耐砷真菌与芦苇联合对砷污染土壤修复作用的研究

通过盆栽模拟试验研究了添加耐砷真菌联合芦苇对土壤砷的吸收及对重金属污染土壤修复的影响.结果表明:施用耐砷真菌能促进芦苇植株的生长,K2处理的地上部干重、K3处理的地下部干重均明显高于对照(CK+P);施菌处理的芦苇地上茎、地下茎及根的砷含量均高于对照(CK+P),其中K3处理的地下茎砷含量达6.18 mg/kg,高出对...     

芦苇对砷的吸收运转及对砷污染土壤的修复效果

通过盆栽模拟试验,设置6个土壤砷浓度,以芦苇为砷污染土壤修复材料,对其在砷污染土壤环境中的吸收、转运规律及去除效果进行了研究。结果表明,不同砷浓度胁迫90 d,芦苇地上地下部分鲜质量、干质量随土壤砷浓度逐渐加大呈现先增加再逐渐减少的趋势,50 mg/kg砷浓度时,芦苇的地下鲜质量、地上干质量及地下干质量在各浓度砷胁迫中达到最大值,分别为19.85、8.76、7.72 g;芦苇地上茎、地下茎、叶及根的砷含量均随着外源砷浓度的增大而增大,芦苇各部位对砷的累积能力表现为根叶地上茎地下茎;芦苇根际土中的砷含量小于非根际土的砷含量,根际土和非根际土中的砷含量均小于未栽种芦苇的对照土。芦苇具有吸收、累积土壤砷的作用,可用于砷污染土壤的植物修复材料。     

不同氮肥水平下玉米根际土壤特性与产量的关系

【目的】明确不同生育时期根际土壤特性与玉米籽粒产量之间的关系,能够为生产上合理施肥、提高氮素利用效率和减轻环境污染提供理论依据。【方法】2012年大田设置5个氮肥梯度固定施肥样地（对照、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2和360 kg·hm^-2,分别简写为CK、N180、N240、N300和N360）,并于2012、2013和2014年连续3年在玉米拔节、吐丝、成熟3个关键生育时期测定玉米根际和非根际土壤铵态氮、硝态氮、脲酶、过氧化氢酶、pH,同时测定玉米根系和地上部生物量及其氮素累积量,重点分析CK、N240和N360 3个处理根际土壤特性以及植株氮素累积量与玉米籽粒产量之间的关系。【结果】与CK相比,4个施肥处理（N180、N240、N300和N360）3年产量的平均值分别增加了23.85%、36.40%、39.87%和34.78%;其地上部不同阶段氮素累积量均显著高于CK（2012年播种-拔节除外）,并随施肥量增加呈先增加后降低趋势。与CK相比,4个施肥处理根际土硝态氮含量分别增加23.38%、57.13%、57.87%和69.74%,非根际土壤硝态氮分别增加59.49%、92.01%、132.08%和179.35%。随施氮量的增加根际土铵态氮含量显著增加;与CK相比,4个施肥处理3年的非根际土壤铵态氮含量分别增加4.27%、3.51%、5.04%和26.26%。根际土壤pH和非根际土壤pH均随着氮肥施用量的增加而降低,其中根际土壤和非根际土壤pH的变化范围分别为4.5-6.7和5.5-7.2。与非根际土pH相比,根际土壤pH平均降低5%。根际土壤脲酶活性随氮肥用量的增加呈先增加后降低趋势。与对照相比,4个施氮处理3年非根际土壤脲酶活性平均值分别增加了4.02%、14.73%、24.55%和19.64%。根际土和非根际土过氧化氢酶活性均随氮肥用量的增加而降低,与CK相比,4个施氮处理3年的非根际土壤过氧化氢酶活性平均值分别降低了3.03%、5.09%、8.24%和12.67%。CK、N240和N360 3个处理不同生育时期玉米根际土壤特性以及植株氮素累积量与籽粒产量之间的相关分析结果表明,拔节期根际土壤硝态氮含量连续3年均与产量呈显著正相关。吐丝期玉米根际和非根际土壤硝态氮、根际土壤铵态氮和非根际土pH均与籽粒产量呈显著正相关;其中2013和2014年根际脲酶活性和根际土壤pH与产量的相关性也达到显著水平。2013和2014年成熟期根际和非根际土硝态氮含量也与玉米产量呈显著相关。主成分分析表明,玉米籽粒产量与拔节期土壤硝态氮含量、根际过氧化氢酶、地上部生物量和氮素累积量相关性较强;与吐丝期根际和非根际土壤硝态氮含量、根际土壤铵态氮含量和土壤pH以及地上部生物量及氮素累积量、根系生物量相关性较强;与成熟期地上部生物量和氮素累积量相关性较强。【结论】根据不同生育时期玉米根际土壤特性与籽粒产量之间的关系,进行合理施肥,能够保证玉米根际养分的有效供应,营造良好的根际土壤环境,提高氮素利用效率、增加玉米籽粒产量。     

