稻秆及稻秆生物炭添加对稻田红壤有机碳组分及CH4和CO2累积排放量的影响

为明确稻秆生物炭添加对稻田红壤有机碳组分及CH₄和CO₂累积排放量的影响过程与机制,本研究以稻田红壤为对象,通过室内培养试验,按土壤质量的1%等碳添加量设置对照(CK)、稻秆(RS)及300、400℃和500℃下制备的稻秆生物炭(RSB300、RSB400、RSB500)5个处理,对比分析了稻秆及稻秆生物炭添加0、30 d与120 d时,稻田红壤中可溶性有机碳(DOC)、总有机碳(TOC)、游离态粗颗粒有机碳(fcPOC)、游离态细颗粒有机碳(ffPOC)、闭蓄态颗粒有机碳(oPOC)、游离态矿物结合态有机碳(fMOC)及闭蓄态矿物结合态有机碳(oMOC)的变化差异,并探讨了稻田红壤CH₄和CO₂累积排放量与各有机碳组分含量的相关关系。结果表明:稻秆生物炭添加后稻田红壤中DOC、TOC、fcPOC、ffPOC、oPOC和fMOC含量均显著增加;其中,oPOC与oMOC含量随着培养时间的增加而显著增加,但fcPOC与fMOC含量则显著降低(P<0.05)。与CK处理相比,RS处理的稻田红壤中CH₄和CO₂的累积排放量均显著且持续增加;RSB各处理的稻田红壤中CO₂的累积排放量显著降低;只有RSB300和RSB400处理的稻田红壤中CH₄的累积排放量显著增加,且在培养120 d时分别增加了188.5%和32.7%(P<0.05)。相关性分析表明,添加稻秆及稻秆生物炭的稻田红壤中CH₄和CO₂累积排放量虽与DOC、ffPOC和fcPOC含量均呈极显著正相关关系,但其中DOC和fcPOC含量起主导作用(P<0.01)。研究表明,添加稻秆生物炭可以有效提高稻田红壤中各有机碳组分的含量与稳定性,且500℃热解制备的稻秆生物炭添加对稻田红壤中CH₄、CO₂累积排放量抑制效果最好。     

秸秆和Eh对稻田土壤溶解性有机质组成及金属释放的影响

为探究秸秆添加对氧化还原条件变化下稻田土壤重金属释放的影响,本文选取典型重金属污染稻田土壤,通过微宇宙试验结合三维荧光光谱等手段,分析了土壤溶液化学性质、溶解性有机质（DOM）、金属释放之间的动态关系。结果表明：添加秸秆增加了厌氧期Fe、Mn、As、Cd等金属的释放,同时影响了DOM组成。土壤DOM中类蛋白（C3）含量在培养期总体降低（P<0.05）;类腐殖质含量呈现厌氧期上升、好氧期下降的趋势。结构方程模型（SEM）分析显示,Eh的变化与Mn和As的溶出显著负相关（路径系数分别为-0.662和-0.528,P<0.01）,同时,Eh还通过影响土壤类腐植酸C2（路径系数-0.816,P<0.01）控制As的释放（路径系数0.244,P<0.05）。因此,稻田土壤干湿交替造成的Eh变化和秸秆还田措施不仅可直接影响重金属的溶出,也可通过DOM含量和组成进一步控制其释放。     

有机污染土壤生物修复效果的限制因素及提升措施

土壤中的有机污染物主要来源于有机农药、石油污染、工业生产等,其对生态环境和人体健康造成了极大的危害。受有机物污染的土壤能通过物理、化学、生物等一系列的修复技术进行治理,其中生物修复技术被认为是处理有机污染土壤最有效、经济且环境友好的修复技术,但其修复效率受诸多因素影响。本文从气候地理条件、有机污染物的存在形态和土壤自身环境与营养3个方面系统地分析了生物修复技术的限制因素,并从物种选择、生物有效性提升（引入微生物或土壤动物、添加表面活性剂和有机溶剂）及稳定生态系统的构建（添加生物炭、营养补充剂,采用电强化生物修复技术）3个角度科学地提出了提升生物修复技术效率的方法,最后对加强有机物污染土壤复合修复技术的研究进行了展望。     

