黑土中乙草胺残留和微生物变化的时间特征研究

通过黑土室外盆栽试验,研究了种植玉米和未种植条件下乙草胺在玉米生长苗期的残留变化规律及土壤微生物量碳的动态特征。研究表明:乙草胺在土壤中半衰期较短,土壤微生物活性是影响其降解的主要因素。但是,由于施用化肥极大地刺激了微生物活性,因而,乙草胺施用对土壤微生物量碳影响并不显著。然而,玉米的种植对土壤微生物量和土壤乙草胺残留数量有着显著的影响。种植玉米条件下土壤微生物量碳显著增加,同时,土壤中乙草胺残留量降低,说明种植玉米有助于微生物活性的提高和乙草胺生物毒害性的降低。     

原位土壤中乙草胺降解迁移规律研究

通过原位试验,研究了乙草胺在海伦农田黑土中残留和迁移的时间特征和微生物对乙草胺的降解作用。结果显示:乙草胺按推荐量施入土壤后,在0-10cm层次微生物降解作用非常明显,使乙草胺残留显著降低,同时由于海伦黑土有机质含量高,保水能力强,因而乙草胺不易向深层移动。但连续降水显著促进乙草胺向下层土壤迁移并有所积累,因此施药初期要尽量避开此种天气,以提高乙草胺持效性并降低其生态环境风险。     

乙草胺降解菌Y-4的分离鉴定及降解特性研究

从长期经乙草胺污染的污泥中分离到一株能以乙草胺为唯一碳源和能源生长的菌株Y-4,通过生理生化实验和16S rDNA同源性序列分析,鉴定为申氏杆菌属（Shinella sp.）。采用室内培养方法,研究了Y-4对乙草胺的降解特性。结果表明,Y-4能有效地降解浓度为5～200 mg.L-1的乙草胺,在48 h内对50 mg.L-1乙草胺的降解率达到83.3%。菌株Y-4降解乙草胺的最适pH值为8.0,最适温度为30℃,其对丙草胺和丁草胺等农药也有良好的降解效果。     

农田黑土中不同浓度乙草胺对玉米苗期生长的影响

通过黑土盆栽试验研究了施用化肥条件下不同浓度乙草胺对玉米苗期生长的影响。结果表明,虽然在整个取样期间,植株体内无乙草胺残留检出,但是乙草胺施用对玉米苗期的形态和生理指标均具有一定影响。植株中超氧化物歧化酶活性、地下部分过氧化物酶活性和株高、根长等形态指标在玉米生长前期发生明显变化,其变化趋势受到乙草胺施用量的显著影响。在施有等量化肥的条件下,低浓度和高浓度乙草胺的施用抑制了玉米的生长,但中等浓度乙草胺对苗期玉米的生长表现出一定的促进作用。随着种植时间的延长,乙草胺活性降低,植物体的各项抗性指标和生理指标趋于一致。     

土壤微生物对除草剂乙草胺污染的响应和指示

采用除草剂乙草胺作为土壤污染因子, 在人工可控制条件下, 研究乙草胺对土壤微生物细菌、真菌和放线菌数量及土壤微生物量碳的影响, 并探讨这些微生物学指标对土壤中乙草胺污染状况的指示.研究结果表明: 在整个试验过程中, 除草剂乙草胺在短时间内对微生物区系能产生明显抑制作用, 但随着时间增加和污染物的分解, 微生物数量逐渐得到恢复.在短时间抑制过程中, 细菌、放线菌数量以及微生物量碳与乙草胺浓度的对数之间有很好的剂量效应关系, 第7 d细菌数量与乙草胺浓度对数的拟合公式为y = -2.97x + 12.36, R2 = 0.999 3; 放线菌数量与乙草胺浓度对数的拟合公式为y = -2.13x + 6.67, R2 = 0.956 4; 微生物量碳在第14 d与乙草胺浓度对数的拟合公式为y = -89.25x + 348.90, R2 = 0.995 4; 其相关性都达到显著水平.而真菌在受到乙草胺污染后, 受抑制现象并不明显, 真菌对乙草胺有较强的抗性.总之在短期污染条件下, 土壤中的细菌、放线菌数量以及微生物量碳可以很好地指示土壤中乙草胺的污染状况.     

