湿地土壤质量退化的模糊综合评价

Due to frequent soil Cd contamination and wide use of butachlor in China,there is a need to assess their combined toxicity to soil microorganisms.The combined effects of cadmium (Cd,10 mg kg^-1 soil) and herbicide butachlor (10,50,and 100 mg kg^-1 soil) on enzyme activities and microbial community structure in a paddy soil were assessed using the traditional enzyme assays and random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis.The results showed that urease and phosphatase activities were significantly reduced by high butachlor concentration (100 mg kg^-1 soil).When the concentrations of Cd and butachlor added were at a ratio of 1:10,urease and phosphatase activities were significantly decreased whereas enzyme activities were greatly improved at the ratio of 1:5,which indicated that the combined effects of Cd and butachlor on soil urease and phosphatase activities depended largely on their addition concentration ratios.Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis showed loss of original bands and appearance of new bands when compared with the control soil.Random amplified polymorphic DNA fingerprints suggested substantial differences between the control and treated soil samples,with apparent changes in the number and size of amplified DNA fragments.The addition of high concentration butachlor and the combined impacts of Cd and butachlor significantly affected the diversity of the microbial community.RAPD analysis in conjunction with other biomarkers such as soil enzyme parameters would prove a powerful ecotoxicological tool.Further investigations should be carried out to understand the clear link between RAPD patterns and enzyme activity.     

苯酚对土壤中微生物数量及酶活性的影响

研究了苯酚对土壤中微生物数量及蛋白酶和脲酶活性的影响.结果表明,苯酚对细菌的影响表现为先抑制后刺激,苯酚抑制放线菌生长但刺激真菌生长;不同质量分数的苯酚对蛋白酶活性影响不同;苯酚抑制脲酶活性,且抑制程度与处理苯酚的质量分数呈正相关,随着培养时间延长,抑制作用有所减弱.     

脲酶抑制剂对小麦产量及氮肥利用效率的影响

为了提高氮肥利用效率,减少因过量施氮对环境造成的危害,以河南温县和许昌为试验地点,对添加不同浓度的脲酶抑制剂在小麦上的应用效果作以比较,结果表明:(1)不同浓度的脲酶抑制剂在拔节、开花期对冬小麦群体动态和干物质累积的影响较大,以加0.12%脲酶抑制剂效果较好.(2)加0.12%脲酶抑制剂处理高于其他处理产量,可提高单位面积穗数与籽粒千粒重.(3)加脲酶抑制剂处理氮肥当季利用率、氮因子生产力、氮肥农艺效率都高于习惯施氮,都以加0.12%脲酶抑制剂处理最高.     

大鹏澳不同区域尿素浓度与浮游植物脲酶活性的研究

2014年8月对大鹏澳的核电温排区、人工鱼礁区和水产养殖区,以及连接大鹏澳的南涌河口、龙岐河口和王母河口等6个区域的尿素浓度(以氮浓度表示,Urea-N)和浮游植物脲酶活性开展调查研究,结合其他环境因子,对比分析不同区域的尿素分布特征及其与脲酶活性的相关性。结果表明,夏季大鹏澳湾内和河口Urea-N浓度相差较大,范围分别为0.28~1.21μmol·L-1和0.38~3.50μmol·L-1,相当于溶解无机氮(DIN)的6.30%~24.31%和3.13%~6.77%,氮源以DIN为主。龙岐河口和王母河口的尿素浓度最高,养殖区次之。湾内和河口的脲酶活性(以NH+4-N表示)范围分别为0.61~1.03μmol·(L·h)-1和0.82~1.07μmol·(L·h)-1,其活性除了与尿素浓度呈正相关外,还受无机营养盐和浮游植物量的影响。在氮、磷没有限制的鱼礁区、养殖区和南涌河口,叶绿素a(Chl-a)浓度高可促进脲酶的诱导调节。尿素为养殖区的重要氮源,脲酶活性与Chl-a呈极显著正相关。温排区、龙岐河口和王母河口存在磷限制,抑制脲酶的诱导调节。     

