洛克沙胂暴露对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

【目的】运用Biolog法分析洛克沙胂作用下的土壤微生物群落碳代谢多样性,以揭示洛克沙胂在环境中残留对土壤微生物学性状的影响.【方法】采集新鲜土壤加入不同质量浓度的洛克沙胂溶液混匀,使药物质量分数(以As计)分别为:低质量分数组15 mg·kg-1、中质量分数组75 mg·kg-1、高质量分数组150 mg·kg-1,放置在室温(20~25℃)下培养,于处理后第1、2、3、5、8周分别采取培养土壤,用Biolog法进行分析.【结果和讨论】洛克沙胂对土壤微生物群落碳代谢功能影响显著,且存在一定的剂量依赖效应.经主成分分析,第1周,洛克沙胂低质量分数组(w=15 mg·kg-1)土壤微生物群落多样性和对照组差异不明显,第2、3、5、8周,各组土壤微生物群落碳代谢类型差异显著,其中高质量分数组(w=150 mg·kg-1)与对照组差异最大.结果表明,洛克沙胂可致土壤微生物群落碳代谢能力与多样性改变,胁迫浓度越高其作用越强.同时,洛克沙胂对土壤微生物群落碳代谢能力与多样性的影响还表现出时间差异,在暴露胁迫的后期(第5、8周),洛克沙胂的影响逐步减弱,可能与洛克沙胂在土壤中发生化学结构改变和降解有关.     

洛克沙胂代谢物在土壤中的累积及其植物有效性研究

为考察有机胂饲料添加剂降解转化后其含砷代谢物在土壤和蔬菜中累积及其植物有效性,利用鸡只喂饲含洛克沙胂饲料后排泄的粪便作为有机肥应用于茼蒿的种植,收获后测定土壤及茼蒿植株不同部位砷形态化合物的组分及含量。结果表明,洛克沙胂的降解产物主要为亚砷酸盐[As(Ⅲ)]、砷酸盐[As(Ⅴ)]、二甲基砷(DMA)、一甲基砷(MMA)、4-羟基苯胂酸(4-HPA)及少量其他未知形态含砷代谢物。经检测,茼蒿地上部的砷化合物仅为As(Ⅲ),地下部为As(Ⅲ)及As(Ⅴ)。施用对照鸡粪及含洛克沙胂代谢物鸡粪的茼蒿可食用的地上部As(Ⅲ)及总砷含量均低于我国规定的限量标准,与对照鸡粪相比,施用含洛克沙胂代谢物鸡粪显著提高茼蒿地上部As(Ⅲ)、地下部As(Ⅲ)及地下部As(Ⅴ)含量,提升率分别为13.8%±0.4%～37.4%±6.5%、112.9%±4.5%～123.2%±6.5%及44.4%±2.6%～78.0%±5.1%。添加洛克沙胂代谢物鸡粪显著提高土壤中可提取的As(Ⅲ)及As(Ⅴ)含量,提升率分别为49.1%±4.4%及33.4%±2.3%。3个不同生长阶段茼蒿采收后,添加洛克沙胂代谢物鸡粪土壤中可提取的As(Ⅲ)及As(Ⅴ)仍然比对照处理提高4.9%±1.0%～20.0%±1.2%及11.7%±2.4%～18.0%±4.7%。添加含洛克沙胂代谢物鸡粪的土壤中As(Ⅲ)及As(Ⅴ)的茼蒿吸收率分别比对照鸡粪处理提升25.8%及14.3%。综上所述,砷可通过有机胂→饲料→畜禽→畜禽粪便→土壤途径传递并被蔬菜吸收累积,当季施用含有机胂代谢物鸡粪对蔬菜是安全的,但会增加土壤中含砷代谢物的含量,因此不可忽视连续施用时的累积风险。     

土壤酶活性对洛克沙胂残留的生物响应

采用室内模拟试验的方法,研究了外源洛克沙胂对土壤中性磷酸酶、过氧化氢、脲酶活性的影响。结果表明:洛克沙胂对几种土壤酶均表现出不同程度的抑制作用,且随浓度的增加作用程度加剧。在整个培养期内对各种酶的抑制率呈现上升-降低的趋势,在第10天达到峰值,中性磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶分别最高可达54.71%,33.92%和13.81%。。以ED10来表征土壤酶对洛克沙胂的敏感程度由强到弱依次是中性磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶,第10天分别为18.83mg.kg-1、48.31mg.kg-1和185.2mg.kg-1。利用指数负增长模型对酶活性的抑制率和时间进行拟合,得出洛克沙胂对土壤酶的毒性影响时间随浓度增大而延长,且同浓度毒性影响时间最长为中性磷酸酶,长达188.4d,过氧化氢酶和脲酶次之。     

