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 .     

施用堆腐有机肥对水稻土中六氯苯脱氯降解影响

采用水稻盆栽实验,供试土壤为红壤性水稻土和乌栅土,分别设定对照及添加1%和2%堆腐有机肥的处理,研究施用该有机肥对六氯苯(HCB)在种水稻土壤中还原脱氯降解的影响,并分析甲烷生成与HCB脱氯降解的关系.结果表明,18周之后,红壤性水稻土中HCB可提取态残留减少了28.6%～30.1%,乌栅土中HCB可提取态残留减少了47.3%～61.0%;水稻植株吸收的HCB及其降解产物量仅为土壤中HCB初始量的千分之几;HCB发生脱氯降解主要生成五氯苯(PeCB);由于乌栅土的pH和可溶性有机碳含量均高于红壤性水稻土,HCB在乌栅土中的脱氯降解效率较高;在红壤性水稻土中和乌栅土中,施用1%和2%堆腐有机肥分别在第6和第10周后显著抑制PeCB生成,且PeCB生成速率在有机肥的2个添加水平之间均无显著差异;产甲烷菌在脱氯降解中的作用因环境条件而异.     

小分子有机碳对土壤中六氯苯厌氧降解及挥发的影响

采用密封培养瓶装置,研究了红壤性水稻土和乌栅土在添加乙酸、葡萄糖、柠檬酸时六氯苯(HCB)的厌氧降解行为,同时分析了土壤pH变化、碳源转化过程中甲烷和二氧化碳的释放及六氯苯的挥发.结果表明,8周内红壤性水稻土中HCB减少了约20%～44%,加入乙酸抑制HCB的降解,表明低pH条件不利于脱氯反应,加入葡萄糖和柠檬酸在前期抑制后期则促进HCB的降解;乌栅土中HCB减少了约21%～23%,加入小分子有机质对其降解没有明显的效果;六氯苯降解的主要产物为五氯苯(PCB),最终检测到红壤性水稻土中PCB为23～96 μg/kg,乌栅土中为64～92 μg/kg; HCB的降解与CH4和CO2的释放量在统计学上没有显著的相关性;2种土壤中,外加小分子有机碳均减少了HCB的挥发作用,且红壤性水稻土中HCB的挥发比乌栅土中更强,表明土壤有机质是影响HCB挥发的重要因子.     

丁草胺对镉胁迫条件下水稻生长、镉积累及活性氧代谢的影响

以2个水稻品种(秀水110和秀水11)为材料,通过水培试验和土培试验研究了除草剂丁草胺对Cd2 胁迫条件下水稻植株生长、Cd2 积累和活性氧代谢的影响.研究结果表明.水培条件下,丁草胺浓度的增加显著地加剧了Cd2 胁迫条件下水稻生长抑制程度,进一步导致叶绿素含量显著下降,促进了2个品种水稻植株对Cd2 的吸收,引起水稻叶片的O-2产生速率、H202和MDA含量增加.且显著改变了SOD、CAT和G-POD活性;同条件下丁草胺浓度的增加使水稻叶片SOD/O-2、SOD/G-POD、SOD/CAT、CAT/H2O2和G-POD/H2O2的比值均发生了偏离;推测丁草胺加剧了水稻Cd2 胁迫时植株活性氧代谢不平衡过程.土培条件下,丁草胺对水稻糙米中Cd2 积累量也具有显著促进作用.     

解淀粉芽孢杆菌对水中丁草胺的降解及影响

用解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)作为试验菌种,对除草剂丁草胺(N-丁氧甲基氯-2′-氯-2′,6′-二乙基乙酰替苯胺)在水介质中的微生物降解进行了研究.筛选了解淀粉芽孢杆菌降解丁草胺的最佳试验条件,研究了不同初始pH和添加外源腐殖酸对丁草胺微生物降解的影响.用高效液相色谱法(HPLC)检测了丁草胺残留量和降解产物,用红外光谱法(FTIR)分析测定了反应前后腐殖酸的变化情况.结果表明:解淀粉芽孢杆菌对丁草胺具有明显的降解效果,丁草胺初始质量浓度越高,其降解速率和降解效率也越高,碱性条件下丁草胺的降解率明显比酸性条件下高;腐殖酸的加入不仅能吸附丁草胺还能促进细菌对丁草胺的微生物降解,并能影响丁草胺的微生物降解产物.      

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.     

