土壤优先水流及溶质优先迁移的研究

通过土壤原状土柱和填充土柱实验,研究了土壤优先水流的特征和非吸附性离子Br^-和NO3^-在土壤中的优先迁移。结果表明,土壤优先水流存在优先穿透、穿透曲线不对称性、偶向入渗和拖尾等特征,原状土柱中Br^-标记的优先水流在实验开始后24h出现穿透,穿透时的孔隙体积仅0.04,在原状土柱中以Br^-标记的土壤优先水流占土壤出流总量的26％,所引起的Br^-累积淋出量占总淋出量的86.7％,说明土壤优先水流虽只占出流总量较小的比例,却可造成较大比例的溶质迁移,优先水流可使NO3^－快速向下迁移,在仅1倍孔隙体积时,其出流中可收获投加量的11％,优先水流可使Br^-和NO3^-向土壤较深层次迁移的同时,发生径向扩散。     

除草剂氟磺胺草醚在不同土壤中的环境行为

利用液相色谱分析法,研究了氟磺胺草醚在不同类型土壤(白浆土、草甸土、黑土)中的残留和淋溶动态。结果显示,氟磺胺草醚以有效成分1350 g·hm-2的剂量施用时,在3种类型土壤中的降解符合一级动力学反应,半衰期分别为:草甸土25.7~26.7 d,白浆土16.9~19.3 d,黑土26.7~30.1 d;在120 d内,氟磺胺草醚在不断降解代谢的同时,逐渐向深层土壤中淋溶,但多数氟磺胺草醚滞留在表层土壤中。在白浆土中,施用氟磺胺草醚30 d后淋溶深度达到30 cm,第60天10~30 cm土层的氟磺胺草醚浓度达到最大;在草甸土和黑土中,氟磺胺草醚施用后第5天的淋溶深度即达30 cm,第14天10~30 cm土层的氟磺胺草醚浓度达到最大。结果表明,氟磺胺草醚在有机质含量较高的土壤环境中不容易降解,土壤理化性质是影响氟磺胺草醚淋溶作用的主要因素之一,在草甸土和黑土中氟磺胺草醚对后茬作物的残留药害及对地下水的潜在污染大于白浆土。     

可溶性有机碳在土壤剖面淋溶过程中的分馏

选取中亚热带两种不同类型土壤为研究对象,采集0～10、10～20、20 ～ 40、40～60、60～80、80～ 100 cm土层土壤样品,提取米槠新近凋落物的可溶性有机碳(DOC)溶液为初始DOC,研究其在土样中淋溶时的分馏现象和截留特征.结果表明:初始DOC在土柱中淋溶时,其浓度随深度增加呈逐层下降的趋势,而且化学结构更为简单,被土壤截留的DOC中主要是疏水性组分,但随着土层深度增加,亲水性DOC的截留量呈上升趋势;红外光谱显示含有芳环的疏水性物质最易被吸附,而烷烃和简单的碳水化合物则最有可能随土壤溶液进入下层土壤;由于到达下层土壤的DOC中易被吸附组分含量的减少,限制了其吸附能力的发挥,因此主要的吸附过程发生在40 cm以上土层,表明DOC本身的化学性质比土壤性质更能影响其吸附行为;不同类型土壤的截留量具有显著差异,这与土壤黏粒和铁铝氧化物的含量呈显著正相关.     

草甸湿地土壤溶解有机碳淋溶动态及其影响因素

采用土柱淋溶试验研究了草甸湿地有机土层（2～13 cm）DOC的淋溶动态,并探讨了土壤呼吸、NH₄⁺产生速率和淋溶液pH与DOC生成速率的关系.试验第一周,小叶章湿草甸（Ⅺ）和小叶章沼泽化草甸（Ⅻ）土壤DOC的释放速率经历了一个快速下降的过程,而后达到平稳水平,其DOC的释放动态可用一次指数衰减方程进行描述（R²>0.96,P<0.05）.整个试验期间（35 d）,两种草甸湿地土壤DOC的累积释放量分别为2109（Ⅺ）和506.58 μgC·g^-1（Ⅻ）,CO₂的累积释放量为679.64（Ⅺ）和455.54 μgC·g^-1（Ⅻ）,表明Ⅺ的低DOC释放可能与高CO₂释放所造成的微生物碳源受限有关.DOC的释放速率与NH₄⁺的生成速率呈显著正相关（r_Ⅺ=0.886,P<0.05;r_Ⅻ=0.972,P<0.01）,而与淋溶液pH无相关性.多元回归分析表明,草甸湿地DOC的生成主要受土壤氮矿化潜势制约（P<0.05）.     