畜禽饲料添加洛克沙胂诱发地下水中砷污染的研究进展

洛克沙胂具有提高饲料利用率、抑制有害菌和促进生长的作用,因此在畜禽养殖业中的应用较为广泛,然而由于其在动物体内吸收量极低,绝大部分随动物粪便和尿液排出体外,若处理不当会导致土壤和地下水环境出现砷污染现象。近年来,我国畜禽养殖业发展较为迅速,但是有些畜禽养殖区已经暴露出严重的砷污染问题。笔者对畜禽养殖砷污染调查研究、洛克沙胂在环境中的转化和吸附作用以及洛克沙胂污染的治理等方面进行了综述。     

鸡饲喂洛克沙胂后排泄物中As的形态分析及光降解研究

【目的】探讨洛克沙胂在鸡饲后的排泄规律及对环境生态的毒性.【方法】选用健康黄鸡饲喂含洛克沙胂50mg/kg的全价饲料,连续给药10 d,给药期间及停药后收集不同时间点排泄物样,采用微波消解-原子荧光光度法测定鸡排泄物中总砷和无机As(Ⅴ)、As(Ⅲ)质量分数,高效液相色谱法(HPLC)测定鸡排泄物中洛克沙胂的质量分数.将不同时间点收集的鸡排泄物进行洛克沙胂的光降解试验.【结果和结论】鸡排泄物中砷的排泄量在饲后第108小时质量分数达到稳态(其中洛克沙胂为31.62~35.87 mg/kg,总砷为16.75~21.48 mg/kg),停饲后总砷与洛克沙胂的排泄量呈较快速下降,第120小时时鸡排泄物中已检测不出洛克沙胂,总砷亦降至3.89 mg/kg,此过程中As(Ⅲ)、As(V)含量变化较小,两者最高值分别为0.38和1.81 mg/kg.光降解试验中光照组鸡排泄物中洛克沙胂的降解率为100%,而避光组降解率仅为75.16%,其中无机As(V)、As(Ⅲ)的质量分数均随时间而升高,并以As(V)为主,两者在光照下含量变化速度均比相应避光组快.鸡饲喂洛克沙胂后主要以原形形式排泄,无论在避光或光照条件下鸡排泄物中洛克沙胂均可被降解生成无机砷形态,光照可加速鸡排泄物中洛克沙胂的降解.     

洛克沙胂在土壤柱中的淋溶迁移

畜禽粪便中残留的兽药进入土壤后的移动性是评价其淋溶能力(对地下水的污染风险)的重要信息.通过土壤柱稳定流实验,考察了不同淋溶剂、粪浸液等对洛克沙胂在不同深度(0～20、20～50、50～80 cm)灰潮土中的迁移行为影响.结果表明,水、0.01mol·L~(-1) CaCl_2、0.01 mol·L~(-1) EDTA-Na2淋溶剂,对不同深度土壤柱中洛克沙胂的淋溶穿透曲线(BTCs)呈现不同程度的不对称性,在不同深度土壤柱中对洛克沙胂的淋出率分别为:水为92.3%～97.1%,0.01 mol·L~(-1) CaCl_2为71.0%～84.9%,0.01 mol·EDTA-Na_2为75.4%～91.2%;土壤柱先用粪浸液通过后,洛克沙胂的穿透曲线峰时间均有不同程度的提前,淋出率均有增加,在不同深度土壤柱中的淋出率分别为:水为96.4%～110.4%,0.01 mol·L~(-1) CaCl_2为94.5%～106.8%,0.01 mol·L~(-1) EDTA-Na_2为90.8%～103.2%.说明洛克沙胂随粪便进入土壤后可较快地淋溶迁移,可进入地表水和地下水中,对水环境质量的影响较大.     

