微量热法在土壤微生物研究中的应用进展

一切生命过程都伴随着热效应。微量热法可对这些热效应进行精确的跟踪,并表征其过程。微量热法已广泛应用于医药、生化等研究领域,但在土壤微生物研究中却鲜有应用。本文简要介绍微量热法的原理和实验方法,综述其在土壤微生物研究中的应用现状并展望其应用前景,以期为土壤微生物研究提供新的思路和技术。     

通过微量量热法研究Cd2+在针铁矿上的吸附机制

A study on energy changes and mechanisms of Cd sorbed on goethite was performed using the technique of microcalorimetry.The data of the amount of Cd sorpion(Aq) and concentration of Cd in equilibrium solution(Ce),and the data of Aq and the heat effect(AH) caused by Cd^2 sorption on goethite all fitted Langmuir isotherm.The amount of heat released from Cd sorption on goethite increased with the amount of Ce or Aq.The reaction process of Cd sorption on goethite may be divided into five stages and three plateaus,depending on the variation of enthalpy change(ΔaHm) of Cd sorption with Aq,which implied three mechanisms of interaction between Cd and goethite.The experimental results showed that the microcalorimetry may be useful for determination of microcalorie variation in soil.     

固定化微生物技术及其在污染土壤修复中的应用

固定化微生物技术是一种新的生物处理技术,与普通生物处理法相比有许多优点.本文对固定化微生物的制备方法、固定化微生物的载体、固定化微生物的反应特性以及固定化微生物技术在污染土壤治理中的应用和研究进展状况进行了综述,并对其今后的发展方向作了探讨.     

PLFAs稳定同位素技术及其在土壤微生物学中的应用

磷脂脂肪酸(PLFAs)是微生物细胞膜的重要组分,可作为活体微生物的生物标记物。稳定同位素技术与生物标记物相结合为揭示微生物种群结构及其功能提供了一种有效的方法,可用来阐明复杂土壤生态系统中微生物源有机质代谢途径以及个别微生物种群特征,将特定微生物种群与相应生物化学过程相联系。介绍了PLFAs稳定同位素分析技术,包括气相色谱-燃烧-同位素比例质谱(GC-c-IRMS),气相色谱-质谱联机(GC-MS)以及核磁共振(NMR),并描述上述方法在土壤微生物学中的应用以及其优缺点。     

地理加权回归及其在土壤和环境科学上的应用前景

地理加权回归(GWR)是近些年来出现的一种新的空间局部回归技术。它是将数据的空间位置嵌入线性回归模型中,以此来探测空间关系的非平稳性。在运用于空间数据分析方面,相对于传统的普通最小二乘回归法,具有明显的优势。本文首先介绍了GWR的理论起源并描述了该方法的基本原理、存在的不足以及后来的扩展;然后为了更准确地了解GWR的应用状况和研究进展,进行了一个文献调查;接着回顾了GWR在土壤和环境科学上的初步应用情况;最后对该方法在土壤和环境科学上的应用前景作了展望。目的是为我国土壤和环境科学领域的同行了解和应用GWR提供参考。经过国内外研究者多年的研究和实践,GWR方法已被证明是一个理论上较为成熟,能够应用到实际研究中的优秀空间统计学方法。因此,GWR在土壤和环境科学上将会有着广泛的应用前景。     

土壤热通量板测量误差及Philip修正公式的适用性

土壤热通量的测量是地表热量平衡研究中重要的一部分。测量土壤热通量有很多种方法,其中热通量板法简单易行但准确度无法判定。采用计算机模拟与室内实验相结合的方法,研究土壤热通量板测量误差及影响因素;将土壤作为均匀介质,将热通量板作为复合材料,研究复合材料在均匀介质中对温度场和热流分布的影响。此外,本文还对Philip在1961年提出的修正公式的效果进行了分析。结果表明,当土壤与热通量板的热导率接近时,热通量的测量误差较小;Philip修正公式在瞬态条件下的适用性较差。本研究表明,由于热通量板与土壤二者热导率的差异,热流在板边缘处会扭曲,从而导致热通量测量误差;由于Philip公式在推导过程中存在简化运算的处理,在土壤温度随时间波动的情况下,校正值与理论值间仍存在差异的现象,表明该公式的适用范围有限。     

