施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响

采用末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0～20 cm、20～40 cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化.结果表明： 施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190 bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著.施肥对0～20 cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥(M)处理、为每克干土2.16×10⁷个拷贝数,分别是对照(CK)和全化肥(NPK)处理的2.04和2.02倍.设施菜地土壤0～20 cm与20～40 cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显.土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度.系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等.
     

施用有机肥对高砷红壤中小白菜砷吸收的影响

通过盆栽试验,研究了施用猪粪和鸡粪条件下红壤中的砷对小白菜生长和吸收的影响及土壤有效态砷含量的变化.结果表明：向高砷红壤中施用猪粪和鸡粪两种有机肥均使小白菜的生物量有不同程度的增加,其中,施用猪粪处理的小白菜生物量显著高于对照处理(P<0.05);猪粪和鸡粪两种有机肥的施用可导致土壤有效砷含量明显提高,施用猪粪后土壤有效砷含量增幅达394.9%～1033.6%,而施用鸡粪的土壤有效砷含量增幅为30.4%～94.1%; 施用有机肥明显促进了小白菜对砷的吸收,其中猪粪处理下小白菜的砷吸收量比对照增加20.7%～53.9%. 根据本研究结果,对砷含量较高的高风险农田,施用猪粪、鸡粪等有机肥可能会在一定程度上提高土壤有效砷含量和作物对砷的吸收量,使农产品质量和环境风险增加.     

设施蔬菜种植年限对氮素循环微生物群落结构和丰度的影响

以甘肃武威设施菜地为研究对象,采用末端限制性片段多态性分析(PCR-T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)相结合的方法,研究了设施菜地种植3、9、14、17年等年限下土壤中细菌、氨氧化细菌(AOB)和nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化.结果表明: 设施菜地中细菌、氨氧化细菌和nirK型反硝化细菌优势种群及丰度与大田明显不同,并随种植年限不同发生变化.随种植年限的增加,细菌和nirK型反硝化细菌的丰度呈现先增后减的趋势,分别在种植14年和9年达到最大,0～20 cm土层为每克干土9.67×10⁹、2.30×10⁷个拷贝数,是种植3年的1.51、1.52倍;而氨氧化细菌的丰度则呈现出先减后增的趋势,在种植14年的0～20 cm土层为每克干土3.28×10⁷个拷贝数,仅是种植3年土壤的45.7%,说明设施菜地中参与氮素循环的功能微生物生态适应机制存在显著差异.研究结果为进一步研究设施栽培条件下土壤微生物的适应机制等奠定了基础.     

施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响

采用末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0~20 cm、20~40 cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化.结果表明:施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190 bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著.施肥对0~20cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥(M)处理、为每克干土2.16×107个拷贝数,分别是对照(CK)和全化肥(NPK)处理的2.04和2.02倍.设施菜地土壤0~20 cm与20~40 cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显.土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度.系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等.     

好氧高温猪粪堆肥中重金属砷、铜、锌的形态变化及钝化剂的影响

采用连续提取法研究了猪粪好氧堆肥处理中重金属浓度和形态的变化以及添加不同比例的重金属钝化剂对其浓度和形态的影响.结果表明:经过堆肥处理后,猪粪中重金属As、Cu和Zn的总浓度均有所增加.从重金属结合形态的变化来看,可交换态As和Zn含量降低,残渣态As和Zn含量升高,表明As和Zn存在着向有效性相对较低的形态转化的趋势;重金属Cu则表现出不同的变化趋势,即可交换态与残渣态Cu含量下降,而碳酸盐结合态、铁锰结合态及有机结合态Cu含量有所增加,在今后的堆肥利用中应注意其可能带来的环境风险;3种重金属钝化剂及不同添加比例的处理中,5.0%的海泡石和2.5%的膨润土分别对重金属As、Zn表现出较好的钝化效果,堆肥后残渣态As和Zn的增幅分别达到79.8%和158.6%,均高于不加钝化剂处理.与对照相比,堆肥后7.5%的海泡石对残渣态Cu的降低幅度最小,为39.3%.猪粪堆肥中添加适量的重金属钝化剂,可以在一定程度上降低重金属的有效性以及猪粪堆肥利用中重金属污染的风险.     

外源二甲基砷在土壤中的转化

利用盆栽试验,研究了外源二甲基砷(DMA)进入土壤后的形态及其与土壤胶体结合态的变化.结果表明:土壤中的DMA主要转化为砷酸根[As(V)],并伴有少量的一甲基砷(MMA)生成;当外源DMA添加浓度为30mg·kg-1时,DMA的转化率最高,其在培养时间为10、15、30、40d时的转化率分别为6.71%、8.11%、11.33%、19.32%;随着外源DMA添加浓度的增加,土壤中易溶性砷(AE-As)浓度呈逐渐增加的趋势,但随着培养时间的增加,AE-As浓度不断降低;与不加外源DMA的对照相比,添加不同量的DMA使土壤中铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)、钙型砷(Ca-As)浓度均有所增加,DMA及其转化产物与土壤中铝、铁、钙的氧化物或氢氧化物间的吸附或固定可能是其主要原因.     

