国内流域生态系统土壤动物群落结构研究

土壤动物与其生存环境息息相关.土壤质地优良,食物种类丰富多样,则土壤动物个体数、类群数、多样性显著增多.目前,国内学者多侧重研究农田、森林、草原等生态系统土壤动物群落结构,而流域生态系统土壤动物研究较少涉及.对此,从土壤动物的水平分布、垂直分布和群落多样性三个方面来综述流域生态系统相关因素对土壤动物的影响具有代表性.在此基础上借鉴其他生态系统土壤动物相关研究并且结合流域生态系统自身特点拓展土壤动物研究方向,为研究区土地利用方向提供依据.研究流域中不同环境因素对土壤动物区系的影响,了解国内外土壤动物的研究和流域生态系统对土壤动物影响的进展.对于生态环境的恢复与重建具有重大意义.     

日本农田土壤环境质量监测综述

"健全生态环境监测法律法规及标准规范体系。统一大气、地表水、地下水、土壤、海洋、生态、污染源、噪声、振动、辐射等监测布点、监测和评价技术标准规范,并根据工作需要及时修订完善"是国务院办公厅2015年7月26日发布的《生态环境监测网络建设方案》的工作要求之一。2011年以来,中国的土壤环境污染问题开始凸显,耕地土壤环境质量堪忧。在此背景下,开展其他国家土壤环境质量监测体系研究,可以为我国开展土壤环境质量监测提供有效参考。发生在日本的世界八大公害之一的"痛痛病"就是由于重金属镉污染土壤造成,土壤污染防治是日本政府在上个世纪及本世纪的重要工作之一。不同历史阶段产生和发现的土壤污染问题不同,防治的对策和重点也有所不同,日本土壤污染防治针对于不同地域不同污染物质开展防治工作。上世纪日本农田土壤污染防治主要是针对于重金属污染,而在2011年日本311大地震后,农田土壤放射性物质污染的防治工作成为重中之重。日本农田土壤环境质量监测贯穿于农田土壤污染防治过程的始终,本文对日本农田土壤环境质量监测情况进行了综述,主要说明了日本开展农田土壤环境质量监测的依据;解析了日本农田土壤环境质量标准体系的构成;介绍了日本农田土壤环境质量监测规范的主要内容;分析了日本开展农田土壤污染监测的特点和实施农田土壤环境质量监测的成效、意义及启示。     

我国典型电子废弃物拆解地农田土壤中的多溴联苯醚

选择我国主要电子垃圾拆解地清远龙塘-石角地区作为研究区,以14种多溴联苯醚(Polybrominated Diphenyl Ethers,PBDEs)化合物为研究对象,探讨了PBDEs化合物在龙塘-石角地区农田土壤中的含量、同系物组成及空间分布状况,分析了土壤TOC、土地利用方式(水旱轮作)等对农田土壤PBDEs含量特征的影响.结果表明,清远龙塘-石角地区农田土壤中14种PBDEs化合物的总量平均为(19.0±20.1)ng·g-1(以干重计),明显低于来自路边、拆解中心、居民区等表土中的PBDEs含量.研究区农田土壤中PBDEs的空间分布与土壤TOC呈现出一致性特征,当去除TOC的影响后,作为点源的电子垃圾拆解地成为土壤PBDEs分布的关键控制因素.水旱轮作的土地利用方式下,在一个轮作周期内,当轮作为水稻且土壤处于淹水状态时土壤中的PBDEs含量最低.总体来看,农田土壤中的PBDEs动态受土壤水含量、作物种植情况、土壤水旱状态等多因素的综合影响,表现出不确定的变化特征.本文的研究成果对土壤-作物系统PBDEs的行为研究进行了补充,并可为完善现有的土地质量评估体系提供基础资料.     

污灌区农田土壤环境质量评价

分别利用主成分分析法和内梅罗污染指数法对取自鞍山的6种不同类型农田(弃耕地、旱田、菜田、大棚、污灌稻田和清灌稻田)的土壤环境质量进行评价.结果表明,农田种植和灌溉方式的不同会在区域农田土壤污染物含量和土壤环境质量上表现出较明显的差异性.6种类型农田中,弃耕地的土壤环境质量最好,以下依次是菜田、旱田、清灌稻田和大棚,污灌稻田的土壤环境质量最差.利用内梅罗污染指数法和主成分分析法对6种类型农田土壤的评价结果基本一致,除菜田和旱田的排序结果略有不同外,对其他4种类型农田土壤环境质量的评价结果完全一致.主成分分析法可以用于土壤环境质量评价和土壤污染物的定量化识别.      

