岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

调理剂(微肥)对水稻产量及稻谷中重金属的影响

通过田间小区试验，研究了9种水稻产量和铅、镉的差异，并研究了9种调理剂在水稻不同生长其施用对晚稻产量及稻米重金属的影响。结果表明：（1）泰优398中铅和镉的含量均较低，且均未超标；最优的水稻品种为早丰优华占，其次是泰优398和桃湖优莉晶；（2）调理剂A和钝化剂A作基肥处理后稻谷中铅超标，分别超出了20%和15%；仅有石灰处理的稻谷中铅的含量降低了20%；稻谷中镉均未超标；微肥作基肥施加后稻谷中镉均有不同程度的增加；处理后稻谷产量均有增加，其中调理剂B施加后稻谷产量增加最多，增加了22.42%；石灰施加后理增加3.38%；（3）石灰和硒肥作追肥施加后稻谷中铅的含量均降低88.24%；硅肥、硒肥和铁肥作追肥施加后稻谷中镉分别降低了62.92%、52.81%和44.94%；石灰、铁肥和硒肥施加后稻谷产量降低0.04%、0.14%和5.25%；锌肥和硅肥施加后稻谷产量增加10.08%和0.16%；硅肥和石灰作追肥处理效果最佳。     

甜菜BvGSTU9基因的生物信息学及在镉胁迫下的表达分析

为了进一步研究甜菜谷胱甘肽转移酶BvGSTU9 (LOC104894060)在重金属胁迫过程中的功能。本研究以‘780016B/12优’为实验材料,对该基因序列特征、结构、功能进行预测分析,并利用qPCR检测该基因在不同浓度镉胁迫下的表达量变化。结果显示甜菜BvGSTU9基因全长925 bp,开放阅读框675 bp,编码了由224个氨基酸组成的不稳定膜外蛋白。BvGSTU9与菠菜、藜麦的氨基酸序列相似性较高,与系统发育进化树分析结果基本相符。二级和三级结构预测表明该基因主要由α-螺旋、β-折叠、延伸链及无规则卷曲组成。qPCR显示BvGSTU9基因在不同浓度的镉胁迫下均受到不同程度的诱导,因此可以推断甜菜BvGSTU9基因无论从结构还是功能上,与镉逆境胁迫存在着一定的应答关系。研究结果也为甜菜耐重金属镉机制研究提供参考依据。     

水稻田土壤铁锰氧化菌的分离与鉴定

铁、锰氧化物可以富集、钝化重金属,在一定程度上阻止其进入水稻根系,对于土壤污染修复,降低水稻污染风险有重要的生态意义.采用改良纤毛菌培养基,单菌落稀释转接法分离纯化铁锰氧化菌,分析相关菌株的形态特征,对菌株的16S rRNA基因序列进行测定分析,对其及产物进行电镜扫描与能谱分析,并分析产物对重金属镉的吸附效率.结果分离得到具有铁锰氧化功能的菌株5株,形状为椭球至短杆状,均为不动杆菌属(Acinetobacter).能谱分析表明,除MOB4之外菌株样品均有明显Fe和Mn波峰,以及O波峰,推断有大量铁锰氧化物存在.液体培养表明,接种菌株可使培养液中的镉含量下降35.25％,下降率远高于对照.综上所述,通过筛选获得菌株为不动杆菌属,具有氧化铁、锰的功能,并可能促进介质中氧化铁的生成,进而提高对介质中溶解态重金属镉的吸附.     

湿地松针叶碳氮稳定同位素及水分利用效率

以福建省福州市滨海沙地湿地松(Pinus elliottii)人工林为研究对象,采用同位素质谱仪测定不同叶龄(当年生、1年生、2年生)针叶碳氮同位素丰度值(δ13C、δ15N),然后运用δ13C值来估算碳同位素分辨率(△13C)和水分利用效率(WUE),研究叶龄对湿地松针叶碳氮稳定同位素组成、△13C、WUE的影响,从而为滨海沙地湿地松人工林的科学经营提供依据.结果 表明:C3植物湿地松针叶的δ13C、δ15N、△13C、WUE的平均值分别为(-2.9323±0.0897)％、(-0.4752±0.0245)％、(2.1224±0.0944)％和(30.842±5.038) μmol·mol-1,但是叶片的δ13C、δ15N值均低于全国平均值,而且δ15N值偏负.叶龄对δ13C、δ15N、△13C、WUE均有显著影响(P＜0.05),其中δ13C、δ15N、WUE随叶龄增加而降低,△13C随叶龄增加而增加.湿地松针叶的δ13C与δ15N呈极显著线性正相关(y=3.553x-1.244,R2=0.945,P＜O.001).     

