原位钝化对稻田镉污染土壤修复效果及土壤酶活性的影响

选取海泡石、石灰、铁改性木本泥炭和弱碱性生物有机肥等4种钝化剂为材料,研究其对镉(Cd)污染稻田土壤原位修复效果及土壤酶活性的影响。结果表明,施用4种钝化剂均能提升土壤pH和水稻产量,降低土壤中Cd生物有效性和糙米Cd含量,且糙米Cd含量低于国家食品安全标准限值(Cd≤0.2 mg/kg)。施用1 500 kg/hm²弱碱性生物有机肥的处理对土壤pH提升效果最好,从6.07提升至7.00,增幅为13.2%;施用2 500 kg/hm²铁改性木本泥炭的处理,土壤有效态Cd和糙米Cd含量降幅最大,分别从0.538 mg/kg和0.260 mg/kg下降至0.232 mg/kg和0.076 mg/kg,分别下降了56.8%和70.8%。施用1 500 kg/hm²弱碱性生物有机肥的处理增产水稻效果最好,增幅为6.4%。施用4种钝化剂后,土壤中蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性均有不同程度提升。其中,施用1 200 kg/hm²生石灰处理对土壤中蔗糖酶活性提升效果最好;施用2 500 kg/hm²     

不同形态秸秆还田下乌栅土耕层土壤有机质含量与组成变化

【目的】基于田间试验,探讨不同形态秸秆还于稻田后耕层土壤有机质含量及其分子组成的动态变化,为秸秆资源化利用和稻田土壤固碳提供依据。【方法】选择江苏省常熟市某村的乌栅土稻田,选用新鲜未处理（CS）、过腹处理（CM）和炭化处理（CB）的玉米秸秆,于2015年6月以等碳量（10 t C·hm-2）一次性还田,并以未还田处理作为对照（CK）,分别于2015、2017和2019年水稻收获时采集耕层（0—15 cm）土样测定有机碳含量,并采用13C同位素丰度和生物标志物提取-GC/MS鉴定探析有机质组成变化。【结果】与CK相比,还田当年和2年后所有还田处理都显著提高了耕层土壤有机碳含量（8%—36%）,但还田4年后,仅CB处理有机碳含量显著增加（24%）,且增加的碳来源于施入的生物质炭。还田2年后,CS和CM处理土壤有机质中木质素酚丰度达到峰值,分别比CK增加了115%和66%;还田4年后,所有还田处理的植物源脂类的丰度均显著提高,相应地,植物源与微生物源脂类的丰度比（PL/ML）和生物标志物组分的多样性指数（H’）也显著提升。【结论】分子组成的变化可以用来判明不同形式秸秆还田下土壤有机质质量的变...     

春性和半冬性小麦苗期氮肥吸收效率的差异及其与根系性状的关系

为探明半冬性与春性小麦苗期氮肥吸收效率的差异及其与根系形态与生理性状之间的相关性,在盆栽条件下,选用半冬性、春性小麦品种各3个,研究了不同氮源(NH_4~+-N、NO_3~--N、NH_4~+-N+NO_3~--N三种类型)供应条件下小麦苗期(6叶期)根系性状的差异及其与氮素吸收能力的关系。结果表明,不同生态类型小麦苗期氮素吸收能力存在显著差异,植株总吸氮量和氮肥吸收效率表现为半冬性类型显著高于春性类型,不同氮源处理变化趋势基本一致。根系性状中,平均根长、根系总长、根系总吸收面积表现为半冬性类型高于春性类型,而根系活跃吸收面积和比表面积表现为半冬性类型低于春性类型,根系重量、氧化力则因供应的氮源不同,生态类型间存在差异。根干重、根系氮积累量与氮肥吸收效率显著相关,其他性状与氮肥吸收效率的相关性不显著。     