昆阳磷矿复垦土壤细菌群落特征与理化因子的相关性分析

通过对昆阳磷矿不同年限和不同植被的矿山恢复土壤进行土壤理化性状和微生物的相关研究,探讨影响微生物多样性和物种分布的关键环境因子,为理解微生物、植物和土壤环境之间的复杂关系提供帮助。     

农田土壤微塑料污染现状与进展

微塑料是一种新的土壤污染物,对土壤环境与健康有严重影响,已成为国内外研究的热点。系统分析了农田土壤微塑料的污染现状与分布特点,总结了不同农业生产方式对土壤微塑料污染丰度的影响,及其在土壤中分布和迁移特征,阐述了不同微塑料的污染来源及其对土壤环境的危害,提出地膜覆盖将成为农田土壤微塑料污染的重要来源,且微塑料因粒径、浓度及类型的不同对农田土壤理化性质和土壤生物会造成不同程度的影响;并比较分析了土壤微塑料的检测分析方法与手段,从土壤微塑料的溯源、迁移转化、污染危害以及检测分析手段层面,对未来需要解决的科学问题和研究方向进行了展望,以期为农田土壤微塑料的研究以及微塑料污染防控提供科学参考。     

不同利用方式对江西省农田土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响

根据江西省2013年采集的16582个农田耕层(0～20 cm)土壤样点数据,运用实地调查、经典统计学与地统计学等相结合方法,研究了江西省耕地土壤碳氮磷生态化学计量特征的空间变异性及不同农田利用方式对其的影响.研究结果表明:江西省耕地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)平均含量分别为17.90、1.58和0.52 g·kg~(-1),土壤碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P)平均值分别为11.72、38.29和3.38,土壤C∶N∶P比平均值为34.44∶3.03∶1,说明P是江西省耕地土壤主要的限制因素.此外,由于碳、氮、磷三者之间并不存在显著的两两相关性,表明江西省耕地土壤中不存在稳定的"Redfield ratio";半方差函数表明,江西省土壤碳、氮、磷生态化学计量特征具有中等程度的空间变异性,其空间变异特征主要受到随机性因素的影响;经ANOVA检验显示,不同农田利用方式对土壤碳氮磷生态化学计量特征影响显著(p0.05),土壤SOC和TN平均含量依次表现为:两季水田水旱轮作一季水田一季旱地两季旱地,土壤TP平均含量依次表现为:两季旱地两季水田一季水田一季旱地水旱轮作,土壤C∶N依次表现为:两季水田两季旱地一季水田水旱轮作一季旱地,土壤C∶P平均值依次表现为:水旱轮作两季水田一季水田一季旱地两季旱地,土壤N∶P平均值依次表现为:水旱轮作一季旱地两季水田一季水田两季旱地.总体而言,土壤碳、氮、磷生态化学计量比的变化特征是农田利用方式和环境因子综合作用的结果,土壤C∶N∶P比对土壤碳、氮、磷储量及养分的限制性具有重要的指示作用.     

荒漠绿洲土壤抗生素抗性基因分布特征及驱动机制

荒漠绿洲农田生态系统是干旱区环境下人类活动显著的复合生态系统.土壤微生物抗生素抗性与人类健康和生态平衡关系密切.研究荒漠绿洲环境不同土地利用类型模式下土壤抗生素抗性基因的多样性、分布特征和影响因素,对于评估干旱区土壤环境健康风险,促进绿洲农业生态的发展具有重要意义.采用高通量测序和高通量定量PCR技术对荒漠绿洲土壤微生物的群落结构和抗生素抗性基因多样性开展了研究,旨在探究干旱区土壤抗性基因的分布特征及其驱动机制.结果表明,从沙漠边缘到绿洲,荒漠沙生植物土壤、棉花地土壤、玉米地土壤、芦苇地土壤和湖泊沉积物中抗生素抗性的种类和丰度显著增加,与土地利用变化关系密切,农田土壤是抗性基因的重要存储库;荒漠绿洲土壤微生物群落与抗生素抗性基因显著相关,硫杆菌属(Thiobacillus)、沙漠细菌属(Pontibacter)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、耐盐微杆菌属(Salinimicrobium)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)和链霉菌属(Streptomyces)等是各类抗性基因重要的潜在携带者;干旱区土壤中重(类)金属元素和可移动基因元件,与微生物群落共同塑造了抗生...     