抗速灭威单链抗体基因在巴斯德毕赤酵母中的表达及性质研究

选用巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)系统表达特异性抗速灭威单链抗体(scFv)基因,以为速灭威特异性抗体的大量制备奠定基础。设计引物扩增阳性克隆scFv基因,亚克隆至表达载体pPICZαC,获得重组酵母表达质粒pPICZαC-scFv,线性化pPICZαC-scFv并高效电转P.pastoris(X-33),对转化子进行抗性梯度筛选得到一株高效表达的X-33-Pp-SMW-12-6菌株。对获得的菌株先后进行表达条件的优化、优化条件下的诱导表达及单链抗体性质研究。结果表明:P.pastoris-scFv的质量接近其亲本E.coli-scFv的质量,X-33-Pp-SMW12-6在优化条件下的表达产量达28mg/L,比未优化前的产量提高了约8mg/L,经纯化后抗体纯度可达85%以上。因此,利用P.pastoris表达系统制备抗速灭威单链抗体比细菌表达系统更有效、更经济。     

大气氮沉降对阔叶林红壤淋溶水化学模拟研究

在氮饱和的森林生态系统中,氮沉降的增加将导致NO3-淋溶的增加及土壤酸度的提高,从而影响土壤质量及林业的可持续发展。然而,大气氮沉降对我国南方红壤地区森林生态系统中土壤的影响研究还很少,尤其是氮沉降引起的土壤淋溶液化学组成方面。研究中,以中国科学院红壤生态实验站林草生态试验区阔叶林红壤为对象,在恒温(20℃)条件下,通过土壤淋洗柱(直径10cm、高60cm)进行了8个月间隙性淋溶试验,来模拟研究不同氮输入量(0、7.8、26mg月-1.柱-1和52mg月-1柱-1)对阔叶林红壤NO3-、NH4 、SO42-、H 和土壤盐基离子(Ca2 、Mg2 、K 和Na )的淋溶和土壤酸度的影响。结果表明,随氮输入量增加,淋溶液中NO3-、EC、H 和总盐基离子逐渐增加,但淋溶液中无NH4 。不同氮处理时,土壤有机氮总表观矿化量分别为189.6、263.9、372.8mg月-1.柱-1与554.2mg柱-1,氮输入明显促进了土壤有机氮的矿化,且土壤有机氮的表观矿化量与氮输入量间呈正线性相关(R2=0.997**)。无氮(0mg月-1柱-1)、低氮(7.8mg月-1柱-1)、中氮(26mg月-1柱-1)和高氮(52mg月-1柱-1)输入处理下,土壤交换态盐基淋溶总量分别占土壤交换性盐基总量的13.6、18.4、27.7%和48.1%。不同的盐基离子对氮输入的反应不同,Ca2 和Mg2 淋溶量随氮输入量的增加而增加,对Na 和K 则无明显影响。土壤交换态离子中随淋洗液输出最多的为Ca2 (无氮、低氮、中氮和高氮输入处理的土壤交换态输出量占土壤交换态的比例分别为22.6、31.4、46.7%和82.5%),其次为Na (无氮、低氮、中氮和高氮输入处理的土壤交换态输出量占土壤交换态的比例分别为16.0、10.7、17.6%和26.3%),最少的为Mg2 (无氮、低氮、中氮和高氮输入处理的土壤交换态输出量占土壤交换态的比例分别为5.0、6.9、11.1%和16.9%),几乎没有土壤交换性K 输出。与对照相比,有氮处理后土壤中硫酸根离子的淋失量明显减少(p<0.05)。表层土壤pH值随氮输入量的增加而显著下降,各处理间差异极显著(p<0.01)。可见,大气氮沉降的增加将加速阔叶林红壤的养分淋失和土壤酸化的程度。     

