固碳微生物分子生态学研究

 减缓大气“温室效应”是目前最重要且亟待解决的环境问题之一。自养微生物具有极强的环境适应性和不容忽视的固碳潜力，研究微生物固定CO2的分子生态机理对于缓解全球气候变暖具有重要科学意义。目前发现的5条主要生物固碳途径中，卡尔文循环是自养生物固定CO2的主要途径，其中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RubisCO）是卡尔文循环中的关键酶，因此RubisCO及其编码基因被许多学者用于不同生态环境中固碳微生物群落结构和多样性的研究。以前的研究主要集中在水生生态系统，揭示了不同水生生态系统中固碳微生物的群落特点及其对不同生境的响应规律。近几年，随着陆地生态系统固碳微生物分子生态学研究的深入，国外学者发现土壤中存在大量的固碳自养微生物，它们在土壤中所起的具体作用和贡献有待进一步研究和验证。至今，国内针对土壤固碳微生物分子生态学的研究还未见报道。论文对固定CO2的微生物种类、固定机理以及近年来关于微生物固定CO2的分子生态学的研究进行了分析和总结，讨论了固碳微生物分子生态学研究存在的主要问题和今后的发展方向，旨在为中国固碳微生物分子生态学研究提供参考。     

气相色谱-质谱联用法测定瘤胃液中的甲酸和其他6种挥发性脂肪酸

本试验旨在建立一种测定瘤胃液中甲酸、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸的气相色谱-质谱联用方法。样品选用湘东黑山羊和荷斯坦奶牛的瘤胃液,18000 r/min离心10 min,取上层清液。将上层清液与25%的偏磷酸按照9∶1(v∶v)的比例混合均匀,静置0.5 h后,4℃条件下18000 r/min离心10 min,取上清液过0.22μm滤膜,进行气相色谱-质谱分析。以DB-FFAP毛细管柱进行分离,甲酸、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸在9 min内达到基线分离。结果表明:这7种组分色谱峰保留时间的相对标准偏差均小于0.5%,峰面积的相对标准偏差均小于5.0%。甲酸、乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸分别在0.8~121.0μg/mL、0.3~3081.0μg/mL、0.4~1165.2μg/mL、0.4~275.1μg/mL、0.2~543.0μg/mL、0.5~129.9μg/mL和0.4~271.5μg/mL内线性关系良好,线性相关系数均达到0.998以上,检出限(3倍信噪比)在0.069~0.252μg/mL。山羊和奶牛瘤胃液样品的加标回收率分别为91.8%~103.8%和78.7%~95.2%。本试验建立的测定瘤胃液中甲酸以及其他6种挥发性脂肪酸的气相色谱-质谱联用方法选择性强、样品用量少、操作简单,可为反刍动物瘤胃碳水化合物代谢及甲烷生成的相关研究提供技术支撑。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤全钾不确定度的评定与表示

采用电感耦合等离子体发射光谱法对土壤地球化学样品(NST-4,四川紫色土)中的钾含量进行测定,并对测量结果进行不确定度评定与表示。分析了整个检测过程中产生不确定度的来源,包括试样称样、标准溶液配制、校准曲线拟合、玻璃量具、仪器及实验重复性等分量,并计算了各分量的相对标准不确定度,发现测量结果不确定度受标准曲线稀释配制影响最大。按GB/T 27418-2017《测量不确定度评定和表示》的规定进行评定,土壤样品(NST-4,四川紫色土)中钾含量为20.2 g/kg时的测量扩展不确定度是0.7 g/kg(k=2,置信概率为95%)。     

植物全氮的AA3型流动分析仪测定方法研究

为了验证AA3流动分析仪测定植物中总凯氏氮的可行性,对不同硫酸浓度样品所用缓冲试剂中Na OH用量进行了筛选,将结果与常规的植物中总凯氏氮测定方法(FIAstar 5000流动分析仪)所测结果进行比较,并考察其测定结果的准确性及稳定性。结果表明:与FIAstar5000法相比,利用AA3流动分析仪测定植物的全氮含量结果无显著差异;采用0.10 m L/min进样管时,其检测范围为0~70 mg/L;采用0.23m L/min进样管时,其检测范围为0~50 mg/L;标准曲线相关系数达0.999以上,平均回收率为97.10%~105.30%,检出限为0.07~0.08 mg/L。这表明AA3测定植物全氮的方法准确,可靠,可以推广使用。     

