土壤—微塑料混合体系中磺胺甲恶唑的解吸行为研究

微塑料影响下土壤中抗生素的解吸行为对抗生素迁移转化和生物有效性具有重要意义,本研究主要探讨不同类型微塑料对土壤抗生素解吸特征的影响。采用酸性水稻土为供试土壤,通过在土壤中添加33.4 mg·kg^-1磺胺甲恶唑后老化5 d进行批平衡解吸试验。选择聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯5种不同类型微塑料单一添加到供试土壤中,并调节不同氯化钠和富里酸浓度研究盐度和水溶性有机质探讨对土壤—微塑料混合体系中磺胺甲恶唑解吸行为的影响。结果显示：添加聚乙烯和聚苯乙烯微塑料可使土壤中磺胺甲恶唑的解吸速率降低,使土壤磺胺甲恶唑在10～48h之间出现明显的慢解吸过程;并且添加聚乙烯和聚氯乙烯微塑料还能显著(P <0.05)降低溶液中磺胺甲恶唑的平衡解吸浓度。溶液的离子类型及其强度对供试土壤磺胺甲恶唑解吸的影响未受微塑料添加的影响,但体系中添加微塑料后可减小富里酸对土壤磺胺甲恶唑解吸的影响,使磺胺甲恶唑解吸量不会随着富里酸浓度的增加而降低。总体上,在土壤—微塑料混合体系下,微塑料可改变土壤抗生素的解吸,尤其是在富含水溶性有机质土壤中,微塑料的存在能增加抗生素解吸。因此,需要进一...     

微塑料污染现状及其对土壤生态系统的影响

塑料在全球范围内大量使用,产生的微塑料对环境系统构成了潜在的威胁和不可预测的风险。土壤中微塑料的研究由于受到土壤基质复杂和微塑料来源多样的制约,面临很多困难。通过回顾有关微塑料污染及其对土壤生态系统的影响,解析了现在所面临的土壤微塑料污染问题,并针对土壤中微塑料的来源、分析检测方法,以及微塑料对土壤生态系统的影响进行了总结汇总。在此基础上对土壤微塑料污染研究进行了展望,并探讨分析了未来该领域的主要研究方向和防控措施。     

微塑料污染对土壤环境质量和微生物生态学特性的影响研究进展

微塑料这一新兴污染物已成为全球性普遍关注的重要环境问题,近年来,土壤微塑料污染也越来越受到重视。本文从土壤环境质量和微生物生态学特性的角度,综述了近几年国内外土壤微塑料污染的相关研究进展,主要包括以下几个方面:（1）微塑料对土壤物理性质和养分有效性的影响;（2）微塑料对土壤污染物的吸附和解吸作用;（3）微塑料对土壤酶活性、微生物群落结构和抗生素抗性基因的影响;（4）“微塑料圈”中微生物的群落结构及其与土壤中微生物的生态位分异特征。最后针对土壤微塑料的重点研究方向提出展望,为今后土壤微塑料污染的研究提供了科学思路。     

微塑料对农田土壤碳转化影响研究进展

近年来,微塑料的生态环境风险受到国内外广泛关注。地膜覆盖、有机肥施用、灌溉和包膜控释肥料使 用等农田管理措施导致微塑料在农田土壤中持续累积。微塑料在土壤中经过物理破碎、化学分解和生物降解等作 用发生迁移和转化,可能影响土壤碳周转,进而影响土壤碳储存和含碳气体排放。因此,通过对国内外有关文献 进行总结和整理,系统地梳理了农田土壤中微塑料的种类和来源,分析了微塑料通过提供碳源影响土壤植物呼吸, 改变酶活性和微生物群落结构,进而直接或间接影响土壤碳排放和碳转化过程,包括以下几个方面:(1)微塑料 是长碳链分子结构,进入农田对土壤有机碳含量和转化及土壤团聚体、孔隙度和含水量等理化属性造成影响; (2)土壤中真菌和细菌对不同类型微塑料的分解和碳周转作用不同;(3)微塑料通过影响植物生长、改变相关功 能基因丰度、酶活性和微生物群落组成进而影响土壤碳转换过程。基于分析微塑料在土壤中的碳转化过程,为评 估微塑料对土壤碳库的影响提供参考。     