不同粒径生物炭和微塑料共存对菲吸附的影响

为研究环境中生物炭和微塑料之间的相互作用对有机污染物吸附产生的影响,选取两种粒径范围[0.85~2.00 mm（L）和0.11~0.18 mm（S）]的小麦秸秆生物炭（BC）和聚乙烯微塑料（PE）,对其性质进行表征,并测定了吸附平衡溶液中溶解性有机碳的浓度和组成,研究了其单独和共存时吸附菲的行为。结果表明：同种颗粒物不同粒径间的差异主要体现在总比表面积、孔结构和表面官能团数量;SBC的总比表面积（216.32 m²·g^-1）约是LBC（2.31 m²·g^-1）的100倍,而LBC的平均孔径（8.92 nm）约是SBC（2.28 nm）的4倍;SPE的总比表面积（0.17 m²·g^-1）是LPE（0.07 m²·g^-1）的2倍多。SBC羟基振动峰（3 400 cm^-1）的强度显著高于LBC;SPE亚甲基振动峰的强度高于LPE。吸附等温线结果显示,颗粒物对菲的吸附均符合Freundlich模型（R²>0.94）;单一颗粒物吸附菲能力（lg K_f）的顺序为SBC>SPE>LPE>LBC;当生物炭与聚乙烯微塑料共存时吸附能力强于单一颗粒物,并且高于两相Freundlich模型预测值,说明菲在生物炭与聚乙烯微塑料混合颗粒物上的吸附不是独立的;同时,混合颗粒物吸附平衡溶液中溶解性有机碳的浓度和芳香度明显下降,并且溶解性有机碳浓度与颗粒物的lg K_f显著负相关,说明不同颗粒物对菲的吸附不仅受颗粒物表面性质的影响,还受溶解性有机碳的控制。     

周年轮作休耕模式对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响

为探究周年轮作休耕模式对土壤球囊霉素和团聚体稳定性的影响规律与机制,通过田间试验设置苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作、休闲-玉米和全年休闲4个处理,分析不同种植模式下团聚体、球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)及有机碳(SOC)的变化规律。结果表明:与休闲-玉米、苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作相比,全年休闲能显著增加大团聚体(>0.25 mm)含量,提高团聚体稳定性;在不同团聚体粒级下,与休闲-玉米相比,苕子-玉米轮作、豌豆-玉米轮作和全年休闲均能有效增加GRSP和SOC的含量,且全年休闲效果更佳;结构方程模型的结果显示,GRSP对SOC和可溶性有机碳(DOC)有直接的正面影响,对团聚体稳定性有间接影响,各因子对平均质量直径的总效应由大到小依次为WSA_>0.25(>0.25 mm水稳性团聚体)>DOC>总GRSP>SOC>易提取GRSP;相关性分析表明,不同团聚体粒级下GRSP与SOC均呈线性正相关关系,但在不同粒级下的相关系数的大小有所差异。研究表明,合理的轮作休耕模式有助于恢复地力,改善耕地质量,减少水土流失。     

黄铁矿和谷氨酸对砷酸盐生菜毒性的调控研究

为探究含铁矿物和有机物添加对生菜砷酸盐毒性的调控作用,采用高分辨扫描电镜和X射线光电子能谱表征培养液中外源添加物与砷（As）之间的相互作用,采用高效液相色谱串联电感耦合等离子体质谱法测定不同处理组生菜中As的存在形态及累积变化状况,并综合考察了营养元素含量、超氧化物酶浓度和丙二醛含量等抗氧化系统和纤维素等指标的变化。结果表明：培养液中的As通过物理吸附或化学作用力结合在黄铁矿表面,添加谷氨酸促进了该过程的发生,从而抑制了As从植物根部向可食部的迁移。当生菜生长至第20~40天,相比黄铁矿单独处理,黄铁矿和谷氨酸组合处理使无机As浓度降低35.9%,总As浓度降低16.9%;与谷氨酸单独处理相比,无机As浓度降低4.0%,总As浓度降低21.8%。在植物叶片中,相比As （Ⅴ）单独处理组,黄铁矿和谷氨酸的添加使叶质量和叶绿素含量分别提高了20.8%~30.8%和17.1%~25.5%,通过增加叶片中超氧化物酶的合成限制活性氧在体内的积累,减少脂质过氧化反应。黄铁矿添加具有促进营养元素吸收的作用,而谷氨酸添加有利于缓解由As胁迫引起的植物氧化应激作用。相比黄铁矿单独处理,黄铁矿和谷氨酸组合处理更有利于植物对镁（Mg）、锰（Mn）、铜（Cu）和铁（Fe）元素的吸收,增强植物对As的抗逆性。同时,与谷氨酸或黄铁矿单独处理相比,二者组合处理提升了植物的品质,分别使维生素C含量提高了42.5%和69.3%,纤维素含量提高了21.2%和374.6%,蛋白质含量提高了71.4%和21.4%。研究表明,黄铁矿和谷氨酸组合处理能有效降低溶液中As的迁移和生菜叶片中As的积累,有利于植物体中活性氧的清除,并可提高植物对营养元素的吸收,促进品质改善。     