利用富镉基质栽培快速比较不同叶菜镉累积能力的差异

利用穴盘育苗技术,通过设置不同基质镉浓度水平和育苗时间,获得不同叶菜对镉累积能力数据,并与田间条件下相关结果进行比较、验证,探讨通过富镉基质栽培比较叶菜镉累积能力的可行性。结果表明: 供试叶菜品种地上部镉含量和生物富集系数(BCFs)值随基质镉浓度和培养时间变化显著。多因素方差分析表明,叶菜品种、育苗天数和基质镉含量以及因素间交互作用对叶菜BCFs均有显著影响,而叶菜品种对总变差的贡献最多,是叶菜BCFs值差异的主导因素,控制着叶菜BCFs值的绝对水平。育苗10 d且基质镉含量1.0 mg·kg^-1条件下,穴盘基质栽培和田间试验中叶菜BCFs的相关系数最大(R²=0.90),且该条件下的聚类分析以及单因素方差分析结果也与田间结果最为吻合,试验结果具有较好的稳定性。表明育苗10 d且基质镉含量1.0 mg·kg^-1条件下富镉基质栽培得到的结果能够相对真实地反映不同叶类蔬菜田间种植时的镉累积能力,可用于今后镉低累积型蔬菜的快速筛选。     

山东寿光不同利用方式下农田土壤有机质和氮磷钾状况及其变化

通过对山东省寿光市不同利用方式下土壤相关性质的比较,探讨了农田土壤有机质和氮磷钾含量状况,并分析了设施菜地种植年限与有机质、全量氮磷含量的相互关系.研究结果表明:山东寿光农田土壤有机质和全量氮磷含量与第二次土壤普查时比较均有较大幅度增加,其中以设施菜地增加幅度最大,分别达120%、160%和364%,但全钾含量的增加幅度很小、仅为17.5%;不同利用方式比较,设施菜地土壤有机质、全氮、全磷含量均明显高于露天菜地、小麦/玉米地及棉花地,而全钾含量则低于小麦/玉米地和棉花地;从养分含量的分级结果看,设施菜地有机质、全量氮磷钾含量主要分布于>20g · kg-1、>1.2g · kg-1、>1.0 g · kg-1、20～25g · kg-1的级别中;设施菜地种植年限与土壤有机质、全量氮磷含量变化间有显著相关性,且均可用Y=a+bX+cX2的形式来表示,即随种植年限增加,有机质与氮磷含量首先呈逐步增加的趋势,并分别在第9.6年、8.9年和11.4年时达到最高值,之后则有随种植年限延长而下降的趋势.     

山东寿光不同种植年限设施土壤的酸化与盐渍化

以山东寿光不同种植年限设施菜地为对象,研究并分析了土壤的酸化与盐渍化状况,结果表明:设施菜地土壤pH值平均为6.86,全盐含量为2.47g.kg-1,与露天菜地、自然土相比有较明显的酸化与盐渍化现象;设施菜地在连续种植0-12.7a间,土壤pH值随种植年限增加而降低,12.7a后则出现随种植年限增加而升高的现象,土壤全盐含量则表现出与pH值相反的变化趋势,其发生变化的转折年限约为8.4a;设施土壤中的Na+,Mg2+,Cl-,SO24-含量随种植年限的变化均表现出与土壤全盐量相同的趋势,且与种植年限的相关性均达到显著水平,这4种离子含量的变化可能是导致土壤全盐量随种植年限变化的重要原因;从土壤盐分离子组成来看,设施菜地土壤主要以SO42-、Cl-、Ca2+为主,分别占全盐量的62.4%、10.6%、9.3%,设施菜地中SO24-、Cl-、Mg2+、Na+含量与全盐量均呈极显著相关,其中相关性程度最大的为SO24-(r=0.9291)和Mg2+(r=0.7224)。设施菜地中SO24-含量与pH值变化存在极显著相关(r=-0.5508),其大量累积可能是造成调查区域设施土壤酸化的重要原因。     

高耐砷真菌的分离及其耐砷能力

从湖南石门县及郴州市重金属矿周边地区采集的6个砷污染土壤样品中,初步分离得到13株具有较强耐砷能力的真菌菌株,其中3株真菌的耐砷能力最强,经形态与分子鉴定分别为微紫青霉(Penicillin janthinellum)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)和棘孢木霉(Tri-choderma asperellum).培养试验表明:微紫青霉、尖孢镰刀菌和棘孢木霉分别在30000mg·L-1、30000mg·L-1和20000mg·L-1的砷胁迫平板中表现出很好的菌落生长状况;在砷浓度分别为0～50、0～50和0～80mg·L-1的液态培养基中培养2d后,尖孢镰刀菌、棘孢木霉和微紫青霉的生物量均随砷浓度增加而增加,且在相应最高浓度(50、50、80mg·L-1)下的生物量显著高于不加砷的对照.此外,高浓度砷对该3株真菌的产孢能力没有影响.