覆膜滴灌对日光温室甜瓜土壤环境及产量的影响

为探明不同覆膜滴灌条件下,大棚甜瓜土壤水、热等环境因素变化对脲酶及甜瓜产量的影响,该文采用正交试验设计,研究了日光温室内不同覆膜方式(全覆膜、半覆膜、无膜)、灌水下限(田间持水量的60%、70%、80%)、滴灌毛管密度(1管1行、3管4行、1管2行)以及3种因素的交互作用下的土壤水、热、p H值等的变化,以及对甜瓜土壤脲酶活性及甜瓜产量的影响。结果发现,半膜覆盖、80%田间持水量的灌水下限、1管2行滴灌毛管密度等的甜瓜根区土壤水分分布均匀、土壤温度较高、p H值较低,可显著提高土壤脲酶活性;60%田间持水量下限处理脲酶活性在果实膨大期和成熟期高,70%田间持水量下限处理在苗期高,80%田间持水量下限处理在各个生育阶段都最高;半膜覆盖、1管2行和80%田间持水量下限组合和半膜覆盖、3管4行和70%田间持水量下限组合的甜瓜产量分别为34.46、31.27 t/hm2,显著高于全膜覆盖、1管1行和80%田间持水量下限组合的28.02 t/hm2;半膜覆盖、1管2行和80%田间持水量下限组合甜瓜的可溶性糖和可溶性固形物含量高,有机酸含量低。在陕西关中地区的日光温室栽培甜瓜,建议采取半膜覆盖,1管2行的滴灌管密度,灌水量下限分别为苗期70%、开花坐果期80%、果实膨大期80%和成熟期60%田间持水量。     

双台河口潮滩湿地不同植被沉积物脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性及其与氮、磷含量关系

土壤中生物胞外酶参与土壤中有机物周转和营养物质循环,其活性是土壤中生物群落代谢需求和有效营养物质的直接表现。以2012年7月、9月和11月对双台河口滨海湿地野外调查获取的数据为基础,研究了生长不同植被的沉积物(土壤)脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性及其与氮、磷含量的相关关系。翅碱蓬或芦苇单独生长区脲酶活性7月9月11月;翅碱蓬和芦苇混合生长区脲酶活性9月7月11月;芦苇、苣荬菜、艾蒿混合生长区脲酶活性9月11月7月。翅碱蓬单独生长区、翅碱蓬和芦苇混合生长区以及芦苇、苣荬菜、艾蒿混合生长区蛋白酶活性9月7月11月;芦苇单独生长区蛋白酶活性9月11月7月。翅碱蓬单独生长区、芦苇单独生长区磷酸酶活性7月9月11月;翅碱蓬和芦苇混合生长区磷酸酶活性9月11月7月;芦苇、苣荬菜、艾蒿混合生长区磷酸酶活性9月7月11月。除少数样点外,不同土层的脲酶、蛋白酶和磷酸酶活性0~10 cm土层10~20 cm土层20~30 cm土层。脲酶活性与土壤全氮含量正相关,蛋白酶活性与氨氮含量正相关,磷酸酶活性与速效磷含量正相关。河口滨海潮滩湿地生长不同植被的沉积物(土壤)脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性不同,存在季节差异,且与沉积物中不同形态的氮、磷含量存在正相关关系。     

植物性氮肥增效剂作用条件的研究

采用不同植物材料作硝化/脲酶抑制剂进行室内培养试验,研究抑制剂用量、环境温度、pH值和土壤性质等对抑制剂作用效果的影响。结果表明,植物材料P5,P7作硝化抑制剂的效果最好,其适宜用量为0.5 g/10 g土;不同植物材料对铵态氮硝化作用抑制的最适温度不同,同一土壤中各植物材料的抑制效果存在差异;同一植物材料在不同土壤条件下抑制作用大小各异。植物材料P1,P2,P3,P4在15,25,37℃时对土壤脲酶的抑制作用均随温度升高而逐渐增强;各种植物材料对脲酶的抑制作用以石灰性土>中性土>酸性土;在缓冲液pH值为6~8范围内,脲酶活性和各抑制剂对脲酶的抑制效果随pH值升高而增加。     

Effects of Silver Nanoparticles on Soil Ammonia-Oxidizing Microorganisms Under Temperatures of 25 and 5℃