洛克沙胂在土壤中的吸附特性

洛克沙胂是广泛使用的畜禽促生长有机胂饲料添加剂,主要以原形从粪便排出,并随有机肥使用污染土壤。采用平衡振荡法研究了洛克沙胂在不同深度土壤中的吸附,结果表明,其吸附过程更符合Fettre线性模型,吸附常数在0．1941-0．5979。根据土壤有机吸附常数和吸附自由能的大小对洛克沙胂的移动性能进行了评价,认为其在3种土壤中均以物理吸附为主．且具有较高的移动性。通过对吸附常数Kd与土壤有机质含量、CEC和土壤溶液pH值的关系进行分析,发现土壤有机质含量、CEC量和土壤溶液pH值在吸附过程中均属支配因素,Kd与土壤有机质含量、CEC量、土壤溶液pH值呈负相关。     

洛克沙胂在青菜及土壤中的残留特性

通过盆栽试验.利用原子荧光和高效液相色谱法研究了洛克沙胂在青菜及土壤中的残留特性.结果表明,青菜对洛克沙胂有明显的吸收累积现象,在试验期内植株中砷浓度均高于国家规定的蔬菜中砷限量(0.5 mg·kg-1).洛克沙胂在土壤中的消除可按指数模型拟合.相关系数大于0.9,平均半衰期为(20.87±2.16)d.至60d时,除20mg·kg-1剂量组外,各处理组土中的洛克沙胂含量为6.42～22.86 mg·kg-1.     

洛克沙胂残留对土壤微生物活性的影响

畜禽养殖中大量使用洛克沙胂作为促生长剂,洛克沙胂在畜禽粪便中有较多的残留,随着有机肥的施用进入土壤,可能对环境有影响。通过研究洛克沙胂对土壤呼吸作用、硝化作用、氨化作用及几种酶活性的影响,评价洛克沙胂残留对土壤微生物活性的影响。试验结果表明,在洛克沙胂处理后的4~6 d对土壤呼吸有一定的刺激作用,但差异不明显(P>0.05);不同浓度洛克沙胂残留对土壤硝化作用均有较明显的抑制作用,20、50mg/kg组在培养后期(12~18 d)对土壤硝化作用有显著性抑制,80、150 mg/kg组在整个试验期均有显著性抑制(P<0.05);80、150 mg/kg浓度洛克沙胂对土壤氨化作用有极显著的抑制作用(P<0.01),20、50 mg/kg在培养2d后对氨化作用有明显的抑制作用(P<0.05);洛克沙胂残留对土壤碱性磷酸酶的活性有较明显的刺激作用;低水平残留对土壤过氧化氢酶活性有一定的促进作用;对蛋白酶活性表现出先抑制后促进作用;在一定时间内对土壤脲酶的活性有轻微的加强作用。总体看畜禽粪便中洛克沙胂残留对土壤主要生化过程有影响,可明显抑制土壤的氮循环,对几种土壤酶活性没有明显的抑制作用,在一定程度上反而有促进作用。     

饲料中阿散酸和洛克沙胂的检测

采用液相-原子荧光光谱法检测了饲料中的有机胂含量.在选定的试验条件下,阿散酸和洛克沙胂食品检出限分别为3.0 μg/L和1.8μg/L;进行了3种饲料样品的测定,阿散酸和洛克沙胂相对标准偏差分别为0.98％和1.00％,加标回收率分别为70.65％～101.88％和95.14％～111.77％.样品处理简便快速,线性范围宽,基体干扰小,精密度、准确性均能满足饲料中有机胂的形态分析要求.     

南亚热带侵蚀赤红壤治理前后土壤肥力的变化

南亚热带侵蚀赤红壤土壤肥力的各项指标较差，植物难以生长。以生物措施米，辅以必要的工程措施治理后，土壤的结构和水分状况得到一定程度的改善，土壤的养分库、养分供应强度和保肥性能均得到较大的提高。土壤的强酸性环境也得到一定程度的缓解。表明采取不同治理措施后，土壤的肥力得到一定程度的恢复。南岭黄檀是南亚热带侵蚀赤红壤一种较好的水土保持树种，改土效果较好。种植果树等开发性的治理措施可取得较高的经济效益，但应加大投入与管理力度，增施有机肥，并注意保留地表植被，以促进园地土壤结构改良与土壤肥力恢复，从而达到经济效益与生态效益的优化。表2参10     

