构建全细胞生物传感器测定农田土壤中有机磷农药甲基对硫磷含量

土壤中污染物的生物有效性评估对于准确评价环境污染风险至关重要,而全细胞生物传感器是此类评估的重要工具之一。本研究旨在使用新型全细胞生物传感器建立土壤中甲基对硫磷(methyl parathion,MP)的检测方法。首先,使用筛选出的甲基对硫磷水解酶基因(methyl parathion degrading gene,mpd)和pUC19质粒骨架以及已有的特异性诱导元件pobR为材料,构建全细胞生物传感器。然后,以96孔的酶标板为载体和以5种全细胞生物传感器为指示细胞,建立了土壤提取液样品中甲基对硫磷的分析方法,并应用于实际测试和田间土壤样品中甲基对硫磷的检测。以检测性能的最佳大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α/pMP-AmilCP为例,其检测限为6.21−6.66μg/L,线性范围为10−10000μg/L。E.coli DH5α/pMP-RFP和E.coli DH5α/pMP-AmilCP的方法用于分析土壤提取液样品中甲基对硫磷的浓度,具有较好的检测性能。这种全细胞生物传感器方法有助于快速评估土壤中甲基对硫磷的生物有效性强弱,从而有效判断有机磷农药甲基对硫磷对土壤的污染风险。     

微生物在镉污染土壤修复中的应用及其作用机理

土壤中镉（Cd）含量的超标导致了土壤生态系统的恶性发展,微生物作为土壤中的常见组分之一在缓解土壤镉污染中展现出巨大潜力。本文总结了微生物、微生物-植物和微生物-生物炭在镉污染土壤修复中的应用并阐述了相关的作用机理。芽孢杆菌（Bacillus）、不动杆菌（Acinetobacter）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）等微生物可以通过吸附、矿化、沉淀、溶解等方式改变镉的生物有效性,从而达到缓解镉污染的目的。pH值、温度、微生物生物量、镉初始浓度以及时间等对微生物降低镉的生物有效性方面有着显著的影响。假单胞菌、伯克霍尔德菌（Burkholderia）、黄杆菌（flavobacterium）等微生物可以通过促生、活化等作用促进超富集植物对Cd²⁺的吸收。生物炭作为一种土壤改良剂,其独有的理化性质可以作为微生物的庇护所。微生物-生物炭联合使用与单用生物炭相比可以进一步促进镉的残渣态的增加,降低土壤中有效态的比例。     

高原鼢鼠土丘对矮嵩草草甸植被演替及土壤营养元素的作用

本文研究了矮蒿草草甸上高原酚鼠土丘的出现率及其对植被的覆盖状况,土丘高度的下降及其直径的变化,土丘植物地上生物量和土丘营养元素含量。高原鼢鼠土丘出现率为242个/只/年,合土壤干重为1023.82公斤/只/年,对植被的覆盖面积高达22.53平方米/只/年。土丘在地表滞留时间约1年,处于不同演替阶段植被区域内出现的土丘,其植物地上生物量间的差异显著。5月前,在原生植被区出现的土丘,经4个月后,土丘边缘形成环状富草区,士丘边缘至中心区形成环状贫草区,而土丘中心仍处于无草状况。在次生植被区上的土丘则无此现象。新土丘除速效钾的含量与对照区无显著差异外,速效氮、磷的含量显著地高于对照区。旧土丘土壤中的速效氮、磷、钾含量均低于新土丘,但氮、磷的含量仍高于对照区。     

宁夏云雾山典型草原灌丛化过程中植被和土壤演变特征

干旱半干旱区灌木、半灌木等木本植物的分布面积持续增加(灌丛化)显著改变了原有植被景观及生态过程,但缺乏对长期封育过程中灌木物种取代草本物种进而影响草地群落组成、结构和功能的研究。为揭示长期封育措施下典型草原灌丛化特征及地上/地下植物群落的响应规律,研究通过对宁夏云雾山典型草原同一封育草地不同时间(2010年、2016年、2021年)植物群落(物种重要值、丰富度、多样性和生物量)和土壤特性(土壤容重、土壤水分及储水量、养分、pH)的定点观测,探讨了长期封育过程中灌木物种矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)驱动的植被和土壤特性变化。结果表明,(1)灌木矮脚锦鸡儿已经取代草本植物成为封育草地的优势种,群落中灌木生物量、总生物量以及盖度、高度显著增加,但对植物密度的影响较小;(2)灌丛化过程中草地群落Patrick丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著降低,而Pielou均匀度指数显著增加;(3)灌丛化引起土壤深层(60-100 cm)容重显著增大,土层储水量随土层深度的增加呈先减少后增加的趋势;(4)灌丛化使得土壤有机碳含量在浅层(0...     

基于植物-土壤反馈的不同绿肥驯化微生物对玉米生长的影响

【背景】在农田生态系统中,土壤微生物与植物互作的机制仍不清楚。【目的】进一步加强对植物-微生物互作的认识,筛选出引起不同反馈作用的关键微生物或微生物类群。【方法】采集豆科绿肥救荒野豌豆(Vicia sativa, V)、十字花科绿肥油菜(Brassica napus, N)和荒坡土壤(remnant prairie, R)驯化的田块土壤0-20 cm作为菌剂在温室进行植物-土壤反馈(plant-soil feedback,PSF)试验。土壤菌剂的接种量为10%,即有90%理化性质一致的灭菌土壤作为背景土,同时设置灭菌土壤菌剂作为对照(CK),种植玉米。每组土壤菌剂处理均分为50 mg/kg高磷(high phosphorus,HP)和5 mg/kg低磷(low phosphorus, LP)两个磷浓度处理。玉米收获后,测定产量和植株地上部磷含量,并取土壤样品进行高通量测序,解析不同养分供给情况下微生物对作物生长的反馈效应。【结果】高磷和土壤反馈效应均促进了玉米的生长。在低磷水平下,V、N和R处理的玉米地上部生物量均高于CK处理,但N处理的玉米地上部生物量增加最多(38%),且增幅显著高...     