降水变化对科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮矿化和淋溶的影响

为研究降水量减少对沙地森林土壤氮循环过程的影响,以科尔沁沙地15年生樟子松人工林为研究对象,野外模拟不同降水量（自然降水、减少30%和50%）对沙地樟子松人工林土壤无机氮（SIN）含量、氮矿化速率和淋溶动态的影响。研究结果发现,沙地樟子松人工林SIN主要以硝态氮形态存在,模拟降水减少降低土壤硝态氮含量（P<0.05）和硝态氮/SIN值（P<0.001）,而增加土壤铵态氮含量（P<0.05）。与自然降水相比,降水减少降低土壤净硝化速率和净矿化速率（P=0.002）,但不同降雨处理的土壤净氨化速率差异不显著（P=0.86）。科尔沁沙地樟子松人工林土壤以硝态氮淋溶为主,不同降雨处理土壤硝态氮淋溶量差异不显著（P=0.09）,但模拟降水减少降低土壤铵态氮淋溶（P=0.04）。此外,沙地樟子松人工林SIN含量、净氮矿化速率和淋溶量具有明显月动态特征,与降雨月动态规律基本一致。降水处理和采样时间对SIN含量和净氮矿化速率具有显著交互作用,但土壤氮淋溶量的交互作用不显著。可见,降水变化能够显著影响科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮有效性、氮矿化速率和淋溶等过程,未来干旱加剧可能降低科尔沁沙地樟子松人工林土壤氮的可利用性。     

生物质炭对土壤养分淋溶的影响及潜在机理研究进展

农田生态系统中土壤养分淋溶控制一直是农业环境领域的研究热点.生物质炭因其特殊的理化性质,具有增加土壤碳库储量、改善土壤质量和提高作物产量等作用.作为一种外源输入的新型功能材料,生物质炭将直接或间接参与农田生态系统土壤养分循环,并对土壤养分淋溶产生重要影响.本文重点针对生物质炭影响土壤养分淋溶的内在因素(如:生物质炭的物理和化学性质及其与土壤生物的相互作用等)进行分析,并结合生物质炭添加量、土壤类型、土层深度、施肥情况、时间动态变化等外在因素,对生物质炭影响土壤氮磷等养分淋溶情况进行了综述.在此基础上,阐明了生物质炭对土壤养分淋溶的4种潜在影响机制:即通过微孔结构或表面电荷直接吸附养分、通过影响土壤持水能力影响养分淋溶、通过与土壤微生物的相互作用影响养分循环、被吸附的养分优先通过细微生物质炭颗粒发生迁移.最后对生物质炭与土壤养分流失控制领域的研究方向进行了展望.     

广西某污染区金属元素在土壤-植物系统中的迁移规律

重金属镉（Cd）是一种毒性极强并广泛存在于环境中的有害元素。土壤中的Cd极易被植物吸收并通过食物链对普通人群的健康造成危害。由于Cd在土壤．植物系统的迁移及对人类健康的影响与某些金属元素之间存在着相互作用,研究这些元素对Cd在食物链中迁移及在人体内富集的影响机制成为Cd研究的热点。本研究对广西某污染区的菜田进行了调查,结果表明：污染区蔬菜的Cd、Ca、Cu、Fe、Pb、Zn的浓度明显高于非污染区;不同的蔬菜品种对重金属元素Cd、Cu、Pb、Zn的迁移和积累能力存在着较大差异,不同金属元素的迁移能力依次为Cd〉Zn〉Cu〉Pb;Cd在土壤-植物中的迁移受共存元素的影响。     

