施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响

利用田间定位试验,研究0(BC₀)、7.5(BC₁)、15(BC₂)和22.5(BC₃)t·hm^-2水稻秸秆生物炭及3.75 t·hm^-2水稻秸秆(STR)一次性施加6年后对稻田土壤肥力及酶活性的影响.结果表明: 施用生物炭6年后土壤有机碳、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为34.6%、12.4%和26.2%,土壤pH值和容重显著降低,但对土壤全氮含量无显著影响.土壤脲酶和酸性磷酸酶的活性显著增加,土壤荧光素二乙酸酯酶(FDA水解酶)和芳基硫酸酯酶的活性受到不同程度的抑制,其中,BC₂处理的土壤脲酶活性增加量最大,增幅为36.5%.土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加,与土壤速效磷含量呈显著正相关关系;土壤FDA水解酶和脲酶主要与土壤速效钾含量有关;酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶与土壤容重呈显著正相关.施用生物炭6年后土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性明显升高,增幅分别为48.8%和27.5%,而过氧化氢酶活性逐渐下降,且显著低于对照BC₀.STR处理显著增加了土壤脲酶、FDA水解酶、脱氢酶、酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性,降低了过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,降幅分别为23.4%和15.9%.     

生物炭的稳定性及其对矿物改性的响应机制研究进展

生物炭具有高度的碳素稳定性,是一种能有效缓解温室效应的固碳材料.研发碳素持留率高和稳定性强的生物炭对固碳减排具有重要意义.矿物改性处理能对生物炭的稳定性起调控作用,但目前相关研究并未得到足够重视,相应调控机理尚不十分清楚.本研究首先对生物炭稳定性的评价指标进行了归纳,主要包括H/C原子比、O/C原子比、稳定性系数R₅₀、挥发性物质含量、碳素热失重率、碳素(化学)氧化损失率、微生物矿化量等.其次,在分析生物炭稳定性影响因素(如原料类型、炭化条件、外界环境等)的基础上,综述了矿物改性对生物炭稳定性影响的研究进展,并探讨了稳定性增强和减弱的响应机制,认为生物炭稳定性的增强响应主要是基于矿物本身的物理阻隔作用,以及矿物与生物炭之间通过交互作用形成的有机矿物复合体对生物炭起到的保护作用,在一定程度上抑制生物炭的降解;而生物炭稳定性的减弱响应则主要与特殊矿物组分有关,例如含铁矿物组分在高温下促进生物炭的降解.最后对未来的研究方向进行了展望,以期进一步推动生物炭固碳减排技术的发展,并为获得稳定性更强的生物炭提供技术支撑和理论依据.     

生物炭对农田土壤氨挥发的影响机制研究进展

降低土壤氨挥发量是农田生态系统中减少土壤氮素损失、提高氮肥利用率的关键途径之一。生物炭具有独特的理化性质,施入土壤后可改变土壤理化性状,影响土壤氮素循环,并对农田土壤中氨挥发产生重要的影响。本文首先介绍了稻田和旱田两种土地利用方式下农田氨挥发过程及其影响因素(气候条件、土壤环境、施肥管理等);其次,重点综述了生物炭对农田生态系统氨挥发影响的研究进展,并从物理吸附机制、气液平衡机制、生物化学过程调节机制等方面探讨了生物炭介入下农田土壤氨挥发的响应机制,认为土壤氨挥发减排的响应主要是基于生物炭表面含氧官能团对土壤NH₄⁺和NH₃的吸附作用及促进土壤硝化作用;而生物炭增加土壤氨挥发排放主要与生物炭提高土壤pH值和透气性、增强土壤有机氮矿化微生物活性有关。最后,对生物炭减少土壤氨挥发、提高氮肥利用率的研究方向进行了展望。     