乌鲁木齐市道路林带土壤抗重金属细菌的筛选及重金属去除能力

【背景】道路重金属污染问题日益严峻,寻找高效的微生物资源用于环境修复已迫在眉睫。【目的】从乌鲁木齐市道路林带土壤中筛选抗重金属菌株,并对其重金属去除能力进行探究。【方法】使用含5种重金属离子(铅、镉、锌、铜、镍)的4种培养基进行抗性菌株筛选,通过形态学特征和16S rRNA基因序列进行鉴定,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)检测分离株对重金属离子的去除情况。【结果】4种分离培养基中,TSA是抗重金属菌株筛选的最适培养基,共筛选出16株抗重金属菌,其中4株抗Pb菌、4株抗Cd菌、4株抗Zn菌、3株抗Cu菌和1株抗Ni菌,其抗性分别高达3 000、800、600、300和400mg/L,16株菌中以芽孢杆菌属(Bacillus)数量最多。在初始浓度为700mg/L Pb²⁺下,菌株Pb6的去除率高达92.48%,菌株Pb11、Pb3和Pb9的去除率分别为27.70%、40.37%和58.88%;在200mg/L Cd²⁺...     

盐碱胁迫对小麦幼苗生长和根际细菌群落结构的影响

【背景】植物可通过改变根际微生物群落结构来减轻胁迫,但盐碱胁迫下小麦生长和根际细菌群落结构变化尚待明晰。【目的】明确盐碱胁迫下小麦幼苗生长及根际细菌群落结构变化。【方法】以添加NaCl和Na2CO3调节Hoagland营养液Na+浓度和pH来模拟盐碱胁迫,通过MiSeq高通量测序分析细菌群落结构。【结果】与无胁迫对照相比,单纯盐胁迫使小麦幼苗地上和地下部干重、叶绿素和根际土壤速效氮含量分别显著降低了25.0%、57.1%、21.2%和42.9%(P<0.05);小麦幼苗生长指标和根际土壤速效氮、速效磷、有机质含量及酶活性(除过氧化氢酶)随碱度升高而降低;所有处理的小麦幼苗根际优势菌门(丰度7.1%-71.5%)均为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),优势属(丰度0.5%-5.1%)有肠杆菌属(Enterobacter)、嗜多甲基菌属(Methyloversatilis)、固氮菌属(Azotobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)和异根瘤菌属(Allorhizobium)。盐碱胁迫未显著...     

盐磷胁迫对木麻黄和台湾相思种子萌发及幼苗生长的影响

恶劣环境下,人工海防林因面临养分胁迫而经营困难。为探讨盐、磷胁迫对主要海防林树种木麻黄和台湾相思种子萌发及生长的影响,该研究分别用不同浓度的NaCl(盐)和KH₂PO₄(磷)溶液处理种子和浇灌幼苗,测定种子萌发和幼苗生长指标。结果表明：(1)高盐胁迫显著抑制种子萌发,对幼苗生长有一定影响,但两种植物影响程度不同;台湾相思种子萌发耐盐性高于木麻黄,前者相对盐害率最大值为23.03%,后者为89.15%;随着盐浓度增加,木麻黄和台湾相思种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均降低,对应最大值分别为38.70%、34.67%、18.70、0.055和76.67%、62.22%、48.46、6.11。(2)两种植物的株高和根长随盐浓度增加而降低,木麻黄和台湾相思株高分别为12.29～6.01 mm和48.27～17.33 mm,根长分别为8.57～1.45 mm和33.41～5.88 mm;台湾相思根、茎、叶生物量及根冠比均随盐浓度的增加逐渐减小,木麻黄各处理差异较小。(3)台湾相思的种子和幼苗较木麻黄更耐低磷环境,二者最适磷浓度存在差异;木麻黄种...     

集约高产过程中土壤有机质动态初探

集约高产过程中土壤有机质动态初探崔玉亭,韩纯儒（北京农业大学,１０００９４）ＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＳｏｉｌＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒ（ＳＯＭ）ｉｎｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＩｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ￥．ＣｕｉＹｕｔｉｎｇ;ＨａｎＣｈｕｎｒｕ（ＢｅｉｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,１０００９４）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３,１２（２）：３７—３８．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ,ｔｈｅｂａｌａｎｃｅｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ（ＳＯＭ）ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎＣｈａｎｇｚｈｏｕｒｅｇｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄａｍｅｄｉｕｍ－ａｎｄｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｉｔｓｄｙｎａｍｉｃｓｉｓｍａｄｅ。Ｔｈｅｒｅ－ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｕｒｉｎｇｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓ,ｔｈｅｂａｌａｎｃｅｏｆＳＯＭｉｓｇｅｔｔｉｎｇｂｅｔｔｅｒ,ａｎｄａｆｔｅｒａｍｅｄｉｕｍｏｒｌｏｎｇｐｅ－ｒｉｏｄ（ｅ．ｇ,１０—２０ｙｅａｔｓ）,ｔｈｅＳＯＭｃｏｎｔｅｎｔｃａｎｇｅｔｔ