metabolomics research, including sample preparation, metabolite analysis, data processing, differential metabolite identification, and metabolic pathway analysis were reviewed. This work summed up the application of metabolomics in the characterization and difference analysis of metabolites, traceability and authenticity identification of origin, metabolite variation in the process of storage, and the evaluation of nutritional functions to provide theoretical bases and practical references for high-quality agricultural development in China. In the field of sample preparation, the activity of metabolism-related enzymes is first terminated by rapidly changing the environmental conditions, such as adding strong acid (alkali) or freezing in liquid nitrogen. Different extraction solvents are selected based on the polarities of the metabolites to obtain a higher extraction rate. In the field of sample analysis methods, technologies, such as nuclear magnetic resonance spectroscopy, chromatography mass spectrometry and capillary electrophoresis-mass spectrometry, have been widely used. Among them, the combination of chromatography and mass spectrometry has become the most commonly used analytical technique in metabolomics. In the field of data processing and analysis, principal component analysis and orthogonal partial least squares-discriminant analysis are the most common data analysis techniques. Through enrichment and topological analysis, the metabolic pathway with the highest correlation to differential metabolites can be identified, and the reason of differential metabolites can be explained and analyzed. In the field of evaluation of nutrition and quality of agricultural products, through the comprehensive characterization of primary metabolites and secondary metabolites in agricultural products, unique fingerprints of agricultural products are established and used for differential analysis, whereas through non-specific target analysis and unsupervised analysis methods, differences between groups and relating metabolites can be identified. Via concentration analysis of key components in the growth process of agricultural products, the best harvest periods can be provided. Interaction studies between functional components and metabolism of organisms based on the detection of humoral metabolism and biomarkers can provide valuable information for dietary guidance.     

代谢组学在农产品营养品质检测分析中的应用

科学检测和分析农产品营养品质对提升优质农产品的营养水平具有重要作用。由于农产品中营养成分组成复杂,已有的分析方法只能针对已知营养素的浓度、功能等进行分析,无法对农产品中存在的大量其他功能性活性物质进行分析鉴定。代谢组学技术通过高通量化学分析技术对生物样品中的小分子代谢产物进行定性和定量分析,在具有特殊营养功能的小分子物质分析中具有突出优势。代谢组学技术的引入,为农产品营养成分表征及差异性分析,产地溯源及真伪鉴别,生长储藏过程中营养成分变化规律揭示,营养功能成分作用机制研究等提供了新方法,也为膳食结构的优化调整提供了新策略。本文对代谢组学研究方法的新进展,包括样品制备、代谢物分析鉴定以及数据分析等进行了综述,总结了代谢组学技术在农产品营养成分表征及差异性分析、产地溯源及真伪鉴别、生长储藏过程中营养成分变化规律以及营养功能成分作用机制等方面的应用,旨在为我国农业高质量发展提供思路。在样品制备方法方面,首先通过快速改变样品所处的环境条件,如添加强酸、强碱或液氮冷冻等技术终止新陈代谢相关酶的活性。然后针对代谢物的极性,选择不同的提取溶剂,从而获得较高的提取率。在样品分析方法方面,核磁共振、色谱质谱和毛细管电泳质谱等技术得到了广泛地应用。其中,色谱质谱联用技术将色谱的有效分离和质谱的准确定量相结合,已经成为代谢组学中使用最广泛的分析技术。在数据处理及分析方面,无监督分析中的主成分分析和有监督分析中的正交偏最小二乘法–判别分析是目前应用最多的数据分析方法。通过通路分析软件的富集分析和拓扑分析,可以明确与代谢物差异相关性最高的代谢通路,对差异代谢产物的机制进行分析和解释。在农产品营养成分分析应用方面,通过对农产品中初生代谢产物及次生代谢产物进行全面表征,形成农产品独特的代谢指纹图谱,从而实现营养成分的差异性分析;通过非特定目标物的检测和无监督分析方法,实现不同产地农产品的组间差异鉴别和差异化合物筛选;通过农产品生长过程中关键成分的消长规律及合成机理分析,指导最佳收获期;通过体液代谢谱和生物标志物的检测,系统研究营养功能成分与生物体代谢之间的交互作用,为营养功能成分作用机制研究及膳食指导提供有价值的信息。     