聚乙烯微塑料对大豆生长的影响

微塑料作为一种新型污染物,近几年在国内外受到普遍关注,但是大多研究都集中在水域生态系统方面,对陆地生态中微塑料的环境行为研究甚少,尤其是对作物毒性效应的研究鲜有报道.通过盆栽试验比较不同粒径(500、1000μm)、不同浓度(1％、5％)的聚乙烯微塑料暴露下大豆生长和生理状况,以探究微塑料对大豆的毒性效应.研究结果发现...     

青藏高原高寒草甸退化对土壤氮素转化微生物基因的影响

[目的]深入分析高寒草甸退化过程中土壤氮素转化特征,明确草甸退化对土壤氮素转化微生物基因丰度的影响,为认识高寒草甸的退化机理以及科学治理高寒退化草甸提供重要依据。[方法]以青藏高原不同退化程度高寒草甸(未退化、轻度退化、中度退化、重度退化)为研究对象,利用实时定量PCR法分析退化过程中土壤理化性质及与氮素转化相关基因(nifH,amoA-AOA,amoA-AOB,narG,nirK,nirS和nosZ)丰度的变化,明确影响高寒草甸氮素转化基因的关键因子。[结果]①随退化程度的加剧,高寒草甸土壤有机碳、全氮、硝态氮及铵态氮含量逐渐降低;②高寒草甸退化降低了与氮素转化相关的固氮nifH基因、氨氧化amoA-AOA和amoA-AOB基因丰度,但增加了反硝化narG,nirS和nirK基因丰度,且在重度退化草甸丰度最高;③nifH,amoA-AOA和amoA-AOB基因与土壤有机碳、硝态氮、铵态氮及水分呈显著正相关,narG,nirS和nirK基因与土壤有机碳、硝态氮及铵态氮含量呈显著负相关,与pH值呈显著正相关。[结论]高寒草甸退化对氮素转化微生物具有重要影响,土壤有机碳、pH值及水分是影响土壤氮素转化微生物基因的主要因素。     

土壤中微塑料的污染防治综述

微塑料是一个新兴污染物,也是当今全球关注的热点,但有关土壤中微塑料的研究很少.对关于土壤中微塑料的来源、毒性及检测方法的相关文献及研究进行综述,提出了土壤中微塑料的污染防治对策及需要开展的具体工作,为土壤中微塑料的管控工作提供技术支持.     

落干对表层水稻土氮素转化及关键功能微生物丰度的影响

落干过程中稻田土壤氮素转化发生显著变化,但表层土壤不同层次的氮素转化特征及相关机制尚不清楚。通过室内土壤培养试验,探讨了落干过程中(9 d)上表层(0～5 cm)和下表层(5～10 cm)水稻土氧化还原电位(Eh)、土体氧化亚氮(N2O)浓度和排放通量等的动态变化特征,并利用实时荧光定量PCR测定氨氧化基因(古菌amoA和细菌amoA)和硝酸盐还原酶基因(narG和napA)的丰度变化。结果表明,经9 d落干上表层水稻土Eh由-200 mV上升至500 mV左右,而下表层在-200～0 mV之间波动。上表层水稻土NH4+-N含量下降速率和NO^3--N含量上升速率分别是下表层的2.8和1.8倍。落干过程中,上表层水稻土氨氧化作用可能是由氨氧化细菌(AOB)主导的,而驱动硝酸盐还原作用可能以含napA基因反硝化微生物为主。     

