除草剂对水稻土微生物的影响

以阿特拉津、丁草胺和甲磺隆 3种除草剂为例 ,采用熏蒸提取法和BIOLOG碳素利用法研究了土壤中除草剂污染与水稻土微生物之间的关系及其环境意义 .结果表明以 10mg·kg-1含量施入水稻土的甲磺隆在施用初期导致微生物生物量下降 ,随培养时间的推移 ,生物量有所恢复 ;相同浓度的阿特拉津和丁草胺对水稻土微生物生物量影响不明显 .BIOLOG数据显示 ,3种除草剂施用初期 (第 2d)微生物碳源利用多样性变化不明显 ,随着培养时间的增加微生物碳源利用多样性发生变化 ,变化趋势因除草剂类型不同而异 :甲磺隆除草剂污染水稻土微生物碳源利用多样性先有明显降低 ,培养后期呈上升趋势 ;阿特拉津和丁草胺除草剂污染水稻土微生物碳源利用多样性基本不受影响 .     

活性污泥高质量RNA快速提取方法研究

通过比较RNA产量、纯度、降解程度、特定基因的扩增能力、微生物多样性等评价指标,考察和探讨了5种不同RNA提取方法对活性污泥总RNA提取效果的影响并最终建立了一种快速、有效的活性污泥RNA提取方法,即在TENP和PBS洗涤沉淀污泥的基础上,分别采用溶菌酶和TRIzol裂解活性污泥细菌、氯仿去除细菌裂解液中的蛋白和大部分DNA、异丙醇沉淀核酸和DNase I水解残留DNA后,最后进一步用离心柱纯化RNA.结果表明,这种方法可以有效提取高质量的菌群RNA,不仅提取的RNA总量多(每g污泥可提取169.6μg RNA)、纯度高、降解程度低、完整性好、具有丰富的生物多样性,而且可同时进行16SrRNA和amoA基因的RT-PCR扩增反应;与其它方法相比,性价比高,具有明显的优越性,适用于活性污泥RNA的大量提取,同时,T-RFLP结果证明RNA提取方法对分析样品的微生物种类和丰度分析结果影响较大,不同的RNA提取方法所获得的微生物群落基因多样性及其种类、丰度均不同.本研究建立了一种快速、有效的高质量RNA提取方法,将在监测活性污泥菌群动态变化、菌群代谢功能学、微生物群落芯片等研究上具有重要意义.     

加速溶剂萃取法评价土壤中六氯苯和五氯苯对水稻根的生物有效性

采用温室盆栽实验,选择红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%有机肥的处理,评价水稻根系对土壤中六氯苯(HCB)及其主要降解产物五氯苯(PeCB)的吸收富集能力,并比较水稻根中富集的HCB或PeCB量与4种溶剂(体积比3/1的正己烷/丙酮、乙醇、正己烷、水)提取的土壤中HCB或PeCB量的相关性,以评价土壤中HCB和PeCB对水稻根的生物有效性.结果表明,红壤性水稻土和乌栅土中,水稻根富集的HCB浓度平均分别为364.1和306.0ng/g,水稻根中PeCB浓度平均分别为12.7和28.7ng/g,主要原因是HCB在红壤性水稻土中的降解效率低于乌栅土.2种土壤中添加1%和2%的有机肥抑制HCB降解,因此降低水稻根中PeCB的浓度.水稻根中HCB和PeCB与4种溶剂提取的土壤中HCB和PeCB量的相关系数大小次序均为:乙醇正己烷/丙酮正己烷水,表明采用乙醇提取的土壤中HCB和PeCB量对评价其对水稻根生物有效性的效果最佳.4种溶剂中,仅乙醇提取的土壤中HCB与水稻根中HCB量呈显著正相关,而除水以外的其它3种溶剂提取的土壤中PeCB与水稻根中PeCB量均显著正相关.本研究表明,采用加速溶剂萃取法,通过选择合适的提取溶剂,评价土壤中HCB和PeCB对水稻根的生物有效性具有可行性.     

生物质炭对双季稻水稻土微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳氮的影响

生物质炭可影响土壤微生物量,但生物质炭对双季稻田土壤微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)及可溶性有机碳、氮(DOC、DON)的影响还不清楚.基于此,本研究选取亚热带2种典型双季稻田土壤(花岗岩母质发育的水稻土S1和第四纪红壤发育的水稻土S2)作为研究对象,开展室内培养试验来研究不施氮肥条件下生物质炭添加对土壤微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳、氮的影响.每种土壤设置3个小麦秸秆生物质炭添加量,即土重的0%、1%和2%,分别用CK、LB和HB表示.培养70 d后,2种水稻土的MBC均值:S1为877. 03、832. 11和849. 30 mg·kg~(-1),S2为902. 94、874. 19和883. 22mg·kg~(-1). S1+LB、S1+HB和S2+LB均显著降低了土壤MBC均值(P 0. 05),这可能是由生物质炭吸附土壤有机碳及其他有机物,阻碍了微生物的生长而造成的. S1土壤中低生物质炭添加量较对照显著降低了土壤MBN均值(P 0. 05),降幅达9. 45%.生物质炭对S1土壤MBC/MBN均值影响不明显,但LB降低了S2土壤MBC/MBN均值(P 0. 05).由于生物质炭本身含有部分可溶性有机碳及其高p H值,添加到2种水稻土中均增加了土壤DOC均值,增幅分别达4. 42%～22. 20%和10. 57%～35. 47%.但生物质炭(除S2+HB处理)显著降低了土壤DON均值,这可能归因于生物质炭对土壤有机氮的吸附作用及生物质炭本身有机碳分解过程中对N的消耗作用.生物质炭显著增加了2种水稻土的DOC/DON均值,且随着生物质炭添加量的增加而增加.综上所述,在双季稻田土壤中单施生物质炭虽然可增加土壤可溶性有机碳,但对土壤微生物量有一定的降低作用,且会加重土壤氮亏缺状况.因此,在亚热带双季稻田中生物质炭应与化肥等配合施用.     