添加外源耐砷菌与零价铁对土壤砷有效性和形态的影响

采用室内土壤培养试验,探讨了外源添加耐砷真菌棘孢木霉（Trichoderma asperellum L.）和零价铁对土壤砷的有效性和形态转化的影响。结果表明：向污染土壤中添加耐砷真菌棘孢木霉后,随着培养时间的延长,土壤中水溶态砷和NaHCO3提取态砷含量均呈稳定增加趋势,耐砷真菌促进了土壤中砷的溶出和释放; 培养30 d时,耐砷菌处理土壤有效砷含量比同期对照增幅达3.9%~10.7%,水溶态砷以As（Ⅴ）为主,未检测到As（Ⅲ）、一甲基胂（MMA）、二甲基胂（DMA）等其他形态的砷;随着外源零价铁的加入,土壤中砷的活性大大降低,其有效砷含量降幅为76.5%~90.4%;在耐砷菌与零价铁联合作用下,相比于单纯的零价铁处理,土壤有效砷含量显著增加（P<0.05）,因耐砷真菌棘孢木霉的加入导致零价铁对土壤砷的固定效率下降7.0%~11.1%。耐砷菌导致土壤砷活化可能主要与残渣态向非专性吸附态砷的转化等过程有关,外源零价铁对土壤砷的固定作用可能与非专性吸附态向无定形及弱晶质氧化物结合态、残渣态砷等转化过程相关;耐砷菌的加入抵消了零价铁对土壤砷的部分固定效果,但短期内（<30 d）不会构成大的影响。     

叶面施用有机硒、有机硅对水稻累积镉、砷的影响

为研究叶面施用有机硒、有机硅处理对不同种水稻品种富集重金属(砷、镉)的影响,选用10个晚稻品种及有机硒(A)、有机硅(B) 2种试剂进行田间试验,测定和分析各处理间水稻各部位砷、镉含量差异。结果表明：水稻各个部位对重金属砷、镉的累积存在明显的差异。镉在水稻中的富集规律为茎>叶>稻米;砷在水稻中的富集规律为叶>茎>稻米。喷施有机硒(A)、有机硅(B)后,水稻稻米砷含量相较于CK处理分别下降了17.0%、29.9%;稻米镉含量分别下降了44.8%、44.2%,均显著低于对照处理。同时,喷施有机硒(A)后水稻叶镉含量相较于CK处理下降了17.3%,喷施有机硅(B)后水稻叶砷含量相较于CK处理下降了17.9%,二者均显著低于CK处理。相较于CK处理,试验所用试剂未对水稻茎砷、镉含量产生显著影响。喷施有机硒(A)、有机硅(B)后,根际土壤pH值及砷、镉含量相较于CK处理差异不显著。研究表明,施用有机硒(A)、有机硅(B)均可以抑制砷、镉重金属在水稻稻米中的富集,且有机硒(A)可以抑制重金属镉在水稻叶的富集,有机硅(B)可以抑制重金属砷在水稻叶的富集。     

异丙甲草胺对根际土壤微生物数量的影响及其在根际环境中的降解研究

为探明根际微生物数量变化与有机污染物消解之间的关系,揭示根际环境中农药快速降解的机理,通过根际袋法土培试验,研究了异丙甲草胺对芹菜根际与非根际土壤微生物数量的影响及异丙甲草胺在根际与非根际土壤中的降解特性。结果表明,在试验初期,异丙甲草胺对细菌数量有一定的抑制作用,7d后土壤细菌数量增加,并高于对照土壤。异丙甲草胺对真菌的生长有一定的刺激作用,而且这种刺激作用随所用药剂浓度的提高而增强。在整个试验周期内,无论是处理土壤还是对照土壤,根际土中的微生物数量均要高于非根际土。各浓度处理条件下根际土中异丙甲草胺的半衰期均小于非根际土,1、2.5、5mg·kg-1浓度下根际土中异丙甲草胺的半衰期分别缩短为非根际土的86.22%、78.95%、77.97%,相应的降解速率常数分别为非根际土的1.16、1.27、1.28倍。在根际土壤中,异丙甲草胺更易降解。     