保护性耕作对黑土微生物群落的影响

耕作方式通过影响土壤微生物群落而影响土壤生态系统过程。本研究以传统耕作玉米连作处理为对照,通过测定土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸含量,分析了保护性耕作(包括免耕玉米连作和免耕大豆-玉米轮作)对黑土微生物群落的影响。结果表明,保护性耕作可显著增加土壤表层(0～5cm)全碳、全氮、水溶性有机碳、碱解氮和微生物量碳(P0.05),为微生物代谢提供了丰富的资源。同时,保护性耕作显著提高了土壤表层(0～5cm)总脂肪酸量、真菌和细菌生物量(P0.05),提高了土壤的真菌/细菌值,有利于农田土壤生态系统的稳定性。研究结果对于探讨保护性耕作的内在机制具有重要意义。     

乙草胺对玉米根际和非根际可培养微生物的影响

为探明土壤-植物系统中,田间施用量的乙草胺对玉米根际和非根际微生物数量的影响,采用田间试验及室内测试方法,在玉米苗期不同阶段测定了土壤中微生物量碳的变化,并进一步用平板稀释培养法研究了玉米根际和非根际土壤中细菌和真菌数量的变化。结果表明,乙草胺施用对玉米根际和非根际的土壤微生物群落均具有一定影响。可培养的根际细菌和真菌均呈现先抑制后刺激的变化,但与真菌不同,细菌受到的抑制作用时间较短,刺激作用时间较长;而本体土壤中可培养细菌和真菌则主要受到抑制作用,但是抑制作用的强度和持续时间差别很大。乙草胺对根际土壤微生物量碳可产生一定刺激作用,但影响并不显著;由于乙草胺施用对非根际土壤细菌和真菌的影响不同步并存在群落结构的补偿作用,从而维持了非根际土壤总体微生物生物量碳的基本稳定。     

乙草胺对土壤微生物数量和酶活性的影响

采用室内瓶培养试验,研究了乙草胺施用对土壤微生物数量及酶活性的影响。结果表明:乙草胺施用初期对土壤细菌和放线菌数量有明显刺激作用,但施用30d时高施用量处理(30mg·kg-1)呈明显抑制作用,之后各处理放线菌恢复到对照水平,而对细菌的抑制作用一直持续到60d;乙草胺对土壤真菌数量呈"抑制-恢复-刺激"的作用趋势。乙草胺施用初期对土壤脱氢酶产生一定刺激作用,45d后高施用量处理呈明显抑制作用,一直持续到60d;土壤过氧化氢酶对乙草胺不敏感,而转化酶和脲酶对乙草胺施入初期较敏感;低施用量处理对转化酶有抑制作用,高施用量处理对转化酶有刺激作用,各处理对脲酶都有抑制作用。     

乙草胺降解菌株Rhodococcus sp.AC-1的分离及降解特性研究

为解决乙草胺残留问题,采用连续传代富集培养的方法,从长期生产乙草胺的农药厂污染土壤中分离筛选到1株乙草胺降解菌株AC-1。经过形态学特征、生理生化特征和16S rRNA基因序列系统发育分析,菌株AC-1被鉴定为红球菌属(Rhodococcus)。菌株AC-1在48h内能将0.2 m M的乙草胺完全降解,但不能矿化乙草胺。借助LC-MS,确定乙草胺降解终产物为2-氯-N-(2-乙基-6-甲基苯基)乙酰胺(CMEPA)。菌株AC-1降解乙草胺的最适温度为30℃,最适p H值为7.5。0.1 m M的Cu2+和Hg2+对菌株AC-1降解乙草胺具有很强的抑制作用,而0.1 m M的Fe2+则对菌株AC-1降解乙草胺具有微弱的促进作用。菌株AC-1对乙草胺的降解效果与起始接种量呈正相关。菌株AC-1对甲草胺和丁草胺表现出良好的降解效果,但对异丙甲草胺的降解能力非常微弱。土壤降解试验表明,投加菌株AC-1可以明显促进土壤中乙草胺的降解。本研究为乙草胺的有效降解提供了数据和技术支持。     

