等高反坡阶措施下坡耕地球囊霉素相关土壤蛋白对土壤碳氮储量的贡献

为证实坡面微地形改造措施—等高反坡阶(CRT)对坡耕地的生态修复功能,揭示CRT对球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)含量及土壤碳氮储量贡献的影响与机制至关重要。通过分析原状(CK)和CRT处理下旱季和雨季坡耕地0—5、5—15、15—30 cm土层中总GRSP(T-GRSP)、易提取GRSP(EE-GRSP)、土壤有机碳(SOC)与土壤全氮(TN)在CRT阶上和阶下及CK对应位置处的时空分布特征,探讨CRT措施下GRSP对土壤碳氮储量的贡献,揭示相关机制。结果表明:(1)CRT坡耕地土壤T-GRSP、EE-GRSP、SOC和TN的含量较CK显著提高(P<0.05),增幅分别为16.6%—189%、7.28%—102%、1%—68.3%和7.29%—79.7%。且CRT对坡耕地GRSP含量的提升效果总体表现为雨季强于旱季、表层(0—5 cm)土壤高于深层(15—30 cm)、阶下优于阶上。(2)相比CK,CRT坡耕地旱季和雨季SOC储量分别提高8.06%和13.5%,TN储量提高7.01%和12.1%。T-GRSP对SOC和TN储量的贡献率较CK分别提高8.5%—141%和2.58%—133%,EE-GRSP对SOC和TN储量的贡献率较CK分别提高1.38%—82%和5.25%—87.2%。且CRT对坡耕地SOC和TN储量提升效果雨季优于旱季,对表层土壤T-GRSP对SOC和TN贡献率的提升效果表现为雨季强于旱季、阶下强于阶上。(3)CRT极大提高了坡耕地T-GRSP与土壤孔隙度、SOC和TN的正相关性。相比CK,相关系数(R~2)分别由0.17、0.26和0.29增至0.51、0.66和0.64。因此,CRT措施不仅降低了坡耕地SOC和TN的流失,还通过提高有机质含量改善土壤通气透水性,进而提高坡耕地GRSP的分泌与累积,同时提高GRSP对碳氮的贡献率,促进了土壤碳氮的固持与封存。

纳米材料固定化植酸酶的制备及其催化效率与影响因素综述

植酸是土壤磷的重要组分部分,但难以被植物吸收利用,需在专一性酶--植酸酶作用下,经脱磷酸化过程矿化水解释放磷酸(盐)。然而,植酸酶活性极易受环境因素影响,导致酶活性降低甚至失活。如何保持或提高土壤中植酸酶的活性,进而提高土壤内源植酸磷的利用率已引起广泛关注。植酸酶经纳米材料固定化可提高其环境稳定性和活性。总结了不同纳米载体的制备技术、产品特征及优缺点,深入分析了不同纳米载体固定化植酸酶的制备及表征方法、负载酶的酶活性及作用机理。分析发现:1)功能载体固定化植酸酶的环境稳定性(高温、强酸、强碱和金属离子等)和催化水解效率显著优于游离植酸酶,是提高土壤内源植酸磷利用效率的有效途径;2)纳米材料固定化植酸酶的稳定性受载体种类、植酸酶来源与特性及制备方法的影响,应根据植酸酶来源与特性选择适宜的载体种类和固定化方法。针对固定化植酸酶实际应用中的局限性,今后应关注如下几方面:1)稳定性好、活性高的植酸酶生产菌;2)稳定性好、高负载率载体,制备纳米级材料;3)负载率高、成本低的固定化方法,在生产、运输、使用和储存过程中保持酶活;4)不同种类固定化植酸酶在不同种类土壤中的适用性。该综述可为理解纳米材料固定化植酸酶制备技术特征和实际应用影响因素提供理论依据,为开发高负载率、高稳定性固定化植酸酶制剂,进而提高土壤内源植酸磷的生物利用率提供科学依据,对降低外源磷肥施用、降低磷流失污染风险和保障农业生产具有一定的现实意义。