The excellent bactericidal performance of silver nanoparticles (Ag NPs) has led to their wide applications, resulting in increasing concerns about their potential environmental impacts. This study evaluated the influences of different concentrations of Ag NPs (0, 1, 10, and 100 μg g^-1 dry soil) on the ammonia-oxidizing microorganisms in soil at cultivation temperatures of 25 and 5℃ for 37 d. The results showed that 1 μg g^-1 dry soil of Ag NPs had no acute effects on the ammonia-oxidizing microorganisms. However, 10 and 100 μg g^-1 dry soil of Ag NPs levels were found to significantly inhibit the activities of soil nitrification, with a decrease of 69.89% and 94.55%, respectively, at 25℃ and 61.65% and 83.79%, respectively, at 5℃ compared to the control (0 μg g^-1 dry soil of Ag NPs). These levels of Ag NPs also obviously decreased soil urease activity from about 380.47 ±0.07 (at 5℃) and 529.76 ±13.44 (at 25℃) mg N g^-1 dry soil d^-1 to 61.70 ±2.97 and 68.29 ±8.22 mg N g^-1 dry soil d^-1, respectively, after 37 d of cultivation. Quantitative polymerase chain reaction showed the abundance of ammonia-oxidizing archaea and bacteria. For the same exposure time, the effects of Ag NPs on the activities of ammonia-oxidizing microorganisms and urease decreased with decreasing temperature. The threshold concentration of Ag NPs that induced negative effects on ammonia-oxidizing microorganisms was higher at 5℃ than at 25℃. Therefore, the temperature has a major impact on the toxicity of Ag NPs to ammonia-oxidizing microorganisms and on the urease activity, with toxicity being reduced with decreasing temperature.     

OsUreD基因突变对水稻生长及其氮素营养生理的影响

植物细胞中,脲酶活性的存在使得尿素经水解后能够成为可被直接利用的铵态氮。脲酶的活性需要金属镍离子的活化,同时也需要三种脲酶辅助蛋白UreD、UreG及UreF的协同作用。本文对T-DNA插入的水稻脲酶辅助蛋白基因Osured突变体的农艺性状、氮素营养生理以及相关的酶活性变化进行了较详细的研究,结果表明,种子萌发1~7d,Osured突变体中的脲酶活性未发生明显变化,但显著低于野生型约60%~80%;精氨酸酶活性显著增加,高于野生型约30%~40%。在水稻幼苗期和分蘖期,突变体则表现出生长受到抑制而植株矮小(其株高、根长显著低于野生型)、分蘖减少,脲酶活性也明显低于野生型约60%~90%。由此表明,OsUreD的功能对维持水稻正常脲酶活性的必要性;该基因的突变导致植物中脲酶及精氨酸酶活性改变等氮代谢途径的紊乱,可能是突变体水稻生长受阻以及分蘖数减少的重要分子生理学因子。     

多年覆膜改善冬小麦/油菜轮作地土壤提高产量

全膜覆盖已成为西北干旱半干旱地区农作物的最佳种植模式,可显著提高降水利用率和作物生产力,但目前对其土壤微生物环境效应缺乏系统研究分析。2012-2016年在甘谷采用田间试验方法,比较了露地穴播(M0)、全膜覆土穴播(M1)和全膜穴播(M2)冬小麦和油菜各生育期土壤含水量、温度、微生物量、酶活以及产量的变化。结果表明:与M0处理相比,M1和M2在冬小麦拔节和油菜开花前的土壤含水量分别提高3.83%~15.85%和2.53%~15.53%;土壤温度分别平均提高0.9~1.7℃和0.8~2.7℃。在冬小麦返青期-拔节期,M1和M2的土壤微生物量碳较M0分别平均增加25.64%和23.55%;在油菜返青期-开花期,M1和M2的土壤微生物量碳较M0分别平均增加24.70%和24.63%,显著差异。在冬小麦返青期-拔节期,M1和M2的土壤微生物量氮较M0分别平均增加20.42%和12.65%;在油菜返青期-苗薹期,M1、M2的土壤微生物量氮较M0显著增加。M1和M2冬小麦和油菜各生育期的脲酶活性显著高于M0(除2013年冬小麦的孕穗期和成熟期)。冬小麦和油菜各生育期的蔗糖酶均表现为M1高于M0,而碱性磷酸酶则表现为M1低于M0(除2013年冬小麦的成熟期)。且在2014-2015和2015-2016年全膜穴播增温保水,提高土壤微生物活性的效果较为明显。土壤微生物量碳、氮含量,脲酶,蔗糖酶与土壤含水量、土壤温度温度呈相关或极显著相关。基于对土壤水热环境和微生物活性的影响,M1和M2分别比M0的冬小麦产量增加,而且干旱年份的增加幅度更高。