不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征

为探讨不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征,通过为期196 d的土壤有机碳矿化培养试验,对高、中、低3种不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤进行了研究。结果表明:不同地力玉米田土壤有机碳矿化速率随时间的变化呈现相同的变化趋势,即随培养时间延长,呈现先高后低的变化趋势,最后趋于平稳;但随地力等级的降低,土壤有机碳矿化速率逐渐减小。培养结束时,不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳累积矿化量之间均存在显著性差异(P0.05);低地力土壤有机碳稳定性最差,固存量最小。同一地力,20～40 cm土层土壤有机碳矿化速率和累积矿化量较0～20 cm显著降低(P0.05),表层土壤稳定性较差,不利于土壤有机碳固定。伴随土壤有机碳矿化过程,土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤可溶性有机碳(DOC)含量均较初始含量显著降低(P0.05);土壤有机碳潜在矿化势(Cp)与土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、MBC和DOC均呈极显著正相关。土壤有机碳矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程,且当地力等级变化时,各土层土壤有机碳的稳定性均受到不同程度的影响。     

不同增强试剂对二维电场下伴矿景天修复镉污染土壤的影响

为探讨添加不同增强试剂对二维电场下伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复镉（Cd）污染土壤的影响,采用室内盆栽试验,通过构建棒状石墨阳极在花盆四周,垂直网状不锈钢阴极在土壤表层的二维电场,研究了硫粉、菌菇渣溶解性有机质（DOM）和柠檬酸等不同增强试剂及固定直流电场和反转电场等不同电场模式对土壤理化性质、Cd迁移转化、伴矿景天生长和Cd吸收的影响。结果表明：无电场条件下,施加硫粉能使土壤pH下降0.5~1.0个单位,整体提高了土壤有效态Cd含量,并且显著提高了伴矿景天根部对Cd的积累,但显著降低了伴矿景天地上部生物量和地上部Cd积累量;施加DOM和柠檬酸可显著促进伴矿景天生长,但对伴矿景天吸收Cd影响较小,植物地上部Cd积累量分别是不添加增强剂的对照的1.43倍和1.60倍。施加固定直流电场使土壤表层总Cd发生迁移,增加了植物根区土壤总Cd含量,但并未使底层土壤总Cd向表层土壤迁移;反转电场缓解了土壤pH和有效态Cd的变化,使表层土壤总Cd向底层迁移。直流电场与DOM和柠檬酸共同作用时,固定直流电场和反转电场均显著抑制了伴矿景天的生长和对Cd的积累,电场对伴矿景天生长和Cd吸收的影响占主导地位;直流电场与硫粉共同作用时,硫粉对伴矿景天生长和Cd吸收的影响起主要作用。整体上,固定直流电场相较反转电场可增加植物对Cd的吸收,反转电场相较固定直流电场能增加植物生物量。固定直流电场与硫粉共同作用可显著增加伴矿景天根系Cd浓度,其对地上部的Cd吸收也有促进作用。研究表明,在利用伴矿景天修复碱性污染土壤时,电场+硫粉处理可作为一种有效的强化措施,但是硫粉的施用量需要进一步优化。     

污灌区土壤团聚体重金属含量分布特征研究

【目的】研究污灌区农田土壤团聚体重金属负载和分布特征,为受污染耕地风险评估和安全利用提供科学指导。【方法】以河南省新乡县某污灌冬小麦种植农田土壤为研究对象,通过干筛法对不同土壤团聚体进行筛分,采用重金属分布因子和质量负载因子法,分析了不同粒径土壤团聚体中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效态含量特征。【结果】研究区土壤pH值、有机质、阳离子交换量和电导率分别为7.38～9.07、11.04～42.99 g kg^-1、5.80～14.81 cmol kg^-1和124.77～394.70μS cm-1。pH变异系数为3%,属于弱变异性,而有机质、阳离子交换量和电导率的变异系数分别达到17%、15%和24%,为低变异性。Cr在1～0.50 mm粒径土壤团聚体中含量最高,达到253.98 mg kg^-1,而Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量在0.50～0.25 mm粒级团聚体最高,分别为22.49、6.59、18.99、1.12和22.88 mg kg^-1。不同粒径团聚体中Cr、Ni、Zn和Pb...     

