水稻光合同化碳在土壤中的矿化和转化动态

作物光合碳是"大气-植物-土壤"碳循环的重要组成部分,是农田土壤有机碳的重要来源,然而其在土壤碳库中的矿化和转化动态尚不清楚.应用室内模拟培养实验,研究水稻收获后输入土壤的光合同化碳在土壤碳库中的矿化及其转化特征.结果表明,100 d的培养期内,原有有机碳的平均矿化速率在4.44~17.8μg·(g·d)-1之间,而光合碳(新碳)的矿化速率则在0.15~1.51μg·(g·d)-1之间.光合同化碳的输入对土壤活性碳库(DOC、MBC)的转化产生显著影响,在培养期内,14C-DOC的转化量为1.89~5.32 mg·kg-1,转化速率的变化幅度为0.18~0.34 mg·(kg·d)-1,原有DOC则在61.13~90.65 mg·kg-1,减少幅度为4.10~5.48 mg·(kg·d)-1;14C-MBC和原有MBC的转化量分别为10.92~44.11 mg·kg-1和463.31~1 153.46mg·kg-1,转化速率变化幅度分别为0.80~2.87 mg·(kg·d)-1和41.60~74.46 mg·(kg·d)-1,说明水稻光合碳的输入对MBC的周转要大于DOC的周转.而且,与原有有机碳相比,输入的"新碳"易被微生物矿化分解,100 d的培养期内,有13.5%~20.2%的新碳被矿化分解,而仅2.2%~3.7%的原有有机碳被矿化分解,光合同化碳的输入对维持稻田土壤的碳汇功能具有重要作用.     

高铵条件下绿狐尾藻的生理与氮磷吸收特征

为了探讨水生植物绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)在生态湿地系统对高铵态氮(NH_4~+-N)的耐受及氮(N)、磷(P)吸收能力,试验设置3个高NH_4~+水平(70、210、420 mg·L~(-1))的营养液,对绿狐尾藻培养21 d,研究高浓度NH_4~+对绿狐尾藻生理及N、P吸收特征的影响.结果表明,70 mg·L~(-1)高NH_4~+处理,绿狐尾藻生长健壮,培养21 d后,茎高和生物量分别达到40.56 cm和17.82 g·穴-1;与70 mg·L~(-1)高NH_4~+对照相比,210 mg·L~(-1)高NH_4~+处理下,绿狐尾藻丙二醛含量显著增加,但叶绿素和可溶性糖含量仍较高,说明其受到一定NH_4~+的胁迫,但不影响其正常生长,茎和生物量的生长速率与对照无显著差异.当NH_4~+水平达到420 mg·L~(-1)时,丙二醛含量增加了2倍,茎高和生物量生长速率仅为对照的27.4%和17.9%,植物受到严重胁迫,生长受阻甚至死亡.3种高NH_4~+处理下,绿狐尾藻总N和总P含量的变化范围为30.7~53.4 mg·g~(-1)和3.8~7.7mg·g~(-1),表现出对N、P超高的吸收能力.鉴于绿狐尾藻在高浓度NH_4~+-N中的高耐受性,及很强的N、P吸收能力,绿狐尾藻可作为高铵/氨废水生物处理中理想的湿地生物,将具有良好的应用前景.     

施氮和水分管理对光合碳在土壤-水稻系统间分配的量化研究

施肥和水分管理是影响水稻生长的两个关键因素,探讨水肥耦合条件下光合碳在"水稻-土壤"系统输入与分配动态,对深入解析稻田土壤碳循环具有重要意义.本研究通过盆栽试验,选用籼性常规水稻品种(中早39),采用13C-CO_2连续标记技术,量化研究施氮和水分管理对光合碳在"水稻-土壤"系统中分配的影响.结果表明:施氮增加了水稻地上部干物质重和碳、氮含量,却显著降低了水稻根冠比;干湿交替使施氮条件下的水稻地上部全碳、全氮含量较持续淹水处理分别提高了22%和33%,根系中全碳、全氮含量分别提高了36%、44%,这表明施氮有利于水稻地上部生长,而干湿交替显著促进了水稻根系的生长.施氮显著增加水稻地上部13C含量,与不施氮处理相比增加了32%~83%;施氮使光合碳在水稻地上部的回收率增加6%~32%,在根系的回收率减少18%~59%.水分管理对13C分配的影响表现为:连续标记22 d后,在施氮条件下,干湿交替使水稻地上部、根系13C量均有一定量的增加;不施氮条件下,干湿交替与持续淹水处理相比,地上部13C量减少10.3mg·pot-1,回收率降低了11%~12%;根系13C量增加1.9 mg·pot-1,回收率提高了24%~57%.施氮和干湿交替都显著增加了13C在根际土壤中的累积与回收率.因此,施氮增加了光合碳在土壤-水稻系统中的累积,但降低了光合碳在根系中的分配,干湿交替比持续淹水更利于光合碳向土壤中的传输与累积,水肥耦合管理显著调控了光合碳的传输与分配.该研究进一步量化了水肥管理条件下水稻光合碳的分配及其在土壤有机碳库中的传输特征,为稻田水肥管理、水稻土有机质积累持续机制提供了理论依据和数据支撑.     

