白浆土玉米不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征

以白浆土为研究对象,分别于玉米(Zea mays L.)的拔节期、抽雄期和乳熟期采集根际土,并采用Biolog微平板技术分析不同生长时期根际土壤细菌和真菌群落碳源代谢特征变化,为白浆土的质量提升和可持续利用提供科学依据。结果表明:根际土壤细菌和真菌群落的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)随生长时期推进均呈先升高后降低趋势,其中抽雄期细菌群落的AWCD值分别比拔节期和乳熟期高26.44%和53.37%(P0.05),但真菌群落的AWCD值无显著变化(P0.05)。根际土壤细菌和真菌群落的功能多样性指数变化趋势与AWCD值一致,仅抽雄期细菌群落的McIntosh指数与拔节期和乳熟期差异显著(P0.05)。根际土壤细菌群落相对利用率最高的碳源是糖类和氨基酸类,而真菌群落相对利用率最高的碳源为羧酸类和糖类。生长时期没有显著影响根际土壤细菌群落对同一碳源的相对利用率;但抽雄期真菌群落对胺类和其他类碳源的相对利用率显著高于拔节期和乳熟期(P0.05),对羧酸类的相对利用率显著低于拔节期(P0.05)。主成分分析表明(Principal component analysis,PCA),拔节和乳熟期根际土壤细菌群落的代谢特征相似,而与抽雄期明显不同,真菌群落的分析结果与细菌相同。     

超高效液相色谱串联质谱法同时测定叶菜中13种抗生素

建立了超高效液相色谱串联三重四极杆质谱(UPLC-MS/MS)同时检测叶菜类蔬菜中磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类13种抗生素的分析方法.优化蔬菜基质中抗生素的提取液种类、净化方式、洗脱液种类,以及探讨环境变化和实验条件对实验结果的影响后,确定最优方案为称取500 mg的蔬菜样品,加入20 mL甲醇-Mcllvaine-Na_2EDTA溶液,超声和离心提取3次后,旋转蒸发至20 mL过HLB固相萃取柱.以6 m L甲醇洗脱,收集洗脱液,氮吹近干,用乙腈∶水(体积比2∶8)混合溶液复溶,离心、过滤后采用UPLC-MS/MS进行检测.流动相A相为1‰的甲酸水溶液,B相为乙腈,梯度洗脱.结果显示,小白菜在300ng·g~(-1)加标时,13种抗生素的加标回收率为38. 05%～96. 97%,150 ng·g~(-1)时,加标回收率为34. 52%～111. 10%,50 ng·g~(-1)时,加标回收率为41. 75%～107. 13%,相对偏差RSD值均小于8. 68%.检出限为0. 4～1 ng·g~(-1)、定量限为1. 5～3 ng·g~(-1),在不同种类的叶菜上也表现出较好的提取和回收效率,具有较好的分析应用效果.实际的样品检测发现,4种叶菜不同程度地检测出了抗生素的残留.总的含量范围(以干重计)为1. 59～32. 01 ng·g~(-1).小白菜所含抗生素含量最高,其次为白菜、生菜和芫荽.磺胺二甲基嘧啶为叶菜中含量最高的抗生素种类.各抗生素检测出的含量虽很低,但仍不能忽略长期食用带来的潜在健康风险.     

丛枝菌根提高滨海盐碱地植物耐盐性的作用机制及其生态效应

滨海盐碱土成陆和复垦年代短,具有土壤含盐高、养分低和矿化度高等特点,增加了植物的定植难度,不利于盐碱地复垦和生态修复。丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)广泛存在于土壤生态系统中,自然界中90%以上的植物根系都能够与丛枝菌根形成菌根共生体,AMF能提高宿主植物的抗逆性(抗旱、抗盐、抗重金属和耐酸性等)和适应进化,AMF分泌的球囊霉素相关蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)及其菌丝体促进土壤改良和培肥、保持土壤健康和可持续生产力等方面发挥着重要作用。文章综述了高盐碱胁迫对AMF-宿主植物共生关系的影响,明确AMF的孢子萌发与生长、菌丝体对高盐碱胁迫的响应;重点揭示AMF提高宿主植物对矿质养分和土壤水分的吸收、改善根际盐碱土矿质元素有效性、调控宿主植物生理生化特性、调节宿主植物抗氧化酶的活性和激素参与下的分子调控等方面作用机制,详细诠释AMF提高宿主植物的抗盐性机理;结合滨海盐碱地面临的重要生态问题,解析AMF在盐碱地治理中促进植物生长、提高土壤微生物活性、改善土壤肥力和结构等方面的应用进展和潜力,并结合AMF在盐碱地治理研究中存在的问题以及研究方向进行展望。AMF提高了滨海植物的耐盐性,促进了植物的生长和改善了土壤的微生态环境,AMF不能纯培养的特性限制了其在滨海盐碱地中大面积推广。基于此,今后在AMF菌种筛选、宿主植物的选择和菌种规模生产方面还需持续探索,从而为滨海盐碱地微生物复垦和生态修复提供技术支持。     