转BADH基因大豆对盐碱土壤氮素转化的影响

以转甜菜碱醛脱氢酶(betaine aldehyde dehydrogenase)基因(BADH)大豆、非转基因亲本‘黑农35’、野生大豆、当地栽培种‘抗线王’、耐盐碱性较差品种‘合丰50’等5种大豆品种为材料,在典型盐碱土封闭种植,于大豆苗期、花荚期、鼓粒期和成熟期取根际土,采用经典方法测定氮素转化过程相关的细菌数量、生化功能及速效氮含量等指标的动态变化,为揭示转BADH基因大豆对土壤氮素转化的影响机制提供理论支持。结果表明:与非转基因亲本相比,转BADH基因大豆对苗期和花荚期根际土壤固氮菌数量有促进作用,但抑制苗期和花荚期根际土壤氨化细菌数量,对硝化细菌数量无显著性影响;显著促进成熟期大豆根际土壤固氮作用强度,对大豆苗期、花荚期和鼓粒期根际土壤氨化作用强度有显著抑制作用,显著促进各生育时期硝化作用强度;转BADH基因大豆苗期和花荚期根际土壤铵态氮含量显著降低,对鼓粒期根际土壤铵态氮含量无显著性影响,成熟期根际土壤铵态氮含量显著增高,大豆苗期、鼓粒期和成熟期根际土壤硝态氮含量显著升高,花荚期根际硝态氮含量显著降低。研究结果说明,转BADH基因大豆通过调节苗期、花期根际土壤氮素转化功能菌数量和生化过程强度进而影响氮素转化。     

土壤中微塑料迁移及其对有机污染物的影响研究进展

塑料的广泛使用所引发的全球性环境问题不容小觑。陆地生态系统作为微塑料的主要汇集地,是污染控制的关键。本文针对土壤环境中微塑料及其对共存有机污染物迁移的影响进行综述。土壤微塑料赋存研究发现全球土壤,尤其我国农田土壤存在不同程度的微塑料污染。微塑料的赋存,在一定程度上影响土壤理化性质及陆地生态系统的微生物群落特征。环境因素、土壤理化特征、微塑料自身特性以及生物作用等不同程度地影响微塑料在土壤环境中的迁移。微塑料可通过疏水作用、静电力、π-π键等与土壤中的共存有机污染物发生相互作用,进而影响两者在土壤环境中的迁移、共迁移、环境归趋及环境毒性。未来针对土壤中微塑料的研究方向应更多关注土壤中微塑料的精准检测与标准化、土壤中微塑料迁移模型研究、微塑料老化对其环境行为的影响研究以及微塑料与共存污染物相互作用的影响研究。     

黑土区农田土壤氮循环关键过程微生物基因丰度的分布特征

土壤微生物作为碳氮循环过程的主要驱动者与作物生产和生态环境安全关系密切。目前,仅有少数基于单一氮循环过程的研究报导了功能基因的空间分布特征,缺乏关于氮循环关键过程微生物分布特征的耦联分析。本研究采用实时荧光定量PCR技术,对东北黑土农田土壤氮循环关键过程的固氮、氨氧化和反硝化过程功能基因丰度特征及对土壤因子的响应进行关联分析。研究发现,在低pH（4.5?5.0）土壤中,不同氮循环基因丰度均显著低于其他pH土壤样本。种植大豆的土壤nifH基因丰度显著高于种植玉米的土壤样本（分别高于60%和83%）。AOA amoA基因丰度显著高于AOB amoA基因丰度,AOA amoA与AOB amoA基因丰度的比值为3.1到91.0。氮循环功能基因丰度与土壤pH和TC之间存在显著的正相关关系（P < 0.01）。非度量多维尺度分析（NMDS）结果显示主要表征黑土区氮循环基因组成的NMDS1与土壤pH和TC显著正相关。方差分解分析（VPA）和随机森林分析（RF）结果显示土壤pH和TC是氮循环微生物基因丰度空间分布的最主要驱动因子。本研究发现除了土壤因子外,地理距离对农田土壤氮循环关键过程微生物分布也产生重要影响,为认识土壤微生物参与的农田生态系统的生物地球化学循环过程提供理论基础。     