土壤生态系统微生物多样性技术研究进展

土壤微生物多样性主要研究土壤环境中微生物种群的类别、丰度、分布、结构变化及微生物群落功能的多样性,是土壤生物多样性研究的主体部分。19世纪末,传统的微生物分离培养方法应用于土壤微生物多样性解析。至20世纪70年代,建立了以磷脂脂肪酸图谱分析法(PLFA)和BIOLOG微量分析法为代表的对土壤微生物群落多样性评价的生物化学方法。20世纪90年代后期,随着分子生物学技术的快速发展,建立了变性梯度凝胶电泳(DGGE)、末端限制性片段长度多样性(TRFLP)、克隆文库和高通量测序等土壤微生物多样性研究方法。本文综述了土壤微生物多样性研究技术的原理、进展,并对不同技术的优缺点及应用进行探讨,并对相关领域研究提出思考。     

土壤环境质量生物评价方法探讨

土壤动物是一类终生或经常生物于土壤中的动物，与土壤关系密切，对土壤环境的变化非常敏感，利用其进行土壤环境质量评价具有一定优越性。探讨了利用土壤动物进行土壤环境质量评价的可行性及方法，并对前景进行展望。     

日本土壤环境质量标准体系形成历程及特点

本文根据日本土壤环境质量标准文件、发布的监测数据和土壤环境质量报告、中央环境审议会审议资料,并在查询大量相关资料的基础上,解析了日本土壤环境质量标准体系的形成历程和主要内容,其土壤环境质量标准项目由农田污染物质项目、工业和城市用地土壤中有害污染物质项目、Dioxins类物质项目和防治放射性污染物质项目四个部分组成;监测规范包括各类污染物监测技术手册及监测准则等内容。     

我国土壤环境保护标准体系优化研究与建议

我国现行土壤环境保护标准体系是在以GB 15618—1995《土壤环境质量标准》为核心标准的基础上逐步形成的,是根据当时我国土壤环境研究水平并结合土壤环境管理要求而制定,在一定历史时期对我国土壤污染防治和环境管理具有重要作用.但是,随着我国经济社会发展和土壤环境问题日益复杂化,该标准逐渐暴露出土壤类型和污染物控制项目覆盖面不全,与其他相关标准有部分重复、衔接性差,以及在实际工作中适用性差等问题.因而,以该标准为核心的整个土壤环境保护标准体系在完整性、系统性、协调性和适用性等方面存在不足.在系统梳理我国现行土壤环境保护标准体系构成及存在问题,分析其他国家和地方土壤环境管理制度、制订方法和相关标准的基础上,结合我国土壤环境特点和土壤环境管理需求,提出进一步完善我国土壤环境保护标准体系的框架结构优化方案,主要由土壤环境质量标准体系(土壤环境背景值、土壤污染风险筛选值、土壤修复目标值和耕地质量等级划分)、土壤环境污染防控标准体系、土壤相关配套标准体系和土壤环境基础标准体系四大类标准体系组成.此外,基于人体健康和生态安全的污染物土壤环境基准是土壤环境风险评价系列标准制订的基础.作为环境管理的基础手段,优化的土壤环境保护标准体系可为《土壤污染防治行动计划》的实施和《土壤环境保护法》的制订提供有力的技术支持.根据土壤环境具有地域性强、差异性大的特点,建议尽快出台《土壤环境保护法》,明确国家标准与地方标准各自的定位与关联,推动制订地方土壤环境保护标准,国家则应集中开展土壤环境基准、标准制订技术规范等相关研究,为土壤环境保护标准体系的完善提供基础技术支撑.      

