氟喹诺酮类抗生素在我国农田土壤中 残留及其风险研究进展

氟喹诺酮类抗生素由于其广谱性而被广泛使用,已在河流、沉积物和土壤等环境基质中普遍检出。而农田作为兽用抗生素的主要归宿,其在土壤中的残留与风险引起普遍关注。对我国农田土壤中氟喹诺酮类抗生素的检测方法、残留现状、主要来源以及潜在的生态风险进行了综合归纳,并在此基础上提出了对农田土壤中氟喹诺酮类抗生素残留的消减对策,以及今后的研究重点和方向。     

芝麻青枯病发生特点及药剂防治技术

青枯雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起芝麻青枯病,制约我国南方芝麻生产。为制定精准的药剂防治技术,在江西省南昌县建立4年的病害观察圃上试验5种药剂,研究适宜药剂和用药时期。结果发现,芝麻青枯病多于现蕾期前后开始发病,初花期病情指数增长率均最为急剧,因此可选择芝麻定苗时进行药剂喷淋护根,初花始期及其后10d左右再各喷施药剂1次为佳防治适期;300g.ai/hm2的20%噻菌铜对芝麻青枯病的防治效果最好,达71.11%~74.25%%,增产率33.95%~36.73%。2017-2018 年试验结果显示,20% 噻菌铜（300g.ai/hm2）、20% 噻唑锌（300g.ai/hm2）、3%中生菌素（22.5g.ai/hm2）和72%农用链霉素（216g.ai/hm2）对青枯病的防效范围为70.02%~75.23%; 芝麻增产范围为32.14%~35.63%,4种药剂的防效和增产幅度差异均不显著。      

脲酶抑制剂与硝化抑制剂对稻田土壤硝化、反硝化功能菌的影响

[目的]在农业生产中,脲酶抑制剂(urease inhibitor,UI)与硝化抑制剂(nitrification inhibitor,NI)常作为氮肥增效剂来提高肥料利用率。本文研究了在我国南方红壤稻田施用脲酶抑制剂与硝化抑制剂后,土壤中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)以及反硝化细菌的丰度以及群落结构的变化特征,旨在揭示抑制剂的作用机理及其对土壤环境的影响。[方法]试验在我国南方红壤稻田进行,共设5个处理:1)不施氮肥(CK);2)尿素(U);3)尿素+脲酶抑制剂(U+UI);4)尿素+硝化抑制剂(U+NI);5)尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+UI+NI),3次重复。脲酶抑制剂与硝化抑制剂分别为NBPT[N-(n-butyl)thiophosphrictriamide,N-丁基硫代磷酰三胺]和DMPP(3,4-dimethylpyrazole phosphate,3,4-二甲基吡唑磷酸盐)。通过荧光定量PCR(Real-time PCR)研究水稻分蘖期与孕穗期抑制剂对三类微生物标记基因拷贝数的影响,并分析土壤铵态氮、硝态氮与三种菌群丰度的相关性;利用变性梯度凝胶电泳(DenaturingGradient Gel Electrophoresis,DGGE)分析抑制剂对土壤AOB、AOA以及反硝化细菌群落结构的影响,并对优势菌群进行系统发育分析。[结果]1)荧光定量PCR结果表明,施用氮肥对两个时期土壤中AOB的amoA基因与反硝化细菌nirK基因的拷贝数均有显著提高,而对AOA的amoA基因始终没有明显影响;AOB与nirK反硝化细菌的丰度与两个时期的铵态氮含量、分蘖期的硝态氮含量呈极显著正相关,与孕穗期的硝态氮含量相关性不显著;DMPP仅在分蘖期显著减少了AOB的amoA基因拷贝数,表明DMPP主要通过限制AOB的生长来抑制稻田土壤硝化过程;NBPT对三类微生物的丰度无明显影响;2)DGGE图谱表明,在分蘖期与孕穗期,施用氮肥均明显增加了图谱中AOB的条带数,而对AOA却没有明显影响;氮肥明显增加了孕穗期反硝化细菌的条带数;与氮肥的影响相比,抑制剂NBPT与DMPP对AOA、AOB以及反硝化菌的群落结构影响甚微;系统发育分析结果表明,与土壤中AOB的优势菌群序列较为接近的有亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌。[结论]在南方红壤稻田中,施入氮肥可显著提高AOB与反硝化细菌的丰度,明显影响两种菌群的群落结构,而AOA较为稳定;NBPT对三类微生物的群落结构丰度无明显影响;硝化抑制剂DMPP可抑制AOB的生长但仅表现在分蘖期,这可能是其缓解硝化反应的主要途径;这也说明二者对土壤生态环境均安全可靠。     

