产脲酶细菌矿化修复Cd和Pb污染土壤效应和机制

为了修复重金属污染土壤,保障蔬菜品质安全,利用产脲酶筛选培养基从重金属污染生菜根际土壤中筛选产脲酶细菌.通过溶液吸附和土壤静置培养试验研究功能菌株对Cd和Pb的固定钝化机制;利用水培试验研究功能菌株对不同品种蔬菜生长及吸收Cd和Pb的影响.结果显示,从生菜根际土壤中共分离到10株产脲酶细菌,其中菌株Microbacterium foliorum CH6和Bacillus thuringiensis N3的产脲酶能力（分别为62.6,59.6mS/（cm·min））和吸附钝化Cd和Pb （84.6%~91.3%）的能力最高.扫描电镜-能谱、傅里叶红外光谱和X衍射分析表明,菌株CH6和N3能够通过细胞壁吸附和诱导重金属成矿反应,降低溶液中的Cd和Pb含量.土壤静置试验表明,与不接种菌株对照相比,菌株CH6和N3均能降低土壤中可交态Cd和Pb （46.3%~66.7%）的含量,增加碳酸盐结合态及残渣态Cd和Pb （40%~95.4%）的含量.砂培试验表明,菌株CH6和N3均能显著降低生菜、上海青和空心菜可食用部分中Cd （39.2%~81.4%）和Pb （27.4%~82.3%）的含量.产脲酶细菌CH6和N3能够矿化土壤中的Cd和Pb,降低土壤中重金属有效态含量,阻控生菜、上海青和空心菜对Cd和Pb的吸收.     

不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响

为探讨长期不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验(9 a),选取不施肥(CK)、单施化肥(N)、化肥+秸秆(NS)、化肥+秸秆猪粪配施(NSM)和化肥+生物质炭(NB)这5个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异,揭示了细菌群落对土壤有机碳矿化和玉米产量的影响机制.结果表明:①不同秸秆还田处理下,红壤化学性质发生显著变化,其中NSM处理对旱地红壤肥力的综合提升效果最好,并显著提高了玉米产量.②相比于CK和N处理,秸秆还田处理均提高了细菌多样性.主成分分析发现,秸秆还田处理改变了土壤细菌群落结构.③秸秆还田处理提高了土壤有机碳矿化能力,NSM处理的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量最高.④相关性分析表明土壤AN/AP比值显著改变了细菌群落结构,结构方程模型结果表明,土壤AN/AP比可能通过影响土壤细菌多样性和群落结构,间接提高了土壤有机碳矿化能力和玉米产量.本研究结果为协同提升旱地红壤生物多样性和耕地地力水平,保障健康红壤生态系统和粮食安全提供了科学依据.     

有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响

目前有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的影响特征及机制还不够明确.为探究有机肥替代化肥对旱地黄壤有机碳矿化及活性有机碳的的影响,采集施肥处理为:不施肥(CK)、单施化肥(NP)、50％有机肥替代化肥[1/2(NPM)]和100％有机肥替代化肥(M)的土壤进行有机碳室内矿化培养研究,探究有机肥替代化肥条件下土...     

模拟盐水入侵对河口湿地土壤碳矿化潜力的影响研究

河口湿地在全球陆地生态系统碳循环中具有重要作用,为了揭示盐水入侵对河口湿地土壤碳矿化潜力的影响,以闽江河口淡水湿地为研究对象,采用室内泥浆厌氧培养与气相色谱法相结合的方法,通过设置高频率盐度梯度的盐水入侵情景模式,对不同处理下的土壤碳矿化潜力(以CO₂产生潜力表征)及其环境调节因子进行连续3周的测定与分析.研究结果表明：(1)不同盐度处理下土壤pH值均低于对照处理(0),氨态氮(NH₄⁺-N)含量均高于对照处理,且随盐度增加而增加,可溶性有机碳(DOC)含量在盐度25‰、30‰处理下高于对照处理,SO₄^2-含量在盐度20‰、25‰、30‰处理下高于对照处理;(2)随着时间的变化,厌氧培养第1周CO₂产生潜力显著高于第2周和第3周(p<0.05),不同盐度处理CO₂产生潜力差异较大,表现为低盐度(0.5‰～10‰)促进和高盐度(15‰～30‰)抑制作用,盐度10‰～15‰可能是影响土壤碳矿化转变的重要转折点;(3)不同盐度处理下C...     