旱地作物根际和非根际土壤硝酸盐异化还原成铵细菌群落组成的研究

为研究典型旱地农田土壤硝酸盐异化还原成铵过程(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)的群落组成,针对DNRA过程的功能基因nrfA进行高通量测序.根际和非根际、4种典型农作物共16个样品,质控后每个样品得到87000条序列,在相似度≥90%下划分到27952个OTUs,选取其中丰度较高的258个代表OTUs进行生态学分析.多样性分析(OTUs水平)结果表明:3/4的作物根际土壤样品中的DNRA群落丰富度、物种多样性和物种均匀度高于相应非根际样品,对比4种作物,粟作物根部土壤DNRA群落多样性最高,玉米作物非根际土壤最低.对代表OTUs进行分类,共定义到6个门(Phylum),19个属(Genus).其中相对丰度最高的3个属为Hyalangium(29.31%)、Chthoniobacter(20.33%)和Nitrospira(13.41%),表明三者在群落组成中占主导地位.结合土壤理化因子分析,DNRA群落相对丰度与NO~-_2-N、TN、含水率、TOM、pH及温度呈显著相关关系.本研究在一定程度上揭示了旱地农田土壤DNRA细菌的群落组成、多样性及与土壤环境因子的关系,为提高氮肥的利用效率和减小环境污染提供理论依据.     

土壤原生动物研究概况及其在土壤环境中的生物指示作用

土壤原生动物具有丰富的种类和巨大的生物量,在土壤生态系统中具有十分重要的地位。一方面,土壤原生动物是土壤生态系统的重要组成部分,参与食物转化和能量传递等重要环节,极大地促进了植物的生长;另一方面,土壤原生动物作为土壤环境的指示生物,具有比其他土壤动物更独特的优势,如结构简单、呼吸效率高、生命周期短、对污染反应迅速、分布广泛、不受季节和地区差异的限制等。文章根据国内外相关文献,简要概述了土壤原生动物的研究进展以及在土壤生态系统中的应用,并对土壤原生动物在土壤环境监测的生物指示作用前景进行了展望。     

土壤环境中硝基苯的微波萃取-气相色谱法检测技术的研究

土壤环境中的硝基苯是难于检测的一类化学污染物。本研究以受到硝基苯污染的松花江水灌溉的哈尔滨流域的农田为研究对象,采用＂微波萃取-气相色谱法＂,研究了模拟受到硝基苯污染土壤环境中的硝基苯含量和实际检测了松花江水灌溉的农田的硝基苯,研究了微波消解和气相色谱测定条件。结果显示：1.0mg/L～15.0 mg/L范围内线性良好,硝基苯的最低检出限为0.012,回收率为92.4%～99.4%。松花江流域农田土壤硝基苯含量未检出,即没有硝基苯污染。     

重金属污染的稻田土壤中动物群落的研究

农田是一个由土壤、生物、作物组成的复杂多相系统,随着现代工业的发展,大量“三废”未经综合处理进入农田,影响了农田生态系统的平衡,栖息于土壤中的大量土壤动物则由于污染物的富集而减少。从湘谭锰矿废水污灌稻田中土壤动物的调查可以看出,土壤动物是反映环境污染的敏感指标,我国这方面目前报道甚少,因此,进行环境污染地区农田土壤动物群落结构的研究,可为环境污染的监测和治理提供一定依据。     

宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌海拔分布特征

研究农田土壤微生物多样性、结构与功能的海拔分布特征及其影响因子,对保护农田生态系统生物多样性具有重要意义.利用高通量测序技术对宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落结构和代谢功能沿海拔分布特征及其对土壤理化性质的响应进行分析.结果表明:①土壤细菌Alpha多样性指数与海拔呈显著负相关,沿海拔呈现先降低再略升高的变化趋势.②变形菌（Proteobacteria）、放线菌（Actinobacteria）和酸杆菌（Acidobacteria）等7个菌门为优势菌群,其中5个菌群在海拔间具有极显著性差异.③二级分类水平上包括膜运输、碳水化合物代谢和氨基酸代谢等36个细菌代谢功能,其中22个在不同海拔间具有显著性差异,12个具有极显著性差异.④Pearson相关分析表明,土壤含水量、容重、pH和碳氮比对细菌Alpha多样性影响最为显著,总有机碳、全氮和全磷等土壤养分对细菌Beta多样性具有显著影响.⑤Mantel分析表明,门水平细菌群落结构受土壤含水量、总有机碳和碳氮比影响,细菌代谢功能与土壤pH、总有机碳、全氮、全磷和碳氮比均有显著相关性.方差分解分析显示土壤含水量对群落结构解释度最高,pH对代谢功能解释度最高.由此可知,土壤含水量和pH是影响宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落组成和代谢功能的主要土壤因子.     