燕麦/大豆和燕麦/花生间作对根际土壤固氮细菌多样性与群落结构的影响

运用PCR-DGGE技术研究燕麦/豆科不同间作组合和单作处理对根际土壤固氮细菌的群落结构及多样性的影响。结果表明:不同生育时期,单作燕麦根际固氮微生物群落结构存在明显差异;在间作系统中,除灌浆期差异显著外,间作燕麦根际固氮微生物群落比较稳定。在整个生育期,间作豆科作物相对于其单作,根际固氮微生物群落较为接近。间作系统中作物根际固氮微生物群落结构更为稳定,变化幅度小,或趋于一致,尤其在燕麦/大豆间作系统中表现更为突出。DGGE条带测序可知,燕麦的根际固氮微生物都属于变形菌门,主要为α-变形菌纲的慢生根瘤菌属、β-变形菌纲的Azohydromonas和少数其他菌属。豆科作物根际固氮细菌种类较丰富,主要为α-变形菌纲的慢生根瘤菌属、β-变形菌纲的Azohydromonas和Pseudacidovorax、γ-变形菌纲的克雷白氏杆菌属及少数Cyanobacteri和一些不可培养固氮菌群,且存在一些燕麦根际不存在的菌属,如鱼腥藻属和Ideonella。总体来看,燕麦/豆科间作能够影响作物根际土壤固氮菌的群落结构,有助于深化对燕麦合理间作栽培模式的认识。     

赤红壤地区不同熟化程度旱地理化特性 及酶活性差异研究

华南典型赤红壤地区近5 年内的新垦旱地和普通旱地为研究对象,采用非对称T 检验及主成分分析 等研究方法,探讨了不同熟化程度下旱地理化及酶活性的差异。结果表明院新垦旱地土壤pH 显著低于普通旱地0.61 个单位（P=0.02）;与普通旱地相比,新垦旱地土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮及速效磷含量分别显著降低31.05%、 44.13%、55.97%、49.68%和74.94%;新垦旱地土壤过氧化氢酶及脲酶活性显著低于普通旱地,而蔗糖酶和磷酸酶则差 异不显著;主成分分析结果显示院普通旱地和新垦旱地土壤理化及酶活性综合差异达极显著水平,相关分析结果显 示院土壤酶活性与主要肥力指标密切相关。     

辣椒疫病罹病植株根际土壤细菌群落多样性分析

[目的]分析辣椒疫病罹病植株根际土壤细菌群落多样性,为辣椒疫病防控提供理论依据.[方法]采集湖南长沙、吉首及永州地区辣椒疫病罹病植株根际土壤,运用IlluminaMiSeq高通量测序技术对土壤样品基因组DNA的16S rDNA-V4区进行测序分析,明确不同地区罹病辣椒植株根际土壤细菌群落多样性.[结果]3个地区罹病辣椒根际土壤的细菌OTU数量存在差异,独有OTU占总体比例各有差异,其中永州地区占其总数的30.18%、吉首地区占其总数的41.83%、长沙地区占其总数的24.07%,3个地区共有OTU占所有检测到OTU的14.95%.α多样性指标均表现为长沙地区最低,吉首地区最高.在门水平上,3个地区的罹病辣椒根际土壤微生物组成相似,优势菌门为Acidobacteria(酸杆菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)和Chloroflexi(绿弯菌门),但3个地区在相对丰度上表现一定差异.[结论]湖南永州、吉首和长沙地区辣椒疫病罹病植株根际土壤细菌多样性存在差异,以吉首最高、长沙最低;3个地区的罹病辣椒根际土壤微生物组成相似,但相对丰度存在差异.     

Effects of maize-soybean relay intercropping on crop nutrient uptake and soil bacterial community

Maize-soybean relay intercropping is an effective approach to improve the crop yield and nutrient use efficiency, which is widely practiced by farmers in southwest of China. To elucidate the characteristics of different planting patterns on crop nutrient uptake, soil chemical properties, and soil bacteria community in maize-soybean relay intercropping systems, we conducted a field experiment in 2015–2016 with single factor treatments, including monoculture maize(MM), monoculture soybean(MS), maize-soybean relay intercropping(IMS), and fallow(CK). The results showed that the N uptake of maize grain increased in IMS compared with MM. Compared with MS, the yield and uptake of N, P, and K of soybean grain were increased by 25.5, 24.4, 9.6, and 22.4% in IMS, respectively, while the N and K uptakes in soybean straw were decreased in IMS. The soil total nitrogen, available phosphorus, and soil organic matter contents were significantly higher in IMS than those of the corresponding monocultures and CK. Moreover, the soil protease, soil urease, and soil nitrate reductase activities in IMS were higher than those of the corresponding monocultures and CK. The phyla Proteobacteria, Acidobacteria, Chloroflexi, and Actinobacteria dominated in all treatments. Shannon's index in IMS was higher than that of the corresponding monocultures and CK. The phylum Proteobacteria proportion was positively correlated with maize soil organic matter and soybean soil total nitrogen content, respectively. These results indicated that the belowground interactions increased the crop nutrient(N and P) uptake and soil bacterial community diversity, both of which contributed to improved soil nutrient management for legume-cereal relay intercropping systems.     

