水蚀环境植被恢复对土壤有机碳固存和团聚体稳定的影响：Meta分析

为明确水蚀环境不同条件下植被恢复策略对土壤固碳和团聚体稳定性的影响差异,通过搜集91篇论文的实验数据,以农田(或裸地)为对照,基于Meta分析评估土壤有机碳(SOC)储量和团聚体稳定性对水蚀环境退耕还林/还草措施的响应.结果表明：(1)退耕还林/还草均有利于提高SOC储量,改善土壤团聚体稳定性,但两者的优势功能存在差异,还林的固碳效应强于还草,而还草对增强团聚体稳定性的作用更强.(2)多因素Meta分析表明显著影响SOC的因素有：恢复年份、土壤黏粒含量、植被覆盖度、年平均降雨(MAP)、年平均气温(MAT)和土壤深度.其中植被恢复对SOC储量的正向效应随着植被覆盖率增加而提高;草地恢复在土壤黏粒含量为20%～32%下对SOC储量的提高效应更显著,在MAP>800 mm或MAT<15℃条件下更易促进草地固碳效应,不同恢复年限下的草地固碳效应无显著变化;而林地恢复在土壤黏粒含量>32%下对SOC储量的提高效应更显著,气候条件对林地SOC储量无限制性影响,林地恢复下的SOC储量与恢复年限间存在正向效应.(3)植被恢复在黏粒含量为20%～32%时对平均重量直径(MWD)和平均...     

水稻光合碳在植株-土壤系统中分配与稳定对施磷的响应

为探究稻田土壤光合碳的输入及分配对施磷的响应特征,本研究选用籼性常规水稻品种（中早39）,在两个施磷（0 mg·kg^-1和80 mg·kg^-1;分别记为P₀和P₈₀）条件下进行盆栽试验,同时采用¹³CO₂连续标记技术量化光合碳在水稻-土壤系统中的分配.结果表明,施磷显著增加光合碳在水稻地上部的分配,降低其在根际土的分配（P<0.05）;施磷使拔节期水稻的光合碳含量增加了70%,根系干重降低了31%.与不施磷相比,施磷显著提高了水稻地上部全碳含量0.31 g·pot^-1（P<0.05）,显著降低了水稻根冠比;施磷使进入非根际土壤微生物量的光合碳（¹³C-MBC）显著增加了0.03 mg·kg^-1,但降低其在根际土壤的分配;光合碳在非根际土壤颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态有机碳（MOC）的分配对施磷的响应不显著,但在根际土壤施磷处理显著降低了其在POC中的含量.因此,施磷增加了光合碳在水稻-土壤系统的分配,但降低了光合碳在土壤中的积累.本研究探讨施磷对水稻光合碳在水稻-土壤系统的分配及其稳定的影响,为缺磷土壤的合理施用磷肥及其对土壤有机碳积累的影响提供理论基础和数据支撑;对理解稻田土壤光合碳的传输与分配特征及其固碳潜力具有重要意义.     

改良剂对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

稻田镉(Cd)污染治理是我国目前农田重金属污染治理的重点和难点.铁的氧化还原过程对Cd在土壤-水稻系统中的运移发挥着极其重要的作用.从铁循环调控入手,研发阻控稻米Cd累积的钝化技术及产品,势必能为农田重金属污染治理提供新的解决途径.本研究以自主研发的改良剂为对象,通过野外田间试验,研究改良剂对Cd从根际土壤向根表铁膜迁移及在水稻不同组织器官间转运的影响,探索铁循环影响Cd在根际土壤-水稻系统中运移的机制.结果表明,改良剂施用促进了根际土壤中铁硫化物的形成,其与Cd共沉淀显著减少了分蘖期、拔节期和灌浆期根际土壤中乙酸铵浸提态Cd(NH4AcCd)的含量;成熟期排水烤田致使铁硫化物被氧化,其对Cd的释放显著增大了根际土壤中NH4Ac-Cd的含量;铁硫化物形成减弱了Fe(Ⅱ)从根际土壤向根表的迁移能力,铁膜中铁(DCB-Fe)的含量随之减小,铁膜对Cd的吸附能力减弱导致分蘖期和灌浆期铁膜中Cd(DCB-Cd)的含量显著减小;改良剂施用有效减弱了根系对Cd的转运能力,增大了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在根系的分布比例,而减少了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在茎叶、以及成熟期Cd在糙米中的分布比例.本研究成果将为后期改良剂的研发及应用提供理论依据,对解决稻田Cd污染治理难题具有重要意义.     