南美蟛蜞菊内参基因Actin的克隆及其分析

看家基因Actin常被用作定量、半定量PCR试验的内参基因.为研究其他基因在南美蟛蜞菊响应环境变化的表达调控机制,根据GenBank上已登录的肌动蛋白基因(Actin)的同源核苷酸保守序列,设计特异性引物,利用RT-PCR的方法克隆获得了南美蟛蜞菊Actin基因的全长序列,并将该序列命名为WtAct.序列分析结果表明WtAct基因全长为1 134 bp,编码377个氨基酸,且与已发表的蓖麻、麻风树、青葙、向日葵等植物的核苷酸序列同源性分别在82.9％～93.6％,与这些植物的氨基酸序列相似度在94.0％～99.7％,其中南美蟛蜞菊WtAct与向日葵Actin基因的氨基酸序列相似度最高,达到了 99.7％.进化树分析也表明,两者的同源性最高.采用RT-qPCR方法检测以WtAct为内参基因时南美蟛蜞菊热休克蛋白基因HSP70在不同处理条件下的表达情况,表明HSP70的确受到不同环境变化的诱导表达,说明WtAct可以作为有效的内参基因.这些结果为深入研究南美蟛蜞菊相关功能基因的表达提供了理论基础,也为其他非模式植物Actin基因的克隆提供了借鉴.     

生物炭对土壤有机碳矿化的激发效应及其机理研究进展

近年来由于生物炭具有碳素稳定性强和孔隙结构发达等特性,其在土壤固碳减排方面的作用研究受到广泛关注.然而当生物炭进入土壤环境后最终是增加土壤碳的储存还是促进土壤碳的排放?目前学术界对该问题仍存在争议.生物炭对土壤有机碳的激发效应及其机理研究有待进一步深入开展.本文在分析生物炭自身碳素组分和稳定性、孔隙结构及表面形态特征的基础上,综述了添加生物炭对土壤本底有机碳矿化产生激发效应的研究进展,分别阐述了产生正激发和负激发效应(即促进和抑制矿化)的机制机理,认为正激发效应主要是基于生物炭促进土壤微生物活性增强、生物炭中易分解组分的优先矿化以及由此引发的土壤微生物的共代谢作用,而负激发效应主要是基于生物炭内部孔隙结构和外表面对土壤有机质的包封作用和吸附保护作用、生物炭促进土壤有机-无机复合体形成的稳定化作用、生物炭对土壤微生物及其酶活性的抑制作用.最后对今后相关研究方向进行了展望,以期为生物炭在土壤固碳减排方面的应用提供理论依据.     

生物炭配施硝化/脲酶抑制剂对亚热带水稻土活性氮气体排放的影响

探究施用生物炭和脲酶抑制剂/硝化抑制剂对亚热带水稻土氮素硝化过程的调控作用、氨挥发和N₂O排放的温室效应潜能的影响,确定生物炭与硝化和脲酶抑制剂的最佳组合,可为削减施用氮肥带来的活性氮气体排放对环境的负面风险提供理论依据。本研究采用室内好气培养试验方式,以单施尿素(N)为对照,设置7个试验处理[尿素+生物炭(NB),尿素+硝化抑制剂(N+NI),尿素+脲酶抑制剂(N+UI),尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂(N+NIUI),尿素+硝化抑制剂+生物炭(NB+NI),尿素+脲酶抑制剂+生物炭(NB+UI),尿素+硝化抑制剂+脲酶抑制剂+生物炭(NB+NIUI)],观测生物炭与脲酶抑制剂(NBPT)/硝化抑制剂(DMPP)配施下土壤无机氮含量、N₂O排放及氨挥发的变化动态。结果表明: 1)培养期间,与N处理(5.11 mg N·kg^-1·d^-1)相比,NB处理的土壤硝化速率常数显著增加33.9%,N+NI处理显著降低22.9%;NB处理显著提高了氨氧化细菌(AOB)丰度,增幅达56.0%。2)与N处理相比,N+NI和NB+NI处理的NH₃累积排放量均显著增加约49%;N+UI处理降低了NH₃累积损失量,NB+UI处理抑制效果更明显。3)各处理的N₂O排放速率高峰均出现在施肥后前10 d;NB处理的N₂O排放高峰出现最早,N处理排放速率最高(5.87 μg·kg^-1·h^-1);硝化抑制剂与脲酶抑制剂配施减少土壤N₂O排放的效果最佳。综合计算各处理直接N₂O和间接N₂O(NH₃)排放产生的温室效应潜能(GWP)发现,N+NI和NB+NI处理较N处理分别增加了34.8%和40.9%,而NB和NB+UI处理的GWP显著降低了45.9%和60.5%。因此,生物炭与脲酶抑制剂配施对降低土壤活性氮气体排放所产生的温室效应潜能效果最佳。     