基于不同夏填闲作物及种植密度的设施土壤磷素吸收与淋失阻控研究

设施土壤磷素污染日益严重。选用两种夏填闲作物糯玉米和甜高粱,设计了不同种植密度的6个处理,分别为糯玉米常规密度(NYZ,4.95株/m~2)、糯玉米高等密度(NYG,7.50株/m~2)、糯玉米超高密度(NYC,9.90株/m~2)、甜高粱常规密度(TGZ,6.75株/m~2)、甜高粱高等密度(TGG,10.49株/m~2)和甜高粱超高密度(TGC,13.49株/m~2)。结果表明,糯玉米和甜高粱常规密度种植并没有达到饱和,两种填闲作物超高密度种植对其长势并不会有大的影响,甚至可促进作物因对光的竞争而长高,提高单位面积干生物量和品质。随种植密度的增大,两种填闲作物的根部的吸磷量显著减小,地上部位显著增大,TGC的总吸磷量最高。种植夏填闲作物对0～30cm的浅层设施土壤中有效磷和水溶性磷具有良好的淋失阻控效果,以TGC的效果最好。因此,TGC对设施土壤磷素吸收和淋失阻控的效果最好。     

转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5对土壤固氮细菌丰度和群落结构的影响

为评估转基因玉米种植对土壤氮周转功能微生物的潜在风险,以转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5(TM)及其亲本玉米DBN318(PM)为研究对象,于2015年拔节期、抽雄期、乳熟期、完熟期采集根际土和非根际土进行试验,并采用荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q PCR)和末端限制性片段长度多态性(terminal restriction fragment length polymorphism,TRFLP)技术分析土壤固氮微生物nif H基因丰度和多样性.结果表明,TM和PM根际土和非根际土固氮细菌nif H基因丰度随生长时期整体呈现先升高后降低的变化趋势,无论是根际土还是非根际土,同一生长时期2种玉米nif H基因丰度间差异均不显著.相关分析显示,土壤固氮细菌nif H基因丰度与有机质含量呈极显著正相关.T-RFLP结果表明,所获得的14种TRFs中,43 bp和155 bp片段所代表的固氮细菌为共有优势种群,无论是根际土还是非根际土,同一生长时期各T-RFs的相对丰度在TM和PM间差异同样不显著.土壤固氮细菌的Shannon指数和Evenness指数随生长期整体呈现出先升高后降低的变化趋势,无论是根际土还是非根际土,同一生长时期TM和PM的Shannon指数间及Evenness指数间均无显著差异.主成分分析(principal component analysis,PCA)表明TM和PM土壤固氮细菌群落结构组成无显著差异.冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示土壤铵态氮和p H对固氮细菌群落结构组成影响显著.     

生物炭对华北农田土壤N2O通量及相关功能基因丰度的影响

为了探寻施用生物炭对农田土壤氧化亚氮(N_2O)的减排效果和机制,于2015年3月27日至6月5日,利用盆栽实验研究了施用生物炭(CK,C1:5%,C2:10%,C3:15%,C4:30%)(质量分数)对华北农田土壤N_2O通量、氨单加氧酶(amo A)、亚硝酸盐还原酶(nir S、nir K)以及氧化亚氮还原酶(nos Z)基因丰度的影响.结果表明:(1)施用低量生物炭(5%)能够促进N_2O排放,施用中、高量生物炭可以起到抑制N_2O排放的效果,且生物炭用量为15%时减排效果最佳.(2)实验初期,施用生物炭对土壤硝化反硝化基因丰度影响较大,AOA和nir S基因丰度与生物炭施用量呈极显著正相关关系,nir K基因丰度与生物炭施用量呈显著正相关关系,AOB和nos Z基因丰度与生物炭施用量呈显著负相关关系;实验末期,AOA丰度与生物炭施用量表现为显著负相关关系,AOB丰度与生物炭施用量表现为显著正相关关系.(3)实验初期,N_2O排放通量与AOA、nir S基因呈现极显著的负相关关系,说明在土壤含水量较高的条件下,N_2O的产生受AOA、nir S基因丰度控制调节;实验末期,N_2O排放通量与nos Z基因呈现极显著正相关关系,说明在土壤含水量较低的条件下,N_2O的产生受nos Z基因丰度控制调节.本研究结果表明施用生物炭能够增加硝化反硝化功能基因丰度,并降低N_2O的排放,为华北农田合理施用生物炭提供了一定的理论依据.     

天津市规模化奶牛养殖场废水中典型抗生素处理效果及生态风险评估

为了解天津市规模化奶牛养殖场废水处理前后典型抗生素的浓度水平及处理效果,使用固相萃取-超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱仪(SPE-UPLC-MS/MS)技术,对天津市12家规模化奶牛养殖场废水中7种典型抗生素进行调查监测.结果表明,12家规模化奶牛养殖场废水处理前后均不同程度地检测出抗生素残留.废水处理前,替米考星(TIL)、盐酸土霉素(OTC)、司帕沙星(SPA)、磺胺噻唑(STZ)、氧氟沙星(OFL)和盐酸沙拉沙星(SAR)检出率均为100%,磺胺嘧啶(SDZ)检出率为83. 33%.其中替米考星和盐酸土霉素为未处理废水中主要的抗生素成分,浓度为25. 21μg·L~(-1)和9. 87μg·L~(-1).处理后废水中磺胺嘧啶和氧氟沙星的检出率下降至25. 00%和41. 66%,主要成分为替米考星和盐酸土霉素,但浓度有着明显地降低,分别为11. 30μg·L~(-1)和3. 71μg·L~(-1).不同的规模化奶牛养殖场对于抗生素的处理效果在24. 95%～81. 05%之间.厌氧-缺氧-好氧(AAO)处理工艺的综合处理效果优于厌氧好氧(AO)处理工艺.氧氟沙星、盐酸沙拉沙星、盐酸土霉素为处理后废水中主要的高风险污染物,各规模化奶牛养殖场都含有一种或多种RQs 1的抗生素,其排放对环境构成一定的生态风险.