典型土壤不同提取态Cd与水稻吸收累积的关系

用盆栽试验方法研究典型土壤不同提取态Cd(TCLP-Cd和土壤溶液-Cd)及其与水稻吸收累积的关系.选取典型水稻土红黄泥(第四纪红色黏土母质发育)和紫泥田(紫色砂页岩母质发育的紫泥田),添加外源Cd梯度为0、0.5、1、2、5、10mg·kg~(-1),进行水稻盆栽试验,研究水稻不同生育期土壤pH、土壤溶液Cd(SSE-Cd)、TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)及水稻各部位Cd积累量变化.结果表明,水稻生育期红黄泥SSE-Cd范围为0~2.50μg·L~(-1),平均0.57μg·L~(-1),而紫泥田浓度范围为0~1.60μg·L~(-1),平均0.48μg·L~(-1);红黄泥TCLP-Cd范围为0~0.25 mg·kg~(-1),平均0.10 mg·kg~(-1),而紫泥田为0~0.2mg·kg~(-1),平均0.07 mg·kg~(-1).随着水稻生育期的延长,土壤溶液Cd及TCLP提取态Cd均不同程度降低,且红黄泥高于紫泥田.TCLP提取态Cd与土壤溶液Cd呈显著正相关.随着外源Cd浓度的增加,水稻植株Cd累积量逐渐增加.土壤溶液Cd与米Cd、TCLP提取Cd与米Cd及水稻植株Cd累积量均呈极显著正相关.两种不同母质土壤环境容量差异很大,紫泥田土壤中Cd安全阈值是红黄泥的2.06倍,且两种土壤水稻Cd吸收累积差异明显,因而不同母质土壤Cd污染治理可能需要不同的措施.TCLP提取Cd与水稻Cd累积量相关性更高,提取量更大,可以准确评价土壤中Cd的生物有效性.     

同时提取土壤微生物DNA和RNA方法的研究

获得高浓度、大片段、多样性程度高的土壤微生物总DNA是研究土壤微生物群落结构的分子生态学基础.研究采用PBS缓冲液洗涤土壤样品,结合SDS裂解微生物细胞的方法,同时提取分别添加小麦秸秆粉和油菜秸秆粉的两种土壤样晶的微生物DNA和RNA.对提取出的DNA和RNA进行酶切,基因组PCR和反转录PCR,实验结果表明该法提取的...     

化学提取法表征污染土壤中PAHs老化规律和蚯蚓富集特征

以添加3种典型多环芳烃(菲、芘、苯并[a]芘)的模拟污染土壤(黄壤和红壤)为对象,研究了PAHs的4种化学提取量即:ASE耗竭性提取总量、Tenax-TA树脂提取量、羟丙基-β-环糊精(HPCD)提取量和正丁醇提取量随老化时间的变化规律.结果表明,在0~60 d老化时间范围内,PAHs耗竭性提取总量在前30 d随时间的延长而降低,后30 d降低趋势不明显,含量基本稳定;PAHs的Tenax、HPCD、正丁醇提取量在0~60 d老化时间范围内,随老化时间的延长而持续降低.实验进一步研究了PAHs的蚯蚓蓄积量(赤子爱胜蚓Eisenia fetida)与4种化学法提取量的相关关系.结果显示,ASE耗竭性提取总量高估了土壤中PAHs的存在风险,并且与蚯蚓富集量没有显著的相关性(R~2为0.44~0.56),因此不能用耗竭性提取总量来评估污染土壤PAHs的生物有效性;而3种非耗竭性提取量与蚯蚓富集量呈现出较好的线性关系,其中HPCD提取法(R~2为0.94~0.99)较Tenax提取(R~2为0.62~0.87)和正丁醇提取(R~2为0.69~0.94)更优.表明可以将HPCD提取法作为预测污染土壤中PAHs生物有效性的一种较为理想的方法.     