铜尾矿坝及其周边土壤真菌群落结构与功能多样性

土壤真菌群落会因环境条件的变化而重新构建.为了探究山西省垣曲县十八河尾矿坝及其周边土壤中真菌群落的结构与功能多样性,本研究探讨了坝体草地、15 a杨树林、农田、10 a杨树林这4种土地利用方式下土壤真菌群落的结构组成和碳源利用功能多样性.结果表明,研究区15 a杨树林地中真菌群落丰度和多样性最高,坝体草地中最低;子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）是研究区的优势真菌类群,其中,子囊菌门（Ascomycota）在所有样地中均有最大分布,其在坝体草地中的分布达到92.92%;15 a杨树林地中真菌群落碳源利用多样性最高,坝体草地中真菌群落碳源利用多样性显著高于农田和10 a杨树林地,坝体草地土壤真菌群落对糖苷类碳源的利用效率显著高于其余3种土地利用类型.相关分析表明,土壤真菌群落丰度与土壤总氮显著相关（P<0.05）,而与土壤重金属含量不相关.土壤真菌群落多样性指数与重金属Cd、As之间具有显著相关性,与其他重金属无显著相关性.本研究结果表明长期受重金属污染胁迫下,土壤中真菌群落更多受土壤肥力和土地利用方式影响,而与土壤重金属浓度不呈线性关系.本研究结果对土壤真菌群落在重金属污染区土壤修复中的应用具有重要意义.     

土地利用变化对土壤硝化及氨氧化细菌区系的影响

以西藏高原相邻的原始森林、天然草原和农田土壤为研究对象,分别采用室内培养法和nested PCR-DGGE技术,对比研究了这3个生态系统的土壤硝化势、硝态氮浓度以及土壤氨氧化细菌（AOB）菌群区系.结果表明,农田土壤的硝化势和硝态氮（NO 3--N）浓度显著高于相邻的草原和森林土壤,硝化势分别是森林和草原土壤的9倍和11倍,NO 3--N是农田土壤无机氮（Nmin）的主要成分,占无机氮的70%～90%.铵态氮（NH 4＋-N）则是森林和草原土壤中主要的无机氮形态.原始森林和天然草原间的硝化势和硝态氮浓度没有显著差异.原始森林的土壤AOB菌群数量、多样性及均匀度最低.天然草原生态系统转换为农田后,土壤AOB菌群的多样性和均匀度显著降低,但是农田土壤的AOB菌群结构仍与其前身草原生态系统有较高的相似性.原始森林的AOB菌群数量、多样性及均匀度最低直接导致了其硝化势最低;农田土壤的硝化势和硝态氮浓度最高意味着农田生态系统中优势AOB的活性最高.以上结果表明,土地利用变化导致土壤氮素内循环及其关键微生物AOB的多样性与活性均发生显著变化,这些变化会影响土壤环境质量以及生态系统的持续与稳定.     

利用高通量测序对封存CO2泄漏情景下土壤细菌的研究

全球CO2浓度不断升高的背景下,地质封存CO2为控制大气CO2浓度上升提供了全新的思路,但封存CO2潜在的泄漏风险也对生态系统产生重大威胁.土壤微生物与土壤健康密切联系.鉴于目前地质封存CO2泄漏对土壤微生物影响的研究鲜有报道,本研究通过模拟地质封存CO2泄漏情景,利用Miseq平台Illumina第二代高通量测序土壤细菌16S rRNA基因,结合相关生物信息学分析,初步探讨了封存CO2泄漏情景下农田土壤细菌群落丰富度、多样性和群落结构的变化.试验共获得15个土壤样本的43 017个OTU共486 645条读数,生物学分析结果表明,封存CO2泄漏通量和时间不同的情景下,农田土壤细菌丰富度和细菌群落多样性的变化存在差异,初步推测CO2泄漏量增大和泄漏时间持续更长的情景下,土壤细菌丰富度和多样性下降幅度较大,土壤细菌群落中优势菌群向若干细菌集中,其中土壤酸杆菌门细菌相对增多可能作为地质封存CO2泄漏对土壤生态系统影响的生物监测指标.