改良剂对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

稻田镉(Cd)污染治理是我国目前农田重金属污染治理的重点和难点.铁的氧化还原过程对Cd在土壤-水稻系统中的运移发挥着极其重要的作用.从铁循环调控入手,研发阻控稻米Cd累积的钝化技术及产品,势必能为农田重金属污染治理提供新的解决途径.本研究以自主研发的改良剂为对象,通过野外田间试验,研究改良剂对Cd从根际土壤向根表铁膜迁移及在水稻不同组织器官间转运的影响,探索铁循环影响Cd在根际土壤-水稻系统中运移的机制.结果表明,改良剂施用促进了根际土壤中铁硫化物的形成,其与Cd共沉淀显著减少了分蘖期、拔节期和灌浆期根际土壤中乙酸铵浸提态Cd(NH4AcCd)的含量;成熟期排水烤田致使铁硫化物被氧化,其对Cd的释放显著增大了根际土壤中NH4Ac-Cd的含量;铁硫化物形成减弱了Fe(Ⅱ)从根际土壤向根表的迁移能力,铁膜中铁(DCB-Fe)的含量随之减小,铁膜对Cd的吸附能力减弱导致分蘖期和灌浆期铁膜中Cd(DCB-Cd)的含量显著减小;改良剂施用有效减弱了根系对Cd的转运能力,增大了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在根系的分布比例,而减少了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在茎叶、以及成熟期Cd在糙米中的分布比例.本研究成果将为后期改良剂的研发及应用提供理论依据,对解决稻田Cd污染治理难题具有重要意义.     

青杨扦插苗生物量积累与分配对土壤水-氮有效性的短期响应及动态调整北大核心CSCD

大气氮沉降是全球气候变化的主要特征之一,近年来关于树木对土壤水、氮有效性响应的研究很多,但树木如何在生物量积累与分配方面动态调整以适应水、氮供应仍不清楚.以青杨(Populus cathayana)扦插苗为材料,通过盆栽控制试验,采用两因素(水分×施氮)随机区组设计,设置3个水分(W1、W2、W3,分别为最大田间持水量的40%、60%、80%)和3个施氮梯度(N0、N1、N2,分别为0、4和8 g m^(-2) a^(-1)),并于施氮处理后1、7、14、31和62 d测定青杨生物量的积累与分配、叶片及根系性状,进而探究其对水、氮有效性的动态响应过程.结果表明:(1)土壤水分的增加和施氮显著地促进了青杨根、茎、叶和总生物量的积累,在W3处理下最大;施氮效应随时间延长更加明显,N2的促进效应明显高于N1.水氮交互作用对其影响不显著.(2)生物量的分配主要受杨树生长节律(时间)的控制,茎重比和根重比随处理时间延长显著增加,而叶重比显著降低.土壤水分有效性的提高显著提高了茎重比,降低了根重比,而对叶重比影响不显著.氮素及水氮交互作用对根重比、茎重比和叶重比均无显著影响.(3)施氮对比叶重的影响随时间变化而不同.到试验后期,施氮在土壤水分不足处理提高了比叶重;在水分充足处理降低了比叶重.(4)土壤水分有效性的提高显著促进了杨树细根的比根长和比表面积,施氮效应随处理时间逐渐变化.试验后期,土壤水分较好条件下(W3)施氮均促进根系增长;在干旱胁迫(W1)下氮添加抑制了根系生长.总体而言,施氮先促进叶生物量积累,随后根、茎生物量作出响应,最终形成有利于植株生长的分配格局;土壤水分有效性的提高显著提高了杨树扦插苗细根的比根长和比表面积,施氮效应因土壤水分而异;本研究结果可加深对树木响应气候变化机制的理解.(图5表3参63)     

气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展

由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变暖对森林牛态系统的影响已引起人们的普遍关注.森林土壤碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,是决定未来陆地牛物嘲表现为碳源/碳汇的关键环节,揭示这一作用对于准确理解全球变化背景下陆地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义.本文主要通过论述影响土壤碳循环过程的5个方面(土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶活性、凋落物输入与分解、土壤碳库),综述了近10 a来全球气候变暖对土壤碳循环过程的影响.近年来,尽管已开展了大量有关土壤碳循环对气候变暖的响应及反馈机制的研究,并取得了一定的成果,但研究结果仍然存在很大的不确定性.整合各种密切关联的全球变化现象,完善研究方法和实验手段,加强根际微生态系统碳循环过程与机理研究将是下一步研究的方向和重点.参70     

环境水中污染物亚硝酸根的现场快速测定研究

通过研制一种环境保护试纸从而能简便快速地现场半定量测定环境水中污染物亚硝酸根,便于野外水环境普查,应用它可使测定时间由标准法的3h左右短到5min,使分析成本大为降低。     

复垦红壤中牧草根际微生物群落功能多样性

通过盆栽试验研究了浙江省诸暨铜矿区复垦红壤牧草根际微生物生物量及群落功能多样性的变化.结果表明,种植不同牧草使矿区土壤根际微生物生物量碳发生了显著的变化,其影响大小因矿区土壤污染程度而异.无污染和轻度污染土壤根际微生物生物量碳变化表现为黑麦草+三叶草>三叶草>黑麦草>未种植土壤,处理间差异均达显著水平(P<0.05),重度污染环境下各处理间差异不明显.Biolog数据分析显示,种植不同牧草的矿区土壤根际微生物群落结构和功能多样性也发生了相应改变,根际土壤微生物群落代谢剖面(AWCD)均显著高于未种植牧草土壤,处理间差异达极显著水平(P<0.001).典型变量分析揭示了不同牧草根际微生物群落利用碳源种类和数量存在明显差异.     