磷高效转基因水稻OsPT4根际高效解有机磷细菌的分离鉴定

为提升磷高效转基因水稻根际土壤的磷素利用率,采用传统微生物分离培养技术分离筛选高效解有机磷菌株,并对分离菌株进行鉴定和解磷能力的测定。以改良的蒙金娜固体有机磷培养基分离磷高效转基因水稻OsPT4根际土壤中的解有机磷菌株,检测其溶磷特性,并通过比对16S rDNA基因序列进行分类鉴定。结果表明：从磷高效转基因水稻根际土壤中分离获得15株解菌株,纯化复筛后获得6株可以产生明显溶磷圈且生长稳定的解有机磷菌株。6株解磷菌的可溶性指数在1.50~6.33之间,其中菌株Y7的可溶性指数最高;培养24 h后菌株的解磷量在10.60~87.43 mg·L^-1之间,其中菌株Y7最大。培养24 h后菌株Y7的菌液pH降低最多,碱性磷酸酶分泌量仅低于菌株Y11。除Y7外的5株菌株均为大田土壤中分离筛选的常见类群,在解磷能力、溶磷特性上与传统大田作物中筛选获得的解磷菌株无明显差异。菌株Y7的解磷能力最强,经鉴定其属于泛菌属（Pantoea sp.）,是常见的水稻种子内生菌核心类群,酸化作用和碱性磷酸酶作用是其主要的解磷机制,Y7可作为高效解磷菌资源进行进一步研究。     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构的影响

以贝加尔针茅草原为研究对象,采用高通量测序技术,研究连续6年模拟8个氮沉降水平（0,15,30,50,100,150,200,300 kg N·hm^-2·a^-1）对贝加尔针茅草原0~10 cm、10~20 cm土层土壤真菌群落结构的影响。结果表明,氮沉降显著影响真菌群落结构,0~10 cm土层与10~20 cm土层各氮沉降处理相对丰度在门、纲、属水平上均存在明显差异;且0~10 cm土层与10~20 cm土层土壤真菌群落对氮沉降的响应存在明显差异,存在明显的土层梯度效应。典范对应分析表明,土壤pH、有机碳、硝态氮和速效磷含量是影响贝加尔针茅草原土壤真菌群落结构变化重要因素。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的化学性质,影响了土壤真菌群落结构。     

有机-无机肥配施对麦玉轮作土壤中细菌氮循环功能基因的影响

为探讨有机-无机肥配施对小麦-玉米轮作土壤细菌氮循环功能基因的影响,设置单施化肥(NPK)、化肥配施玉米秸秆(NPKS)和化肥配施有机肥(NPKO)3种施肥方式,采用16S rRNA基因的高通量测序技术并结合PICRUSt功能预测分析,探明不同施肥方式下小麦和玉米土壤细菌关键氮循环功能基因的变化特征。结果表明:对于KEGG的二级功能分类,NPKS处理下小麦土壤细菌排泄系统的相对丰度较NPK处理显著提高8.73%,而NPKO处理显著降低了辅酶和维生素代谢的相对丰度,降低幅度达到0.90%;NPKS、NPKO与NPK处理间玉米土壤细菌功能相对丰度差异均不显著。有机-无机肥配施下小麦土壤细菌中具有显著差异的三级功能分类数量明显多于玉米土壤细菌。与NPK处理相比,NPKS处理显著降低了小麦土壤细菌的氨基酸糖与核苷酸糖代谢,丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,硫胺素代谢,脂多糖生物合成,核黄素代谢和长寿调节途径的相对丰度和玉米土壤细菌Glioma和神经营养素信号通路的相对丰度,但显著提高了玉米土壤细菌突触囊泡循环的相对丰度;NPKO处理显著降低了小麦土壤细菌Cell cycle-Caulobacter、硫胺素代谢和核黄素代谢的相对丰度及玉米季甲烷代谢的相对丰度,但显著提高了小麦土壤细菌碱基切除修复的相对丰度。小麦和玉米土壤细菌均有23个功能基因参与氮循环的KO通路。小麦土壤细菌氮循环功能基因丰度与土壤SOM和TN显著正相关,与土壤NH+4-N显著负相关;玉米土壤细菌氮循环功能基因丰度与土壤TN和TP显著正相关。综上所述,小麦和玉米土壤细菌具有功能上的多样性,有机-无机肥配施下小麦土壤细菌发挥的代谢作用更为强烈。小麦和玉米土壤细菌的氮异化还原和氮同化还原潜力最高,反硝化潜力和固氮潜力次之,硝化潜力最弱。土壤细菌氮循环功能基因受轮作体系影响,SOM和TN促进小麦土壤细菌氮循环过程,而NH4^+-N对氮循环过程产生负面影响;TN和TP在玉米土壤细菌氮循环过程中发挥积极作用。     