利用抗性基因替换的方法将两个拷贝外源基因表达单元整合到枯草芽孢杆菌染色体基因组同一位点

本研究提供了一种新的整合多拷贝外源基因表达单元到枯草芽孢杆菌染色体同一位点的方法。以β-淀粉酶表达单元作为应用实例,本方法包括以下步骤：首先,构建含有一个拷贝β-淀粉酶表达单元的整合质粒pMLK83-CTBA,通过同源双交换获得单拷贝β-淀粉酶表达单元整合到枯草芽孢杆菌1A751染色体α-淀粉酶基因位点的菌株1A751[CTBA]Neo＋;然后,利用抗性基因替换质粒pVK71,将新霉素抗性基因替换为状观霉素抗性基因,得到1A751[CTBA]Neo-Spe＋;最后,整合质粒pMLK83-CTBA再以同源单交换方式整合到1A751[CTBA]Neo-Spe＋染色体,通过新霉素抗性和状观霉素抗性筛选出两个拷贝β-淀粉酶基因整合的重组菌1A751[CTBA2]Neo＋Spe＋。结果显示,利用此方法增加β-淀粉酶基因的拷贝数,能够显著和稳定地提高β-淀粉酶的表达量。     

土壤中抗生素抗性基因的环境行为与阻控研究进展

抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）的传播威胁着生态环境安全和人体健康,已成为一个全球性的问题。土壤中抗生素抗性基因的分布、来源、扩散传播以及消减技术已成为一个研究热点。本文在简要介绍自然环境和受人类活动干扰土壤中抗生素抗性基因分布水平的基础上,分析了土壤中抗生素抗性基因的主要来源,剖析了抗生素抗性基因由土壤向其他环境介质（水、植物）传播的规律及其影响因素,如土壤理化性质、农艺调控和环境中污染物等。进而探讨了环境中各种生物和非生物因素对土壤中抗生素抗性基因持久性的影响和环境中抗生素抗性基因的消减技术,包括好氧堆肥、厌氧发酵、水处理工艺等。最后,提出遵循“大健康（One Health）”准则,以跨学科的方法控制抗生素抗性基因在环境中的传播,以更全面地将抗生素抗性基因对人类的健康风险降低至最低水平。     

土壤抗生素抗性基因研究进展及热点分析

抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）的产生和传播对全球公共健康产生巨大威胁。土壤作为ARGs的重要储存库和介质，已引起众多学者广泛关注。为全面了解土壤ARGs相关领域的研究进展及热点，本研究利用可视化软件VOSviewer和CiteSpace，基于Web of Science数据库，对2013–2022年发表的土壤ARGs领域相关文献进行计量学分析。结果表明，土壤ARGs相关研究的发文数量和被引频次逐年上升。我国在土壤ARGs领域的发文量最高，占总发文量的61.40%，且与澳大利亚、美国等27个国家合作紧密。四环素和磺胺嘧啶为该领域重点关注的抗生素类型；大肠杆菌作为模式菌一直是土壤ARGs领域备受关注的微生物类型。不同时期土壤ARGs研究热点存在明显差异：初期关注的重点方向为ARGs的认识和定量，随后引起较多关注的是ARGs源解析及其与微生物的内在联系，而对ARGs传播扩散和归趋相关研究已成为现今科学家关注和研究的热点。     