矿质元素对北虫草继代培养不同菌落子实体产量及菌丝生长速度的影响

主要研究矿质元素对北虫草继代培养中形成的不同类型菌落子实体产量及菌丝生长速度的影响, 旨在探讨矿质元素与子实体产量以及菌丝生长速度的关系。采用正交试验, 将北虫草优良菌株L20在不同矿质元素培养基上进行12次继代培养。结果表明菌株L20在不同培养基中继代培养后形成7种菌落类型, 有子实体形成能力的菌落为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ型, 其中Ⅰ型菌落产量最高、Ⅲ型中等、Ⅱ型最低, Ⅴ型形成的子实体均为畸形; Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ型无子实体形成能力。菌丝生长速度依次为Ⅴ型 > Ⅳ型 > Ⅶ型 > Ⅵ型 > Ⅲ型 > Ⅱ型 >Ⅰ型, 高产型菌落生长速度最慢, 而低产型菌落菌丝徒长, 表明菌落生长速度与子实体产量成负相关。优型菌落——Ⅰ型菌落子实体高产及高产保持代数最多的矿质元素配方为K3Mg2Ca4Mn3Zn2, 其中Mn和K促进子实体高产, K、Mg、Ca有利于高产保持多代。抑制Ⅰ型菌落菌丝徒长的最佳配方为K3Mg2Ca2Mn3Zn2, 其中Mn对其抑制作用最为显著。     

佛山市几种绿地植物氟化物时空累积特征

对佛山市的防护绿地、公园绿地、生产绿地及附属绿地等城市绿地系统中的大叶榕、细叶榕、芒果、白兰、垂叶榕和尖叶杜英的叶片和各绿地系统中的大气氟化物含量进行了测定,并对其相互关系进行了研究。结果表明:四季中各绿地系统的大气氟化物含量均值的大小依次为防护绿地的工业区、交通区、附属绿地、生产绿地和公园绿地;工业区的大气氟化物浓度约为公园绿地的3.4倍,不同城市绿地系统的1、2年生植物叶片含氟量均随时间的延长而逐渐增加;大气氟化物与叶片含氟量之间存在密切相关性,反映了植物氟化物的空间累积特征,其中细叶榕和垂叶榕的1年生和2年生叶片、芒果的1年生叶片、白兰的2年生叶片中的氟化物浓度能较好地表征城市绿地系统中大气氟化物的浓度。     

生物炭对农田土壤细菌群落多样性影响的PCR-DGGE分析

为评价生物炭对农田土壤细菌群落多样性的影响,对不同施肥方式农田土壤细菌总DNA进行提取和16S rDNA特异性扩增,运用变性梯度凝胶电泳DGGE的分子生物学技术,对施肥土壤细菌群落的多样性进行表征。DGGE电泳结果表明,不同处理均可得到20条以上的电泳条带,说明水稻土土壤细菌群落较丰富。从泳道条带数量及光密度值方面对细菌群落多样性指标比较发现,施加生物炭的土壤(T2、T3、T4)细菌丰富度最高,细菌种群较多,其次为秸秆还田处理土壤(T1),而空白对照处理土壤(CK1)细菌群落丰富度最低,各处理之间的细菌种群均匀度指数差异不显著;对细菌群落的条带信息与土壤理化性质进行相关性分析得到,细菌群落的结构变化与各土壤理化性质的相关性大小依次为速效钾总有机碳有效磷全氮pH。     

植物辣椒素(碱)的生物合成和代谢

本文就辣椒素类物质的结构、性质,生物合成途径以及相关中间产物、竞争底物、关键酶和参与辣椒素降解代谢过程中的过氧化物酶研究进展作了介绍.