庐山植物园11种植物的根际土壤氮磷有效性和酶活性

通过比较不同种源植物的土壤理化性质与生物学活性的差异及根际效应,探讨不同种源植物对庐山酸性山地土壤的环境适应性。在庐山植物园内选择引种多年的11种不同种源的常绿树种,在生长季节中采集根际土和非根际土,测定有机碳含量、碱解氮及有效磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性,并分析各树种根际土壤氮磷养分及酶活性的根际效应。结果表明,（1）不同树种之间的根际土壤酸性磷酸酶（P〈0.01）、有效磷（P〈0.05）和碱解氮（P〈0.01）存在明显差异,而脲酶没有差异。（2）根际与非根际土壤氮磷有效性和酶活性表现出不同的特征,大部分树种根际土壤有效磷及酸性磷酸酶存在一定的根际效应（R/S〉1）,例如红花木莲Manglietia insignis、桂南木莲Manglietia chingii及云南拟单性木兰Parakmeria yunnanensis的根际与非根际土壤有效磷含量存在显著差异（P〈0.05）,红花木莲、桂南木莲、巴东木莲Manglietia patungensis、红茴香Illicium henryi及红皮糙果茶Camellia crapnelliana与乡土树种云锦杜鹃Rhododendron fortunei根际与非根际土壤酸性磷酸酶存在显著差异（P〈0.05）。但是,根际与非根际土壤碱解氮和脲酶差异不明显,有的甚至出现脲酶的根际负效应（R/S〈1）,如巴东木莲和红花木莲等树种根际土壤低于非根际土壤（P〈0.05）。（3）不同种源树种影响下的土壤有效磷和酸性磷酸酶的根际效应（R/S比值）明显,原产西南地区的树种如桂南木莲、云南拟单性木兰和巴东木莲与华南地区的红花木莲、红茴香等土壤有效磷的根际效应（R/S〉1.5）比原产华东亚热带地区的深山含笑Michelia maudiae和云锦杜鹃更明显,相应的酸性磷酸酶的根际效应也较高。土壤脲酶和碱解氮的根际效应却不明显。（4）土壤有机碳与碱解氮、有效磷和酸性磷酸酶存在显著正相关关系（P〈0.01）,土壤碱解氮与有效磷（P〈0.01）和酸性磷酸酶（P〈0.05）具显著正相关关系,酸性磷酸酶与pH值（P〈0.05）显著负相关,说明根际土壤有机物质的积累对根际微区的理化环境及根际土壤养分活性具有重要影响。     

土默川平原不同盐渍化土壤酶活性特征的研究

为探讨土默川平原不同盐渍化程度土壤酶活性的特征,选取轻度、中度、重度盐渍化土壤为对象,采用滴定法、比色法研究了0～40 cm土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶4种酶活性不同季节的变化特征。结果表明:随盐渍化程度加剧,4种酶活性均呈现逐渐降低的趋势,蔗糖酶活性变化在0.65～36.55 mg·g-1、过氧化氢酶活性变化在2.76～3.35 mL·g-1、脲酶活性变化在0.003～0.018 mg·g-1、碱性磷酸酶活性变化在0.10～0.98 mg·g-1;土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶随土层加深酶活性降低,而过氧化氢酶活性表现为20～40 cm土层高于0～20 cm;不同盐渍化程度土壤酶活性的季节性变化趋势不同,过氧化氢酶和蔗糖酶活性的季节性变化呈先升高后下降的趋势,脲酶和碱性磷酸酶活性的季节性变化呈先升高后下降再升高再下降的趋势,碱性磷酸酶随时间的推移酶活性逐渐上升,且土壤酶活性出现峰值也不同,蔗糖酶和脲酶出现在8月,过氧化氢酶出现在7月,碱性磷酸酶出现在9月;不同盐渍化程度土壤酶活性在一个生长季内变化幅度表现为轻度>中度>重度盐渍化;不同盐渍化土壤碱性磷酸酶与脲酶、蔗糖酶活性呈极显著正相关,与过氧化氢酶活性呈极显著负相关,蔗糖酶与脲酶活性呈极显著正相关。因此,土默川平原不同盐渍化程度土壤酶活性及其季节性变化差异显著,土壤盐分含量影响着该地区土壤酶活性的变化。     

镉胁迫对吊兰生长与土壤酶活性的影响

选用观赏植物吊兰进行盆栽试验,研究了吊兰对Cd的耐性、高浓度Cd胁迫对土壤酶活性以及土壤有效态Cd含量的影响.结果表明,随着Cd浓度的不断提高,脲酶活性显著下降.过氧化氢酶和蔗糖酶活性在Cd浓度为10 mg.kg-1的时候均达到了顶峰,而土壤磷酸酶活性则在Cd浓度为50 mg.kg-1的时候最大.4种土壤酶对重金属的敏感顺序为:脲酶>磷酸酶>蔗糖酶>过氧化氢酶.吊兰对Cd具有很强的耐性,在1500 mg.kg-1Cd胁迫浓度范围内,吊兰对Cd的耐性指数均大于50%.土壤有效态Cd与土壤Cd添加量和土壤酶活性呈显著相关性,可将土壤有效态Cd含量和土壤酶活性这两类指标作为镉污染土壤的评价指标.     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