一株丁草胺降解菌的分离鉴定及培养条件优化

利用富集培养技术从长期施用丁草胺的稻田土壤中分离得到1株能够降解丁草胺的细菌,标记为LYC-2.经形态特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,将该菌株鉴定为钩杆菌属(Ancylobacter sp.).同时,为探索菌株LYC-2的生长特性和最佳培养条件,利用正交试验设计法考察了接种量、温度、pH值3个因素对菌株LYC-2生长的影响.结果表明,菌株LYC-2的最适生长温度为35℃,最适pH值为7.5.当接种量为6%(体积分数,下同)时,该菌株在含100mg.L-1的丁草胺无机盐基础培养液中培养5d后,可使丁草胺降解率达90.85%以上.     

DLL-1菌在土壤中对甲基对硫磷农药的降解性能与影响因素研究

研究了邻单胞菌（DLL－1）在土壤中降解甲基对硫磷的性能与影响因素，DLL－1菌在江西红壤、太湖水稻土、东北黑土与河北砂壤土中均能发挥高效降解甲基对硫磷农药的作用，试验结果表明，农药浓度在1．5－450mg/kg范围内，DLL－1菌作用24h后，降解率达86．0％－95．2％，在模拟水田与旱田试验中，加菌24h后土壤中甲基对硫磷农药的降解率远达到95％以上，而对照试验中降解率仅为18．8％、42．2％，田间小区试验结果：当DLL－1菌剂用量大于3g/m^2时，在田间土壤环境中即产生明显的强降解作用。     

水稻土中五氯酚的降解转化动态及其对微生物群落的影响

采用室内培养实验,研究厌氧条件下水稻土中五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)的还原转化与微生物群落组成变化。结果表明,室内培养实验条件下,PCP在水稻土样品中降解比较迅速,在反应17 d时,实验添加的PCP能够完全被还原转化。高通量测序结果显示PCP的添加明显改变了水稻土壤的微生物群落结构,其微生物多样性显著下降,在PCP降解完之后逐渐恢复。原始土壤以及添加PCP的土壤样品中其优势微生物主要分布在变形菌门(Proteobacteria)。PCP添加刺激了水稻土中伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、地杆菌科(Geobacteraceae)、红环菌科(Rhodocyclaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)等脱氯相关的微生物菌群繁殖,成为PCP降解过程中的优势菌群,有利于PCP还原降解。本研究结果可为水稻土中有机氯农药污染物的微生物降解脱毒提供理论依据。     

土壤中丁草胺的吸附动力学

采用平衡吸附法,以我国12种不同类型的土壤为介质,对丁草胺在土-水界面的吸附动力学进行了研究.结果表明,土壤对丁草胺的吸附在24h内可基本达到表观平衡,但有机碳(TOC)含量低(<5g/kg)的土壤需较长时间(60h);丁草胺平衡吸附量与TOC和无定型氧化铁含量呈正相关,其相关系数分别为0.889,0.692;丁草胺在土壤中的吸附过程受复杂的多反应机制控制,可分为快速和慢速吸附阶段,在这一过程中,TOC控制着丁草胺的吸附速率.黏粒和CEC也有一定程度的影响,这3个因素可以解释77.8%吸附速率的变化.结合运用Elovich方程和双常数方程,可以较好地描述土壤对丁草胺的吸附动力学过程.     

作物植株残体还田土壤对除草剂的截留作用

加入成熟作物植株残体还田的土壤（简称秸秆还田土壤）与自然土壤的土柱淋洗对比实验，研究了玉米秸秆还田土壤对除草剂乙草胺和阿特拉津的截留作用以及水稻秸秆还田土壤对丁草胺的截留作用。结果表明，作物秸秆还田土壤对所研究的三种除草剂有明显的截留作用，在土桩的最上部10cm内，秸秆还田土壤对乙草胺、丁草胺和阿特拉津的截留量分别是自然土壤对其截留量的1.33、1.77和1.88倍。     

丁铵黑药在水稻土中的降解及其影响因素研究

通过室内模拟实验,探讨了水稻土中丁铵黑药的降解规律及影响因素.结果表明,水稻土中丁铵黑药的降解率随着初始浓度的增大而降低,其半衰期均小于4d.丁铵黑药的降解率在一定范围内随着土壤含水量和温度的升高而显著提高,当含水量为60%、温度为25℃时,培养7d内丁铵黑药的最高降解率达84%.水稻土中丁铵黑药的降解机制主要是微生物的降解作用(约占80%),其次是光降解作用(约占20%).     

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.     