长期施肥对黑土、棕壤微生物量的影响

以公主岭黑土长期定位试验和中科院沈阳生态试验站棕壤长期试验为平台,对不同施肥处理土壤微生物量碳、氮含量的变化及其与土壤有机碳、全氮的关系进行研究。结果表明,长期不同施肥处理黑土和棕壤微生物量碳、氮含量不同,大小依次为有机肥配施化肥>有机肥>化肥>不施肥,其中有机肥配施化肥处理可以显著提高土壤微生物量碳、氮。微生物量碳、氮含量与土壤有机碳、全氮含量之间具有极显著的正相关关系。同时,有机肥配施化肥处理能够显著增加土壤微生物商。     

阿特拉津和乙草胺在玉米和土壤中残留动态研究

采用田间试验和气相色谱-质谱(GC-MS)联用的检测方法研究了阿特拉津和乙草胺在玉米和土壤中的消解动态及最终残留规律。结果表明,该方法阿特拉津最低检出浓度为0.08 ng g-1,添加浓度在10~250 ng g-1范围内,回收率在85%~97%之间,相对标准偏差(RSD)在10.0%~14.4%之间;乙草胺最低检出浓度为0.40 ng g-1,添加浓度在10~250 ng g-1范围内,回收率在102%~109%之间,相对标准偏差(RSD)在9.7%~14.0%之间。阿特拉津和乙草胺在土壤中的消解动态方程分别为C=1942.7e-0.0492T和C=916.53e-0.0343T,降解半衰期分别为14.1 d和20.2 d。38%阿特拉津水悬浮液、900 g L-1乙草胺乳油剂用于玉米田除草,施药剂量分别为5.25~10.50 g hm-2、2.25~4.50 g hm-2,在玉米播种后出苗前施药,施药1次,收获期玉米籽粒中阿特拉津残留量低于0.08 ng g-1、乙草胺残留量低于0.40 ng g-1,土壤中阿特拉津残留量低于3.3 ng g-1、乙草胺残留量低于12.4 ng g-1,均满足相应的限量标准。     

三唑类农药的微生物降解研究进展

三唑类农药是一种广泛使用的防治植物病害的杀菌剂和植物生长调节剂,可通过抑制麦角甾醇的合成阻碍病原菌的细胞壁形成,从而起到防治作物病害的作用,也能抑制植物赤霉素合成延缓植物生长;但因大范围应用及其难以降解的特性,污染环境和影响人类健康。为给三唑类农药的微生物降解提供参考,基于文献研究,梳理总结了三唑类农药降解菌的种类、影响降解的环境因素和降解机理方面的研究进展,明确了微生物在不同环境中能有效降解三唑类农药,微生物降解技术有望应用于治理三唑类农药造成的环境污染。     

典型黑土的黑度与土壤有机质组分关系研究

土壤颜色作为土壤的一项重要物理指标,被广泛应用于土壤诊断、分类以及土壤性质判断。在矿物成分大致相同条件下,土壤有机质(SOM)是控制土壤变黑的重要因素。采用基于CIEL^*a^*b^*颜色分析系统的分光测色仪,并结合土壤物理分组方法,对30个典型黑土及其物理组分(轻组、粗颗粒、细颗粒和矿质结合态有机质)的黑度进行了分析,旨在明确黑土SOM含量与其黑度间的定量关系,揭示不同物理组分对土壤黑度的贡献。结果表明：黑土的黑度与SOM、以及各物理组分的黑度与相应组分的有机碳含量之间,均呈显著正相关关系。而且随着组分稳定程度的增加,这种相关性逐渐增强。从不同组分看,轻组和粗颗粒组分的黑度值大于细颗粒和矿质结合态组分,但相关分析表明,轻组和粗颗粒组分的黑度与原土黑度无显著相关关系,二者对土壤黑度的贡献率仅为2.6%。而矿质结合态组分作为土壤腐殖质的主要储存位置,其对土壤的黑度贡献率达81%以上,是黑土呈现黑色的决定性因素。     

