扰动扩散流动分析法测定土壤氮、磷技术研究

随着国家对农业面源氮、磷污染防治力度的加大,土壤氮、磷测定技术迫切需要改善。本研究在对常规的扩散对流（Dispersion convection）和强迫对流（Forced convection）流动分析方法基础上,提出了扰动扩散（Perturbation diffusion）流动分析方法,以实现土壤氮、磷全自动化快速测定与分析。扰动扩散流动分析方法是将样品和试剂定量化后集中在化学反应腔中进行反应,然后程序控制蠕动泵对化学反应腔中反应物进行反复扰动,待化学反应完全稳定后流入光电探测单元完成土壤氮、磷含量测定。采用取自湖北潜江的土壤样品对扰动扩散流动分析方法进行了系统验证,实验结果表明,本研究提出的方法与常规紫外可见分光光度法对氮、磷测定相比,基于硫酸钠和碳酸氢钠联合浸提的土壤铵态氮测量值相关系数为0.915 5,基于氯化钙浸提的土壤铵态氮、硝态氮和水溶性磷测量值相关系数分别为0.998 5、0.990 1和0.991 1。铵态氮、硝态氮和水溶性磷的检出限分别为0.055 4、0.020 3 mg·L^-1和0.008 4 mg·L^-1,相对标准偏差（RSD,n=7）分别为1.8%、4.8%和1.0%。     

基于田块尺度的农田土壤重金属污染评价及来源解析

基于田块尺度采集农田表层土壤样品120件,采用绝对因子分析/多元线性回归（APCS-MLR）受体模型与地统计学分析对研究区域内As、Cd、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染空间分布特征及来源进行解析,利用地累积指数和潜在生态风险指数法评价土壤生态风险。研究结果表明：研究区表层土壤中8种重金属含量差异较大,As、Cd和Cr点位超标率分别为61.83%、90.83%和92.52%,土壤重金属Zn、Cu、Cr和Ni主要以残渣态存在（占比在80%以上）。土壤中Cd、Cr和Cu含量空间分布格局呈东南部较高、中部次之、西北部较低的趋势,而Mn、Ni、Pb和Zn含量的空间分布格局与此相反。APCS-MLR模型表明研究区域土壤重金属As、Cr、Cu和Ni的来源以自然源为主,占比分别为39.34%、47.32%、44.53%和50.23%; Pb、Zn的来源以工业活动源和交通源为主,占比分别为31.93%、30.53%和23.36%、22.17%; Cd的农业活动源占比为53.63%。土壤pH与有效态As、Cd、Cu和Ni含量呈极显著负相关性（P<0.01）,土壤有机质与有效态As、Cd和Cr呈极显著负相关性（P<0.01）。地累积指数显示土壤Cr总体处于中、重度污染水平,其次是Cd;生态危害指数也表明Cr和Cd是主要生态危害元素,潜在生态危害系数变化范围分别为5.20~41.12和11.56~113.35。总体来看,研究区域Cr和Cd污染较为严重,存在潜在风险,应采取安全利用和修复等措施,降低其风险水平。     

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。     

石墨烯对喹诺酮在饱和多孔介质中运移的影响

为研究石墨烯（Graphene,GN）对喹诺酮类抗生素在地下水中运移的影响,以环丙沙星（Ciprofloxacin,CIP）和诺氟沙星（Norfloxacin,NOR）作为两种典型的喹诺酮类抗生素污染物,通过批量吸附实验和砂柱实验研究GN对CIP和NOR在饱和多孔介质中运移的影响。吸附实验结果表明,GN对两种抗生素污染物均具有较好的吸附性能,GN对CIP和NOR的Langmuir最大吸附容量分别为270.68 mg·g^-1和178.36 mg·g^-1。砂柱实验结果表明：随着多孔介质中GN含量从10 mg增加到80 mg,CIP和NOR在一维砂柱中的迁移能力降低;随着流速和电解质浓度（Na⁺和Ca²⁺）的增大,回收率逐步升高,CIP和NOR的运移能力也逐步增强。根据BDST模型对不同条件下的CIP和NOR在一维砂柱中的运移过程进行了模拟和预测,模型对穿透时间的预测值与实验值接近,表明BDST模型能较好地预测多孔介质中GN对CIP和NOR迁移能力的影响。     

植物对土壤钼污染的响应及其耐钼机制研究进展

钼是植物、动物和微生物必需的微量元素之一,同时也是一种重金属元素。以往对钼的研究主要关注钼缺乏对农作物产量与品质的影响及危害,对钼污染导致的生态风险及应对策略研究较少。本文在分析我国土壤钼污染现状及其生态风险的基础上,综述了钼污染对植物生长发育的影响、钼对植物的毒害阈值及其影响因子,以及植物对钼污染的耐性机制,并展望了未来土壤-植物系统钼污染的研究方向,以期为土壤钼污染的风险管控及修复提供参考。     

微生物菌剂对金银花生长和品质的调控

为探究3种不同微生物菌剂（生物冲施肥、枯草芽孢杆菌菌剂和坤益健100）对金银花生长特性和品质的影响,采用田间小区试验,对金银花分别施用3种不同微生物菌剂,测定金银花相关生长指标、产量及品质。结果表明：坤益健100对金银花新稍长度和新生叶数提高效果明显,较空白对照分别提高59.67%和39.20%;生物冲施肥对叶绿素含量、净光合速率和蒸腾速率作用效果最佳,较对照分别提高10.06%、30.41%和22.75%;对金银花的增产效果表现为生物冲施肥>枯草芽孢杆菌菌剂>坤益健100,较对照分别增产51.04%、20.39%、9.40%;与对照相比,施用微生物菌剂后金银花中木犀草苷、绿原酸、浸出物含量明显提高,总灰分显著下降。研究表明,微生物菌剂对金银花生长、产量和品质提升效果显著,综合评价结果为生物冲施肥效果最佳,坤益健100次之。     