香樟根际土壤化感作用的初步研究

化感作用是农林复合生态系统中作物相互作用的重要方式,它有十分重要的经济、生态意义.该研究采用常规水浸提方法制备不同浓度的香樟(Cinnamomum camphora (L.) Presl.)根际土壤水浸提液,用生物测定法测定其对萝卜(Raphanus sativus L.)、红苋菜(Amaranthus mangosfanus L.)和荠菜(Capsella bursa-pastoris (L.) Medic.)的种子萌发和幼苗生长的化感作用.结果表明,浸提液浓度不同,其化感效应不同,受体植物不同,化感效应差别也较大,具体表现为,浓度较低时,化感作用较小,对萝卜根生长起促进作用,随着溶液浓度的增大化感抑制作用逐渐增强,大致表现出低促高抑的规律;萝卜受化感作用抑制作用较其他两种蔬菜小.通过研究可得出结论:香樟对蔬菜有较强的化感作用,香樟林地发展林-菜复合种植一定要选择合适的蔬菜种类和科学的管理措施.     

镉胁迫下红树林沉积物中水溶性有机物的变化

在温室条件下采用根箱法,研究了在不同浓度镉(Cd, 0～50 mg kg-1)胁迫下红树植物秋茄幼苗生长的土壤中水溶性有机碳(DOC)和水溶性有机氮(DON)的浓度变化.研究表明,秋茄沉积物中DOC和DON含量随Cd胁迫浓度的增加出现不同程度先降后升再降的趋势, DOC含量在土壤Cd处理浓度为10 mg kg-1和30 mg kg-1时分别达到谷值(0.134 mg g-1)和峰值(0.190 mg g-1).除了R5层(30 mg kg-1 Cd处理时DOC含量高于对照组),其他土层的对照组DOC含量均高于Cd处理组的DOC含量. DON含量在土壤Cd处理浓度为5 mg kg-1和20 mg kg-1时分别达到谷值(0.075 mg g-1和0.081 mg g-1),在10 mg kg-1和30 mg kg-1时分别达到峰值(0.117 mg g-1和0.138 mg g-1).这表明沉积物中的DOC和DON在低浓度的Cd胁迫下可与Cd相互作用,降低Cd的有效性,反映秋茄对低浓度的Cd有一定的抵抗能力.高浓度的Cd胁迫可能刺激秋茄根系分泌和改变土壤微环境.与非根际层土壤相比,根际层的DOC和DON含量较高.     

干扰烟草GA 20-氧化酶siRNA植物表达载体的构建及矮化烟草的产生

根据烟草(Nicotiana tabacum)GA 20-氧化酶基因序列,设计2对分别含有特定酶切位点的特异引物,以烟草基因组DNA为模板,扩增目的基因(约250 bp)片段.将正、反向目的片段分别插入中间载体的内含子两侧.再经BamH I和Sac I双酶切回收约700 bp的目的片段,插入到双元载体质粒p2355中,成功构建了含GA 20-氧化酶基因片段的反向重复序列植物表达载体p23700,其转录产物能形成发夹RNA(hpRNA),产生小分子干扰RNA,干扰目的基因的表达.将p23700质粒导入根癌农杆菌EHA105中并转化烟草叶片细胞,经选择分化培养,获得表型矮化的转基因烟草.图4参14     

小麦根际土壤汞的分布和形态变化

采用根际箱试验和连续化学萃取法,结合氢化物原子吸收光谱法,研究了非根际和根际土壤汞形态分布特征及小麦(Triticum aestivum)生长期土壤汞形态变化.结果表明.非根际汞形态分布顺序为:残渣态>强有机质结合态>碳酸盐铁锰氧化物结合态>腐殖酸络合态>水溶态>交换态,根际汞形态分布为:残渣态>碳酸盐铁锰氧化态>强有机质结合态>交换态>腐殖酸络合态>水溶态.当外源汞进入土壤后,在小麦生长60 d内,植物吸收使残渣态汞和水溶态汞含量明显降低,交换态汞和碳酸盐铁锰氧化态汞含量增加.土壤汞污染程度越大,在小麦中积累的汞就越多.其生物毒性增强,环境危害加大.     

印度芥菜对土壤中难溶态Cd的吸收及活化

通过根际袋法土培试验,研究了印度芥菜对石灰性土壤中难溶态Cd的吸收、活化和体内累积规律.结果表明,印度芥菜能活化、吸收石灰性土壤中的难溶态Cd,随着土壤中加入CdCO₃量的增加,印度芥菜地上部和根系中Cd含量显著增加.印度芥菜吸收的Cd 71%～82%累积在地上部;在土壤中加入难溶态Cd 5～40mg/kg条件下,印度芥菜对土壤的净化率为0.83%～1.25%.