ICP-OES酶标仪法与国标法测定土壤全磷的比较

为了提高土壤样品全磷含量的检测效率,研究了电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasmaoptical emission spectrometer,ICP-OES)、多功能酶标仪在土壤全磷含量检测的应用,并与国标法的测定结果进行了比较。结果表明,利用ICP-OES、多功能酶标仪测定土壤全磷结果可信,检测线性范围为0~100 mg/L、0~2 mg/L,r20.995,较国标法的0~1mg/L拓宽了检测范围;检出限为0.000015mg/L、0.0085mg/L,回收率介于95%~108%,这2种方法的测定结果与国标方法无显著性差异。本文为土壤全磷的检测提供了2种快速、高效的检测方法 ,对快速测试大量土壤样品的全磷含量,及时指导农业生产具有现实意义。     

红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响

利用中国科学院桃源农业生态试验站坡地不同利用方式长期定位观测试验场农田、自然恢复和茶园土壤为研究对象,直接从土壤中抽提总DNA,应用T-RFLP和RT-PCR技术研究红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,红壤坡地三种土地利用方式土壤细菌多样性指数农田>茶园>自然恢复(p<0.05),但土壤细菌数量茶园>自然恢复>农田(p<0.05),茶园土壤细菌数量是农田的8.76倍。基于T-RFLP图谱的样品间相似性指数和主要限制性片段(T-RFs)定性分析均表明,农田与茶园和自然恢复土壤均存在显著的差异(p<0.05),而茶园和自然恢复土壤细菌群落比较相似。不同土地利用方式土壤有机质、有效磷和速效钾均对土壤细菌群落结构产生显著影响(p<0.05)。综合考虑经济效益和保持红壤坡地的可持续利用,茶园将成为中国南方红壤丘陵坡地可持续利用的一种有效方式。     

长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构和数量的影响

 【目的】通过对土壤细菌数量和多样性的研究,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物生态的影响规律,为中国稻田土壤科学施肥、维护健康土壤微生物生态系统及农业可持续发展等方面提供重要理论和实践依据。【方法】采用末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）和实时定量（real-time）PCR方法,研究湖南省望城县施用化肥（NPK）和秸秆还田（NPKS）对水稻土细菌群落结构及其多样性和数量的影响。【结果】T-RFLP分析结果表明红壤性水稻土细菌的优势类群为变形菌（150 bp;相对丰度33%—37%）和放线菌（67 bp;相对丰度20%—25%）,施肥对土壤细菌群落结构及其多样性产生了显著影响。典范对应分析（CCA)表明不同处理间细菌群落结构差异显著,而土壤pH和有机碳是影响土壤细菌群落结构的主要因子。多样性指数分析（香农指数和均匀度指数）显示秸秆还田处理的土壤细菌多样性最高,施肥处理（氮磷钾配施和秸秆还田）的土壤细菌多样性均高于不施肥处理。通过实时PCR技术定量了3种施肥处理的土壤细菌数量（4.34×1010—10.94×1010 个拷贝16S rDNA每克土）,与不施肥相比,施肥后土壤细菌数量增加了50%—100%。【结论】长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构及其多样性和数量均产生了深刻的影响,长期化肥和秸秆还田,土壤质量和土壤肥力提高,土壤细菌种群多样性和数量显著增加。     

优化测定表观消化率指示剂二氧化钛含量前处理方法的研究

旨在解决测定指示剂二氧化钛前处理方法描述不详细、测定结果变异系数大的问题，实现快速准确测定饲料中二氧化钛含量，以准确测定畜禽消化试验消化率，进而准确评定饲料品质。试验以秸秆饲料为研究对象，电感耦合等离子体发射光谱仪为检测仪器，优化了电热板硫酸消解法中硫酸铵用量与升温程序等条件，建立了硫酸消解-电感耦合等离子体发射光谱仪检测饲料中二氧化钛含量的方法；并比较了电热板硫酸消解、氢氟酸消解及干灰化3种前处理方法。结果表明，电热板硫酸消解法检测结果的精密度、回收率均优于氢氟酸消解法和灰化法，且钛在0～200 mg/L检测范围内，线性关系良好，相关系数为1.00；变异系数不大于1.32%；二氧化钛回收率大于97.1%。该方法简便、快捷，具有较宽的线性范围、较高的准确度和精密度，适用于消化试验中指示剂二氧化钛含量的批量测定，可为快速准确地测定养分表观消化率及评定饲料品质提供技术支撑。