土壤微生物在持续农业中的作用与应用前景

以１９９４年７月在墨西哥举行的第１５届国际土壤科学大会上有关土壤微生物的内容为主，综述了土壤微生物（包括土壤动物）在持续农业中的作用。内容包括：根际微生物与植物生长；持续农业中的生物固氮；菌根与持续农业；土壤动物交替导致土壤功能的变化；土传植物病原菌的生物防治；土壤与生物多样性以及土壤的生物修复。     

分形理论在土壤科学中的应用及其展望

分形（Ｆｒａｃｔａｌ）理论应用于土壤科学中，探讨解决其微观，宏观领域中众多复杂性的问题，是一种全新思路和方法，本文在对分形的概念进行简要阐述的基础上，介绍了近几个年来分形理论在土壤科学研究中所取得一些成果，并就分形理论今后在土壤科学中应用的前景作了展望。     

探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响

在利用热脉冲方法测定热特性时,通常对探针形状做理想化处理,即假设探针为线性热源,热导率无限大而热容量为零。在实际应用中,探针本身的有限特性(有限半径以及有限热容量)会导致热特性测定误差。为了研究探针有限特性对热脉冲技术测定土壤热特性的影响,该研究采用改进的热脉冲探针(直径2 mm、长度40 mm、间距8 mm)测定土壤热特性,并分别使用PILS(pulsed infinite line source,无限长线性脉冲热源)和ICPC(identical cylindrical perfect conductors,近似圆柱形完美导体)2种理论估计土壤热特性,比较分析了探针有限特性对热脉冲技术测定热特性结果的影响。结果表明:1)与PILS理论相比,利用ICPC理论拟合得到的温度升高曲线,可以有效减少探针有限半径和热容量对土壤热特性测定结果的影响。与ICPC理论相比,在0.03~0.25 m3/m3的含水率范围内,用PILS理论得到的砂土热扩散率和热导率分别偏低11.8%和5.2%;与模拟热容量相比,PILS和ICPC理论分别将热容量高估16.1%和7.9%;2)探针有限特性对土壤热特性的影响与含水率有关:在干土上最大;随着土壤含水率的增加,其影响逐渐降低。该研究对提高热脉冲技术测定土壤热特性的准确性具有指导意义。     

同位素稀释技术在土壤微量元素地球化学活性分析中的应用

土壤中微量元素的地球化学活性是评价土壤质量以及环境风险的重要指标.现有的分析方法虽多,但因技术限制难以适用于所有类型的土壤,致使标准不统一,对科研工作提供的参考性不足.同位素稀释技术(isotopic dilution technique)对固/液交换过程造成的扰动极小,近年来被越来越多的研究人员认为是量化土壤微量元素...     

聚丙烯酸盐类土壤改良剂对燕麦土壤微生物量氮及酶活性的影响

以燕麦田土壤为研究对象,探讨了聚丙烯酸盐类土壤改良剂及其复配(聚丙烯酸钾、聚丙烯酰胺、腐植酸钾、聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾)对燕麦田土壤微生物量氮及土壤酶活性的影响。结果表明,不同土壤改良剂均能提高土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,各指标分别比对照增加了8.24%～30.22%、7.60%～19.29%、5.15%～29.45%和27.86%～68.86%;土壤改良剂能促使燕麦全生育期内0～10、10～20和20～40 cm各土层的土壤微生物量氮含量显著提高,聚丙烯酸钾+腐植酸钾和聚丙烯酰胺+腐植酸钾复配处理较其各单施效果显著,随土壤深度的增加土壤微生物量氮逐层递减;与对照相比,土壤改良剂能显著提高燕麦全生育期各土层过氧化氢酶活性,在抽穗期活性最高,且以聚丙烯酸钾+腐植酸钾较高;但对于脲酶,聚丙烯酸钾+腐植酸钾、聚丙烯酰胺+腐植酸钾和腐植酸钾3个处理在苗期显著低于对照,在抽穗期和成熟期高于对照,两种酶活性均随土壤深度的增加逐渐降低。     