祁连山中部四种典型生态系统土壤氮矿化的研究

水热因素对土壤氮矿化的影响直接关系到陆地生态系统功能对气候变化的响应趋势。祁连山是青藏高原北沿的典型山地,对气候变化影响十分敏感和脆弱,为了定量确定祁连山土壤氮分解对水热因素变化的响应趋势,在人工气候箱内以正交试验设计方法培养土壤,分析了祁连山高寒草甸、山地森林、荒漠草原和干草原土壤氮矿化及其与温度、湿度和土层的关系。结果显示:以土壤氮矿化量极差计,海拔高度影响最大,其次是温度和湿度;以土壤氮矿化比例极差计,温度和海拔高度影响较大。海拔高度对土壤氮矿化量的影响显著(p<0.05)。除湿度外,其它因素对土壤氮矿化比例影响也达到显著程度(p<0.10)。35℃下土壤氮矿化比例显著比5℃下高,而不同湿度下土壤氮矿化及其矿化比例差异不显著(p<0.05)。海拔高度3000m和3300m处土壤氮矿化量比2800m和2200m处高,2800m处比2200m处高,3000m处土壤氮矿化比例显著比2200m和3300m处高(p<0.05)。森林和干旱草原土壤中氮矿化比例较高,荒漠草原和高寒草甸中较低。以土壤氮矿化速率计,5℃升高到15℃下和15℃升到25℃,Q10较低;以土壤氮矿化比例计,5℃升高到15℃下,Q10较高,15℃到25℃较低。研究结果说明高寒草甸和山地森林土壤氮矿化量较高,干旱草原和荒漠草原土壤氮矿化量较低;森林和干旱草原中土壤氮矿化比例较高,荒漠草原和高寒草甸中较低。     

Effect of N and P addition on soil organic C potential mineralization in forest soils in South China

Atmospheric nitrogen deposition is at a high level in some forests of South China. The effects of addition of exogenous N and P on soil organic carbon mineralization were studied to address: (1) if the atmospheric N deposition promotes soil C storage through decreasing mineralization; (2) if the soil available P is a limitation to organic carbon mineralization. Soils (0-10 cm) was sampled from monsoon evergreen broad-leaved forest (MEBF), coniferous and broad-leaved mixed forest (CBMF), and Pinus massoniana...     

不同母质发育土壤团聚体分布对外源输入秸秆的响应及其与有机碳矿化的关系

土壤团聚体的形成和稳定对于有机碳的转化和积累具有重要意义,然而不同母质发育土壤团聚体对有机碳的物理保护作用及其与有机碳矿化之间的关系仍不清楚.本文以石灰岩、第四纪红土、花岗岩、玄武岩和红砂岩母质发育的典型土壤为对象,研究添加玉米秸秆7 d和184 d时土壤团聚体和各组分有机碳的变化规律,分析不同母质土壤有机碳矿化的主要影响因素.结果表明,不添加秸秆时,所有母质土壤以1.0～0.5、 0.5～0.25和<0.25 mm粒级团聚体为主,添加玉米秸秆有效促进了>2 mm和2～1 mm粒级团聚体的形成.石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤形成水稳性大团聚体并且保持其稳定的能力高于花岗岩和红砂岩土壤.添加玉米秸秆培养184 d,石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤有机碳的累积矿化率显著(P<0.05)低于花岗岩和红砂岩土壤.相关性分析表明,土壤有机碳的累积矿化率与游离态有机碳的比例极显著(P<0.01)正相关,而与>0.25 mm团聚体有机碳的比例极显著(P<0.01)负相关.利用¹³C核磁共振(¹³C-NMR)技术对土壤有机碳...     