硫丹及硫丹硫酸酯的土壤降解特性

在实验室条件下研究了α-硫丹、β-硫丹及硫丹硫酸酯在东北黑壤土、江苏水稻土、江西红壤土和河南二合土4种土壤中的降解特性.结果表明,硫丹及硫丹硫酸酯降解过程可用一级动力学方程描述.4种土壤中,β-硫丹的降解半衰期(DT50)分别为39、10、14和13d;α-硫丹的DT50分别为72、56、105和42d;硫丹硫酸酯的DT50分别为39、41、53和34d,因此,硫丹硫酸酯在土壤中的持久性值得关注.α-硫丹在有机质含量丰富的土壤中降解较慢,β-硫丹在碱性土壤中降解较快.用一级动力学模型模拟的硫丹(α-硫丹+β-硫丹)和总硫丹(α-硫丹+β-硫丹+硫丹硫酸酯)降解过程的计算结果表明,硫丹的DT50为18～47d,总硫丹的DT50为48～77d.试验观察到的硫丹降解产物依次为硫丹硫酸酯、硫丹二醇、硫丹醚和硫丹羟基醚.     

桂中典型碳酸盐岩区水稻及根系土硒含量特征

硒对人体的健康具有重要意义。水稻作为中国南方的主要粮食作物,研究水稻籽实与根系土硒含量特征及其影响因素,可为富硒水稻种植、富硒产业开发、提升土地利用价值提供科学依据。本文以桂中典型碳酸盐岩地区为研究区,通过采集、测试400套水稻籽实及对应的根系土样品,研究讨论其含硒水平及影响因素。结果表明:(1)水稻根系土硒含量为0.11～3.82 mg/kg,平均值为0.61 mg/kg,明显高于全国其他省份表层土壤硒含量值。(2)根系土中Cd、Cr、Hg、S元素含量高于全国土壤背景值,Cd、Cr、Hg富集现象显示了广西典型碳酸盐岩区土壤重金属高背景属性,碳酸盐岩区Se与Cd等重金属元素次生富集特征近似。(3)根系土中硒含量主要受成土母质岩系控制,土壤中Se高含量主要与石炭系、泥盆系、二叠系、三叠系地层碳酸盐岩、硅质岩的分布密切相关。此外,与土壤有机质呈明显正相关,土壤中的有机质能对硒起吸附固定作用,使得硒在土壤表层富集。(4)研究区水稻籽实硒最小值为0.015 mg/kg,最大值为0.532 mg/kg,平均值为0.08 mg/kg,富硒率高达81.5%。水稻籽实硒含量除了与根系土硒含量有关外,还与土壤中的有机质、S、pH呈显著负相关性。     

施用鸡粪和猪粪对2种土壤As、Cu和Zn有效性的影响

在水稻土和赤红壤中分别以质量分数2%和4%施人含As、Cu和Zn的鸡粪和猪粪,以不施肥为对照(CK)进行通菜盆栽试验,研究施入鸡、猪粪对土壤As、Cu和Zn有效性的影响.结果表明,施用鸡、猪粪几乎均比CK显著提高通菜地上部生物量,而且水稻土中生物量显著高于赤红壤.施用粪肥显著提高通菜As含量和As吸收量,呈高量处理>低量处理、猪粪>鸡粪处理且在水稻土>赤红壤的规律.除水稻土中Cu含量外,施用粪肥也显著提高通菜Cu、Zn含量及吸收量.通菜收获后,所有处理土壤总A6含量比试验前稍微降低、有效As含量及有效As占总As质量分数则大幅下降,但几乎所有粪肥处理土壤Cu和Zn的总含量、有效含量及有效质量分数均提高.与CK相比,粪肥处理土壤总As、有效As分别提高0.3～3.0 mg·kg-1和0.01～0.034 mg·kg-1,有效As质量分数增加0.033～0.178个百分点;总Cu、有效Cu提高3.1～30.4 mg·kg-1和5.2～19.4 mg·kg-1,有效Cu质量分数增加1.2～34.1个百分点;土壤总Zn、有效Zn提高-10.6～79.6 mg·kg-1和4.0～65.9 mg·kg-1,有效Zn质量分数增加1.0～64.2个百分点.如以土壤重金属有效含量增量及有效质量分数提高来评价其有效性变化,则粪肥提高土壤As、Cu和Zn有效性的作用为高量处理>低量处理且在赤红壤中作用大于水稻土.     

