Comparative effects of different maize straw returning modes on soil humus composition and humic acid structural characteristics in Northeast China

In order to evaluate the effects of different maize straw returning modes on humus composition and humic acid (HA) structural, a field experiment was designed to have five treatments, i.e. Treatment CK (no straw returned), Treatment EIS (straw incorporated evenly into the soil using the crashing-ridging technique), Treatment SP (straw plowed into the soil), Treatment SM (straw returned as mulch) and Treatment SG (straw returned as pellets). Our results showed that Treatment EIS significantly increased the content of soil organic carbon (SOC), soil humus substances (HEC), soil humic acid carbon (HAC) and fulvic acid carbon (FAC) by 27.8%, 47.6%, 63.3% and 33.8%, respectively, as compared with CK. Among all the straw returning treatments, Treatment EIS was the most significant in effect of increasing the content of HEC, HAC and FAC. Moreover, Treatment EIS altered the composition of humus more significantly than all the other treatments, by increasing the proportion of alkyl C and the ratio of aliphatic C/aromatic C. These results suggest that straw returning accelerated the accumulation of soil organic C and various components of humus, significantly improved the structure of soil HA, with the practice of EIS in particular.     

真菌对磺胺二甲氧嘧啶降解过程的转录组分析及差异表达基因的功能分析

采用黄孢原毛平革菌降解磺胺二甲氧嘧啶（SDM）,4 d后SDM的去除率达74%,降解速率达3.24 mg·L^-1·d^-1.采用Illumina高通量测序平台对降解SDM后的菌株与对照组菌株进行测序,通过GO和KEGG富集分析,得到的差异表达基因能显著富集到与降解相关的“氧化还原酶活性”途径,及与应激反应有关的“ABC转运体”路径.通过对高表达高上调的差异表达基因的筛选与分析,得到了耐受和降解SDM的功能基因.水通道蛋白、ABC转运蛋白及甲基转运酶基因等在黄孢原毛平革菌对环境的耐受中起到重要的作用.乙醇氧化酶、细胞色素P450和糖苷水解酶等在黄孢原毛平革菌对SDM的降解中起着关键的作用.本文从转录组水平分析了SDM的降解机制,为黄孢原毛平革菌在环境修复中的应用提供一定的参考.     

岩溶区稻田土壤真菌群落结构及功能类群特征

真菌是土壤生物地球化学循环的重要驱动者,然而岩溶区土壤真菌群落结构和功能类群具有怎样的特征还未见报道.以桂林毛村岩溶试验场稻田耕层土壤为研究对象,采用高通量测序技术,比较岩溶区和非岩溶（红壤）区（对照）水稻生长季土壤真菌群落结构,并用FUNGuild对真菌进行功能预测.结果表明,毛霉菌门（Mucoromycota）在岩溶区的平均相对丰度为4.87%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（29.92%）;被孢霉纲（Mortierellomycetes）在岩溶区的平均相对丰度为3.36%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（29.15%）,球囊菌纲（Glomeromycetes）、壶菌纲（Chytridiomycetes）和外担菌纲（Exobasidiomycetes）在岩溶区的平均相对丰度分别为0.91%、0.98%和0.23%,显著高于其在非岩溶区的平均相对丰度（0.47%、0.28%和0.04%）; Ramophialophora和翅孢壳菌属（Emericellopsis）在岩溶区的平均相对丰度分别为2.39%和1.25%,显著高于其在非岩溶区的平均相对丰度（0.05%和0.09%）,而被孢霉属（Mortierella）在岩溶区的平均相对丰度为3.04%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（28.34%）.岩溶区优势OTUs为OTU141、99和192等32个OTUs;在优势OTUs和土壤理化性质相关性网络图中,岩溶区的OTU69（Emericellopsis terricola）和OTU138（Westerdykella globosa）与阳离子交换量、交换性钙离子和总磷的连接度较高.共生营养型和病理-腐生过渡型在岩溶区平均丰度分别为1.29%和1.50%,显著高于其在非岩溶区的平均丰度（0.08%和0.09%）,而腐生-共生过渡型在岩溶区的平均丰度为10.81%,显著低于其在非岩溶区的平均丰度（63.69%）;岩溶区和非岩溶区最优势真菌分别是粪腐生-木质腐生菌和内生菌根-植物病原-未定义腐生菌,平均丰度分别占优势OTUs的9.73%和45.93%.以上研究表明,岩溶区稻田较高的阳离子交换量、交换性钙和总磷等土壤因子对优势真菌群落和功能类群的构建具有重要的作用.     