轻度镉污染大田中蔬菜的食用安全性分析

为了筛选和培育对重金属Cd低积累、低位移、食用安全的蔬菜类型,以轻度Cd污染大田为蔬菜种植土壤环境,重点研究小白菜、大蒜和萝卜3类蔬菜共10个品种对Cd的富集与运移能力,并分析不同品种蔬菜的食用安全性。结果表明,不同类型的蔬菜对Cd的富集、运移能力不同,其中可食部位Cd的富集能力总体表现为小白菜萝卜大蒜,而Cd在植株体内由根部向地上部的运移能力总体表现为萝卜小白菜大蒜。在所检测的蔬菜可食部位中,紫皮和白皮大蒜中Cd含量均低于食品中污染物限量的国家安全标准(0.1 mg/kg),污染指数均处于警戒限范围内;而其他8个品种均受到不同程度的Cd污染,其中高梗小白菜、满身红萝卜、青皮萝卜属中度污染,其余属轻度污染。     

氮素胁迫对水稻根系影响的转录组分析

养分胁迫会直接影响水稻的生长发育,相对于地上部分,根系往往较早感知环境胁迫。为了研究水稻根系对养分胁迫响应的分子机制,通过Illumina Hiseq2000平台测序,对氮素胁迫下水稻根系转录基因表达情况进行分析。结果表明,氮素胁迫诱导根系出现了2 270个差异转录基因,其中上调表达的有1 176个,下调表达的有1 094个。采用GO功能分类和Pathway功能注释,可将注释的基因划分为48个功能类别118条代谢途径,包括糖酵解、脂肪酸代谢、氧化磷酸化、氨基酸代谢、淀粉蔗糖代谢等生物学过程。部分根系关键基因表达变化表明,氮素胁迫诱导大量新生蛋白质合成,形成各种酶类,促进新RNA合成,从而形成了更多的新生蛋白质。氮素胁迫诱导根系IAA积累更多来自极性运输,参与植物细胞伸长发育的EGase基因及木质素特异合成途径的关键酶(CCR)表达量发生上调,这些转录基因表达量的变化是根系受养分胁迫刺激而发生了伸长生长的内在机制。     

脲酶抑制剂不同用量对土壤氮素供应的影响

为研究在红壤双季稻田脲酶抑制剂适宜的添加比例,采用田间小区试验研究不同水平的脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对双季稻田土壤氮素转化的影响。本文设置NBPT的施用量为尿素的0. 5%、0. 75%、1. 0%、1. 25%、1. 5%5个水平。结果表明:与农民习惯施氮(单施尿素N 135 kg/hm~2)处理相比,NBPT与尿素的比例1. 0%时,对早、晚稻的产量与氮素回收率均无显著影响,当NBPT添加比例为1. 0%、1. 25%、1. 5%时,早、晚稻的产量以及氮素回收率均显著提高,且添加量在1. 0%与1. 5%的两个处理之间无显著差异;与单施尿素相比,添加NBPT大于1. 0%时,土壤脲酶活性和铵态氮含量在分蘖期显著降低,铵态氮含量在孕穗期显著升高,而硝酸还原酶活性、硝态氮含量及微生物量碳、氮含量始终无明显差异,孕穗期的脲酶活性也无显著差异;通过逐步回归分析发现,水稻分蘖期与孕穗期土壤中铵态氮含量对水稻产量影响显著,而且孕穗期的影响大于分蘖期,其余指标则对产量无明显影响,由此可知,添加NBPT可保持孕穗期较高的土壤铵态氮含量可能是其增产与提高氮肥利用率的主要原因,NBPT在稻田的适宜添加量为尿素用量的1. 0%以上。     