碳同位素技术在陆地土壤碳循环中的应用

碳同位素技术,着重论述了陆生系统中碳循环过程的~(13)C、~(14)C测定的基本原理及相关方法。聚焦同位素法在土壤有机碳、作物光合碳、土壤呼吸等方面的研究进展及应用实例,在此基础上,提出了全球碳循环研究的未来重点:全球背景下光合碳的循环特征;土壤有机碳的来源、分布和周转;土壤呼吸的区分及环境响应问题;大气二氧化碳增多背景下,土壤碳转化与土壤微生物群落结构的关系;~(13)C-PLFA技术的交叉取食风险评估。     

导入野生罗勒基因的烟草对镉胁迫的耐性与生理响应

为选育修复污染土壤的植物新种质,通过普通烟草与野生罗勒远缘杂交获得了F2材料,采用水培法分析了亲本及其112个F2单株的幼苗对300μmol/L CdCl2胁迫的耐受性和生理响应。结果表明,亲本罗勒镉的地上部积累量、富集系数和转运系数分别高达178.4 mg/kg,3.25和2.85,分别是亲本烟草78-04的3.8倍、3.7倍和15.8倍;亲本间叶片丙二醛、脯氨酸含量以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性对镉胁迫的响应存在明显差异。与亲本相比,筛选出的4个F2优良单株对镉的耐受能力表现突出,株高、根长、鲜质量等性状优于亲本植株,其抗氧化和渗透调节水平显著提高。这些差异可能与遗传因素和基因变异有关。     

氧化镁负载的油茶壳基生物炭的制备及其吸附镉性能研究

重金属污染,尤其是废水中的镉污染,是环境和人类关注的重点,吸附是解决水体镉污染的有效手段。本文以油茶壳为碳源,氯化镁为活化剂,在500～700℃氮气气氛下制备了负载氧化镁的油茶壳基生物炭(MgO@AC-x,x为炭化温度),通过静态吸附实验研究了其对水中Cd~(2+)的最佳吸附条件。结果表明:室温下,p H为6时,初始Cd~(2+)质量浓度为100 mg·L~(-1),吸附剂加入量为1g·L~(-1),吸附时间为180 min时,MgO@AC-500对Cd~(2+)的去除率98.78%。根据Langmuir热力学模型拟合,MgO@AC-500对Cd~(2+)的最大吸附量为913 mg·g~(-1)。经6次循环后,MgO@AC-500对Cd~(2+)的吸附量下降了16.53%,生物炭具有良好的循环再生性能。该研究为农林废弃物资源化用于废水中重金属处理提供理论依据和技术支撑。     

硅对水稻生长的影响及其缓解镉毒害机理研究进展

为研发高效硅肥和防治农田镉污染提供借鉴资料,本文综述了施加硅肥对水稻生长发育的影响,包括提高水稻产量和品质,增强抗倒伏、抗病虫害及干旱等逆境的能力,尤其是增强抗镉毒害等能力。并从生理学机制和土壤学机制两方面重点分析了施加硅肥对缓解镉毒害作用的可能机理。生理学机制方面：硅通过参与水稻的生理代谢活动,使水稻抗氧化系统酶的活性和清除自由基的能力增强;抑制镉的吸收及其在水稻体内的运输;硅与镉在水稻体内的螯合和区隔作用。土壤学机制方面：硅肥改变土壤理化性质,降低土壤中有效态镉的含量;硅镉吸附沉淀作用,减少水稻对镉吸收。最后针对硅肥的开发利用及技术推广提出展望。     

基于GC-MS对水稻种子耐镉差异代谢物的筛选与分析

为了筛选耐镉性较好的水稻品种,本研究利用气相色谱质谱联用仪,对24份不同耐镉程度的水稻品种进行了代谢物的定性与定量分析,通过主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等多元统计分析方法筛选出水稻耐镉差异性代谢物。结果表明:24份水稻种子共检测出59种主要代谢产物,有机酸类物质可将不同耐镉水平的水稻区分开;同时结合PLS-DA与T检验筛选后得出4种差异代谢物(VIP>1,p<0.05),其中9,12-亚油酸主要存在于低耐品种,而丙二酸、扁桃酸和D-甘露醇主要存在于高耐品种中。说明有机酸类物质与水稻耐镉性相关,可作为区分水稻种子耐镉差异的标志代谢物。