发酵糠醛渣中生化腐植酸的提取与表征

[目的]为了解决腐植酸的水溶性问题以及钠离子连续、长期在土壤中的累积对土壤环境带来的不利影响.[方法]以发酵糠醛渣为原料,采用碱溶酸析法提取生化腐植酸（BHA）,考察固液比（糠醛渣与水的质量比）、碱液浓度、提取温度、提取时间对生化腐植酸含量的影响,并且通过红外光谱对其结构进行了表征.[结果]最佳的提取工艺条件为：固液比1∶7、碱液浓度6％ KOH、提取时间1h、提取温度70℃,此时生化腐植酸含量为8.5％.红外光谱分析表明,提取得到的生化腐植酸和商品腐植酸结构相似,但BHA官能团种类较多,分子量较小.[结论]该工艺生产操作简单,稳定可行,可用于提取生化腐植酸.利用BHA开发制备腐植酸类新型肥料有很好的发展前景.     

腐植酸对土壤持留多环芳烃的影响

用腐植酸（HA）提取3种土壤（污灌区土壤、经过氧化的清洁土壤和未经氧化的清洁土壤）中的多环芳烃（PAHs）,对比其提取PAHs浓度的变化。结果表明,PAHs的可提取率受其自身性质和PAHs在土壤中持留时间的影响,并随着HA浓度的增加而增加。与氧化土壤相比,未氧化土壤中PAHs的可提取量较小,表明天然HA增加了土壤中PAHs的持留。污灌区土壤中PAHs可提取率较低,其可提取程度远远小于人工污染土壤。     

施用钝化剂对镉污染稻田土壤微生物学特征的影响

以镉污染稻田土壤为研究对象,以土壤的微生物生物量、主要酶活性及土壤真菌和细菌的种群结构为指标,采用熏蒸提取法、常规酶学分析和末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等方法,研究石灰(L)、钙镁磷肥(P)、海泡石(S)和腐植酸矿粉(H)4种钝化剂储备性施用对土壤微生物的影响。结果表明,镉污染稻田储备性施用钝化剂对土壤的微生物生物量碳(Cmi)c及磷酸酶和脲酶的活性均无显著影响,但施用石灰和海泡石可使土壤微生物生物量氮(Nmi)c分别降低33.0%和33.8%,施用钙镁磷肥使Nmic增加44.9%;施用钝化剂对土壤酶活性的影响有限,仅海泡石处理的过氧化氢酶活性显著提高(增幅达19.0%)。T-RFLP的结果表明,施用海泡石和腐植酸矿粉可使土壤真菌多样性显著降低,且4种钝化剂处理均可不同程度的导致原有T-RF片段缺失和新的T-RF片段产生,表明施用钝化剂在镉污染土壤修复过程中使土壤微生物的种群结构发生变化。     

非腐解有机物培肥对苏打草甸水稻土腐殖质结合形态的影响

几种非腐解有机物为施于苏打草甸水稻土后,对土壤中不同结合形态的腐殖质的动态变化进行了研究。结果表明,非腐解有机物料施入供试水田土壤后,土壤中的公结态腐殖质和联结态腐殖质均较对照大幅度增加,而穗结态和紧结是显著差异,从所测得的胡敏酸和富里酸含量的动态变化看,土壤松结态和联结态腐殖质的胡敏酸,富里酸的含量也都有所提高,但松结态腐殖质中以胡敏酸增加的度明显,而联结态腐殖质中以富里酸增加的幅度明显。     