开放式空气CO2浓度增高和施氮量对水稻结实期叶片内肽酶活力的影响

 利用农田开放式空气CO2浓度增高 (free air CO2 enrichment,FACE) 系统,CO2浓度设正常CO2 (ambient, AMB) 和高CO2 (FACE,AMB + 200 μmol/mol) 2个水平,施N量设低氮 (LN,15 g/m2,以纯氮计)、中氮 (NN,25 g/m2)和高氮 (HN,35 g / m2) 3个水平,对水稻品种武香粳14结实期剑叶和倒2叶的内肽酶活力变化情况进行了研究。结果表明: 1) 同AMB相比,FACE处理使剑叶抽穗后10 d、20 d以及倒2叶抽穗到抽穗后20 d内肽酶活力明显提高,但使剑叶成熟期内肽酶活力明显下降;使剑叶抽穗后10 d、20 d和成熟期以及倒2叶抽穗到成熟期内肽酶比活力明显提高;FACE对抽穗后10 d、20 d叶片内肽酶活力和比活力影响较大,而对抽穗期和成熟期的影响较小。同LN相比,HN使灌浆前期叶片内肽酶活力明显降低,灌浆中后期则呈增加趋势;HN降低了叶片各期内肽酶比活力,灌浆前期降幅大于后期。 2) 同AMB相比,FACE使叶片抽穗后10 d至成熟期可溶性蛋白含量明显降低;同LN相比,HN明显减缓FACE处理对抽穗后10 d至成熟期功能叶片可溶性蛋白含量的影响。 3）除成熟期叶片可溶性蛋白含量与内肽酶活力呈正相关外,结实期剑叶及倒2叶可溶性蛋白含量与对应时期内肽酶活力呈显著负相关。上述结果说明,FACE处理下水稻剑叶及倒2叶结实中后期可溶性蛋白含量明显下降与结实期叶片内肽酶活力的变化关系密切。     

不同改性方法对沸石吸附对硝基苯酚能力的影响

利用酸改性、热活化、有机改性及联合改性等方法对沸石进行改性,制备了不同种类的改性沸石。通过紫外分光光度法对这些改性沸石吸附对硝基苯酚的能力进行检测,并用扫描电镜及X射线衍射对改性沸石的结构进行表征,着重比较改性过程中酸改性和灼烧改性实施顺序不同对沸石吸附能力的影响。结果表明,与500℃灼烧相比,900℃灼烧对沸石吸附能力的提高更为明显,但对沸石的结构有所破坏。酸改性可以去除沸石所携带的大量杂质,使孔道的连通性更好,从而使酸改性沸石对对硝基苯酚的吸附能力比灼烧改性沸石高。未经酸洗涤的沸石中所含杂质可能会在灼烧过程中对沸石的结构产生影响,先采用酸改性再结合热活化的方式对沸石进行改性比较合适。酸改性＋热活化（500℃）后再与有机改性结合,可以使改性沸石对对硝基苯酚吸附量大大增加。不同改性沸石的吸附能力依次为：有机改性沸石〉酸热联合改性沸石〉酸改性沸石〉灼烧（500℃）改性沸石〉天然沸石。     

有机氮替代化肥氮对设施菠菜品质·土壤肥力及根际细菌群落的影响

为明确有机肥替代化肥对菠菜生长的影响,以等氮量替代为原则,设置配方施肥和有机肥等氮替代不同比例化肥处理,通过大田试验研究有机氮肥替代化肥氮对设施菠菜产量、品质、土壤肥力和根际细菌群落的影响。结果表明,有机肥替代20%最有利于提升菠菜的产量和品质,鲜干重、维生素C和可溶性糖含量均显著高于配方施肥处理。有机肥替代可显著增加土壤的pH、有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,显著降低土壤的容重。有机氮肥替代比例为20%～80%时,土壤碱解氮含量均显著低于配方施肥处理。施用有机肥可显著增加土壤细菌的α多样性,降低其β多样性。菠菜有机酸含量和土壤碱解氮含量对β多样性贡献率最高,分别为12.80%和-4.71%。施用有机肥可提高好氧菌群、耐胁迫菌群等有益菌群的相对丰度,但也会增加潜在致病菌群的相对丰度。综上,有机氮肥部分替代化学氮肥可改善菠菜品质,提升土壤肥力和抗性。     