污水灌溉区土壤肥力及酶活性特征研究

通过野外调查和采样分析,研究了石家庄栾城县不同污水灌溉时间（0-52a）和不同层位（0-100cm）耕地土壤肥力及酶活性的分布特征。研究结果表明：与清灌对照点相比,污水灌溉区表层（0-20cm）土壤有机质含量、全氮含量、全磷含量、蔗糖酶活性、脲酶活性和磷酸酶活性、亚表层（20-40cm）蔗糖酶活性、磷酸酶活性和下层（40-60cm）蔗糖酶活性均相对较高,而下层有机质含量、全氮含量和底层（60-100cm）全氮含量均相对较低。4层土壤阳离子交换量和过氧化氢酶活性较对照点均无明显的变化规律。表层土壤全氮含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性、亚表层有机质含量、蔗糖酶活性和磷酸酶活性、下层蔗糖酶活性与污灌时间之间均存在显著相关性沪〈0．05）。上述特征反映了土壤肥力及酶活性对污灌的响应具有明显的层位效应和非同步性,而这些响应是由于污水中的营养物质输入土壤后引发微生物活性提高的“激发效应”所致。     

秸秆与氮肥配施对辽西旱区土壤酶活性与土壤养分的影响

通过田间试验研究了玉米（Zea mays L.）秸秆与氮肥配施对耕层土壤酶活性及土壤养分的影响。试验设4个秸秆还田量水平,2个施氮量水平。结果表明：在秸秆配施氮肥条件下,耕层土壤中性磷酸酶、脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性以及有机质和全氮质量分数均表现为随着玉米秸秆还田量的增加而提高,而硝态氮（3NO-N）和铵态氮（＋4NH-N）质量分数则表现为随着玉米秸秆还田量的增加而减少,4种土壤酶活性与土壤有机质和全氮质量分数均呈显著正相关,与土壤硝态氮和铵态氮质量分数则呈显著负相关。玉米秸秆还田量9 000 kg.hm-2配施氮肥量420 kg.hm-2是辽西风沙半干旱区效果较好的技术措施。     

秸秆还田配施化肥及微生物菌剂对水田土壤酶活性和微生物数量的影响

土壤微生物学特性是表征土壤质量的重要生物学指标。通过田间试验研究了秸秆还田配施不同配比化肥及微生物菌剂对水田土壤酶活性和微生物数量的影响。结果表明,与单施秸秆相比,秸秆还田配施N、P、K及微生物菌剂后,土壤过氧化氢酶、转化酶和尿酶活性分别提高了37.5%~68.8%、32.3%~61.5%和48.8%~102%,细菌和真菌数量分别提高了95.3%~174%、286%~351%,放线菌数量减少了34.5%~39.4%,差异显著。统计分析显示,土壤过氧化氢酶与尿酶活性之间及其酶活性与微生物数量之间关系密切。氨化细菌和硝化细菌数量主要控制土壤过氧化氢酶活性,真菌数量是转化酶活性的主要影响因素,而尿酶活性主要受细菌数量影响。秸秆还田配施微生物菌剂及平衡施肥可以促进酶活性的增强,使土壤微生物群落物种个体数增加更多,分布更为均匀。过量施用氮肥会抑制土壤酶活性和微生物的生长和繁殖。     

地表臭氧增加对黄花夹竹桃和芒果叶片膜脂过氧化程度和保护酶活性的影响

以黄花夹竹桃（Thevetia peruviana（Pers.）k.Schum.）和芒果（Mangifera indica L.）苗木为材料,研究4种臭氧（O3）体积分数[环境大气NF,φ（O3）=10×10-9~20×10-9;低体积分数处理E50,φ（O3）=50×10-9;中体积分数处理E100,φ（O3）=100×10-9;高体积分数处理E200,φ（O3）=200×10-9]下两种植物叶片膜脂过氧化程度、可溶性蛋白质质量分数、可溶性糖质量分数和保护酶活性的变化情况,旨在揭示地表臭氧体积分数升高条件下2种植物生理代谢活动变化机理及响应规律。结果表明：随臭氧体积分数的增加,2种植物丙二醛含量和膜透性均逐渐上升,且与臭氧体积分数呈显著正相关关系,说明两种植物膜脂过氧化程度加剧;低体积分数O3处理时两种植物可溶性蛋白质量分数均逐渐下降,高φ（O3）处理后小幅回升;黄花夹竹桃可溶性糖质量分数逐渐下降,芒果先上升后下降;2种植物的POD活性均显著上升,但上升幅度有较大差异;2种植物的CAT活性均呈先升高再降低的趋势。研究表明,不同体积分数的臭氧暴露下,黄花夹竹桃和芒果均受到不同程度的伤害,芒果对臭氧表现出较强的抗性,黄花夹竹桃对臭氧较敏感。     

零价纳米铁对大肠杆菌的毒性效应

以大肠杆菌为研究对象,通过检测尺寸为20 nm的零价纳米铁暴露下大肠杆菌形貌、生长曲线和细胞内酶活性的变化,研究了零价纳米铁对大肠杆菌的毒性效应,并探讨了其可能的毒性机制.用透射电镜(TEM)观察零价纳米铁与大肠杆菌(JM109)接触后细胞的形态变化;用0、112、560和1 120 mg·L-1的零价纳米铁染毒大肠杆...     

旱地全膜覆盖种植模式对土壤酶活性的影响

研究了旱地不同覆膜种植模式对土壤水解酶和氧化还原酶活性的影响.结果表明,与常规覆膜种植模式相比,2种全膜覆盖种植模式可明显提高土壤水解酶和氧化还原酶活性.水解酶活性基本呈随土层的增加而降低的变化趋势,而氧化还原酶活性则基本呈随土层的增加而增加的变化趋势.蔗糖酶活性与脲酶、碱性磷酸酶活性间在α=0.05水平上呈显著正相关,而碱性磷酸酶活性与硝酸还原酶活性间则在α=0.01水平上呈显著负相关.