发酵稻壳对亚铁离子和硫离子的吸附-解吸附特性

为了解发酵稻壳对Fe2+和S2-离子的固定潜力,采用静态批式法研究了发酵稻壳对Fe2+和S2-离子的吸附行为,探讨了反应时间、溶液中Fe2+和S2-浓度、溶液p H、吸附反应环境温度及溶液离子强度对发酵稻壳吸附Fe2+和S2-特性的影响,并进一步通过解吸附试验了解发酵稻壳吸附态Fe2+和S2-的稳定性.结果表明,发酵稻壳吸附Fe2+(r=0.912 1)和S2-(r=0.901 1)的动力学过程均符合Elovich动力学模型,且Fe2+(R2=0.965 1)和S2-(R2=0.936 6)的等温吸附特征可较好地用Freundlich等温吸附模型描述.发酵稻壳对Fe2+和S2-的吸附为非优惠型吸附,其中对Fe2+的吸附为非自发反应,对S2-的吸附为自发反应.发酵稻壳对Fe2+和S2-的吸附过程是一吸热过程,升温有利于吸附作用的进行,发酵稻壳对Fe2+的吸附主要为配位吸附,而对S2-的吸附主要为阴离子交换吸附.一定p H范围内(1.50~11.50)发酵稻壳吸附Fe2+和S2-具有较强的适应性.同时随着离子强度的增加发酵稻壳对Fe2+的吸附量有所增加,而对S2-的吸附量略有减少,进一步证明发酵稻壳对Fe2+的吸附以内层配位为主,对S2-的吸附以外层络合为主.此外,不同p H条件及离子强度下发酵稻壳吸附的Fe2+和S2-解吸率很低,解吸率均小于10.00%.上述结果说明,发酵稻壳对Fe2+和S2-具有较好的吸附能力和环境适应性,吸附态Fe2+和S2-稳定性好,不易再释放.     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

CO2倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

随着全球气候变化的不断加剧,大气CO₂浓度呈明显增加趋势,这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO₂浓度升高的响应规律和机制,借助水稻密闭培养箱,运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术,设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理,研究CO₂倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明:①在2种施氮水平,CO₂倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%）,具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO₂倍增的响应与生育期及施氮水平有关,CO₂倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖,显著增加孕穗期反硝化细菌数量;在水稻扬花期,CO₂倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加,在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外,narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK,且随水稻的生长,其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶,但nirS基因丰度高于nirK,且对CO₂倍增和施氮的响应有所差异.研究显示,CO₂倍增可显著增加水稻生长和产量,不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.      

盐渍化环境下秸秆还田对稻米汞及甲基汞累积的影响

通过盆栽试验探讨了盐渍化环境下秸秆还田对土壤中总汞（THg）、甲基汞（MeHg）含量和转化以及对水稻吸收汞的影响.试验用土采集自天津典型污灌地区,人为添加不同梯度的盐分（0、0.2%、0.5% NaCl）及外源汞（0、5mg/kg~Hg（NO₃）₂）,秸秆还田按照0.1%进行处理.结果显示：1.秸秆还田促进稻田系统中无机汞的甲基化.与未添加秸秆的处理相比,秸秆还田后土壤MeHg含量提高了56.8%~76.8%,水稻MeHg含量增加了127%~171.6%.2.在轻度盐渍化稻田开展秸秆还田,会进一步提高稻田土壤中汞的甲基化水平,进而增加水稻籽粒中甲基汞含量.与不添加盐分处理相比,轻度盐渍化环境中（0.2% NaCl）,秸秆还田处理导致土壤MeHg含量提高了92.2%~101.2%,水稻籽粒MeHg含量增长了52.8%~132.1%.更高的盐渍化水平会抑制土壤汞甲基化趋势,水稻籽粒中甲基汞含量降低.在中度盐渍化环境中（0.5% NaCl）,秸秆还田导致土壤MeHg含量降低了57.9%~88.6%,水稻籽粒MeHg含量降低了72.9%~86.8%.以上研究结果表明,在盐渍化且汞污染稻田开展秸秆还田可能大幅度增加该地区汞食物链暴露风险,因此在中轻度盐渍化的污灌区,对秸秆还田等农艺措施需要格外慎重.     

重庆市煤矸山周边农产品镉健康风险评价及土壤环境基准值推导

以重庆市煤矸山周边农用地土壤和农产品（玉米和水稻）为研究对象,测定土壤和农产品（玉米和水稻）中Cd含量,评估摄入农产品（玉米和水稻）对人体的潜在健康风险,并基于物种敏感性分布法（SSD）推导土壤环境基准值.结果表明,重庆煤矸山周边旱地土壤Cd含量超风险筛选值的点位占55.8%,水田土壤Cd含量超风险筛选值的点位占31.6%,土壤Cd以较高生态危害和高生态危害为主,分别占47.4%和36.8%.玉米Cd含量超标点位占4.4%,水稻Cd含量均未超标.健康风险评价表明因食用玉米和水稻摄入Cd的非致癌健康风险可忽略,食用玉米摄入Cd存在可耐受致癌健康风险,食用水稻摄入Cd存在不可耐受致癌健康风险,且玉米和水稻Cd含量敏感度最高.SSD推导出煤矸山周边旱地土壤在pH≤5.5、5.57.5时Cd的环境基准值分别为0.491、0.382、0.376和0.588 mg ·kg^-1,水田土壤Cd的环境基准值为0.807 mg ·kg^-1.水田土壤和旱地土壤pH≤7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏严;旱地土壤pH>7.5时,现行土壤标准（GB 15618-2018）相对偏宽松.应加强煤矸山周边土壤Cd污染防治和农产品安全利用研究,并对土壤Cd环境基准值进行适当调整.     