茶园多植物覆盖种植对土壤酶活性和有机碳矿化特征的影响

为量化不同覆盖作物种植模式对茶园土壤酶活性及有机碳矿化特征的影响,以湖北省十堰市郧阳区谭家湾茶园为研究对象开展覆盖作物多样性试验,设置四种覆盖作物种植模式：无覆盖作物（A0）、2种覆盖作物（A1）、4种覆盖作物（A2）、8种覆盖作物（A3）,测定茶园0~20 cm和20~40 cm土层的土壤酶活性、有机碳矿化速率以及累积矿化量,并对其进行一级动力学方程拟合,得出有机碳潜在矿化势（C_p）和矿化常数（k）。结果发现,覆盖作物种植小区的土壤酶活性均高于对照小区,0~20 cm土层的酶活性均高于20~40 cm,不同覆盖作物类型对土壤过氧化氢酶和脲酶活性的影响具有显著差异（P<0.05）,但对土壤磷酸酶没有显著影响。与过氧化氢酶相比,土壤脲酶、磷酸酶是更重要的土壤碳循环参与者,其活性与有机碳矿化作用之间呈极显著正相关关系（P<0.01）,在土壤有机碳分解转化过程中具有重要作用。各处理的土壤有机碳矿化速率均呈现先升高后降低最后趋于平稳的趋势,0~20 cm土层的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均高于20~40 cm土层。0~20 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A3 > A0,20~40 cm土层C_p/k表现为A1 > A2 > A0 > A3,两土层均以A1的土壤有机碳矿化作用最强。A1的微生物量碳和可溶性有机碳均高于其他处理,为作物生长发育提供了充足的养分,pH值也最高,有利于阻抗土壤酸化。     

砷硒胁迫对小麦毒性效应及预测模型研究

为阐明含氧阴离子型类金属As-Se的联合毒性及其相互作用,以小麦(TriticumaestivumL.)作为模式植物,溶液体系为毒性测试介质,以小麦相对根伸长为毒性终点,系统考察了As、Se单独和复合情况下对小麦的毒性效应,并构建兼具机理性与普适性的模型来预测和评估As-Se的生态毒性效应和风险。结果表明:As、Se单独作用于小麦时,二者都具毒性,基于自由离子活度的EC50值分别为2.88μmol L-1和43.51μmol L-1,说明As的毒性远大于Se。在As-Se混合体系中,不论是何种剂量表达形式(溶解浓度和自由离子活度剂量),一种阴离子金属的存在都会影响另一种阴离子金属的植物毒性。利用传统浓度加和及独立作用(CA/IA)模型分析和预测As-Se联合毒性作用时,两种模型均高估了其联合毒性,表明As-Se联合作用于小麦时表现为强烈的拮抗作用。进一步将As-Se交互作用纳入在内,构建的阴离子型金属生物配体模型(BLM),可以很好地解释并预测As-Se混合物的交互作用及毒性,拟合度达到0.90,As、Se和生物配体的络合平衡常数分别为logKAsBL=3.28和logKSeBL=1.93。研究表明:BLM框架可拓展应用于含氧阴离子型类金属的毒性预测,为含氧阴离子型类金属联合毒性的精确预测与风险评估提供有效手段。     

纳米铜对小油菜（Brassica chinensis L.）种子发芽和幼苗生理生化特性的影响

通过纸床培养,探究了不同剂量（1、2、4、6、8、10 mg·L^-1）纳米铜（Copper nanoparticles,Cu NPs）对小油菜（Brassica chinensis L.）种子发芽、幼苗Cu含量、根细胞微观特征以及幼苗生理生化特性的影响。结果表明,不同浓度Cu NPs处理对种子发芽率无显著影响（P>0.05）,小油菜根和茎伸长量均随Cu NPs浓度增加先升高后降低,当Cu NPs添加量为2~10 mg·L^-1时小油菜根伸长抑制率为10.7%~59.9%,而当Cu NPs≥4 mg·L^-1时小油菜茎长显著低于对照组（P<0.05）,降低了4.8%~15.8%。幼苗体内Cu含量随着Cu NPs浓度的增加而升高。通过透射电子显微镜可以看出,添加10 mg·L^-1 Cu NPs使根细胞出现比较普遍的质壁分离现象。与对照组比较,Cu NPs处理后小油菜幼苗体内超氧化物歧化酶活性降低了4.5%~64.0%（1 mg·L^-1除外）,过氧化物酶降低幅度达到4.4%~59.3%,而不同浓度Cu NPs处理对小油菜幼苗体内过氧化氢酶活性影响不显著（P>0.05）,因此,小油菜生理生化特性对不同剂量Cu NPs响应不同。