温度和氮添加对旱地红壤反硝化功能基因丰度的影响

研究旱地红壤反硝化微生物功能基因nirS、nirK、nosZ I和nosZ Ⅱ的丰度对温度和氮添加的响应，可为农田红壤养分管理和生态环境保护提供指导建议。本研究以长期常规氮磷钾施肥的旱地红壤为研究对象，设置0 mg N/kg、25 mg N/kg、50 mg N/kg三个氮添加处理，15 ℃、25 ℃、35 ℃三个温度处理，进行微宇宙培养实验。在培养的第7和30天破坏性采集土样，进行DNA提取，测定反硝化微生物功能基因丰度。结果表明：培养7天后，nirS、nirK、nosZ I和nosZ Ⅱ基因丰度都在25 ℃时最高。培养30天后，nirS、nirK、nosZ I和nosZ Ⅱ基因丰度在15 ℃时最高，且随着温度升高而下降。氮添加对反硝化微生物功能基因丰度无显著影响。三因素方差分析表明，温度、氮添加和培养时间的交互作用显著影响反硝化微生物功能基因丰度。综上，旱地农田反硝化功能基因丰度受氮添加影响较小，但受温度显著影响，其丰度可能会呈现出日变化和季节变化，在土壤采样和氧化亚氮动态监测时应特别注意。     

土壤反硝化对磺胺嘧啶及抗性基因消减的影响

农田土壤中抗生素及抗性基因的复合污染已给生态环境安全和人体健康带来了全新隐患。针对厌氧条件下,反硝化作用过程对土壤抗生素乃至抗性基因消减影响的研究一直相对较少。因而,本研究采集牛粪堆积池塘周边底层农田土壤作为目标污染土壤,重点研究反硝化作用过程对土壤磺胺嘧啶及抗性基因消减动态的影响。结果表明:相较于原始污染土壤处理(T1),添加了NO_3~–-N的处理(T2)可以显著强化土壤和水相中反硝化速率,提升N_2O的产气速率,促进土壤中磺胺嘧啶浓度和抗性基因丰度的快速降低;同时发现土壤反硝化基因(nir K、nir S和nos Z)与磺胺类抗性基因(sul Ⅰ和sul Ⅱ)呈显著负相关(P0.05),说明当NO_3~–-N底物越充足,土壤反硝化细菌活性往往被激活,其反硝化功能基因表达就越活跃,土壤反硝化作用过程就越强烈,从而反馈作用促进磺胺嘧啶抗生素的厌氧消减,进而有助于sul系列抗性基因丰度的显著衰减;同时通过高通量测序技术及对反硝化细菌的分离筛选后,发现变形菌门(Proteobacteria)赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus)的细菌是土壤厌氧反应前后的主导优势菌群,对于强化反硝化过程和促进磺胺嘧啶及sul抗性基因的消减发挥了潜在的积极作用。本研究结果可为探明土壤中抗生素的厌氧消减过程和缓解抗性基因的扩散传播提供新颖的认知基础。     

施氮对水稻产量、氮素利用及土壤无机氮积累的影响

通过田间试验研究了不同施氮量(0、60、120、180和240 kg hm~(-2))对水稻氮肥利用、产量、土壤氮素供应及氮素平衡的影响,结果表明,水稻产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后产量下降,根据水稻产量(y)和施氮量(x)拟合,得出最佳施氮量为204 kg hm~(-2)。施用氮肥可显著增加水稻氮吸收总量,并随施氮量的增加显著增加,当施氮量超过180 kg hm~(-2)后,氮吸收总量不再显著增加。氮肥当季回收率、农学利用率、偏生产力和生理利用率均随施氮量的增加而下降,分别由44.0%、25.5 kg kg~(-1)、145.6 kg kg~(-1)和58.1 kg kg~(-1)下降至31.1%、13.6 kg kg~(-1)、43.6 kg kg~(-1)和43.7 kg kg~(-1)。氮收获指数表现为随施氮量的增加先增后降,以施氮量180 kg hm~(-2)处理最高,为68.7%。土壤无机氮(Nmin)含量在水稻整个生育期呈现先快速下降后缓慢升高的趋势,施氮处理各层土壤Nmin积累量与不施氮处理差异均达显著水平(P0.05),且基本随着施氮量的增加而增加。水稻成熟期土壤残留Nmin量和表观损失均随施氮量的增加而增加。氮盈余主要以土壤Nmin残留量为主,表观损失在氮盈余比例较小,但随着施氮量的增加显著增加。水稻氮吸收量、土壤无机氮残留量和氮素表观损失量与施氮量呈显著的正向相关性。在本试验条件下,综合水稻产量、氮肥利用效率和土壤无机氮积累等方面的因素,在吉林省水稻主产区,适宜施氮量应控制在180~204 kg hm~(-2)范围内。     