水稻重金属积累分布与风险分析研究综述

食品安全是人体健康和人类生存的重要保障,环境污染引发的食品安全和人体健康风险已成为食源性疾病暴发的五大首要风险因素之一。水稻是主要的粮食作物,矿产资源过度开发及农田污水灌溉等导致耕地土壤重金属污染日益加剧,因此,关注水稻重金属污染现状及其潜在风险具有重要的现实意义。该文综述了近年来国内外有关水稻重金属吸收、分布累积特征及其食品安全风险与人体健康风险等重要成果及研究进展。研究表明,矿区及污灌区水稻籽粒中砷(As)和镉(Cd)污染最为突出,此外,As以无机砷(Asi)为主;同时水稻籽粒也是人体甲基汞(MeHg)暴露的主要途径,对人类(尤其是孕妇、儿童、老年人、病人等)的健康造成严重威胁。因此,在关注水稻食品安全和人体健康风险的同时,应加强对水稻重金属解毒机制及人体吸收效率等方面的研究,发展合理调控、管控措施,降低水稻重金属含量及生物有效性,为农业生产安全和食品安全提供理论支撑和技术支持。

微生物吸附去除重金属效率与应用研究综述

重金属因具毒性、易生物富集且不可生物降解等特性,其污染治理是环境领域的热点和难点。传统物理化学方法不同程度地存在着投资大、适用范围窄、易产生二次污染等问题,而基于微生物的生物吸附具备成本低、效率高、环境友好等优势,是重金属水污染治理领域的研究热点。基于前期研究,本文系统综述不同微生物(细菌、真菌和藻类等)对重金属离子(Pb^(2+)、As^(3+)/As^(5+)、Cd^(2+)、Cr^(3+)/Cr^(6+)、Cu^(2+)和Zn^(2+))的吸附方式(胞外吸附、表面吸附和胞内吸附)、吸附去除效率、吸附机理(胞外沉淀、离子交换、表面络合、物理吸附、氧化还原、无机微沉淀和胞内积累等)和吸附影响因素(微生物种类与状态、重金属离子初始浓度、吸附时间、共存离子和环境因素等)。此外,亦对吸附后微生物材料中重金属的回收及实际应用中的常见问题(微生物比表面积小、菌种选育耗时、易受外界环境影响、吸附重金属后的微生物不易分离回收、微生物吸附剂对重金属的特异性选择等)进行了系统探究,并提出了一系列提高微生物吸附效率的改进措施(物理化学改性、生物改性和固定化)。综述内容可为提高微生物吸附去除重金属效率及其广泛应用提供理论依据和技术参考。

剑湖流域土壤/沉积物重金属分布特征、来源解析及生态风险

以剑湖流域为研究对象,通过系统采集流域内陆地土壤、河流和湖泊沉积物样品,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定72个采样点镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、钒(V)和锌(Zn)等6种重金属含量,分析流域重金属分布特征,利用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法、地累积指数法评估其污染程度,利用潜在生态风险评价法评估其生态风险,结合富集因子法、主成分分析和相关性分析探讨其重金属来源.结果表明,剑湖流域各重金属含量与云南省土壤重金属背景值顺序一致,除Pb外其余5种重金属平均含量均高于土壤背景值,且水平空间分布各异;单因子污染指数和内梅罗综合污染指数表明,剑湖流域Cd、Cr、V、Cu和Zn具有不同程度污染,Pb污染水平达到警戒线;6种重金属地积累指数均值均<0,表现为无污染;流域单项潜在生态风险指数E_(r)^(i)为Cd>Cu>Pb>Cr>V>Zn,重金属综合潜在生态风险指数RI为7.26–144,其中,Cd、Cu生态风险指数E_(r)^(i)之和占综合指数RI的平均百分比为80.4%,表明Cd、Cu潜在生态风险极高;富集因子表明,6种重金属均以人为富集为主;主成分分析结果表明流域污染主要来自化石能源(V、Cd、Cu)、农业污染源(Cd、Cr)、居民生活污染源(Zn)和自然源(Pb).

