常温木质纤维素分解菌群的筛选与特性研究

为获得一组常温条件下加速木质纤维素腐解的菌群,利用限制性培养法,筛选到一组在室温(28℃)条件下,5 d可分解天然稻秆总重39.6%的菌群.仅用质谱仪的一个CP-Chirasil-Dex CB毛细管柱就能够检测到丙酸、乙醇、异丙酸、4-氨基-1-丁醇、丁酸、硅烷-二乙基、乳酸、乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、甘油等10种以上有机物.定量分析挥发性产物,发现其种类和浓度随时间变化很大.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)检测菌群的动态变化,发现在培养不同时期菌种组成差异很大,通过对各条带近缘种网上比对结果可见,该菌群具有丰富的菌种组成多样性,菌群内微生物分别归属Clostridiumsp.、Brevibacillussp.、Rhizobiumsp.、Bacteriumsp.等4个属.     

水氮组合模式对双季稻甲烷和氧化亚氮排放的影响

为给双季稻水肥高效利用调控技术提供理论基础,设置间歇灌溉和淹水灌溉两种灌溉方式,高氮、中氮、低氮和不施氮这4种施肥方式,开展大田小区试验,探讨了水氮组合模式对双季稻CH4和N2O排放的影响.结果表明,间歇灌溉显著降低了CH4积累排放量,与淹水灌溉相比,早晚稻分别降低13.18~87.90 kg·hm-2和74.48~131.07 kg·hm-2,分别减排了24.4%~67.4%和42.5%~66.5%;但促进了N2O排放,早晚稻的增排量分别为0.03~0.24 kg·hm-2和0.35~1.53 kg·hm-2,分别比淹水灌溉增加6.2%~18.3%和40.2%~80.9%.总体上,间歇灌溉降低了稻田温室气体的增温潜势,其中早稻降低了18.8%~58.6%,晚稻降低34.4%~60.1%,两季综合降低2 388~4 151 kg·hm-2(以CO2eq计),下降41%~54%.通过相关分析发现,土壤CH4排放和土壤溶液Eh显著负相关,和溶液CH4浓度显著正相关.与淹水灌溉相比间歇灌溉模式有利于减排CH4,虽增排了N2O,但增温潜势显著减少.综合来看,间歇灌溉配施中氮更有利于双季稻种植.     

三江平原作物收获期大气颗粒物浓度特征

通过对2013年10月东北三江平原农作物收获期大气颗粒物的在线监测,结合卫星火点数据与后向轨迹模拟,分析了秸秆燃烧和作物收割等农业活动对大气颗粒物质量浓度及粒径分布的影响.结果表明:作物收获前期?中期和后期大气PM2.5的平均质量浓度分别为36.0,158.3,33.8μg/m3;现场观测表明,水稻收割(321.1μg/m3)和秸秆燃烧(2777.1μg/m3)时监测田块内PM2.5的平均浓度分别是收割前和燃烧前平均浓度的2.5倍和11.5倍;卫星火点及后向轨迹分析发现,观测期间PM2.5与该地区卫星火点数量的变化趋势比较一致,且气团轨迹经过火点较集中区域时测得较高的PM2.5浓度值;对不同粒径(<1μm,1~2.5μm,2.5~10μm)大气颗粒物质量浓度的观测表明,收获中期受大面积秸秆燃烧的影响,0~1 μm粒径组分明显增加,而收获后期由于降水过程对0~1μm粒径颗粒物的清除效率较低,故该粒径颗粒物仍维持较高比例.     

水培试验下水稻Pb吸收累积关键生育期

水稻不同生育期对Pb的吸收累积差异明显.本研究通过水培试验,分别在水稻不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、蜡熟期和成熟期)和全生育期添加0.5 mg·L~(-1)的外源Pb,以全生育期不添加外源Pb作为对照,研究水稻不同生育期Pb吸收累积的影响,明确水稻吸收累积Pb的关键生育时期及对水稻植株和糙米Pb累积的贡献.结果表明:①单一生育期Pb胁迫处理时,水稻株高和分蘖数差异不明显,而全生育期Pb胁迫处理下水稻株高和生物量均受到明显抑制;②水稻成熟后不同部位的Pb含量差异表现为:根系茎节1其他茎节根基茎茎叶穗轴谷壳糙米;不同生育期处理下糙米Pb含量范围为0.1～1.2 mg·kg~(-1),其顺序为:孕穗期Pb胁迫拔节期Pb胁迫分蘖期Pb胁迫灌浆期Pb胁迫成熟期Pb胁迫蜡熟期Pb胁迫;③水稻植株Pb累积量相对贡献率在水稻生殖生长时期(灌浆期、蜡熟期和成熟期)较大,而水稻地上部位Pb累积量相对贡献率在水稻营养生长时期(分蘖期、拔节期和孕穗期)较大;④孕穗期是糙米Pb积累的关键生育期,对糙米Pb累积的相对贡献率为43.3%,其次是拔节期和分蘖期处理,相对贡献率分别为24.4%和21.3%;⑤建议在水稻孕穗期适度采用淹水灌溉、施加改良剂或叶面阻控等技术措施,以降低糙米Pb累积,实现Pb污染稻田安全利用.     