水田甲烷排放研究进展

本文对水田甲烷排放通量的研究进展及有关的土壤和环境因素作了综述。指出用于减少水田甲烷排放的措施不应导致水稻的减产和引起其它温室气体排放的增加。应开展落干期间水田作为大气甲烷汇的作用的研究。     

转cry1Ab基因水稻中毒蛋白的表达、分泌及其在土壤中的残留

研究了转cry1Ab基因水稻(克螟稻)中Cry1Ab毒蛋白的表达、根系分泌及其在土壤中的残留规律.结果表明,分蘖始期至成熟期,克螟稻地上部和根部中的Cry1Ab毒蛋白的表达量(FW)分别为3.23～8.22 μg/g和0.68～0.89 μg/g.生育期间克螟稻根系分泌的Cry1Ab毒蛋白含量仅为1.66～48.02 ng/(株·d).试验证实,克螟稻根际土中的Cry1Ab毒蛋白残留含量低于检测限(<0.5ng/g 干燥土).生物测定还表明,克螟稻根际土及其提取液对棉铃虫初孵幼虫和3龄幼虫不产生致死性效应.相对于Cry1Ab毒蛋白的根系分泌转移,克螟稻秸秆还田对土壤环境的影响应引起重视.     

稻田土菌群驯化对稻秆两步发酵产甲烷效果的影响

为提高稻秆的降解率及其厌氧发酵甲烷产量,采用高氨氮畜禽废水作为氮源以驯化稻田土壤微生物,优化其降解稻秆的初始pH值,并评估水解产物液体发酵产甲烷性能.结果表明,混合组驯化的微生物产纤维素酶活性及对稻秆木质素的降解率高于其它组及先前文献报道,分别达到4.01 IU和51.96%,且后期水解液中总有机碳（Total organic carbon, TOC）及还原糖含量最高.随着初始pH值的提高,稻秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率显著增加,稻秆水解液中的挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids, VFAs）和TOC含量均显著增加,并在第7 d达到最高值.将水解稻秆7 d的水解液进行厌氧发酵显示,在初始pH=9.0条件下累积甲烷产量达到最大,为37.60 mL·mL^-1水解液.本实验结果表明, 驯化的稻田土微生物在碱性条件下可以更有效地降解稻秆,提高水解液中TOC及VFAs含量,从而提高厌氧发酵的甲烷产量.     

水稻田的甲烷释放特性及其生物学机理

本文报导采用土柱法和田间原位法研究渍水稻田甲烷释放特性的结果。不同生育期的测定表明,早稻以分蘖盛期时释放量最大,以后逐渐减少,晚稻从分蘖始期起逐渐增加,至分蘖盛期、末期时达到最大,随后在孕穗期急剧减少,至生长后期又有所回升。以原位法测定表明,晚间和上午释放的甲烷量较多,中午几乎无甲烷释放,下午又有少量释放。不同施肥区稻田甲烷释放量明显不同,以施猪粪有机肥区为最高,次为施尿素无机氮区,不施肥区最低。但各施肥区水稻不同生育期的甲烷释放趋势完全一致,以分蘖期释放量最大,稻田释放的甲烷主要是稻植株释放的,可占总释放量的85％以上。行株间土壤释放的量不多。田间水释放极少,就植株而言,甲烷释放部位主要是在与土壤密切结合的未扰动的根基和根系部位,水面下茎秆白色部分和水上绿色部分几乎无释放。根系也主要是靠近根基的上半部分,根尖部位甲烷形成活性明显小得多。且研究表明,产甲烷细菌附存于根表而不进入根内组织。根际土壤中产甲烷细菌、厌氧性纤维素分解细菌和甲烷氧化细菌的数量以及总挥发有机酸含量都明显高于和行间土壤。     

绿磺隆对水稻的残留危害剂量

用田间模拟试验法，研究了土壤中绿磺隆不同添加量与水稻危害剂量的关系。结果表明：稻田绿磺隆添加量超过０．３７５ｇ（ＡＩ）／ｈｍ￣２时，就可能对水用产生危害，在此用量水平下，绿磺隆在耕层土壤中的平均残留浓度为０．１７μｇ／ｋｇ，按此推算，麦田按正常用量的２倍量（３０ｇ／ｈｍ￣２）施用，在种麦期间绿磺隆在麦田土壤中的半衰期超过３２．１ｄ．即会对水稻产生危害。