降低水稻籽粒镉砷累积的研究进展

矿山开采、废弃物排放及污水灌溉等引发区域农田土壤重金属污染,并通过食物链富集、传递,严重威胁人类健康。水稻是重要主食,且极易吸收镉(Cd)和砷(As),已成为Cd、As进入人体的主要膳食来源。因此,通过调控措施降低水稻籽粒Cd、As含量,对保障水稻及其制成品的食用安全与人体健康具有重要的现实意义。概述了降低水稻Cd、As含量的调控措施,主要包括:(1)利用生物质炭、铁盐、肥料等材料钝化土壤中Cd、As,降低其生物有效性,从而降低水稻Cd、As吸收;(2)外源添加硫(S)可消除植物的膜脂过氧化胁迫,促进水稻体内植物络合素等非蛋白巯基形成,将Cd固定在水稻组织器官液泡中,减少其向籽粒的转移,降低籽粒Cd积累;(3)外源添加硅(Si),Si可与亚砷酸盐(As^(3+))形成吸收竞争,降低水稻As吸收;(4)控制稻田水分可改变根际土壤氧化还原状态,影响水稻Cd、As吸收积累,同时根系泌氧促进根表铁膜形成,调控土壤氧化还原状态促进As氧化为砷酸盐(As^(5+)),增强根表对As^(5+)的吸附固定,从而降低水稻对As的吸收量;(5)调控转运蛋白表达,敲除Mn转运蛋白基因OsNRAMP5、茎/叶细胞质转运蛋白基因OsLCT1,以及缺失Si外排转运蛋白基因Lsi2,过表达OsHMA3n、OsHMA2、ScAcr3p基因,通过促进As^(3+)外排、降低Cd/As^(3+)向木质部和籽粒转运等过程降低籽粒Cd、As积累;(6)Cd/As低累积品种的筛选与培育。通过农艺措施、基因工程、种质资源筛选等多手段结合运用,选育Cd/As低累积、高产量的水稻品种,合理规划种植模式,有效控制水稻对Cd和As的吸收累积,为中、轻度污染土壤的水稻安全生产提供现实可能。

野生牛肝菌重金属的污染特征及风险评价研究进展

我国土壤重金属污染形势严峻,以镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)和铅(Pb)污染最为突出。同时,我国野生牛肝菌资源丰富、出口量大、食用量高,是国际贸易重要的创汇农副产品。此外,牛肝菌极易从土壤中吸收并富集重金属,具有潜在食品安全和人体健康风险。目前关于多种牛肝菌多重金属元素污染特征及其食品安全/人体健康风险评价的系统性综述较少。据此,本文重点阐述:(1)市场占有量最大、出口创汇最高的5种野生牛肝菌(美味、绒柄、小美、灰褐和黄褐牛肝菌)中Cd、Hg、As和Pb的污染特征、个体分布规律(菌盖、菌柄、子实体)及地域性分布差异;(2)牛肝菌重金属的食品安全风险评价方法(单因子污染指数法(P i)、内梅罗综合因子污染指数法(P)、生物富集系数(BCF));(3)人体健康风险评价方法(日均摄入量评估(EDI)、靶标危害商数法(THQ)、食品安全指数法(IFS)、每周可耐受摄入量(PTWI)),以及各种评价方法的优点、不足与应用;(4)基于重金属生物有效性与全量的风险评估结果对比分析。综述内容可为深入探究野生牛肝菌对重金属的吸收富集机制与关键环境影响因子提供理论依据;提出了基于重金属生物有效性而非重金属总量的风险评价方法;也为牛肝菌及其他同类野生食用菌对重金属吸收阻控提供了技术支持和方法参考。

磁性氧化铁纳米颗粒在不同性质分散剂作用下的聚合状态

磁性氧化铁(γFe_2O_3)纳米颗粒广泛应用导致其进入环境中引起环境风险.由于本身固有的磁极力作用,γFe_2O_3纳米颗粒在水相环境中极易聚合沉降.然而,自然环境中广泛存在的有机物,包括胡敏酸(HA)和球状蛋白质如牛血清蛋白(BSA),能够极大地加强其胶体稳定性,使之易于在环境中迁移转化,进而增加了环境风险.本研究考察在p H=4时,HA和BSA分别作用下,γFe_2O_3纳米颗粒胶体稳定性的相对变化.运用动态光散射原理(DLS)分析颗粒的平均水合直径(D_H)变化,原位原子力显微镜(AFM)及非原位透射电镜(TEM)等手段考察颗粒的分散情况.结果证实:此p H条件下,两种物质均能在不同程度上使γFe_2O_3分散.然而,相比于BSA,环境中广泛存在具有低p K_a且吸附亲和力较强的HA,能够使γFe_2O_3纳米颗粒的分散性更好,其产生的环境风险也更大.