不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配及输入效率

为了研究不同生育期光合碳在水稻-土壤系统中的分配与输入效率,通过盆栽试验,采用13C-CO₂脉冲标记法,定量研究水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期)内光合碳在水稻-(根际/非根际)土壤系统中的分配及其对根际、非根际土壤有机碳的贡献.结果表明:13C-CO₂脉冲标记6 h后,水稻地上部、根系和根际土中13C的丰度最大值均出现在分蘖期,分别达到1 864.7‰、842.6‰和-8.2‰,显著高于后3个生育期.分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期这4个生育期水稻光合13C在地上部的分配比例依次增加,而在根部和根际土中的分配比例逐渐减小;不同生育期水稻光合13C在水稻-土壤系统中的总回收率为72.0%～81.0%,在籽粒中的回收率由1.8%逐渐增至40.3%,在根部和土壤中的回收率逐渐下降,表明水稻生育前期光合作用更强,能够向地下部快速输入“新碳”.水稻生长至成熟后,茎叶中光合13C的分配比例由61.0%～93.1%降至32.8%～74.1%,而在籽粒、根部和根际土中的分配比例分别增加了1～2倍,表明水稻植株在生长过程中光合碳向籽粒和地下部传输.根际沉积效率随水稻的生长逐渐由分蘖期的11.0%降至灌浆期的4.1%;光合碳对土壤有机质的贡献也逐渐减低,而且对根际土的贡献显著大于非根际土,表明水稻生长速率决定了光合碳对土壤有机碳的贡献率,而水稻根际沉积效应是根际土壤有机质获得较高光合碳贡献率的主要原因.该研究进一步量化了水稻生长期间光合碳的分配及其对土壤有机碳库的贡献,有助于深入开展水稻土有机质积累持续机制与固碳潜力研究.      

典型土壤组分及其与丁草胺除草剂作用的红外光谱研究

运用红外光谱法对3种典型土壤(红壤、潮土和黑土)的矿物质、胡敏酸及其与丁草胺的吸附附着物进行了研究.结果表明,江西红壤为高岭石型矿物质,在3 703,3 628,1 089,1 035,914,696及471 cm-1处有特征吸收峰.北京潮土和黑龙江黑土为蒙脱土型矿物质,在1 432和872 cm-1处有特征吸收峰,而在3 703和3 628 cm-1处吸收较弱或微弱.不同土壤中胡敏酸的组成基本相同,均在3 420,2 935,2 847,1 724,1 660及1 035 cm-1处有明显吸收,表明其含有缔合羟基、芳烃、羰基、醇、酚及酸等.丁草胺与土壤胡敏酸的吸附机理主要是在胡敏酸的羰基及酚醇羟基上形成氢键.      

红壤性水稻土铅环境容量研究

以湖南省桃林铅锌矿区为试验区,通过水稻盆栽、田间小区、大田、农田地表径流和淋溶等试验以及土壤酶和微生物试验,研究土壤铅对土壤-作物(水稻)、土壤-微生物和酶、土壤-水体三体系的各种效应,得到各单体系中铅的临界含量并确定了红壤性水稻土中铅的临界含量,通过铅的平衡试验,建立了土壤铅环境容量数学模型,得出红壤性水稻土的铅环境容量。     

水稻根际与非根际土壤硫素赋存形态转化及其迁移规律

在未污染及重金属污染水稻土上施用不同硫肥处理,通过池栽试验研究硫在水稻根际与非根际土壤中迁移规律及其赋存形态的影响.结果表明,在水稻生育期内,根际与非根际土壤溶液Eh、pH和pe+pH范围分别在93~283 mV和83~254 mV之间、7.5~8.4和7.7~8.4之间、9.1~13.2和9.1~12.5之间.根际土Eh总体上高于非根际土,根际土pH总体上低于非根际土.在根际土壤中,水溶性硫(占总无机硫的41%~81%,下同)吸附性硫(9%~34%)盐酸可溶性硫(8%~24%)盐酸挥发性硫(2%~8%).在分蘖期和抽穗扬花期,水溶性硫和吸附性硫的质量分数,施用石膏处理的显著性高于单质硫处理的;对未污染水稻土,其质量分数显著性高于污染水稻土的.在非根际土壤,水溶性硫(40%~69%)盐酸可溶性硫(18%~41%)盐酸挥发性硫(6%~16%)吸附性硫(0.7%~7.5%).根际土与非根际土壤的无机硫质量分数分别为223~738mg·kg~(-1)和68~128 mg·kg~(-1),土壤有机硫质量分数分别为574~1 647 mg·kg~(-1)和108~391 mg·kg~(-1),总硫的质量分数分别为825~2 287 mg·kg~(-1)和200~477 mg·kg~(-1).水稻根际土中,无机硫和有机硫分别占总硫20%~40%和60%~80%;非根际土为18%~46%和54%~82%.水稻根际土在总硫、有机硫、水溶性硫、吸附性硫和盐酸可溶性硫的质量分数分别是非根际土壤的3~11倍、3~5倍、5~7倍,12~20倍、2~3倍,而盐酸挥发性硫的质量分数低于非根际土.