枸杞多糖抑制SMMC-7721肝癌细胞的VEGF表达、迁移与侵袭

目的研究枸杞多糖(lycium barbarum polysaccharide,LBP)对SMMC-7721肝癌细胞迁移、侵袭影响的机制。方法运用MTT法检肝癌细胞SMMC-7721的增殖率,Transwell检测细胞的迁移力和侵袭力,应用血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)小分子干扰RNA沉默VEGF表达,转染pcDNA 3.1-VEGF过表达VEGF,Western blot和qRT-PCR检测VEGF、MMP-2和MMP-9表达。结果 LBP(100、200、400μg/ml)处理可抑制SMMC-7721细胞的增殖、迁移和侵袭,并抑制MMP-2、MMP-9和VEGF表达;沉默VEGF可降低SMMC-7721细胞迁移、侵袭相关蛋白MMP-2和MMP-9水平,过表达VEGF可逆转LBP对SMMC-7721细胞迁移和侵袭相关蛋白MMP-2和MMP-9水平的抑制作用。结论枸杞多糖可抑制肝癌细胞的迁移和侵袭,其机制可能与直接抑制VEGF有关。     

放射性钴在模拟水稻田中的迁移模型

研究了放射性钴（^60Co）在模拟水稻田中的迁移、消长的动力学模型。结果表明,水稻田表水中^60Co浓度随时间延长单调降低;水稻植株中^60Co浓度在经历一最大值后下降,其各部位中^60Co浓度大小顺序是：稻根＞稻草＞＞稻壳＞糙米;各处理土壤中^60Co浓度随距表层深度按单项指数衰减,不同处理的土壤中^60Co的平均浓度则与时间负相关。^60Co在田表水、土壤、水稻植株中浓度的大小顺序是：水稻植株＞土壤＞田表水。     

土壤和气象条件对宁夏枸杞灰分含量的影响

根据 2 0 0 0～ 2 0 0 1年我国北方 6省区枸杞取样和田间试验资料 ,分析了影响枸杞灰分含量的土壤和气象因子 ,并建立了相应的关系模式。结果表明 ,枸杞灰分含量的变异系数为15 %左右 ,枸杞灰分含量主要由品种因素决定 ,环境因子对灰分含量有重要作用。影响枸杞灰分含量的环境因子主要有果实形成期平均相对湿度、日较差和开花到成熟期降水日数、土壤全钾含量等。果实形成期相对湿度是影响枸杞灰份含量的最主要的因子 ,枸杞灰分含量随这一时期平均相对湿度的增大呈指数型增加。降水日数是影响CMA的关键因子 ,随着枸杞开花到成熟期降水日数的增加 ,CMA呈对数型增加     

模拟氮沉降下南方针叶林红壤的养分淋溶和酸化

以中国科学院红壤生态实验站林草生态试验区针叶林红壤为研究对象,在恒温(20 ℃)条件下,通过大土柱（直径10 cm、高60 cm）,8个月间隙性淋溶试验模拟研究了不同氮输入量（0、7.8、26和52 mg N/月/柱）对针叶林红壤NO₃^-、NH₄⁺、H⁺和土壤盐基离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺⁾淋溶以及土壤酸化的影响.结果表明,土壤交换态盐基总量、Ca²⁺和Mg²⁺淋溶量随氮输入量的增加而增加,土壤交换态Na⁺和K⁺则无明显影响.4种N输入处理的土壤交换态盐基总量净淋溶（淋溶出的盐基与淋洗液累计输入的盐基之差）分别占土壤交换性盐基总量的13.9%、18.6%、31.8% 和57.9％,土壤交换态Ca²⁺净淋溶分别占土壤交换性Ca²⁺总量的19.6%、25.8%、45.3%和84.8%,土壤交换态Mg²⁺净淋溶分别占土壤交换性Mg²⁺总量的4.4%、6.1%、10.9%和17.1%.随氮输入量增加,表层土壤pH值逐渐下降,4种N输入处理的表层土壤pH（KCl）分别为3.85、3.84、3.80和3.75;随氮输入量增加,淋溶液中无机氮、NO₃^-和H⁺逐渐增加.氮沉降可促进针叶林红壤的有机氮矿化,加速养分淋失和土壤酸化.     

宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征

宁夏枸杞具有很高的药用价值和营养价值,在宁夏大面积种植,带来了巨大的经济效益.研究不同条件下宁夏枸杞根际土壤线虫群落特征,对防止枸杞园土壤退化具有重要意义.以宁夏枸杞之乡——中宁为研究区,系统分析了季节、树龄和土层对枸杞根际土壤线虫数量和生态指数的影响.结果表明: 夏季宁夏枸杞根际土壤线虫数量最多,小杆属和拟丽突属为优势属;春季线虫数量最少,小杆属、针属和盘旋属为优势属;从春季到秋季,线虫稀有属种类和个体密度逐渐减少.随着树龄的增加,夏季根际土壤线虫总数逐渐减少;春季和秋季枸杞根际线虫总数先增加后减少,其中9年树龄根际土壤线虫总数最多.各树龄根际均为食细菌线虫所占比例最大,食真菌线虫和捕食-杂食类线虫比例很小,树龄<3年和>9年时植物寄生线虫比例相对较大.夏季枸杞根际20～40 cm比0～20 cm土壤线虫数量增加49.4%.随着树龄的增加,枸杞根际土壤线虫多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均呈减小-增大-减小的趋势,而优势度指数先减小后增大.土壤pH值与土壤线虫优势度指数呈显著正相关;土壤有机质和速效磷与植物寄生线虫分别呈显著正相关和负相关;土壤碱解氮与线虫总数呈显著正相关;速效钾与线虫多个生态指数均呈显著负相关.整体上,随着树龄的增加,春季和秋季土壤线虫数量先增加后减少,夏季土壤线虫数量呈逐渐减少的趋势;线虫多样性下降,土壤逐渐退化.此外,在幼林和树龄>9年后需要抑制土壤植物寄生线虫的繁殖,以减少后期因线虫引起的病害.     

类固醇雌激素在土壤-植物体系中的迁移转化及其毒理效应

类固醇雌激素(steroidal estrogens, SEs)作为典型的内分泌干扰物,在环境介质中被广泛检出,其进入生物体后可模拟细胞内源性激素作用对生物体生长、发育、生殖等产生不利影响,因此越来越引起关注。目前关于SEs的研究报道多集中于粪便、土壤、水体等介质中的检出及环境行为,以及SEs在水生生物体内的迁移和转化,其累积效应及其机制研究较为系统和全面。相较而言,SEs在土壤-植物体系中的迁移累积报道较少,但是对于掌握农田系统中SEs迁移转化的需求更为迫切。结合现有的国内外相关研究,总结了SEs在土壤-植物体系中的吸收累积和迁移转化行为特征,概述了植物吸收代谢SEs的影响因素以及SEs对植物生长发育的毒理效应。目前针对SEs的植物体吸收大多数仍基于室内模拟实验,对于其在土壤-植物多相态体系中迁移转化机理尚不清楚。因此,对今后的研究方向提出以下几点建议:(1)除室内模拟实验外,对实际土壤-植物系统中的研究更具价值,特别是SEs土壤-土壤水-植物多相态体系中的迁移转化等过程;(2)应结合SEs的来源,探究畜禽粪便、城市污泥及污水等不同源SEs对植物吸收、累积污染物的影响及污染风险;(3)加强对农作物体内SEs残留的监测和风险评估,制定SEs农作物检出及人体摄入的相关标准。     

气候振荡背景下宁夏枸杞地理分区变迁研究

宁夏枸杞在中国北方广泛分布,重建宁夏枸杞的历史地理分布格局,确定其环境分布限制,为其种质资源保护和植物形成与进化趋势研究提供理论依据。该研究以宁夏枸杞(Lycium barbarum)为代表,采用MaxEnt模型对该物种228例野生有效分布点和19个环境变量进行评估,以明确影响其分布的相关环境因子;并对末次间冰期以来不同时期的地理分布格局进行建模分析,以揭示在气候变暖条件下宁夏枸杞适宜分布区的变化趋势,预测未来(2050s和2070s)在RCP2.6、RCP4.5和RCP6.0三种CO₂排放情景下宁夏枸杞的潜在地理分布变化。结果表明:(1)温度对宁夏枸杞的分布至关重要,其中最冷季度平均温度是影响该物种分布最重要的气候因子。(2)所建模型对宁夏枸杞的适宜分布区的模拟结果与当今实际分布一致,但分布区域比实际分布区域大。(3)宁夏枸杞的适宜分布区面积在末次冰盛期进行了收缩,而在末次间冰期分布区面积明显扩大(最大为4.23×10⁶km²),并呈现出向北推进和向南退缩的趋势。(4)在未来3种气候情景下宁夏枸杞的适宜分布区面积均趋于缩小;随着气候变暖的加剧,宁夏枸杞适宜分布区将向高纬度和高海拔地区迁移,且生境破碎化现象比现在更加严重。(5)在RCP2.6-2070s情景下,宁夏枸杞质心向西迁移108.66 km;在RCP6.0-2070s情景下,宁夏枸杞质心向东北迁移30.23 km。研究认为,宁夏枸杞的分布格局对气候变化具有强烈响应,随着气候变暖,宁夏枸杞的适宜分布区将向高纬度和高海拔地区迁移。     