呕吐毒素降解菌A4的分离及降解特性研究

为了给呕吐毒素（DON）污染的谷物和饲料脱毒提供菌株资源,本研究从赤霉病污染区域的小麦田采集土壤样品,通过富集培养,分离筛选到一株DON降解菌,通过形态、16S rDNA、gyrB基因序列对降解菌进行菌种鉴定,液相色谱串联质谱和核磁共振鉴定降解产物,明确其降解途径和解毒机制,通过菌株生长特性、降解特性和基因组间差异分析比较DON降解菌A4、A8和A16之间的差异。结果表明：分离筛选获得DON降解菌A4,该菌能在10 h内降解9.7 μg·mLP＞-1P＞ DON,降解率高达97%。经鉴定,A4为德沃斯氏菌（Devosia sp.）。A4通过降解DON为3-keto-DON进行脱毒。A4的最适生长温度为35℃,最适NaCl浓度为2%,其耐热性和耐盐性优于菌株A8和A16。A4的最适降解温度为35℃、最适降解pH为8.0,其降解速率高于菌株A8和A16。通过平均核苷酸相似度（ANI）分析,A4与A8和A16之间的ANI分别为81.54%和77.87%,均低于95%,因此属于不同种的菌株。研究表明,筛选得到的新型DON脱毒菌株A4具有良好的抗逆性,为DON的污染控制提供了新的降解菌资源。     

丛枝菌根真菌对茅苍术实生苗生长及根腐病发生的影响

根腐病是目前茅苍术栽培中危害最严重的病害之一。丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）能与90%以上的维管植物互惠共生,对植物土传病害有一定的抑制作用。为明确AMF对茅苍术根腐病的防治效果,试验采用盆栽法研究了Glomus mosseae（Gm）、Glomus intraradices（Gi）和Glomus etunicatum（Ge）3种AMF对1年生茅苍术苗生长及根腐病发生的影响。结果表明：3个AMF接种组的茅苍术苗菌根侵染率由高到低依次为Gm（60.44%）、Ge（55.89%）和Gi（52.33%）;3种AMF均能显著促进茅苍术苗的营养生长,以Ge促生长效果最为显著,但Gm对茅苍术苗地下部分物质积累的促进作用更大,Gm组茅苍术苗地下部分鲜重和干重的菌根依赖性分别达260.34%和285.45%;另外,3种AMF均能降低茅苍术苗根腐病的发生,减轻病情指数,提高其根系抗病相关酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性,其中G. mosseae和G. etunicatum防治效果较好,防效分别为53.15%和62.94%。AMF能促进茅苍术苗的营养生长,减轻其根腐病害的发生,G. mosseae和G. etunicatum可作为茅苍术根腐病防治的备选生物菌剂进行深入的研究与应用。     

一株丙硫菌唑降解菌的筛选及其降解条件的优化

从活性污泥中筛选出以丙硫菌唑为唯一碳源的降解菌株,对该菌株进行形态学、生理和生化特征结合16S rDNA基因序列鉴定为假单胞菌属绿脓杆菌,命名为 Pseudomonas aeruginosa W-313。通过响应面法对菌株W-313降解丙硫菌唑的条件进行优化,初始pH值为7.40,温度为 32 ℃,葡糖糖含量为0.60%时,W-313降解丙硫菌唑效果最佳,48 h降解率可达65.12%,与实际情况下基本吻合。研究结果为利用环境微生物降解丙硫菌唑及其代谢物进而有效规避残留农药污染提供新理论依据。     

广东东莞松木山水库鱼类群落结构及其与环境因子的关系

为探讨广东东莞松木山水库鱼类群落结构特征及其与环境因子的关系,分析其结构特征在沉浮网间的差异性,在该水库设置3个采样点采用多网目刺网对鱼类进行了调查。结果显示,共采集到鱼类17种,隶属4目、6科,物种数以鲤形目为主（占58.82%）。相对重要性指数（IRI）显示,优势种为海南似鱎（IRI占比29.66%）、?（18.98%）、尼罗非鲫（18.46%）、鲢（14.85%）和莫桑比克非鲫（11.36%）,其中单位努力捕捞数量（NPUE）以海南似鱎（45.72%）占优、单位努力捕捞重量（BPUE）以尼罗非鲫（34.60%）为主。聚类分析表明,鱼类物种组成在季节间无显著差异,物种数、NPUE和BPUE亦无季节变化（P>0.05）。鱼类群落物种数、NPUE和BPUE沉浮网间无显著差异（P>0.05）,但鱼类数量组成沉浮网间存在显著差异（P<0.001）,与海南似鱎有关,其NPUE浮网显著高于沉网（P<0.05）,其他5种主要鱼类沉浮网间无显著差异（P>0.05）。透明度、pH和总磷是影响鱼类物种数量时空分布的关键环境因子。研究表明,松木山水库鱼类多样性低,可能与水面积较小、连通性低、外来种入侵及入库河道以人工排渠为主有关,为科学合理评估鱼类数量组成建议水库鱼类调查需要同时使用沉浮网。