周期性变温对紫色土有机碳矿化的影响

在自然状态下,土壤外界的环境温度日变化明显,并呈周期性波动,然而目前有关这种周期性变温如何影响土壤有机碳(SOC)矿化尚无统一观点.为此,以西南地区广泛分布的紫色土为供试对象,采用室内模拟培养的方法,开展周期性变温对其有机碳矿化的影响.培养试验涉及温度和水分两个因子,其中,温度设有4个模式,分别为3个恒温(15、20和25℃)、1个周期性变温(15/25℃变温);水分设有2个梯度,分别为70%WHC和淹水.在66 d培养期内,好气和淹水条件下,变温(15/25℃变温)培养的紫色土SOC累积矿化量和矿化强度与恒温20℃无明显差异,这表明可用20℃恒温来评估变温(15/25℃) SOC矿化的影响效应.此外,除恒温15℃,各温度处理均表现为淹水培养的紫色土有机碳累积矿化量显著高于好气(70%WHC)培养(P 0. 05).在变温条件下,土壤微生物量碳含量与紫色土有机碳矿化速率之间无显著相关.结合矿化动力学分析可知,淹水条件能有效增加紫色土的易分解碳库大小,但变温不能有效影响紫色土的易分解碳库大小.     

温度和水分对大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳矿化的影响

温度和水分是影响土壤有机碳矿化的重要因素,而北方高纬度地区对气候变化响应敏感.本文选取大兴安岭多年冻土区落叶松和樟子松两种森林土壤(0～15 cm)为研究对象,通过测定不同温度(5、10和15℃)及水分(设置土壤含水率分别为30%、45%和60%)处理下的土壤有机碳矿化速率,以明确多年冻土区土壤有机碳矿化对不同梯度环境变化及其交互作用的响应.结果表明:研究区土壤累积碳矿化量为0.39～2.29 mg·g~(-1),落叶松林土壤高于樟子松林土壤,且矿化率随着培养时间延长呈先降低后稳定的趋势;土壤有机碳矿化程度随温度升高而显著增加(p0.001),但其对水分的响应因林型而异,落叶松土壤有机碳矿化程度随水分增加而降低,樟子松土壤有机碳矿化程度随水分增加而增加;温度和水分的交互作用对土壤有机碳矿化程度的影响未达到显著水平;土壤有机碳矿化的温度敏感性以土壤含水量为30%的落叶松土壤培养时最低(2.11),以土壤含水量为60%的落叶松土壤培养时最高(2.50),水分和林型对其影响不显著.     

灭活与非灭活条件下植物乳杆菌去除U(VI)的机理

在不同时间,pH值和生物量浓度条件下,进行了灭活与非灭活植物乳杆菌去除水中铀的对比试验,探讨了二者去除水中铀的机理,通过SEM-EDS、FTIR、XPS及XRD分析了铀与菌体表面的微观作用机理以及菌体表面沉积物的特征.结果表明：植物乳杆菌经灭活后,其吸附铀的能力得到显著的提高,当U（VI）初始浓度为10mg/L、pH值为6.0、37℃条件下,120min内灭活菌体对U（VI）的去除率为94.7%,而活菌体的去除率为88.9%.灭活菌体具有更高的铀吸附容量,在生物量浓度为0.06~0.24mg/L,pH值（3.0~7.0）条件下,灭活菌体与活菌体的U（VI）累积容量比W均大于1.SEM-EDS、FTIR分析结果表明,活细胞和灭活细胞都可通过细胞表面的羟基、酰基及羧基等官能团吸附、配位络合U（VI）.XRD分析表明,活菌体可生物磷酸矿化水中的U（VI）.活菌体的XRD谱图在2θ（18.023,25.492,27.343,40.813°处）有4个明显的磷酸铀酰晶体峰,而灭活菌体的XRD谱图显示为非晶态.XPS结果表明,活菌体可生物还原U（VI）.活菌体能谱图中U4f7/2和U4f5/2轨道出现了结合能为380.20eV和390.65eV的U（VI）分裂峰,而灭活菌体的能谱图中没有出现U（IV）的分裂峰.