重金属钝化剂阻控生菜Cd吸收的功能稳定性和适用性

利用重金属钝化剂阻控蔬菜吸收重金属是治理中轻度重金属污染菜地和保障蔬菜安全生产的重要举措.以重金属固定细菌Bacillus megaterium N3（N3）、稻壳生物炭（BC）、羊粪有机肥（SM）、菌株N3联合生物炭（BC+N3）和菌株N3联合羊粪有机肥（SM+N3）为重金属钝化剂,采用盆栽试验连续种植生菜3次,而只在种植第1次时施重金属钝化剂,研究不同处理对生菜吸收Cd的影响及其功能的稳定性,并利用动态加权综合函数评估这几种钝化材料的综合适用性.结果表明,第1次种植生菜时,与对照相比,所有重金属钝化剂均能显著降低（61.2%~81%）生菜可食用部分Cd的含量.而在第3次种植生菜中,只有菌株N3联合羊粪有机肥的处理能显著降低生菜对Cd的吸收,这表明菌株N3联合羊粪有机肥阻控生菜Cd吸收的功能稳定性最好.利用动态加权综合函数,从新鲜生菜可食用部分Cd含量、土壤有效态Cd含量、每亩产量和每亩修复成本等4个方面进行综合评价.结果显示,菌株N3联合羊粪有机肥的综合适用性最好,其次是羊粪有机肥、菌株N3联合生物炭和生物炭,而菌株N3的综合评价效果最差.本研究结果为重金属污染菜地钝化修复提供理论依据和技术支撑.     

铜尾矿坝及其周边土壤真菌群落结构与功能多样性

土壤真菌群落会因环境条件的变化而重新构建.为了探究山西省垣曲县十八河尾矿坝及其周边土壤中真菌群落的结构与功能多样性,本研究探讨了坝体草地、15 a杨树林、农田、10 a杨树林这4种土地利用方式下土壤真菌群落的结构组成和碳源利用功能多样性.结果表明,研究区15 a杨树林地中真菌群落丰度和多样性最高,坝体草地中最低;子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）是研究区的优势真菌类群,其中,子囊菌门（Ascomycota）在所有样地中均有最大分布,其在坝体草地中的分布达到92.92%;15 a杨树林地中真菌群落碳源利用多样性最高,坝体草地中真菌群落碳源利用多样性显著高于农田和10 a杨树林地,坝体草地土壤真菌群落对糖苷类碳源的利用效率显著高于其余3种土地利用类型.相关分析表明,土壤真菌群落丰度与土壤总氮显著相关（P<0.05）,而与土壤重金属含量不相关.土壤真菌群落多样性指数与重金属Cd、As之间具有显著相关性,与其他重金属无显著相关性.本研究结果表明长期受重金属污染胁迫下,土壤中真菌群落更多受土壤肥力和土地利用方式影响,而与土壤重金属浓度不呈线性关系.本研究结果对土壤真菌群落在重金属污染区土壤修复中的应用具有重要意义.     

农业生物质废弃物转化功能材料的研究进展

农业生物质废弃物的数量正在迅速增加,导致许多环境和治理问题. 因此,将农业生物质废弃物回收利用并增值应用越来越受到关注. 近些年农业生物质废弃物利用和衍生功能材料的研究进展主要包括以下两个方面：①提取天然聚合物并增值应用;②直接制备新型碳基材料,包括吸附、催化、储能电极和复合功能材料等. 农业生物质废弃物转化功能材料已逐步实现且应用范围广泛;未来的研究需要评估农业生物质废弃物衍生产品的质量和安全性,并开发高度可行且具有成本效益的生物质废弃物转化方法,以期实现规模化工业生产.     