污泥生物炭对杨树人工林土壤环境质量的影响

通过田间实验,研究污泥生物炭(SSBC)施用对杨树人工林土壤理化性质、重金属含量、土壤微生物生物量碳氮以及土壤酶活性的影响。试验设置4个处理:对照 (CK: 0 t·hm-2)、低量(LS: 15 t·hm-2)、中量(MS: 30 t·hm-2)及高量(HS: 60 t·hm-2)。结果表明:SSBC的施用可降低土壤pH,增加土壤EC值;随着SSBC用量的增加,土壤营养成分和重金属含量均呈现增加趋势,其中SOC增加18.4~47.9%、全N含量增加20.4~46.5%、全P含量增加27.9~74.9%、有效氮增加4.2~23.1%及有效磷增加16.3~ 28.3%,且重金属污染可控。SSBC提高微生物生物量碳氮含量,并使土壤 β-葡糖苷酶(BG)、N-乙酰-葡糖苷酶(NAG)和蛋白酶(LAP)活性显著增加,即BG、NAG和LAP分别增加17.1%~35.3%、18.1~36.8%及29.3~70.3%,其中MS处理的增幅最大。总体而言,SSBC的应用不仅显著增加土壤营养成分,而且改善部分微生物环境,致使土壤环境质量一定程度上有所改善。     

Potential applications of soil microbial ecology and next-generation sequencing in criminal investigations

The complex relationships between the changes in microbial community profiles and postmortem interval (PMI) estimates have recently been discussed in the forensic literature. Edaphic, necrobiomic microorganisms at the cadaver-soil interface construct multi-species communities that change in richness and activity when the host body dies and begins to decompose. Characterization of these dynamic changes has been made possible by current advances in high throughput, next-generation platforms. The effectiveness of these metagenomic technologies is that they pride the foundations of a framework for identification of grave sites and the determination of postmortem timelines, or “microbial clocks.” The proposed clocks may help substantiate the estimation of PMI. Studies have demonstrated the differences between soils collected at grave sites and control soils which may be useful in identifying clandestine grave sites. In this review is the discussion of the recent and formative findings involving sequencing applications of soil microbial communities relating the differences in taxon richness and abundance patterns as molecular tools with broad and important applications in forensics.     

土壤基质吸力与土壤微生物活性关系的研究

研究了土壤微生物活性与土壤基膜吸力的关系，将土壤发泡点，即土壤导气率由0突变为非0时的基质吸力，与微生物的最高呼吸活性相联系，试图证明土壤微生物的最高活性发生于略高于土壤发泡点的基模吸力。对粗沙土、细沙土和砂壤土三种轻质地土壤的测定表明，土壤微生物的最高呼吸活性发生在略高于土壤发泡吸力的基质吸力。土壤基模吸力较小时微生物活性到达最高值的速度较慢，土壤基模吸力在发泡点附近时，微生物活性到达最高值的速度较快。     

苹果与小麦间作对土壤养分状况及生物活性的影响

通过测定苹果与小麦间作条件下土壤养分及土壤生物活性的变化,探讨了种植方式对农田土壤肥力的影响。结果表明,土壤有机质、全磷及速效磷含量和几种主要土壤酶活性、微生物数量存在离树距内的空间变异。距树越近,有机质含量越高,全磷及速效磷含量越低;树冠区及近冠区几种主要水解酶和氧化酶活性显著受抑,且细菌、放线菌总数和解磷菌、纤维分解菌数量减少。     