Impact of industrial effluent on growth and yield of rice (Oryza sativa L.) in silty clay loam soil

Degradation of soil and water from discharge of untreated industrial effluent is alarming in Bangladesh. Therefore, buildup of heavy metals in soil from contaminated effluent, their entry into the food chain and effects on rice yield were quantified in a pot experiment. The treatments were comprised of 0, 25%, 50%, 75% and 100% industrial effluents applied as irrigation water. Effluents, initial soil, different parts of rice plants and post-harvest pot soil were analyzed for various elements, including heavy metals. Application of elevated levels of effluent contributed to increased heavy metals in pot soils and rice roots due to translocation effects, which were transferred to rice straw and grain. The results indicated that heavy metal toxicity may develop in soil because of contaminated effluent application. Heavy metals are not biodegradable, rather they accumulate in soils, and transfer of these metals from effluent to soil and plant cells was found to reduce the growth and development of rice plants and thereby contributed to lower yield. Moreover, a higher concentration of effluent caused heavy metal toxicity as well as reduction of growth and yield of rice, and in the long run a more aggravated situation may threaten human lives, which emphasizes the obligatory adoption of effluent treatment before its release to the environment, and regular monitoring by government agencies needs to be ensured.     

不同类型地膜覆盖对土壤质量、根系生长和产量的影响

针对我国农业生产中地膜大规模使用带来的土壤环境污染问题,通过应用降解地膜进行大田试验,以南瓜为研究试材,探究了黑色普通地膜(CK)、白色降解地膜(WDF)、黑色降解地膜(BDF)和黑色CO₂基降解地膜(C-DF)对土壤理化性质、根系生长与产量的影响,并对土壤质量进行评估.结果表明,3种降解地膜处理土壤含水量和温度,较普通地膜均不同程度降低;各处理间土壤有机质含量无显著差异;C-DF处理土壤速效钾含量较CK降低,WDF和BDF无显著影响;BDF和C-DF处理土壤全氮和速效氮含量较CK和WDF降低,处理间差异达到显著水平.3种降解膜处理土壤过氧化氢酶活性较CK显著提升2.9%～6.8%,蔗糖酶较CK显著降低了33.3%～38.4%.BDF处理土壤纤维素酶活性较CK显著提升63.8%,WDF和C-DF无显著影响.3种降解膜处理对地下部根系生长具有促进作用,长势明显增强.BDF和C-DF处理南瓜产量与CK趋近,BDF处理南瓜产量较CK显著降低11.4%.试验结果表明,BDF和C-DF处理对土壤质量和产量的影响与CK相当.研究认为2种黑色的降解地膜在高温生产季节可有效替代普...     

温度对农田N2O产生与排放的影响

以华东太湖地区的水稻－冬麦轮作农田为研究对象,采用基于箱法－气相色谱法的自动连续观测系统,对整个轮作周期的Ｎ２Ｏ排放和温度进行了同步自动连续观测,同时,在实验室开展了一系列的模拟实验,以研究Ｎ２Ｏ产生与排放过程的温度效应,实验研究结果表明,在土显度适宜的一定温度范围内,Ｎ２Ｏ排放对温度的依赖性可用指数函数Ｆ＝Ａｅ＾ａｔ来描述,轮作周期内显著Ｎ２Ｏ排放发生的频率随温度的变化呈正态分布,６７％的排放量     

以稻草为碳源和生物膜载体去除水中的硝酸盐

采用室内试验装置,研究了以农业废弃物稻草为反硝化碳源和反应介质的生物反应器对于污水中硝酸盐的去除效果及其影响因素.结果表明,以稻草为反硝化碳源和生物膜载体的反应器启动时间短,对污水中硝酸盐氮的去除效果好,且试验过程中未发现亚硝酸盐累积;进水硝酸盐浓度对装置的处理效果有一定影响,浓度过高会导致硝酸盐的去除率下降;装置对进水DO和ｐH变化有一定抗性,DO在1.0～3.5 mg/L,pH在6.5～8.5之间变化时,反应器硝酸盐的去除率变化很小,缓冲能力较强;反应器稳定性强,装置运行84 ｄ后,出水硝酸盐开始升高,硝酸盐去除率逐步降低,但去除率仍在50%以上.     

不同水分管理模式联合叶面喷施硅肥对水稻Cd累积的影响

在某重度Cd污染稻田(Cd含量2.83 mg·kg~(-1))开展8种水分管理措施联合叶面喷施硅肥的大田试验,研究不同处理对水稻生长及各部位Cd累积的影响.结果表明:①8种水分管理措施联合叶面喷施硅肥处理对水稻株高和分蘖数没有明显影响,但各处理均增加了水稻糙米生物量,增幅为1.7%～25.0%,其中成熟期淹水+叶面喷施硅肥处理(CY)下糙米生物量达到最高.②常规水分管理+叶面喷施硅肥处理(Si)对土壤Cd两种提取态含量无明显影响,而其他处理降低土壤交换态Cd含量7.8%～42.6%,降低土壤TCLP提取态Cd含量20.0%～40.8%.③常规水分管理+叶面喷施硅肥处理(Si)能降低水稻各部位Cd含量,糙米Cd含量下降了19.0%;其他处理显著降低了水稻各部位中Cd含量,其中仅成熟期湿润+叶面喷施硅肥处理(CS)降低糙米Cd含量降幅最大,降低了44.0%,其次为间歇淹水湿润+叶面喷施硅肥处理(JX)和仅灌浆期湿润+叶面喷施硅肥处理(GS),分别降低36.4%和31.8%.④在中重度Cd污染稻田建议采用仅成熟期湿润+叶面喷施硅肥处理(CS)和间歇淹水湿润+叶面喷施硅肥处理(JX),在不影响水稻产量的同时又显著降低糙米Cd含量.     

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.