近地层臭氧浓度升高对麦田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用臭氧FACE(free-air O3concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高)试验平台,研究近地层臭氧浓度(臭氧摩尔分数平均为70 nmol.mol-1)升高对小麦不同生育期植株氮吸收量,土壤w(全氮)、w(矿质氮)、脲酶活性、氨氧化细菌数量、反硝化细菌数量以及小麦成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果表明,与对照(臭氧摩尔分数平均为45 nmol.mol-1)相比,臭氧浓度升高条件下小麦不同生育期氮吸收量总体趋于升高,土壤w(全氮)、w(铵态氮)和w(硝态氮)总体趋于下降,在小麦成熟期土壤w(全氮)和w(铵态氮)分别比对照下降9%和71%(P0.05),而w(硝态氮)比对照下降36%;臭氧浓度升高使小麦不同生育期土壤脲酶活性总体趋于增强,在拔节期、抽穗期和灌浆期均显著高于对照(P0.05);随着小麦的生长,臭氧熏蒸土壤氨氧化细菌和反硝化细菌数量也趋于升高,在小麦成熟期均显著高于对照(P0.05)。在小麦成熟期,尽管臭氧熏蒸土壤单个氨氧化细菌的硝化活性比对照下降57%,但土壤整体硝化强度却比对照提高123%;臭氧熏蒸土壤反硝化作用强度与对照相比无明显差异,但单个反硝化细菌的反硝化活性却比对照降低96%,达显著水平(P0.05)。认为臭氧浓度升高促进了小麦对土壤氮素的吸收,导致土壤氮素库存量降低,进而加快了土壤中氮素的转化,表现为脲酶活性升高,氨氧化细菌和反硝化细菌数量增加,但它们的代谢活性反而下降。     

长江中下游两种典型水稻土微生物对砷污染的响应

基于温室盆栽实验,利用磷脂脂肪酸分析(PLFA)方法研究了As污染、土壤类型和水稻品种对水稻抽穗期土壤微生物群落的影响.结果表明,水稻土土壤中微生物生物总量(总PLFAs)以及微生物组成均不同程度的受到了As污染、土壤类型及水稻品种的影响;As污染增加了土壤总PLFAs,黄泥田的土壤总PLFAs、真菌/细菌(F/B)、革兰氏阳性细菌/阴性细菌(G+/G-)、腐生真菌/丛枝菌根真菌(SF/AMF)显著高于红泥田;在黄泥田中,种植籼稻品种的土壤总PLFAs较杂交稻和粳稻品种平均减少30.0%,而在红泥田中平均增加24.8%.偏Mantel检验和冗余分析(RDA)表明土壤pH值、DOC、NH4+和As浓度是驱动水稻土微生物群落演变的主控因子,其中受As影响较大的特征PLFAs包括20:0、i17:1ω9c、18:1ω9c、cy17:0和18:3ω6c;ABT预测模型显示水稻品种和土壤类型对总PLFAs、F/B、G+/G-和SF/AMF指标的贡献相对较大,而As处理的影响较小.     

用悬液Wien效应探测阳离子在黄棕壤和黑土胶粒双电层中分布的初步研究

研究了采用悬液Wien效应测定反号离子在土壤胶粒双电层中分布的方法原理,及不同阳离子在黄棕壤和黑土胶粒双电层中的分布规律.试验条件下,这2种土壤的Na+饱和胶粒的表面电导率最大,而使表面电导率最小的阳离子是不同的,黄棕壤为Cu2+,黑土则为Cd2+.黄棕壤和黑土胶粒的表面电导率随阳离子的变化顺序分别为Na+K+Cd2+Pb2+Ca2+La3+Cu2+和Na+K+Pb2+La3+Cu2+Ca2+Cd2+.除Na+和Cd2+外,几乎所有阳离子在黄棕壤胶粒扩散层中的比率(ECS/ECad)明显小于黑土,其中Cd2+在黄棕壤和黑土胶粒扩散层中的比率分别为0.174和0.0872.黄棕壤和黑土胶粒的ζ电位随阳离子价型的变化顺序,除了钙饱和黑土外,与土壤胶粒表面电导率随阳离子价型的变化顺序完全一致.     