土壤改良对越橘根域细胞分裂素含量及年变化规律的影响

【目的】研究不同土壤改良物质对越橘Vaccinium vitis-idaea根际土和非根际土中细胞分裂素[玉米素(Z)、玉米素核苷(ZR)和异戊烯基腺苷(iPA)]含量及年变化规律的影响.【方法】以2年生盆栽越橘为试材,应用"根际微区土壤剥落分离法"收集与根系黏着程度不同的非根际土和根际土样品,用高效液相色谱法测定土壤样品细胞分裂素含量.【结果和结论】不同根域处理的根系分泌物中,玉米秸秆配施氮肥处理(k4)的细胞分裂素含量最高,其他依次为添加玉米秸秆处理(k3)、添加草炭处理(k2)、无添加(k1,对照);不同时期越橘根际土和非根际土中细胞分裂素含量总趋势为ZZRiPA,如k4处理的Z、ZR和iPA平均质量比分别为9.89、9.76和3.57 ng/g,分别比k1(对照)高出67.9%、84.2%和105.6%.越橘根系细胞分裂素含量年变化规律表现为早春时期呈上升趋势,秋末季节含量呈下降趋势,而在早春至秋末之间,根系分泌物含量较高.     

蚯蚓粪对水稻生长及根际和非根际土壤养分的影响

[目的]通过把灭菌蚯蚓粪和未灭菌蚯蚓粪施入水田作基肥,探究蚯蚓粪中微生物对水稻产量的影响。[方法]把灭菌蚯蚓粪和未灭菌蚯蚓粪通过氮、磷含量换算替代30%化肥作为基肥,设置4个处理(灭菌蚯蚓粪30%替代化肥+70%化肥、未灭菌蚯蚓粪30%替代化肥+70%化肥、100%化肥、不施肥),分析灭菌蚯蚓粪替代30%化肥对水稻产量及根际、非根际土壤有机质、pH、有效磷、硝态氮和铵态氮的影响。[结果]施用未灭菌蚯蚓粪替代30%化肥处理的水稻秸秆产量最大为(87.99±2.21) kg/hm²;施用蚯蚓粪替代部分化肥整体上可以改良酸性土壤的pH,施用化肥会加强酸性土壤的酸性,根际土的pH略低于非根际土;施用蚯蚓粪可以提高土壤全氮、全磷、全钾含量,其中根际土养分含量高于非根际土;蚯蚓粪+70%化肥增加有机质最多,根际土有机质含量比非根际土有机质含量多。[结论]施用蚯蚓粪替代30%可以提高水稻产量,提高根际土和非根际土的全氮、全磷、全钾含量,改善土壤pH,提高土壤有机质含量,蚯蚓粪中的微生物对水稻生长和产量具有促进作用。     

蚯蚓粪配施化肥对桑树根际土壤生物学特征及桑叶产量和品质的影响

【目的】研究蚯蚓粪与化肥配施对桑园根际土壤生物学特性及桑叶产量和品质的影响,为桑园配施有机肥提供参考依据。【方法】2017-2018年连续两年对种植农桑14的桑园设置4个处理[T1处理为单施100%化肥;T2处理为单施100%蚯蚓粪;T3处理为50%蚯蚓粪+50%化肥配施;以不施肥为对照(CK)],对比分析各处理根际土壤的微生物群落数量、理化性质及桑叶产量和品质。【结果】各施肥处理根际土壤的细菌数量、真菌数量和微生物总量均显著高于CK(P0.05,下同),而放线菌数量间无显著差异(P0.05,下同),其中,T3处理的细菌数量(823.78×10~(4 )CFU/g)、微生物总量(1040.95×10~(4 )CFU/g)和真菌数量(8.74×10~(4 )CFU/g)均最多,细菌数量分别比T1、T2处理和CK显著提高51.71%、14.41%和121.24%,微生物总量分别比T1、T2处理和CK显著提高37.73%、10.49%和77.49%,但真菌数量与T2处理差异不显著。各施肥处理根际土壤的pH均显著低于CK,尤其以T3处理最低,而土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于CK,尤其以T3处理最高,分别较CK提高47.05%、62.58%和49.42%;各施肥处理桑叶全年产量均显著高于CK,尤其以T3处理的产量(41 616.01 kg/hm~2)最高,分别比T1、T2处理和CK显著提高18.11%、9.49%和41.24%;各施肥处理桑叶的可溶性糖、粗蛋白和粗脂肪含量均显著高于CK,其中,T3处理的可溶性糖含量(13.64%)、粗蛋白含量(24.49%)、粗脂肪含量(6.07%)最高,可溶性糖含量分别比T1、T2处理和CK显著提高5.74%、2.33%和24.23%,粗蛋白含量分别比T1、T2处理和CK显著提高15.68%、5.15%和26.89%,但粗脂肪含量与T2处理差异不显著。【结论】50%蚯蚓粪与50%化肥配施可显著改善桑树根际土壤环境,大幅提高桑叶产量和品质。     

新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥（BC+CK）和常规NPK施肥（CK）两种,生物炭施用量22.5 t·hm^-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥（BC1+CK）、高量生物炭+常规NPK施肥（BC2+CK）和常规NPK施肥（CK）3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm^-2,高量生物炭施用量45 t·hm^-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。