杂交水稻光合和荧光特性对高CO2浓度的动态响应

为探究大气二氧化碳 (CO₂) 浓度增高对杂交水稻光合和荧光特性的动态影响,利用开放式空气中CO₂浓度增高(FACE)系统,研究高CO₂浓度对大田水稻不同生育期叶片光合和荧光参数的动态影响及其种间差异。以高产杂交组合甬优2640和Y两优2号为试验材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度2个水平,测定2个品种气体交换和荧光参数。结果表明,大气CO₂浓度升高使2个品种平均叶片净光合速率(Pn)在移栽后30、59、76、91和108 d分别增加25%、16%、25%、18%和8%,除移栽后108 d外,均达极显著水平(P<0.01);甬优2640移栽后76和91 d叶片Pn对CO₂的响应明显大于Y两优2号。除灌浆末期外,CO₂浓度升高使2个品种叶片气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈下降趋势,且Y两优2号的降幅多大于甬优2640。CO₂熏蒸下叶片气孔部分关闭,但叶片胞间与周围空气中CO₂浓度之比无显著变化,甚至明显增加。大气CO₂浓度升高使2个品种灌浆末期PSⅡ最大光化学量子产量均下降4%,但对其他各期均无显著影响;除灌浆末期外,CO₂浓度升高使PSⅡ实际光量子产量和光化学猝灭均显著增加。两杂交组合叶片光合参数对高CO₂浓度的动态响应多存在种间差异,但荧光参数的响应品种间差异较小。本研究结果为增强气候假定情景下水稻响应的预测能力并制订应对策略提供了依据。     

联苯菊酯降解菌的筛选、鉴定及降解特性研究

联苯菊酯是一种广谱高效杀虫剂,大规模的应用使其广泛残留在环境中,因此筛选联苯菊酯的高效降解菌具有重要意义。从扬州农药厂附近的地表土壤取样,利用富集驯化培养分离得到一株编号为S8的降解细菌,经表形特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析其为醋酸钙不动杆菌（Acinetobacter calcoaceticus）,该菌株在pH7.0和30 ℃的条件下,对100 mg·L-1联苯菊酯的3 d降解率达56.4%,半衰期为60.7 h。其最适生长条件为：pH6.0~8.0,温度30~35 ℃,接种量5%。研究结果可为今后治理联苯菊酯残留污染提供理论参考。     

大气环境变化导致水稻品质总体变劣

气候变化将改变作物的生长环境,进而影响作物产量和品质。气候变化对重要粮食作物水稻产量形成的影响已有很多报道,但对同样重要的品质研究较少。在简要介绍实验平台基础上,本文总结了气候变化对水稻品质影响的研究进展。品质性状分为加工、外观、蒸煮/食味、营养和饲用品质,气候变化包括大气CO₂浓度升高、近地层O₃浓度增高和气温升高等,本文重点聚焦大气组分变化及其与高温的互作。已有文献表明,气候变化对水稻品质的影响尚存在诸多不确定性,但本文也发现了一些重要趋势,这些趋势多为不利的变化。高CO₂浓度、高O₃浓度或高温环境下生长的水稻表现出垩白增加、碎米增多的趋势;高CO₂浓度导致稻米蛋白质和多种元素浓度下降,但食味品质可能变优;臭氧胁迫水稻的食用和饲用品质均有变劣趋势。目前这方面认知多来自于单一气候因子的影响研究,但已有少量研究观察到CO₂与温度或O₃之间的交互作用;另外,水稻品质性状对气候变化的响应可能还受熏蒸方式、基因型和施肥量等影响。未来这一领域需继续利用不同尺度的试验平台验证已有趋势并拓展研究内容,在这基础上评估气候变化因子之间以及与其他因子的交互作用,重点揭示这些交互作用的内在机制,以便开发出真正适应未来气候变化的稻作生产技术。     

垫料生物炭对土壤镉的钝化作用

在500℃条件下采用限氧热解法制备垫料生物炭和秸秆生物炭,研究垫料生物炭对土壤中镉的钝化效果。通过分析添加垫料生物炭后土壤pH和镉形态的变化,并用小青菜盆栽试验和土柱淋滤试验等评估垫料生物炭对土壤镉固定效果的影响,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,添加垫料生物炭和秸秆生物炭后,镉污染土壤的pH值均显著升高;两种生物炭对镉都有很强的固定效果,能显著降低镉的生物有效性,向镉污染土壤中分别施加5%的垫料生物炭和秸秆生物炭后,在培养60 d时的降低程度为24.88%和21.94%;添加垫料生物炭和秸秆生物炭能提高小青菜的产量,并有效降低小青菜对镉的吸收,降幅分别为37.21%和29.70%;垫料生物炭对土壤镉污染的修复效果优于秸秆生物炭。