紫云英与化肥配施对稻田土壤养分和微生物学特性的影响

在安徽沿江双季稻区,通过4年田间定位试验研究了不同用量紫云英绿肥与化肥配施对水稻产量、土壤肥力和土壤微生物数量及活度的影响。结果表明,施用紫云英绿肥比不施肥增产40.75%~92.10%,比单施化肥处理增产26.30%~36.49%;与纯施化肥相比较,施用紫云英处理的微生物总量增加了48.26%~115.78%,微生物活度增加了5.88%~29.41%,且施用紫云英土壤全N、碱解N、有效P、速效K和有机质含量均较高。简单相关分析表明,土壤微生物特性与土壤全N、碱解N之间具有极显著的相关性。施肥土壤有机质含量与细菌总数之间无直接相关性,而与真菌、放线菌数量及微生物活度正相关。土壤微生物及土壤养分分析发现,化肥量70%与紫云英22 500 kg·hm-2配施比较适宜于安徽沿江双季稻区早稻生产。     

连年翻压绿肥对植烟土壤微生物量及酶活性的影响

通过3年田间定位试验,研究连年翻压绿肥对植烟土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响。结果表明,连年翻压绿肥能提高土壤微生物量碳、氮及土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的活性,且随翻压年限的增加而增加。整个生育期,翻压3年绿肥的处理与对照相比微生物量碳、氮分别提高31.0%~67.1%、23.0%~145.1%;土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性分别提高34.4%~51.9%、11.0%~18.6%、58.0%~172.7%、24.0%~50.0%,表明翻压绿肥后土壤生物过程活跃,利于有机物质的转化和烤烟正常生长所需的营养供应。动态变化特征表明,翻压绿肥1、2、3年的各处理微生物量碳、氮均在团棵期出现峰值,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶均在旺长期出现峰值。在出现峰值时翻压3年的处理与对照相比微生物量碳、氮分别提高67.1%、60.7%;土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性分别提高51.9%、14.2%、30.6%。此时正值生育旺期,利于烟株生长发育,说明连年翻压绿肥后培肥土壤效果显著。土壤微生物量C、N和酶活性能灵敏反映土壤肥力的变化,可作为评价土壤质量的生物学指标。     

病毒在不同环境介质中去向研究进展

来自污水污泥等源头的病毒进入土壤和水环境后对人畜健康构成威胁,因而阐明病毒在不同环境中的去向是建立安全、高效病毒防治技术的基础.本文在已有研究的基础上,综述了病毒在水体、土壤中的去向,及病毒去除材料的去除效率和机制;明确了气-水界面、本土微生物、有机质含量及其组成等因素对病毒去向有显著影响;比较分析了基于高吸附性和铁铝氧化物致死性的活性炭和富铁铝材料等的病毒去除效率.最后从研究介质选择、病毒去除材料的潜在应用前景、及本土微生物组成对病毒去向影响角度提出了需进一步研究的一些建议.     

农业土壤中频繁施用有机质提高土壤抑菌作用

Soil-borne plant pathogens are among the most important limiting factors for the productivity of agro-ecosystems.Fungistasis is the natural capability of soils to inhibit the germination and growth of soil-borne fungi in the presence of optimal abiotic conditions.The objective of this study was to assess the effects of different soil managements,in terms of soil amendment types and frequency of application,on fungistasis.For this purpose,a microcosm experiment was performed by conditioning a soil with frequent applications of organic matter with contrasting biochemical quality (i.e.,glucose,alfalfa straw and wheat straw).Thereafter,the fungistasis response was assessed on four fungi (Aspergillus niger,Botrytis cinerea,Pyrenochaeta lycopersici and Trichoderma harzianum).Conditioned soils were characterized by measuring microbial activity (soil respiration) and functional diversity using the BIOLOG EcoPlatesTM method.Results showed that irrespective of the fungal species and amendment types,frequent applications of organic matter reduced fungistasis relief and shortened the time required for fungistasis restoration.The frequent addition of easily decomposable organic compounds enhanced soil respiration and its specific catabolic capabilities.This study demonstrated that frequent applications of organic matter affected soil fungistasis likely as a result of higher microbial activity and functional diversity.