紫外波长与粒径对纳米TiO_2光催化效果的影响

以甲基橙为光催化降解对象,研究了不同波长紫外灯与不同粒径TiO2组合(365 nm紫外灯+10 nm TiO2,365 nm紫外灯+50 nm TiO2,254 nm紫外灯+10 nm TiO2,254 nm紫外灯+50 nm TiO2)光催化降解甲基橙的效果。结果表明,不同波长紫外灯与不同粒径TiO2组合影响光催化降解甲基橙的效果。其中,254 nm紫外灯+10 nm TiO2组合降解效果最好,其次为254 nm紫外灯+50 nm TiO2组合,再其次为365 nm紫外灯+10 nm TiO2组合,降解效果最差的为365 nm紫外灯+50 nm TiO2组合。由此可见,254 nm紫外灯+10 nm TiO2组合的光催化降解甲基橙的效果最好。     

一株受二噁英类化合物诱导表达绿色荧光蛋白的胃癌细胞系的建立

将人工合成的5个相连的XRE(Xeobiotic response element)和minimal CMV(Human cytomegalovirus)启动子,插入载体pEGFP-1,构建得到载体pXRE5-EGFP.以pXRE5-EGFP转染人胃癌细胞SGC-7901,经过筛选得到一株受2,3,7,8-四氯代二苯并二英(2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin,TCDD)诱导表达绿色荧光蛋白的细胞系XRE5-SGC-7901.将XRE5-SGC-7901细胞株暴露于不同浓度TCDD(0、250、500pg·mL-1)中,发现TCDD暴露组XRE5-SGC-7901细胞中绿色荧光蛋白的表达量显著升高,且与TCDD暴露浓度呈正相关.新构建的细胞株具有二英类化合物诱导表达绿色荧光蛋白的功能.     

DDT降解菌株DB-1的分离、系统发育及降解特性

从农药厂下水道污泥中分离、筛选到1株能够在好氧条件下降解DDT的细菌菌株DB-1,根据表型特征、生理生化特性及16SrDNA序列的系统发育分析,将菌株DB-1初步鉴定为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonassp).该菌株能在含酵母膏(40mg/L)的DDT(40mg/L)无机盐液体培养基中降解DDT,10d降解率达到83.6%,菌株DB-1在25～30℃长势较好,最适生长pH值为8.0.     

大气中CO2体积分数升高对污染土壤中Cu、Cd形态分布及其生物活性的影响

采用OTC-1型开顶式培养箱,模拟研究了CO2体积分数升高对2种小麦的生长以及根际、非根际中Cu和Cd形态分布的影响.结果表明,CO2体积分数的升高显著提高了小麦地上部和地下部生物量,降低了小麦根际和非根际的pH值.临麦2号和宁麦8号小麦地上部干重分别增加了36.9%和25.2%,地下部干重则分别增加了55.1%和59.7%.此外,CO2体积分数升高对不同重金属形态分布的影响随小麦品种和重金属种类的不同而异.在高CO2体积分数条件下,可交换态(F1)Cu和Cd含量显著提高,其中临麦2号根际土壤可交换态Cu和Cd含量分别较对照增加10.6%和29.6%,宁麦8号根际土壤可交换态Cu和Cd分别较对照增加11.0%和20.3%;碳酸盐结合态(F2)Cu和Cd均有所降低,其中宁麦8号和临麦2号根际Cu降低均达极显著(分别降低73.6%和50.0%);铁锰氧化物结合态(F3),有机结合态(F4)和残渣态(F5)Cu和Cd在CO2体积分数升高情况下变化较小.同时CO2体积分数升高还显著增加了2种小麦地上部和地下部铜累积量,增加了临麦2号地上部和地下部镉累积量和宁麦8号地上部镉累积量,但对宁麦8号地下部镉累积量无显著影响.     