紫云英施用量对土壤活性有机碳和碳转化酶活性的影响

利用紫云英还田的定位试验研究不同紫云英施用量下土壤活性有机碳含量和碳转化酶活性的变化。试验包括对照、施用化肥和4个紫云英施用量(30、60、90和120 t·hm~(-2))处理。结果表明:与对照相比,施用化肥和紫云英均能够显著增加土壤活性有机碳(可溶性有机碳、热水提取态有机碳、微生物生物量碳和颗粒有机碳)含量,并且随着紫云英施用量的增加土壤活性有机碳含量显著增加。土壤碳转化酶活性的变化规律与土壤活性有机碳相同,其中施用化肥和紫云英较对照处理分别提高14%和24%~55%的纤维素酶活性、27%和45%~187%的蔗糖酶活性、42%和51%~165%的β-葡萄糖苷酶活性、11%和11%~24%的酚氧化酶活性以及16%和16%~27%的过氧化物酶活性。与对照相比,施用化肥对相对酶活性(酶活性与微生物生物量碳的比值)无显著影响;增加紫云英施用量能够显著增加相对蔗糖酶和相对β-葡萄糖苷酶活性,降低相对酚氧化酶活性和相对过氧化物酶活性。逐步回归分析表明土壤活性有机碳组分含量主要受纤维素酶、β-葡萄糖苷酶和酚氧化酶活性的影响。     

钙对盐胁迫水稻生长和营养元素吸收的影响

为揭示Ca对盐胁迫水稻的生长和营养元素吸收的影响,以日本晴水稻为材料,采用水培方式,设置不同浓度Ca和Na处理以及正常营养液处理开展对比试验,结果表明:盐胁迫水稻地上部的生长损害较为严重,外界供应5 mmol/L Ca能够修复25 mmol/L Na造成的生长损害。Ca对盐胁迫水稻的修复作用不是通过提高根系活力,而是通过降低水稻Na的吸收同时恢复根系K的吸收从而扩大根冠比实现的。水稻根系Ca含量对外界Ca和Na浓度的变化反应顿感,但地上部变化与Ca浓度成正相关。Na和Ca对Mg吸收的竞争作用主要表现在地上部的差异,根系几乎不受影响,但高Na能显著抑制水稻体内N的累积。     

二月兰不同翻压量对土壤肥力的影响

通过室内土壤培养试验,研究了绿肥二月兰（Orychophragmus violaceus）不同翻压量对土壤肥力的影响。结果表明,翻压二月兰可有效降低石灰性土壤pH值,45 000 kg·hm^-2（处理Ⅰ）和90 000 kg·hm^-2（处理Ⅱ）翻压量的土壤pH值在培养结束时（120 d）分别比对照降低了0.24和0.41个单位;翻压二月兰可显著提高土壤全氮、速效磷和速效钾含量,培养结束时处理Ⅰ、Ⅱ的土壤全氮、速效磷和速效钾含量分别比对照增加了0.06 g·kg^-1、2.00 mg·kg^-1、26.28 mg·kg^-1和0.09 g·kg^-1、3.32 mg·kg^-1、63.00 mg·kg^-1;土壤有效氮含量在翻压15天时达到峰值,此时处理Ⅰ、Ⅱ的有效氮含量分别比对照增加了12.95 mg·kg^-1和21.70 mg·kg^-1,但培养60天后各处理有效氮含量相近;翻压二月兰可在培养前期（22 d）较大幅度提高土壤有机碳含量,但22天后处理间差异缩小,培养结束时处理Ⅰ、Ⅱ的有机碳含量分别比对照增加了-0.06 g·kg^-1和0.33 g·kg^-1;翻压二月兰可降低土壤碳氮比,培养结束时处理Ⅰ、Ⅱ的碳氮比分别比对照下降了2.02和1.51个单位,降幅分别达到20.82%和15.58%。     

不同激素对早稻剑叶和根系衰老特性影响的研究

水培条件下探讨了在水稻齐穗过程中,不同种类激素对水稻剑叶和根系中活性氧代谢和产量的影响。结果表明;不同种类的外源激素对水稻衰老特性的影响不尽相同。在水稻齐穗时,叶片和根系的丙二醛含量之间的差异并不大。喷施不同外源激素7 d后,与对照相比较,激动素可降低叶片中丙二醛含量40.4%,使叶片中的O2-产生速率降低到33.56μg/gFW.min。三十烷醇可使叶绿素含量提高58.3%,并使O2-产生速率降低到34.79μg/g FW.min。喷施三十烷醇的水稻叶片和根系中CAT酶的活性最高,分别比同时期清水对照的高出25.9%和65.9%。喷施14 d后,三十烷醇可提高叶绿素含量136.5%,可使剑叶中O2-产生速率降低到34.79μg/g FW.min,叶片和根系中CAT活性仍高出对照212.1%和158.8%。虽然三十烷醇延缓水稻衰老的作用很显著,但赤霉素可使水稻结实率提高4.1%,6-苄基腺嘌呤的增产幅度却是最大。