碳基材料对有机污染物环境行为的影响研究进展

碳基材料在材料、环境、能源、电化学等领域广泛应用,对人类生活和经济发展有重要的作用,在环境治理方面,由于其独特的理化性质,它能够有效吸附去除环境中的有机污染物.这些碳基材料中普遍存在大量、稳定的自由基(carbonaceous material free radical,CMFRs),当有机污染物在与碳基材料相互作用时,两者之间除了吸附行为,还存在有机污染物的降解,忽略该过程势必引起对碳基材料功能辨别上的偏差,也导致对有机污染物环境行为描述的不充分.本文综述了有机污染物在碳基材料上的吸附和降解的研究现状,并对系统研究其对有机污染物吸附和降解过程提出了展望.

典型野生食用菌重金属含量及其人体健康风险评价

土壤重金属污染是影响生态环境、食品安全和人体健康的重要因素.云南省土壤重金属背景值较高,且矿产资源丰富、采矿活动频繁,导致土壤重金属含量较高.野生食用菌是高效重金属储积器,云南是中国野生食用菌最大产区.因此,本文以云南省8种典型野生食用菌为研究对象,探究其重金属含量(汞、镉、铅、锌、铜、砷)与分配特征,采用单因子污染指数对其进行重金属污染评价,利用概率方法(THQ指数)评估其对不同年龄人群(成人、儿童)的人体健康风险.研究结果表明,不同种类野生食用菌重金属含量存在显著差异(P<0.05).Hg、Cd、Pb、Zn、Cu浓度范围分别为0.5—7.2、0.3—15、0—26.8、47.7—214、56.7—428 mg·kg^(-1) dw;As未检出.此外,Hg、Cd、Pb、Zn、Cu均主要分布于菌盖.除虫草花、白森、干巴菌中Hg未检出,其余重金属污染评价中单因子污染指数均>1,且同一元素在同种野生食用菌不同部位污染程度不同,其中,老人头菌盖受Cd污染最为严重.基于国家食品安全标准,本研究中98%野生食用菌Hg、Cd、Pb含量超标.然而,THQ指数表明,部分野生食用菌中Zn无风险(THQ<1),老人头菌盖、鸡枞菌盖中Cd、Hg、Pb、Cu具有人体健康风险(THQ>1),且风险值儿童>成人.

微生物解磷特性及其铅污染土壤修复应用

土壤污染会威胁食品安全与人体健康,中国土壤重金属污染形势较为严峻,其中以矿区污染尤为突出。铅是五大重点监控重金属之一,其毒性极强,危害植物、动物及人体健康。土壤中铅不能被生物降解,但可与磷酸盐形成稳定化合物进行固定,从而降低其生物有效性,降低土壤污染风险和食品安全风险。磷作为植物生长必需大量元素,通常以磷肥形式施加于土壤,大量磷肥转化为难溶性磷酸盐或有机磷,不易被植物吸收利用。解磷微生物可将难溶性有机/无机磷溶解,释放磷酸根,为植物提供磷素的同时,可络合铅生成难溶性磷酸铅沉淀,降低其生物有效性,是生物固铅修复污染土壤的有效途径。因此,该文综述了土壤微生物的解磷效率与机制、磷酸根固铅的作用机理及实际修复应用前景,并提出现存问题及未来研究方向,为提高矿区铅污染土壤生物修复效率提供了基础信息和技术参考。

土壤农用地膜微生物降解研究进展

地膜可保持土壤湿度,调节土壤温度及限制杂草生长从而促进农作物增产,在现代农业生产中具有不可或缺的作用.然而,地膜主要成分聚乙烯(PE)性质稳定,难以降解,极易在农田土壤中残留并积累.此外,地膜在生产过程中添加邻苯二甲酸酯类(PAEs)作为塑化剂,该类有机物极易在土壤和水体环境中积累和迁移,且生物毒性大,对生态环境、粮食安全和人体健康构成极大威胁.聚乙烯和邻苯二甲酸酯复合污染是土壤有机污染治理的重点和难点.因此,农用地膜污染土壤修复是环境科学研究的重要课题,亦是作物生产安全和人类健康的重要保障.微生物降解的生物修复较物理化学技术具有效率高、无二次污染、成本低、环境扰动小等优点,具有广泛应用前景.由此,本文综述农用地膜使用和土壤残留现状及其生物降解的研究进展,以期为地膜污染农田土壤的生物修复提供基础信息和技术参考.