控释氮肥与普通氮肥配施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响

控释氮肥与普通氮肥配施能够有效提高氮素利用效率及经济效益,研究控释/普通氮肥配比与减量单施对东北春玉米氮素利用及土壤养分有效性的影响,对指导该地区的玉米种植科学施氮具有重要意义。采用田间小区试验方法,设置不施氮肥(CK0)、普通氮肥(CK)、控释氮肥常量(CR1)、控释氮肥减量10%(CR2)、控释氮肥减量20%(CR3)、控释氮肥与普通氮肥3:7配施(CR4)、控释氮肥与普通氮肥5:5配施(CR5)、控释氮肥与普通氮肥7:3配施(CR6),探讨控释/普通氮素肥料不同配比对春玉米产量与产量构成、氮素利用、经济收益及土壤养分有效性的影响。结果表明:控释氮肥与普通氮肥配施有利于叶片氮素积累,增强光合作用能力,增加产量和施肥收益;配施试验各处理产量和施肥收益显著高于单施控释氮肥各处理,CR4产量最高,达到14 695 kg·hm~(-2),与CK相比增产率为25.68%。配施有利于提高成熟期土壤铵态氮和硝态氮含量,与CK相比分别提高14.18%-40.70%、88.32%-113.23%,土壤速效磷、速效钾含量低于CK,表明施用控释氮肥能够促进植株对养分的吸收。施用控释氮肥显著提高了氮肥利用效率,CR3氮肥利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均显著高于CR1,与CK相比分别提高了21.79%、14.17 kg·kg~(-1)和23.68 kg·kg~(-1)。配施处理与CK相比氮肥利用率提高了18.23%-19.11%,氮肥表观损失率降低了35.04%-40.01%,减量处理与配施处理的氮肥表观平衡指标无显著差异。综上,配施处理优于本试验其他处理,其中CR4的产量、施肥收益、各氮肥利用指标均显著高于单施控释氮肥处理,氮肥农学效率和氮肥偏生产力显著高于CR6,氮肥表观平衡指标与CR5无显著差异且优于其他处理。因此,东北春玉米最佳施氮方式为控释氮肥与普通氮肥3:7配比施用。     

消落带夏冬季土壤溶解有机质的组成特征及来源

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)普遍存在于土壤、沉积物和水体中,在环境地球化学和全球碳循环中发挥重要作用。消落带独特的"干湿交替"使土壤有不同的季节特征,但有关不同季节土壤DOM的性质、组成及来源差异还未见报道。利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)相结合的方法,分析了丹江口库区消落带表层土壤DOM在不同季节的组成、结构,并对其来源进行解析。结果表明,不同季节消落带土壤DOM的组成特征存在一定差异。冬季土壤的有色溶解性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)浓度、土壤DOM的芳香性、缩合度、腐殖化程度、所含疏水性组分都高于夏季土壤,但参与光漂白的活性要低于夏季土壤。荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)表明该区土壤DOM的来源在不同季节都有明显的自生源特征,且腐殖化程度和生物可利用性都不高,并未表现显著差异。该区土壤DOM存在两个主要的荧光峰:紫外光区类富里酸峰、可见光区类富里酸峰和类腐殖酸峰。研究提出消落带淹水期间产生的DOM对水环境有很大影响,以内源为主的库区在水质改善的过程中需加强对内源物质的管控。这些研究结果可为消落带的水体修复和污染物的迁移转化提供科学依据。     

紫花苜蓿品种间根系发育过程分析

从根系发育角度分析了不同紫花苜蓿品种在甘肃黄土高原丘陵沟壑区的适应性．研究表明：品种间侧根发生总数差异较大，Ameristand201和Sandili均为14个，陇东苜蓿(Longdong)仅为6个，65％的侧根发生于营养生长阶段；品种间主根生长，根系体积、根系生物量的积累在各个生育期的表现分为3种类型，Ameristand201，Sandili，Ameri-graze401在整个生育期内的生长速率较快，且速率基本保持一致；陇东苜蓿，Derby，Sitel在整个生育期内生长速率较慢，但在盛花期(7月中旬)后，生长速率急剧增加；Goldenempress，Defi，Algonqiun介于前两者之间．从根系发育过程分析，Amefistand201，Sandili，Amerigraze401对黄土高原丘陵沟壑区的季节性降水反映相对迟钝，在干旱半干旱生境中具有较好的适应性．