城市与郊区森林土壤微生物群落特征差异研究

森林是具有重要服务功能的生态系统之一,在城区和郊区都普遍存在,但对于森林土壤微生物群落特征的城郊差异研究却很少。本研究在北京城市与郊区选择三种相同树种(油松Pinus tabulaeformis、侧柏Platycladus orientalis和毛白杨Populus tomentosa)的森林,主要研究比较了土壤微生物量碳、微生物群落结构和功能多样性的城郊差异。结果表明,郊区森林的土壤微生物量碳含量显著高于城区(郊区微生物量碳为367.29 mg kg-1,城区为294.23 mg kg-1)。同一树种下郊区微生物活性高于城区,差异未达到显著。微生物多样性和均匀度城郊差异不明显;但树种间存在一定的差异,城区毛白杨林下土壤微生物群落的均匀度显著低于柏树与油松,多样性指数显著低于柏树。结果表明城市化过程对城市土壤微生物量以及微生物群落的结构和功能有一定影响,且不同树种对于这种影响存在差异。随着城市化加快,城乡梯度上土壤微生物量碳的城乡差异明显,而土壤微生物群落结构、功能的差异有减小的趋势。     

Organic Amendment Effects on Microbial Population and Microbial Biomass Carbon in the Rhizosphere Soil of Soybean

The aim of the study was to determine microbial populations and microbial biomass carbon in the rhizosphere soil of soybean cultivated under different organic treatments: plant compost (PC), vermicompost (VER), farmyard manure (FYM), and integrated plant compost (IPC). The serial dilution plate method was employed to enumerate the rhizosphere soil fungi and bacteria. Results showed that microbial populations and biomass carbon were affected by the application of organic amendments. Fungal population was the greatest in the VER plot for two crop cycles, whereas bacterial population was the greatest in the VER in the first crop cycle and FYM for the second crop cycle. Tukey's test at P ≤ 0.05 showed that change in microbial biomass carbon in the sites studied over time was significant, with the greatest in FYM. In our study, addition of organic amendments affected the soil physicochemical properties, which in return affected the rhizosphere microbial characteristics.     

Labile carbon and methane uptake as affected by tillage intensity in a Mollisol

Methane (CH₄) oxidation potential of soils decreases with cultivation, but limited information is available regarding the restoration of that capacity with implementation of reduced tillage practices. A study was conducted to assess the impact of tillage intensity on CH₄ oxidation and several C-cycling indices including total and active microbial biomass C (t-MBC, a-MBC), mineralizable C (C_min) and N (N_min), and aggregate-protected C. Intact cores and disturbed soil samples (0–5 and 5–15 cm) were collected from a corn (Zea mays L.)–soybean (Glycine max L. Merr.) rotation under moldboard-plow (MP), chisel-plow (CP) and no-till (NT) for 8 years. An adjacent pasture (<25 years) and secondary growth forest (>60 years) soils were also sampled as references. At all sites, soil was a Kokomo silty clay loam (mesic Typic Argiaquolls). Significant tillage effects on t-MBC and protected C were found in the 0–5 cm depth. Protected C, a measure of C retained within macro-aggregates and defined as the difference in C_min (CO₂ evolved in a 56 days incubation) between intact and sieved (<2 mm) soil samples, amounted to 516, 162 and 121 mg C kg⁻¹ soil in the 0–5 cm layer of the forest, pasture and NT soils, respectively. Protected C was negligible in the CP and MP soils. Methane uptake rate (μg CH₄-C kg⁻¹ soil per day, under ambient CH₄) was higher in forest (2.70) than in pasture (1.22) and cropland (0.61) soils. No significant tillage effect on CH₄ oxidation rate was detected (MP: 0.82; CP: 0.41; NT: 0.61). These results underscore the slow recovery of the CH₄ uptake capacity of soils and suggest that, to have an impact, tillage reduction may need to be implemented for several decades.