土壤中有机肥源抗生素抗性基因环境归趋与风险管理研究进展

抗生素抗性基因——一类新型污染物,已对人类健康和环境安全构成威胁,如何有效应对日益严峻的耐药性危机已成为一项全球性挑战。有机肥源抗生素抗性基因是土壤抗生素抗性基因的主要来源,而土壤参与并主导不同环境单元中抗生素抗性基因演化的多元交互作用,因此,有必要厘清有机肥源抗生素抗性基因在土壤和其他环境介质中的命运、归趋与风险。本文综述了近年来有机肥源抗生素抗性基因在土壤中的分布特征、环境归趋、人体暴露风险以及风险管理方面的研究进展,并提出建议与展望,以期为有效减轻抗生素抗性基因在环境中的危害,遏制抗生素抗性基因的增殖与传播提供理论依据与决策参考。     

3种天然产物联合抗生素对肺炎克雷伯氏菌的协同抗菌作用

为筛选出联合抗生素对肺炎克雷伯氏菌具有协同抗菌作用的天然产物。采用药敏纸片法测定肺炎克雷伯氏菌对8种抗生素的耐药性,采用微量肉汤稀释法测定抗生素和3种天然产物的最小抑菌浓度,应用棋盘法分别测定花青素和咖啡酸与抗生素联用对肺炎克雷伯氏菌的抗菌活性,并通过生长曲线评估咖啡酸与抗生素联用的协同抑菌作用。结果表明,肺炎克雷伯氏菌对8种抗生素均耐药,抗生素的MIC值为16->512 μg/mL。花青素和咖啡酸具有较好的抗菌活性,MIC值分别为25 μg/mL和1875 μg/mL,肉桂醛无抗菌作用,MIC>250 μg/mL。花青素与头孢他啶和克林霉素联用对肺炎克雷伯氏菌具有协同抗菌作用,2种抗生素的MIC值降低了4倍,咖啡酸与8种抗生素存在协同作用,抗生素的MIC值降低了8~>4096倍。抗生素与咖啡酸联用的协同抗菌效果优于其与花青素的组合,且咖啡酸与磺胺甲恶唑和氯霉素联合使用能持续抑菌至少24 h。本研究首次报道了咖啡酸与抗生素联用对多重耐药肺炎克雷伯氏菌具有显著协同抗菌作用,表明联合疗法是消减细菌耐药性的一种有效策略。     

低温下7个草莓品种的抗性生理指标比较

以7个草莓新品种为试材,在-15～4℃范围内设置7个温度梯度处理,测定草莓叶片叶绿素、可溶性糖、游离脯氨酸及丙二醛(MDA)含量,以评价其抗寒性。结果表明,低温处理后,宁玉叶片中叶绿素含量最高;隋珠、宁玉的可溶性糖含量较高,但各品种间差异不明显。脯氨酸含量受到影响因素较多,不能从含量上判断与抗寒力强弱的相关性;京藏香的MDA含量一直较高,宁玉的MDA含量较低且稳定。宁玉的抗寒力最强,京藏香较弱,其他品种介于两者之间。     

棉区有机肥替代化肥对棉花产量及其构成因子的影响

【目的】研究棉花合理的化肥减施量和有机肥替代量,筛选化肥减施与有机肥替代最佳模式,为新疆南部棉区棉花化肥减施增效技术提供理论依据。【方法】采用田间试验,以不施肥和无机复混肥为对照,分析化肥有机替代比例(20%、40%、100%)对棉花产量构成的影响。【结果】施肥可改善棉花产量构成,提高棉花产量。与无机肥处理(CF)比较,化肥减量20%下施用400 kg有机肥、化肥减量40%下施用800方有机肥处理,通过提高棉花单铃重和衣分,改善棉花产量构成,显著提高棉花产量。处理3、处理4处理棉花产量分别为423.50和403.76 kg/667m ²,比空白处理(CK)增产27.70%、21.75%,比CF处理增产5.81%、0.88%。【结论】新疆南部棉区棉花种植以化肥减量20%、化肥减量40%,即每667 m²基施有机肥400 kg,无机复混肥65.39 kg,追施尿素22.35 kg(每667 m²基肥施用有机肥800 kg,无机复混肥49.04 kg,追肥尿素16.76 kg)较为适宜。处理3、处理4模式(20%、40%的化肥减量)可以推广应用。