强还原土壤灭菌对土壤原生生物群落的影响

强还原土壤灭菌(Reductive soil disinfestation,RSD)是一种高效、安全以及环保的土壤灭菌方法。土壤原生生物是土壤微生物的重要组成部分,对土壤养分循环和植物生长起到一定的促进作用。目前关于强还原土壤灭菌对微生物群落影响的研究报道较多,但大都集中于细菌和真菌群落,较少关注原生生物群落。以长期连作番茄土壤为研究对象,设置4种不同RSD处理(对照组、添加玉米秸秆、添加甘蔗渣和添加玉米秸秆+甘蔗渣),RSD步骤为:按照上述4种不同处理添加有机物料,采用淹水和覆膜的方式隔绝空气,并在35℃条件下处理21 d,处理结束后在自然风干的第1、3、7和21天取样,选取第21天的土样进行高通量测序。通过高通量18S rRNA基因扩增子测序技术分析RSD处理后土壤原生生物群落组成和功能群落的变化,利用冗余分析明确影响原生生物群落的关键环境因子。结果表明,在自然风干期间不同RSD处理增加了土壤全碳含量,土壤速效磷含量呈先下降后上升再下降的变化趋势。RSD处理后丝足虫门(Cercozoa)、纤毛门(Cilipohora)以及变形虫门(Amoebozoa)为优势类群,其相对丰度分别为19.2%-25.9%、13.8%-26.9%和12.0%-28.8%。RSD处理提高了捕食型和寄生型原生生物群落的相对丰度,降低了自养型原生生物的相对丰度,并没有改善土壤原生生物群落多样性。土壤速效磷含量和土壤铵态氮含量是影响土壤原生生物群落的关键环境因子,其中土壤速效磷含量与捕食型、自养型和寄生型原生生物功能群落的相对丰度呈现显著相关性。该研究证明了RSD处理对土壤原生生物群落组成和群落功能组成有显著的影响。

聚乙烯微塑料暴露对辣椒生长及产量的影响

为探讨微塑料对蔬菜作物生长及产量的影响,于2022年4—9月采用室内盆栽实验,研究聚乙烯微塑料(PE-MPs)在不同浓度下(0、50、500、2500 mg·kg^(-1))对辣椒(Capsicum annuum L.)不同生长阶段(幼苗期、开花期与结果期)的生长状况、植株养分、光合色素含量与产量的影响。结果表明:幼苗期,PE-MPs增加了辣椒的根长、鲜质量及植株中碳含量,而对株高有抑制作用,在浓度为50 mg·kg^(-1)时亦抑制了光合色素的合成;开花期,PE-MPs对辣椒的根长与碳含量有促进作用,而减少了其株高、鲜质量及磷含量,在浓度为2500 mg·kg^(-1)时则能促进光合色素的合成;结果期,PE-MPs对辣椒根长、碳含量及叶片类胡萝卜素含量有促进作用,对株高、鲜质量及磷含量有抑制作用;PE-MPs降低了辣椒产量,最多可使每株辣椒减产42.86%。由此可见,PE-MPs对辣椒根长与植株中碳含量有促进作用,但降低了株高与产量,对其生物量未见显著影响,鲜质量、光合色素含量与氮磷含量则与生长阶段和PE-MPs浓度有关。综上,PE-MPs对辣椒生长存在一定的影响,因此,农业生产等活动中应尽量避免微塑料进入土壤环境中。

秸秆类型对强还原土壤细菌群落及多样性的影响

为对比不同类型秸秆对强还原处理土壤(RSD)理化指标和微生物变化特征的影响,本研究设置了晾干的玉米秸秆(CS),晾干的芒草秸秆(MS),晾干的玉米和芒草秸秆混合(CMD),新鲜的玉米和芒草秸秆混合(CMW)4个处理,并以化学熏蒸和仅淹水处理作为对照,以评估不同强还原物料处理土壤培养过程中理化性质和细菌群落的动态变化。结果表明:在培养期间不同RSD处理增加了土壤有机质和活性有机碳含量,土壤pH呈先升高后降低的趋势,且土壤硝态氮的累积降幅达到83%~98%。与单一秸秆相比,混合晾干秸秆RSD处理显著提高了细菌群落多样性,其中Shannon指数的增幅为49%,而混合新鲜秸秆处理对细菌群落多样性的影响呈先升高后降低的变化趋势。在培养期间,变形菌门(Proteobacteria)是总细菌群落的优势菌门,其相对丰度在CMW组先降低后升高,而在CMD组降低了51%。在细菌属水平上,CMD组伯克氏菌目中未分类的属(UC-Burkholderiales)、丛毛单胞菌科中未分类的属(UC-Comamonadaceae)、厌氧黏细菌属(Anaeromyxobacter)和假单胞菌属(Pseudobacteroides)相对丰度于培养结束时期显著高于其他处理。Mantel检验表明具有特征性的细菌类群(如Anaeromyxobacter和Pseudobacteroides)与土壤pH、有效磷含量呈正相关,且Anaeromyxobacter与硝态氮含量呈显著正相关关系。研究表明,不同强还原物料组成及晾干程度均对土培过程中细菌群落组成及其多样性产生显著影响。

生物炭施用对微塑料污染石灰性土壤理化性质和细菌群落的影响

微塑料广泛分布在土壤环境中,威胁着土壤生态环境系统,改变了土壤理化性质和微生物特征.生物炭因其特殊的孔隙结构具有良好的土壤养分保持能力,常被作为改善土壤质量的土壤改良剂.然而,目前关于生物炭施用对微塑料污染土壤理化性质和细菌群落的影响及其机制研究还非常有限.因此,进行为期21 d微观土壤培养实验,利用16S rRNA高通量测序技术分析生物炭的施用对不同浓度微塑料污染土壤理化性质和细菌群落变化的影响.结果表明,生物炭的施用减缓了微塑料污染土壤硝态氮和速效磷含量的降低,增加了全磷含量.生物炭的添加增加了微塑料污染石灰性土壤酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)和拟杆菌门(Bacteroidota)等微塑料耐受菌门相对丰度.在第7 d和第21 d各处理的优势细菌为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门和放线菌门.与第7 d相比,第21 d各处理土壤变形菌门和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度显著降低,酸杆菌门、放线菌门、拟杆菌门、绿弯菌门(Chloroflexi)和粘菌门(Myxococcota)的相对丰度增加.施用生物炭还增加了微塑料污染土壤溶杆菌属(Lysobacter)的相对丰度.以上结果表明生物炭的施用增加了微塑料耐受菌,增强了微塑料污染土壤稳定性,减缓了微塑料对土壤的污染,且生物炭对改善微塑料污染石灰性土壤质量有着巨大潜力.

微塑料在土壤环境中的分离和检测方法研究进展

微塑料(MPs)作为新型环境污染物长期稳定地存在于土壤环境中,污染地表系统生态环境。对土壤环境中微塑料进行分离和检测是治理土壤环境微塑料污染的基础。介绍了微塑料分离和检测技术的研究进展,并提出分离和检测方法存在的问题。研究表明:筛分-过滤法和密度分离法具有简单、可操作性强且分离效果好的特点,但是在提取过程中交叉污染率较高,提取高密度微塑料的回收率不高。加压流体萃取技术方便快捷、操作简便,但是可能对微塑料的粒子形态造成影响。目视检测法、拉曼光谱和红外光谱、色谱和质谱联用热解分析法存在成本较高、耗时长和损失样品等问题。未来需要进一步探究微塑料的分析方法,研发不损失微塑料的分离和检测方法。