大气-土壤-小麦生态系统中铅的分布和迁移规律研究

研究铅在国道附近大气－土壤－小麦生态系统中的分布及其迁移规律。结果表明,大气中铅浓度与汽车流量成正比,而与风速、温度等相关性不明显;距公路越远,土壤及小麦中铅的含量越高,含是与距离呈一定的匀相关性,５ｍ及６０ｍ为其转折点;铅在土壤中由上上及在小麦体中由根向茎、穗的迁移较小;小麦各器官中铅含量大小依次为根〉叶〉穗〉茎〉籽。叶片、穗尚从大气中直接部分铅。在小麦不同生长阶段中,各器官积累铅量不同,其积累     

枸杞根际土壤真菌群落多样性的高通量测序

【目的】为了解不同枸杞产区枸杞根际真菌多样性的差异,从枸杞根际土壤真菌群落的角度试图解释宁夏枸杞优良品质与其土壤微生物菌群的联系。【方法】采用Mi Seq高通量测序方法,分别将我国4个不同地区枸杞根际土壤样品进行ITS区的高通量测序,并分析了物种组成和丰度、Alpha多样性、Beta多样性和菌群结构,测定不同产区枸杞主要有效成分,同时对枸杞品质和其土壤理化因子及枸杞根际真菌种群多样性的相关性做了分析。【结果】多糖含量和甜菜碱含量均是中宁枸杞高于兴仁和精河,格尔木含量最低;宁夏兴仁、宁夏中宁、新疆精河3个地区菌群结构类似,子囊菌门和结合菌门占总菌群的80%左右,而青海格尔木除了子囊菌门占58%外,壶菌门和新丽鞭毛菌门远远高于其他3个地区,比例占总菌群的近25%;4个地区枸杞根际土壤真菌菌群结构相似性依次为宁夏兴仁、新疆精河、宁夏中宁、青海格尔木。【结论】枸杞根际土壤样品真菌物种组成丰富,不同地区枸杞根际土壤真菌种群结构有一定差异;枸杞主要有效成分含量与枸杞根际土壤真菌种群结构具有一定相关性。     

森林溶解性有机碳淋溶驱动机制及模拟研究进展

溶解性有机碳(DOC)淋溶是陆地生态系统碳循环中一个关键环节。森林生态系统是陆地生态系统DOC的主要来源之一。DOC通过淋溶作用进入底层土壤,引起底层土壤有机碳变化。森林生态系统DOC通过地表径流汇集和地下水渗漏进入水体,最终参与海洋碳循环。因此,探索森林生态系统DOC淋溶驱动机制对理解全球碳循环关键过程具有重要意义。本文阐述了森林生态系统DOC来源和去向,总结了DOC淋溶的几种重要驱动机制,包括土地利用、气候变化、酸沉降、大气CO₂增加和土壤铁铝氧化物等影响因素,并归纳了模拟DOC淋溶及输出通量的经验统计模型和过程机理模型的优缺点。结合目前中国森林生态系统DOC研究现状和不足,我们建议建立中国森林生态系统DOC淋溶观测网络,为模型预测DOC变化提供准确和可靠的观测数据。此外,在未来研究中,需要将野外观测-室内实验-模型模拟相结合,深入研究森林生态系统DOC淋溶驱动机制,尤其要加强环境变化情境下典型区域或国家尺度DOC淋溶的模拟研究。