大气对流层臭氧浓度升高下AM真菌对小麦生长的影响

利用中国唯一的开放式空气组分增高(free-air component enrichment,FACE)稻麦轮作试验平台,研究大气对流层O3浓度升高条件下接种外源AM真菌对小麦生长及土壤微生物生物量的影响.结果发现,O3浓度升高处理小麦苗期AM真菌侵染率有升高趋势,而从孕穗期起逐渐显示出对小麦生长的不利影响,收获时植株地上部生物量、株产与千粒重均显著下降(p0.05),分别降低22%、29%和9%,土壤微生物生物量N也下降了37%,但籽粒全N含量从2.2%显著提高到2.6%(p0.05).O3浓度升高条件下接种外源AM菌剂对小麦根系AM真菌侵染具有促进作用,孕穗期AM真菌侵染率与植株地上部生物量均显著高于不接种对照(p0.05),收获时植株受灾程度降低了50%,土壤微生物生物量N也显著升高(p0.05),虽然小麦产量没有提高,但籽粒全N含量下降到与当前O3浓度处理没有显著差异的水平上.结果表明,O3胁迫下小麦通过提高苗期AM真菌侵染来增强其抗胁迫能力,接种外源AM真菌可以促进小麦营养生长,并可通过改善根系分泌物等来提高土壤微生物生物量.     

小麦根系吸收萘、菲、芘的动力学特征

研究植物根系吸收多环芳烃的动力学特征对控制其进入食物链、保障农产品安全有重要意义.因此,本文采用水培方法,研究了小麦根系对萘、菲、芘吸收的动力学机制.结果表明,小麦根系对水培环境中的萘、菲和芘均有明显的吸收和累积作用,且吸收量均随时间延长而增加,整个吸收过程可分为快速吸收和慢速吸收两个阶段.小麦根系对萘、菲和芘的吸收速率快慢表现为芘＞菲＞萘,且萘、菲、芘吸收的动力学曲线可用米氏方程表征,相应的Km值分别为759.30、12.89和3.59μmol·L-1,即小麦对萘、菲、芘的亲和力大小为芘＞菲＞萘,结果与其Kow值大小顺序一致.小麦根系吸收萘、菲、芘均会导致营养液pH值升高,吸收单个萘、菲、芘分子产生的pH升高幅度表现为芘＞菲＞萘.上述结果显示,萘、芘的根系吸收特征与菲相似.     

不同温度下烧制的秸秆炭对可变电荷土壤吸附 Pb(Ⅱ)的影响

研究了添加花生秸秆炭和稻草炭对2种可变电荷土壤的pH和吸附Pb(Ⅱ)的影响,结果表明,添加生物质炭使土壤pH提高了1.04～3.00个单位,且土壤pH增加幅度随生物质炭制备温度的升高而增加.等温吸附实验的结果表明,添加生物质炭增加了Pb(Ⅱ)在可变电荷土壤表面的吸附量,当Pb(Ⅱ)初始浓度为2 mmol.L-1时,Pb(Ⅱ)的吸附量提高了12.6%～57.6%.土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量随体系pH升高而增加.Freundlich方程和Langmuir方程可以很好地拟合添加生物质炭后2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附等温线,且Freundlich方程拟合效果更好,r值均在0.94以上.从Freundlich和Langmuir方程中表征吸附容量的k和Qm结果可以看出,花生秸秆炭促进Pb(Ⅱ)吸附的效果优于稻草炭,400℃下制备的生物质炭促进2种土壤吸附Pb(Ⅱ)的效果优于300℃和500℃下制备的生物质炭.解吸实验结果表明,添加秸秆炭处理土壤表面吸附Pb(Ⅱ)的解吸量高于对照处理,但解吸量远低于吸附量,说明生物质促进土壤吸附Pb(Ⅱ)的机制涉及静电吸附和非静电吸附.     