三七及屏边三七病程相关基因克隆的新策略

三七[Panax notoginseng（Burk）F.H.Chen]是我国传统名贵中药材之一。近年来,三七的病虫害问题变得越来越严峻,现已成为限制三七产业可持续发展的一个重要因素。观察发现,作为三七的近缘物种屏边三七[Panax stipuleanatus H.T.Tsai et K.M.Feng]在其相同的生长环境下抗病性状表现优异。如何从分子角度挖掘利用植物本身所具备的抗病基因必将成为三七未来研究当中的一个热点问题。本研究利用人参、西洋参的EST数据库,通过基因注释、KEGG作图找到病原与植物识别代谢途径上有关植物病程相关的基因。然后经RT-PCR和TA克隆分别获得了若干个三七和屏边三七病程相关基因,该技术的应用为三七抗病基因的研究和克隆开辟了新的技术途径,同时也对其他药用植物的抗病研究具有参考意义。     

施用方式和氮肥种类对水稻土中氮素迁移的影响效应

通过田间微区试验,研究稻田中氮肥施用方式及种类对氮素迁移的影响。试验设4种施用方式(撒施、上层10 cm土混施、土下10 cm点施、3%土体混施)和4种氮肥(尿素、氯化铵、硫酸铵、磷酸铵)。不同施用方式试验结果表明,培养期60天内,在土下10 cm点施下尿素处理6~16 cm土壤无机氮含量200 mg/kg,远高于其他3种尿素施用方式。4种施用方式保肥能力大小分别为:土下10 cm点施3%土体混施上层10 cm土混施撒施。不同种类氮肥试验结果表明,培养期第30天和60天尿素处理土壤无机氮含量均高于其他肥料处理,最大值分别达到544 mg/kg和477 mg/kg,而氯化铵处理无机氮含量最大仅为324 mg/kg和106 mg/kg,但是总体来看尿素处理与磷酸铵处理无明显区别。4种氮肥在土下10 cm点施下保肥能力大小为:尿素、磷酸铵硫酸铵氯化铵。研究认为氮肥施入土壤后与土壤混合的初始体积越小,养分损失越低;施用越集中,肥际养分浓度越高。结合预示稻田土下10 cm点施氮肥较其他施肥方法在维持肥际高浓度无机氮和减少氮肥损失方面有明显优势。     

蚯蚓对锌污染土壤养分状况及锌形态的影响

以长江冲积物形成的高沙土为供试土壤,分别加入4个浓度的Zn (100、200、300、400 mg/kg)以模拟Zn污染土壤,设置了接种蚯蚓(Pheretima sp.)处理与不接种蚯蚓的对照处理,以研究蚯蚓活动对Zn污染土壤的养分状况及土壤Zn形态的影响。培养试验结果表明,供试蚯蚓能存活于设定浓度的Zn污染土壤中,对Zn的富集系数为：0.21 ~ 0.29,但蚯蚓生长率随污染浓度升高而下降,表明重金属污染仍对蚯蚓生长有一定的抑制作用。蚯蚓活动降低了土壤pH,而显著提高了土壤DTPA-Zn含量,使土壤Zn形态从残渣态、有机态向铁锰氧化态和交换态转变,提高了重金属植物有效性。另外,蚯蚓活动增加了各处理土壤的速效氮、磷以及NO3--N含量,而对土壤速效钾和NH4+-N含量无显著影响。