免耕水稻土固定CO2自养微生物多样性

使用13CO2为标记物,采用稳定性同位素核酸探针(DNA-SIP)技术和微宇宙模拟的方法,对两种南方免耕水稻土中的固定CO2自养微生物群落结构和多样性进行了研究.实验结果表明,经80d的培养后,从13CO2标记处理的土样提取的DNA经氯化铯密度梯度离心后其浮力密度显著区分于12CO2对照组,表明土壤样品中的固定CO2自养微生物对CO2具有同化利用.RT-PCR结果表明两种标记土样DNA密度梯度离心分层的cbbLR基因的拷贝数最高分别为1.36×105拷贝/g干土和2.21×105拷贝/g干土.克隆文库分析和系统发育分析表明两种土壤中的固定CO2自养微生物群落结构具有一定差异.Bradyrhizobium和Rubrivivax是为FG土壤中的主要类群, 占全部克隆数的60.40%和13.86%.而TF土壤的主要类群是Rhodopseudomonas、Rhodospirillum、Methylibium和Variovorax,分别占全部克隆数的20.90%、11.94%、16.42%和10.45%.两种13CO2标记土样的cbbLR基因文库OTU类型、多样性指数均高于12CO2对照文库,其群落结构也有明显的变化.因此,免耕水稻土存在高度多样性的二氧化碳固定自养微生物,在农田土壤碳素循环方面具有重要作用.     

典型污染稻田水分管理对水稻镉累积的影响

为探讨不同成土母质镉污染稻田土壤进行水分管理对水稻镉吸收累积的影响,以南方典型成土母质花岗岩、板页岩和紫色砂页岩发育的3种水稻土为对象,通过盆栽试验对比分析了淹水和干湿交替2种水分管理模式下,土壤pH值、DTPA提取态重金属、水稻根表铁膜以及不同部位重金属含量等的差异.结果表明,长期淹水处理使花岗岩、板页岩和紫色砂页岩发育水稻土pH升高了0.17~1.33个单位.在水稻灌浆和成熟期,淹水处理的3种水稻土DTPA提取态镉（DTPA-Cd）含量较干湿交替降低了14.39%~36.56%（P<0.05）.但淹水处理土壤DTPA提取态铁（DTPA-Fe）含量较干湿交替上升了35.35%~347.25%（P<0.05）.3个生育时期水稻根表铁膜镉、锰（除铁膜铁外）元素含量在2种水分处理下变化趋势均为分蘖期 < 灌浆期 < 成熟期.淹水处理使3种稻田土中糙米镉含量较干湿交替降低了57.84%~93.79%,且花岗岩、板页岩发育水稻土淹水处理降镉效果显著（P<0.05）.将3种水稻土土壤pH、DTPA-Cd、DTPA-Fe、根表铁膜以及糙米镉含量进行相关性及结构方程模型（SEM）分析,发现淹水降低稻米镉累积主要是通过提高土壤pH及增加土壤Fe的有效性,从而降低了土壤Cd的有效性,并且改变水稻根表铁膜对镉的吸附固定量.因此,水分管理模式调控稻米镉累积效应在不同土壤母质类型间存在明显差异,受土壤理化性质及根表铁膜等多重因素影响,且在不同母质发育水稻土上的作用机制并不完全一致.在镉污染的花岗岩、板页岩发育水稻土上进行水分管理可有效降低土壤镉的有效性,达到削减水稻对镉吸收累积的目标.综上,对于水分管理调控水稻镉吸收累积应根据成土母质类型区别进行.     

CO_2倍增对稻田土壤碳氮水解酶活性的影响

为了探究CO_2倍增对土壤微生物生物量和酶活性的影响,选择亚热带区多年种植水稻的典型红壤为研究对象,对不同水稻生育期下土壤微生物生物量碳氮及其土壤碳氮转化关键酶活性:β-葡糖苷酶(β-Glu)、木聚糖酶(Xyl)和几丁质酶(N-Ac)进行了研究.结果表明:相比于常规CO_2浓度(400×10~(-6)),CO_2倍增(800×10~(-6))促进了水稻生物量及土壤微生物生物量碳氮含量,且土壤微生物生物量碳氮受水稻生育期显著影响(P0.05),在水稻孕穗期时土壤微生物生物量碳氮均达到最大值.总体上,CO_2倍增促进了土壤中β-Glu酶、Xyl酶、N-Ac酶的活性,且三种酶的活性随水稻生育期变化的趋势一致,先递增(在孕穗期的酶活性最大),随后在成熟期下降.在相同生育期和CO_2浓度下酶活性大小为:β-GluN-AcXyl.多变量方差分析表明,CO_2浓度和生育期显著影响了水稻植株生物量、土壤微生物生物量碳氮和酶活性,且土壤微生物生物量碳(SMBC)和酶活性对CO_2浓度和生育期的交互作用产生了显著的响应;而且相关性分析表明,SMBC与土壤β-Glu酶、N-Ac酶、Xyl酶活性之间均有显著的正相关.总体而言,CO_2升高可促进水稻生长,增加土壤微生物量和土壤酶活性,这种影响随水稻生育期而变化,并在水稻生育旺期(孕穗期)达到最大;而且土壤微生物生物量特别是SMBC与土壤酶活性之间具有密切关系.