一株茎点霉菌的抗镉机制

 从矿区土壤筛选到一株对镉具有较强抗性和富集能力的丝状真菌,编号为F2,根据其形态主要是分生孢子器的特征鉴定为茎点霉菌.对不同镉浓度液体培养下菌体的生长及培养液的pH值变化作了分析,利用扫描电镜、透射电镜与能谱分析相结合的方法研究镉在F2胞内外的沉积作用及分布情况,从而分析该菌对镉的抗性和富集机制.结果表明,100mg/L的镉浓度下,在细胞壁及周围区域存在大量颗粒状镉沉积物,而在菌体表面也有沉淀物附着.因此胞内外沉积作用可能是该菌对高浓度镉的抗性和富集作用的重要途径,而且因为该菌生长过程中尤其是高镉浓度下pH值的大幅度上升,沉积过程可能与该菌在生长过程中产生碱性物质有关.     

长期施肥对稻田土壤微生物量、群落结构和活性的影响

以湖南省宁乡县长期定位施肥试验为平台,选取不施肥(CK)、全量化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(ST)和有机肥+化肥(OM)这4种处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术和MicroRespTM方法,研究了长期施肥对水稻土微生物量、群落结构及活性的影响.结果表明,细菌、真菌、革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌PLFA含量均表现为OMSTNPKCK;PLFA主成分分析表明,相比CK处理,NPK、ST和OM处理中微生物的群落结构均发生了改变,特别是ST和OM处理变化更为显著.MicroRespTM结果表明,相比CK处理(1.28μg·h~(-1)),OM处理的土壤微生物对碳源平均利用率最高(1.81μg·h~(-1)),ST处理(1.19μg·h~(-1))次之,NPK处理(0.95μg·h~(-1))最低.不同施肥处理土壤微生物对不同碳源利用的偏好情况存在明显差异.当碳源底物为酮戊二酸、半乳糖和赖氨酸时,不同施肥处理土壤微生物对不同碳源利用差异十分明显.因此,长期化肥配合秸秆还田或配施有机肥显著改善土壤养分含量和土壤微生物量、微生物群落结构和活性,对于培肥地力和优化土壤微生物群落极为重要.     

降解石油微生物菌种的筛选及降解特性

 从辽河油田的渣油中富集分离出24株细菌,经初步降解试验,筛选出对原油降解率高于30%的菌株10株;并进一步研究了其中8株菌对渣油不同组分的降解能力.结果表明,原油中不同组分可被降解的程度不同,其中,芳香烃的降解率可达80%;沥青质的最高降解率为53%;饱和烃的最高降解率为37%;非烃的最高降解率为30%;GC-MS分析表明,饱和烃中的环己烷、长链烷基苯和二环烷系列均能被明显降解,芳香烃中的烷基萘系列经降解后几乎消失,三环的菲和甲基菲以及五环的苯并芘降解不明显;其次,不同菌对各组分的的降解能力也显著不同.菌株初步鉴定结果表明,降解力强,尤其对非烃和沥青质降解效果较好的ptr15和ptr20分别为芽孢杆菌和微杆菌,其对沥青质的降解效果高于目前已有的报道.     

曝气生物滤池处理生物质废水及降解菌分析

生物质污水含有大量的纤维素、半纤维素、淀粉、糖类、有机酸、蛋白质,COD值很高,严重污染环境,并造成生物质资源浪费.采用曝气生物滤池(BAF) 处理生物质污水,通过分析污水化学需氧量(COD),总氮(TN)的去除率表征该系统对高COD生物质污水的处理效果.结果表明,水力停留时间(HRT)为10 h,进水运行10 h后,出水平均COD为74.90 mg/Ｌ,总氮(TN)为1.21 mg/Ｌ,去除率分别达到95.7%与94.5%,均达到国家污水综合排放标准(GB 8978-1996)第二类污染物最高允许排放浓度的一级标准.系统运行稳定后,利用扫描电镜(SEM)观察载体的表面微生物的挂膜情况,并结合微生物分离、单菌处理效果评价、16S rDNA鉴定技术对系统内去除COD的优势菌群进行了分析,优势菌群为假单孢菌属、不动杆菌属、寡养单胞菌属、红球菌属、微杆菌属.     

斜生栅藻对低浓度无机磷去除和生长情况的研究

研究分析了低磷浓度培养条件对斜生栅藻生长情况的影响,以及斜生栅藻对磷的去除效果.结果表明,斜生栅藻在初始细胞浓度为1×105个/mL时,可以在22h内将初始浓度0.02～0.10mg/L的磷全部去除.在初始磷浓度0.02～0.10mg/L范围内,随磷浓度的增加藻体的生长速度增加,且最大生物量也明显增大.研究发现磷浓度对斜生栅藻的形态有重要影响,在外源磷充足的条件下,斜生栅藻多为四聚体,但随着磷浓度的逐渐下降,藻细胞从四聚体,分离为二聚体,最后以单聚体为主要存在形式.     

油气田土壤样品中可培养丁烷氧化菌多样性研究

分别采用丁烷或丁醇选择培养法,对采自四川省达州市普光气田和湖北省江汉油田的土壤样品中的丁烷氧化菌进行了分离、纯化、16S rRNA基因序列测定及系统发育研究,探讨不同油田不同环境中烃氧化菌数量、系统发育地位以及种群多样性的差异.结果表明,初步分离获得共25株丁烷氧化菌,分属于厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria).2个油田样品分离出的丁烷氧化菌群落结构简单,均包括芽孢杆菌(Bacillus)、假单胞菌(Pseudomonas)、红球菌(Rhodococcus)和节杆菌(Arthrobacter)4个属的细菌,苍白杆菌属(Ochrobactrum)和分支杆菌属(Mycobacterium)的细菌分离自普光气田.普光气田分离出的丁烷氧化细菌数量和多样性略高于江汉油田.