三七及种植土壤重金属污染特征与风险评价

以主产地云南省文山州三七及其种植土壤为研究对象,测定土壤和三七地上和地下部重金属镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)含量,揭示三七对重金属的吸收转运特征,通过分析重金属日摄入量(ADI)和靶标危害商数(THQ),评估三七中Cd、As、Pb的食品安全风险和人体健康风险.结果表明:种植土壤Cd、As含量为0.07~4.1和13.9~310mg/kg,超标率为63.2%和79%,Pb未超标;综合污染指数P>3,均值3.52,表明达重度污染等级;Cd、As单因子污染指数P_(Cd/As)>1的土壤样品占比为63.2%和84.2%,表明土壤Cd、As达轻度污染等级.三七地上和地下部Cd、As、Pb含量分别为0.05~0.69、0.07~0.73,0.25~1.06、0.09~1.73和0.12~1.13、0.07~0.66mg/kgdw,Cd超标率为26.3%~36.8%,As、Pb无超标,表明三七易吸收Cd且存在超标现象,需重点关注.三七Cd含量与土壤Cd含量呈极显著正相关(p<0.01),As、Pb表现为负相关,生物浓缩因子BCF_(Cd)=0.03~3.5,BCF_(As)和BCF_(Pb)均<1,进一步表明三七对Cd具有较强的富集能力;转运系数表现为:TF_(Pb)(3.53)>TF_(As)(2.32)>TF_(Cd)(0.59),表明三七易将吸收的Cd储存于主要食用部位地下部(主根),其食品安全风险和人体健康风险值得关注.三七Cd、As、Pb每日摄入量均值分别为0.0026~0.0035、0.0043~0.0066和0.0026~0.0059mg/d,每日摄入量占每日允许摄入量ADI标准限值的百分比为3.3%~4.7%、4.3%~5.8%和1.2%~2.7%,表明三七中Cd、As具有较高的食品安全风险(ADI>1%).三七Cd、As、Pb靶标危害商数THQ>1的占比分别为42.1%~68.4%、84.2%~100%和0~31.6%,表明长期食用三七摄入Cd、As具有潜在人体健康风险.

土壤污染对中药材三七中重金属含量的影响

三七是我国传统珍贵药用植物,药用价值极高,其市场需求量和种植面积不断增长。三七种植区多位于西南土壤重金属高背景区,叠加频繁的矿业活动及农药化肥的不合理使用,使土壤重金属含量较高,导致三七吸收富集重金属,具有潜在食品安全风险。此外,三七中重金属通过食物链积累、传递进入人体,亦具有潜在人体健康风险。前期研究主要集中于种植连作障碍和药用活性方面,关于其对环境污染物吸收分配特征及影响因素的综述性报道较少。因此,本文基于三七种植区土壤重金属(Cd、As、Pb、Hg和Cu)污染现状,概述三七重金属吸收、分配及富集特征,重点分析土壤重金属总量与生物有效性、土壤理化性质和环境因素对三七重金属含量与分布的影响,为阻控吸收、降低三七重金属含量,保障三七食品安全提供理论依据和技术参考。