土壤性质对铜-芘复合污染土壤电动-氧化修复的影响研究

重金属-有机复合污染土壤的修复是污染土壤修复的难点之一.选取我国3种典型土壤（红壤、黄棕壤和黑土）,以铜和芘为模式污染物,分别代表典型的重金属和有机污染物,研究了不同土壤类型对电动-氧化技术处理铜和芘复合污染土壤的影响机制.试验中阴、阳极电解液的组分均为10%的羟丙基-β环糊精、12%H2O2和0.01 mol.L-1 NaNO3溶液,施加电压梯度为1V.cm-1.经过15 d电动修复后,红壤、黄棕壤和黑土中总芘去除率分别为38.5%、46.8%和51.3%,总铜去除率分别为85.0%、22.6%和24.1%.pH较高的黑土产生高电渗流,增加了氧化剂与污染物的接触,同时较低的黏粒含量也有利于芘的解吸.红壤的低pH和低有机质含量影响了重金属的形态分布,提高了铜去除率.研究表明不同土壤的pH、黏粒含量和重金属的形态分布等是影响不同类型土壤上铜和芘迁移和修复效率的主导因素.     

垂直电场对重金属络合物在土壤中迁移过程的影响

采用垂直直流电场,研究了EDTA施入到土壤后,在不同电场方向和强度下土壤Cu,Zn络合物在土柱中的迁移过程.结果表明,电场作用影响土壤中Cu,Zn络合物的迁移,电场强度越大,对络合物的迁移作用越显著.在阳极在上的电场环境下,电场作用能够有效减缓Cu,Zn络合物向下迁移,改变电场方向后,电场作用则能加速Cu,Zn络合物的向下迁移聚积.与对照相比,电场作用改变了土壤Cu,Zn在土柱中的分布,对土壤性质的影响主要集中在电极附近.     

秦淮河流域句容水库农业流域水体沉积物的反硝化作用

2007年5、8、11月和2008年2月,在秦淮河流域句容水库农业流域的河流和水库中,采用自行设计制作的无扰动采样器采集了沉积物柱样,使用乙炔抑制法进行培养试验,并测定了沉积物上覆水的温度(T)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO-3-N)和总溶解性氮(TDN)的浓度,以及沉积物有机质(OM)和全氮(TN)含量,研究了沉积物反硝化潜势的季节变化及其影响因素.结果显示,水体沉积物反硝化潜势存在显著的季节差异,河流沉积物的反硝化潜势范围在8.85～64.04pμg·m-2·h-1之间、水库沉积物的反硝化潜势范围在5.01～28.18μg·m-2·h-1之间.沉积物反硝化潜势的季节变化与上覆水的温度、NH4+-N、NO-3-N和TDN的浓度,及沉积物的OM和TN含量的季节变化有关.     

遗传稳定型六六六、甲基对硫磷降解基因工程菌的构建及特性研究

通过转座子介导同源重组的方法,将甲基对硫磷水解酶基因mpd导入到六六六降解菌BHC-A的染色体上, 构建了能同时降解六六六和甲基对硫磷的基因工程菌BHC-A-mpd. 对其生长特性和降解特性的研究表明, 工程菌在LB培养基中的生长特性与原始菌株没有差别, 生长至对数期A600nm值都可达到2.5;对六六六的降解特性和原始菌株相同, 可在10h内将5mg/L的六六六完全降解. mpd基因在BHC-A-mpd中稳定表达,BHC-A-mpd可以降解多种有机磷类农药.该基因工程菌的构建为六六六和甲基对硫磷复合污染环境的生物修复奠定了基础.