山西南部地区腐植酸资源农业化学性质分析

对山西省南部地区的几百万果农实际生产中产生的问题进行实地调查以后,决定对山西省的河津县与吕梁山山脉之间储量巨大的腐植酸矿进行研究和开发。通过对该地区的腐植酸资源的农业化学特性进行相关分析研究,对腐植酸矿中有效成分富里酸及胡敏酸的含量,特别是对腐植酸中的N,P,K,有机质及Fe,Mn,Zn等金属离子的含量进行了系统分析,并与当地土壤中的相关元素进行了分析比对,摸清了山西省南部地区腐植酸资源的农业化学性质,确定了该地区腐植酸资源开发利用的方向,从而对研究利用开发好这片资源,为解决山西省南部地区广大果农的实际问题奠定基础。     

腐植酸、蚯蚓粪及蚯蚓蛋白肥料对滨海盐碱土壤的改良效应

为改良滨海盐碱地土壤性状,保证作物良好生长发育,拟通过调控土壤的化学性状(添加腐植酸)、土壤的生物学性状(添加蚯蚓粪、蚯蚓蛋白菌肥)进行盐碱地的改良,采用盆栽试验方法,以玉米为试验材料,做了相关研究。结果表明添加腐植酸、或蚯蚓粪、或菌肥3种物料相对于单施化学肥料都能不同程度地增加玉米幼苗地上部和地下部的生物量及对养分的吸收量,但降低了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性;添加腐植酸或蚯蚓粪2个处理的玉米地下部生物量都与单施化学肥料处理分别增加了24.2%和18.2%(P0.05);添加菌肥处理可增加土壤速效养分含量,使碱化度和pH分别下降了9.5%和1.1%(P0.05);添加蚯蚓粪处理使土壤CEC含量增加了3.2%,且能降低土壤中全盐含量;添加腐植酸使有机质提高了4.3%,并降低pH(P0.05);添加菌肥或蚯蚓粪处理可显著增加土壤中的微生物量碳和微生物量氮的含量(P0.05);添加腐植酸、或蚯蚓粪、或菌肥处理的土壤脲酶和碱性磷酸酶活性都低于单施化学肥料处理。因此,在滨海盐碱地上施用化学肥料添加腐植酸、或蚯蚓粪、或菌肥能够改善土壤的性状,促进作物的生长。     

土娄土和黄绵土长期施肥的腐殖质组分及其与肥力的关系

借助４个长期肥料定位试验，对Ｌｏｕ土和黄绵土在施用化肥和有机肥条件下腐殖质组分系统研究结果表明，Ｌｏｕ土和黄绵土腐殖质均以胡敏素含量为主，胡敏酸次之，富里酸最少，长期施用有机肥式配施化肥，可促进土壤胡敏酸，富里酸和胡敏素积累，提高ＨＡ／ＦＡ比值，长期施用化肥可增加土壤胡敏素和胡敏酸的含量，ＨＡ／ＦＡ比值亦得到提高，通径分析和逐步回归分析表明，碱解氮和ｐＨ值与胡敏酸和富里酸关系最为密切，而全氮和速效     

煤质腐植酸在农业生产中的作用

煤质腐植酸粗略分为腐植酸（ＨＡ）和黄腐酸（ＦＡ）两大类，是芳香稠环缩合程度不同、取代度不同的多取代芳香羧酸混合体，不可能用单一的化学结构表示。煤质腐植酸在农业上有广阔的应用前景，在改良盐碱地上有明显效应，能够促进土壤微生物活动，增加土壤酶活性；应用于化肥可作为缓释剂、包衣剂，可增加肥效，减少挥发，提高化肥利用率；有促进植物呼吸和新陈代谢功能，用来生产各种植物生长调节剂和增糖剂、抗旱剂、抗寒剂等；与农药配合使用有缓释和增效作用；在养殖业中可配制各种饲料添加剂。