Simplified creation of polyester fabric supported Fe-based MOFs by an industrialized dyeing process: Conditions optimization, photocatalytics activity and polyvinyl alcohol removal

MIL-53(Fe) was successfully prepared and deposited on the surface carboxylated polyester (PET) fiber by an optimized conventional solvothermal or industrialized high temperature pressure exhaustion (HTPE) process to develop a PET fiber supported MIL-53(Fe) photocatalyst ([email protected]) for the degradation of polyvinyl alcohol (PVA) in water under light emitting diode (LED) visible irradiation. On the basis of several characterizations, [email protected] was tested for the photocalytic ability and degradation mechanism. It was found that temperature elevation significantly enhanced the formation and deposition of MIL-53(Fe) with better photocatalytic activity. However, higher temperature than 130°C was not in favor of its photocatalytic activity. Increasing the number of surface carboxyl groups of the modified PET fiber could cause a liner improvement in MIL-53(Fe) loading content and photocatalytic ability. High visible irradiation intensity also dramatically increased photocatalytic ability and PVA degradation efficiency of [email protected] Na₂S₂O₈ was used to replace H₂O₂ as electron acceptor for further promoting PVA degradation in this system. [email protected] prepared by HTPE process showed higher MIL-53(Fe) loading content and slightly lower PVA degradation efficiency than that prepared by solvothermal process at the same conditions. These findings provided a practical strategy for the large-scale production of the supported MIL-53(Fe) as a photocatalyst in the future.     

Martelella sp. AD-3强化活性污泥耐盐降解菲效能

基于嗜盐菌Martelella sp. AD-3优配市政活性污泥搭建耐盐高效降解菲的生物反应器,在3.0 %盐度,进水菲浓度20mg/L的运行条件下,菲去除率高达97 %.批次实验证明,盐度为3.0 %,pH值为7.5~8.5,底物浓度为20~200mg/L是菲降解的最佳环境条件,此时污泥比活性高于1.0mg/(gVSS×h).各共存底物的受试浓度下,酵母提取物和苯酚促进菲降解,镉和氰化物则抑制该过程,乙酸钠、铜、铬对该过程没有明显影响.16S rRNA基因高通量测序结果表明AD-3菌在反应器内具有长期稳定性,其相对丰度维持在1.5 %.Shinella、Microbacterium和Brevundimonas是反应器中的优势菌,其相对丰度分别为20.7 %,15.1 %和11.9 %.RT-qPCR结果显示接种AD-3菌后,编码PAHs双加氧酶RHDa的功能基因差异倍数从2.1提升至11.7.     

气水比对A/O-BF处理低碳氮比农村生活污水脱氮的影响

为揭示好氧段气水比对缺氧/好氧生物滤池(Anoxic/Oxic Biofilter,A/O-BF)脱氮的影响机理,采用A/O-BF处理低碳氮比农村生活污水,结合实时荧光定量聚合酶链式反应技术,对比研究了好氧段气水比为4∶1、2∶1和1∶1时A/O-BF的脱氮效能和微生物群落变化特征.结果表明:当气水比为4∶1时,A/O...     

橡胶坝对河流沉积物氮转化功能基因丰度和营养盐的影响

沉积物氮转化功能微生物是河流脱氮和水体净化的重要生物因素.为探讨橡胶坝对沉积物氮转化功能基因丰度及氮营养盐的影响，本研究以沂河沂水城区蓄水段为研究对象，从橡胶坝前不同距离采集沉积物，利用实时荧光定量PCR（qPCR）方法研究了沉积物的反硝化功能基因（nirS、nirK、nosZ）、厌氧氨氧化功能基因（AMX）和反硝化型甲烷厌氧氧化功能基因（pmoA）的丰度及沉积物营养盐特征.结果表明：橡胶坝促进了沉积物中nirK、nirS、nosZ和pmoA基因的聚集，反硝化功能基因nirK、nirS、nosZ丰度在坝前120 ~330 m范围内较高；橡胶坝促进了沉积物NH4+、NO3-、TN、TP、TOC、有机质（OM）等营养盐的滞留，主要在120 ~360 m区域聚集，多元线性回归模型拟合度较高.相关分析表明，16S rRNA、nirK、nirS、nosZ、pmoA基因丰度与环境因子NH4+、NO3-、TN、OM、TOC、孔隙度呈正相关；PCA分析结果表明，随着沉积物环境因子主成分的增长，氮转化功能基因丰度主成分呈升高趋势.橡胶坝可促进沂河沉积物氮素等营养盐的滞留和氮转化功能微生物的聚集.