土壤盐渍化对玉米田杂草群落多样性和玉米产量的影响

为探究不同土壤盐渍化水平对杂草群落多样性和玉米产量的影响,在松嫩平原西部选取3个不同盐渍化水平的采样点,T₁(低盐渍化),T₂(中盐渍化)和 T₃(高盐渍化)。采用“样方法”分析玉米灌浆期不同土壤盐渍化条件下杂草群落组成,并调查蜡熟期的玉米产量构成因素。结果表明：杂草群落总密度、总盖度和总地上生物量随土壤盐渍化程度的加重而逐渐增加,其中高盐渍化(T₃)条件下的最高,总密度为41.51株/m²,总盖度为35.11%及总地上生物量为227.07g/m²。不同盐渍化水平的土壤杂草群落中共有的杂草物种数越多,其杂草群落的相似性系数越高。其中,中盐渍化(T₂)和高盐渍化(T₃)条件下的杂草群落之间的相似性系数最大,为0.82。杂草群落的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和 Pielou均匀度指数与土壤盐渍化水平均呈不显著正相关,这3个指数随着土壤盐渍化程度的加重而增加。然而,群落 Margal...     

不同覆盖作物模式对茶园土壤微生物群落功能多样性的影响

为探讨覆盖作物对土壤微生物群落功能多样性的影响,选择湖北省十堰市郧阳区谭家湾镇圩坪寺村茶园为研究对象,以自然留养杂草为对照（CK）,设置黑麦草+白三叶2种作物混播（EZ）、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶4种作物混播（SZ）、黑麦草+白三叶+早熟禾+红三叶+紫羊茅+毛苕子+波斯菊+百日草8种作物混播（BZ）三种覆盖作物模式,研究了不同覆盖作物模式对茶园0~15、15~30 cm两个土层土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明：SZ处理0~15 cm土层的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均高于其他处理,15~30 cm土层土壤脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均高于其他处理,而蔗糖酶活性低于其他覆盖作物处理。与CK处理相比,覆盖作物增加了0~15 cm土层土壤微生物群落碳源平均颜色变化率（AWCD）,且覆盖作物可改善0~15 cm土层土壤微生物丰富度指数、均匀度指数和优势度指数,而对15~30 cm土层影响较小。研究表明,覆盖作物可提升茶园土壤微生物群落功能多样性,且4种作物混播处理0~15 cm土层效果最优。     

改性磷铵在砖红壤植蔗土上的施用效果

在正常田间条件下的砖红壤植蔗土上,对甘蔗施用不同品种的磷肥,结果表明,施用改性磷铵,甘蔗的产量和品质都有明显的提高。     

低浓度除草剂对植物及土壤线虫群落的影响

农业生态系统中低浓度除草剂的生态风险值得关注。本研究选取中国北方休耕地为研究样地,采用大田随机区组设计,喷施低于大田推荐剂量的莠去津或苯磺隆以模拟飘散的低浓度除草剂,处理30 d后对比各样地中植物和土壤线虫群落特征。结果表明:大田推荐剂量及低于大田推荐剂量的莠去津(1 200、600、300 g·hm-2,以有效成分计)或苯磺隆(22.5、11.25、5.63 g·hm-2,以有效成分计)处理样地中,相对于空白样地植物群落物种组成改变,植物群落多样性指数和丰富度指数显著降低,均匀度指数无显著变化。1 200、600、300 g·hm-2(以有效成分计)的莠去津或22.5、11.25、5.63 g·hm-2(以有效成分计)的苯磺隆处理样地中,相对于空白样地土壤线虫群落组成和稀有属组成改变,稀有属数量减少,而线虫群落多样性指数、生活史多样性指数和营养类群多样性指数无显著变化。低于大田推荐剂量的两种除草剂对于植物群落的影响大于大田推荐剂量除草剂的影响,同样增加土壤环境胁迫压力。实际生产中,从农田飘散出的低浓度除草剂对周边半自然生境中生物多样性的影响值得防控。