降低烟草吸收土壤镉的钝化技术及其机理研究进展

烟草是重要经济作物,且极易吸收镉(Cd),烟草中Cd已成为Cd进入人体的主要来源之一,通过调控措施降低烟草叶片Cd浓度,对保障烟草的品质安全与人体健康具有重要意义。综述了降低烟草Cd浓度的土壤Cd钝化技术,阐明了钝化剂的钝化机理(吸附、离子交换、沉淀、络合和离子拮抗作用等)及影响烟草Cd浓度的因素(包括土壤Cd浓度与化学形态、土壤pH、氧化还原电位、有机质浓度、阳离子交换容量、竞争性金属离子浓度等),阐述了常用钝化剂(石灰、羟基磷灰石、金属氧化物、生物炭、有机肥、海泡石、沸石和膨润土等)的钝化效率及其在实际应用的参数条件,并提出明晰烟草Cd含量标准体系、发展新型钝化材料、结合分子生物学技术调控等建议,以期为降低烟草Cd含量提供基础数据和技术参考。

三种含钙物质对土壤砷植物有效性的影响

综述含钙物质(生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)_(2))及石灰石(CaCO_(3)))对土壤理化性质(pH值、有机质成分及其含量)、土壤微生物群落结构和As赋存形态及生物有效性的影响与机制,及其对植物As吸收积累和As耐性的影响与机制.综述内容可为准确理解含钙物质影响土壤As的生物有效性和植物对As吸收积累的过程机制,进而合理选择含钙物质调控土壤理化性质降低土壤As生物有效性及其生态环境风险提供理论依据和技术参考,对保障土壤种植安全和作物食品安全具有一定现实意义.

野生鸡枞菌砷、铅和镉的含量与风险评价

云南省是野生菌的重要产地,亦是土壤重金属高背景区且存在重金属污染问题。野生菌极易从土壤中吸收、积累重金属,并通过食物链传递至人体,具有潜在食品安全风险和人体健康风险。目前围绕“土壤-野生菌-人体”系统重金属迁移及风险评价的研究较少。为此,本研究以云南典型野生鸡枞菌(Termitomyces albuminous,T.albuminous)及其生长土壤为研究对象,分析鸡枞菌及土壤中砷(As)、铅(Pb)和镉(Cd)的含量与分布特征;分析土壤重金属含量及理化性质(pH、TOC)与鸡枞菌重金属含量的相关关系;通过生物富集系数(bioconcentration factor,BCF)分析鸡枞菌(菌盖、菌柄)对重金属的富集能力及积累特征;采用单因子污染指数(single factor pollution index,P i)、综合因子污染指数(comprehensive factor pollution index,P)和靶标危害商数(target hazard quotient,THQ)评价鸡枞菌重金属的潜在食品安全风险与人体健康风险。结果表明,(1)鸡枞菌菌盖Cd含量与土壤pH及Cd含量均呈显著正相关(P<0.01),TOC与土壤Cd含量呈显著正相关性(P<0.01);(2)鸡枞菌菌盖和菌柄As、Pb和Cd检出率为100%,超标率为41.7%~100%,且菌盖Pb、Cd含量均高于菌柄;(3)菌盖和菌柄BCF_(As)<1、BCF_(Pb)<1,BCF_(Cd)=6.53~307,表明鸡枞菌对Cd的富集能力较强;(4)所有鸡枞菌样品P_(Pb)和P_(Cd)>1,表明Pb和Cd含量超过食品卫生三级标准,为重度Pb、Cd污染食品,且总重金属综合污染指数P>2.39,表明为中度以上污染,具有较高的食品安全风险;(5)成人THQ_(As)、THQ_(Pb)、THQ_(Cd)>1占比50%、100%和75%,儿童THQ_(As)、THQ_(Pb)、THQ_(Cd)>1占比0%、0%和8%,表明鸡枞菌中As、Pb和Cd对成人具有潜在人体健康风险,对儿童无风险或风险较低。

1956—2018年云南省临沧市气温变化特征

云南省临沧市位于西南高原区域,地理位置特殊、气候类型多样,研究其气温变化特征对区域生态环境治理和指导农业生产具有重要意义,为相似区域的气温变化特征分析与农业生产调控提供参考。基于云南省临沧市8个气象站点1956—2018年气温观测资料,应用线性倾向估计、累积距平、气候异常指数、Mann–Kendall突变检验等方法,分析临沧市气温的年际、年代际及四季变化趋向和异常特征。结果表明:(1)63年来临沧市气温总体呈上升趋势(0.021℃/10 a),年平均气温为17.6℃,年及季平均气温均通过α=0.05显著性检验;(2)四季气温均呈增长趋势,春、夏、秋、冬增长率分别为0.018℃/10 a、0.022℃/10 a、0.022℃/10 a、0.024℃/10a,冬季增温幅度最大;(3)气温在1989年发生突变,冬季气温异常值较其他季节最大,正异常为主,变幅最大;(4)气温年较差变幅差异较大,年代际平均气温增幅明显加快,平均最低气温为8.78℃,平均最高气温为28.7℃。

