土壤生物与土壤污染研究前沿与展望

随着社会经济发展,人类生产活动对自然环境产生越来越广泛深刻的影响,土壤污染已成为危及生态系统稳定、农产品质量安全和人体健康的突出环境问题之一。重金属、有机污染化合物、病原菌及抗性基因等各类污染物大量进入土壤后,对土壤生物系统造成毒害作用,影响到土壤生态功能;另一方面,土壤生物如细菌、真菌、土壤动物等在一定程度上能够适应土壤污染,深刻影响着污染物在土壤中的迁移转化过程,在土壤污染修复中具有潜在重要作用。从土壤污染的生态毒理效应、土壤生物对土壤污染的响应与适应机制、污染土壤修复原理与技术等三方面综述了土壤生物与土壤污染相关研究前沿,展望了重点研究方向。     

南京市郊区集约化大棚蔬菜地N2O的排放

采用静态暗箱-气相色谱法,研究了南京市郊区集约化生产管理下,芹菜-空心菜-小白菜-苋菜轮作菜地与休闲裸地的N2O排放通量的动态变化,及其与土壤温度、湿度以及NO3--N和NH4+-N含量的关系.结果表明： 轮作菜地的N2O累积排放量达1372 kg N·hm-2,显著大于休闲裸地(29.2 kg N·hm-2);轮作菜地生态系统N2O-N的排放系数高达46%.4种蔬菜地中,空心菜地对轮作菜地的周年累积排放量贡献最大,为53.5%,小白菜地次之,为31.9%,芹菜地和苋菜地最小,分别为4.5%和4.8%.轮作菜地的N2O排放通量与土壤温度呈显著正相关,Q10为2.80;土壤湿度以及NO3--N和NH4+-N含量与轮作菜地的N2O排放通量之间的相关性不显著.     

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明：有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

小三江平原湿地东方白鹳(Ciconia boyciana)生境丧失的生态后果

采用生境套娃方法反映水禽——东方白鹳生境需求的层级系统基础上,利用GIS技术建立定量化分析模型,深入探讨了小三江平原生境丧失对东方白鹳生境空间分布的影响。结果显示:与初始状态1954年相比,东方白鹳繁殖生境丧失了81.9%,平均斑块面积缩小了88%;同时,生境面积的丧失是伴随生境破碎化过程发生的。1983之后生境破碎化明显加剧,到2005年生境连通度显著降低,生境处于高度破碎化状态。研究表明,生境丧失对东方白鹳繁殖生境的影响不仅取决于关键生境要素的变化,生境空间异质性改变更为重要。     

厦门海域两头中华白海豚体内微量元素的积累

对2004年4月在厦门海域搁浅死亡的两头中华白海豚（Sousa chinensis）进行了肝脏、胰、胃、肾、肠、肺、肌肉、心脏等多组织微量元素锌（Zn）、铜（Cu）、汞（Hg）、铅（Pb）、镉（Cd）和砷（As）浓度的测定。两豚各组织总体上必需元素Zn、Cu浓度高于有毒元素Hg、Pb、Cd和As。XM20040430体内特别高的Zn、Hg、Pb、Cd浓度分别出现于皮肤（500μg/g干重）、肝脏（255μg/g干重）、肺（13.0μg/g干重）和肾（2.82μg/g干重）中,而Cu和As在各组织中的浓度较为相似。XM20040429体内仅肝脏中Zn（448μg/g干重）和Cu（52.0μg/g干重）的浓度远高于其他组织。虽然两海豚微量元素的总体积累多低于急性毒性水平,但有毒元素Hg、Pb、Cd、As的明显检出和XM20040429肝脏中异常高的Zn浓度均显示出进一步研究微量元素慢性胁迫效应的必要性。结果还显示厦门港海域近年来Hg、Cd、Pb污染未见减轻,As也明显检出,必须引起高度重视。今后有关水生哺乳动物中As积累的研究也有待加强。     

菊芋Na+/H+逆向转运蛋白基因的克隆与表达分析

根据同源序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE的方法从菊芋中克隆了Na /H 逆向转运蛋白基因。序列分析表明,该基因全长2148 bp,开放读码框为1647 bp,可编码长549个氨基酸的多肽,与其它植物已克隆的Na /H 逆向转运蛋白具有很高的同源性。系统发育分析表明该蛋白(HtNHX1)与液泡型Na /H 逆向转运蛋白的亲缘关系较近,与质膜型Na /H 逆向转运蛋白亲缘关系较远。NaCl胁迫条件下RT-PCR检测结果表明,HtNHX1随NaCl浓度增加和处理时间延长表达持续增强,但到了第3天表达量开始下降。HtNHX1逆向转运蛋白基因的转录调控可能是决定菊芋耐盐能力的一个重要因素。     

农业生态效率评价——以盆栽水稻实验为例

农业面源污染已成为我国主要环境污染源,但目前缺乏一套针对农业生产的综合评价体系,作为对农业面源污染评估和监督的依据.根据生态效率理论,结合农业生产的特点,建立了综合考虑经济效益、资源物质消耗和环境影响的农业生态效率评价指标体系.以不同氮处理下(0.05、0.15、0.25 g N kg-1)不同水稻品种(锡稻11和武粳4)的盆栽实验为例,以氨挥发、肥料使用量和经济产量等数据为基础,运用基于层次分析法的TOPSIS法对6个评价对象的农业生态效率进行了评价和排序,分析各对象在经济效益、资源物质消耗和环境影响方面的差异与特点,指出施氮量和作物品种都对生态效率具有明显的影响.该评价体系的建立,将为我国农业生产模式从片面追求产量向经济、资源、环境协调可持续发展起到一定的推动作用.     

色氨酸对海水处理下长春花生物碱含量的影响

以长春花为(Catharanthus roseus(L.)G.Don)材料进行温室实验,研究了不同浓度色氨酸对20%海水处理下长春花幼苗生物碱含量的影响,发现20%海水中加入色氨酸,长春花中色氨酸脱羧酶(TDC)活性提高,吲哚生物总碱以及长春碱、长春质碱、文多灵、长春新碱含量显著增加.其中加入500 mg/L的色氨酸最有利于生物碱含量的增加.     

激素等外源物质对马铃薯愈伤组织花色苷积累的影响

从来源于马铃薯(Solanum tuberosum cv.Chieftain)茎的愈伤组织中分离到白色和红色2种愈伤组织,用鲜重法和分光光度法分别测量愈伤组织的生长量和花色苷的含量,并对激素、抗菌素和糖对马铃薯愈伤组织生长和花色苷积累的影响进行研究。结果表明:低浓度的2,4-D有利于红色愈伤组织的花色苷积累,高浓度的2,4-D促进其生长而不利于花色苷的积累;高浓度的6-BA能促进红色愈伤组织中花色苷的积累并诱导白色愈伤组织花色苷的合成,但抑制其生长;卡那霉素能使白色愈伤组织变红并积累花色苷,高浓度的卡那霉素严重抑制愈伤组织的生长并最终变褐死亡;提高蔗糖浓度能促进愈伤组织花色苷的产生和积累,但超过70g/L时抑制生长。实验结果为今后花色苷生物合成机理研究和花色苷的工厂化生产奠定了基础。