土壤中微生物植酸酶的活性及其提高方法与应用

磷是有限不可再生资源,土壤缺磷是植物生长和农作物生产的主要限制因子之一。无机磷肥施入土壤后,极易被土壤固相吸附或与金属阳离子形成难溶性络合物或转化为有机磷,导致其生物可利用性降低。土壤磷主要以有机磷形式存在,占比20%-80%。有机磷又以植酸(盐)为主要成分,占比约50%。植酸不可被植物直接吸收利用,需在专一性酶植酸酶作用下经脱磷酸化水解释放磷供植物吸收。土壤植酸酶主要来源于微生物,易受温度、pH、土壤吸附、钙含量及钙磷比、底物含量和有效性等影响,导致酶活降低甚至失活。如何保持或提高土壤中植酸酶活性,进而提高土壤内源植酸磷的利用率,对降低外源磷肥施加和保障农业生产具有重要意义。本文综述微生物植酸酶的来源、分类与作用机制及土壤中植酸酶活性的影响因素,重点阐述保持或提高其活性的方法及实际应用效率。针对土壤植酸酶活性低和稳定性差的问题,对通过调控最适pH范围、提高热稳定性、将植酸酶负载于纳米材料和基因工程改造等改善植酸酶性质的方法进行展望。综述内容可为理解土壤中植酸酶活性的影响因素,进而提高土壤内源植酸磷的利用效率提供理论依据和技术参考,对减少外源磷肥施用、降低磷流失和土壤面源/水体污染风险及保障农业可持续发展具有一定的现实意义。

钙磷对蜈蚣草淹水胁迫响应的调控效应

蜈蚣草(Pteris vittata)是世界上第一个被发现的砷超积累植物,是砷污染土壤植物修复的理想材料。淹水胁迫是影响蜈蚣草生长和分布的重要环境因子,限制其在高水分环境中的应用。研究蜈蚣草对淹水胁迫的响应及其调控措施具有重要的现实意义。钙(Ca)和磷(P)可提高植物对干旱、低温、盐碱等逆境胁迫的抗性,促进其生存和生长。然而,关于Ca、P对植物淹水胁迫响应及其调控效应的研究较少。本研究以蜈蚣草为对象,分析饱和持水量(相对含水率35%)和淹水胁迫(相对含水率40%)对叶片光合速率、超氧化物歧化酶(SOD)活性、细胞膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量及生物量的影响,以不添加Ca、P为对照(CK),研究Ca、P对蜈蚣草淹水胁迫抗逆性的调控效应。结果表明:相较于35%含水率,40%含水率淹水胁迫使叶片光合速率降低30.8%,SOD活性降低71.7%,MDA含量提高46.4%,生物量降低77.3%,表明淹水胁迫使蜈蚣草抗氧化胁迫能力降低,使叶片光合速率和生物量均显著下降(P<0.05);淹水胁迫时,添加5~20 g·kg^(-1)Ca和0.1~0.2 g·kg^(-1)P使叶片光合速率、SOD活性和生物量较CK分别提高0.15~1.65、0.58~1.91和0.91~5.01倍,MDA含量降低14%~36.1%,表明Ca、P可缓解淹水胁迫对蜈蚣草的不利影响,且缓解作用随Ca、P添加量的升高而增强;相关性分析证实,添加Ca、P显著降低含水率与叶片光合速率、SOD活性、生物量的负相关性,及含水率与MDA的正相关性,且该趋势随Ca、P添加量的升高而增强,表明添加Ca、P使蜈蚣草对淹水胁迫的抗逆性提高。因此,Ca、P可通过提高抗氧化酶活性,增强活性氧清除能力,减轻膜脂过氧化,从而维持较高的光合活性,进而提高蜈蚣草对淹水胁迫的耐受性。