猪粪中铜对东北黑土的污染风险评价

集约化养殖使用大量铜(Cu)作为饲料添加剂,养殖废物的排放和利用可导致一定的环境问题.本文以东北黑土为供试材料,通过在盆栽试验中添加不同Cu浓度的猪粪来模拟不同施肥年限的菜园土,研究土壤中Cu累积对小白菜地上部分Cu浓度、地上部分生物量、土壤微生物生物量碳和土壤酶(脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶)活性的影响.结果表明:单独施用猪粪显著增加了小白菜地上部分生物量,对其Cu浓度则没有显著影响.猪粪的施用在一定时期内显著促进了脱氢酶和脲酶的活性,但随土壤Cu浓度的增加,脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性逐渐受到抑制.当土壤全Cu浓度达到301.3mg.kg-1后,小白菜地上部分生物量、土壤微生物生物量碳及脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性均受到强烈抑制.小白菜地上部分Cu浓度与土壤全Cu和水溶态Cu浓度呈显著正相关(P<0.01),而地上部分生物量与土壤全Cu浓度呈显著负相关(P<0.05).研究表明,可用于种植蔬菜的黑土Cu浓度阈值应小于301.3mg.kg-1.

红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响

利用中国科学院桃源农业生态试验站坡地不同利用方式长期定位观测试验场农田、自然恢复和茶园土壤为研究对象,直接从土壤中抽提总DNA,应用T-RFLP和RT-PCR技术研究红壤坡地利用方式对土壤细菌群落结构的影响。结果表明,红壤坡地三种土地利用方式土壤细菌多样性指数农田>茶园>自然恢复(p<0.05),但土壤细菌数量茶园>自然恢复>农田(p<0.05),茶园土壤细菌数量是农田的8.76倍。基于T-RFLP图谱的样品间相似性指数和主要限制性片段(T-RFs)定性分析均表明,农田与茶园和自然恢复土壤均存在显著的差异(p<0.05),而茶园和自然恢复土壤细菌群落比较相似。不同土地利用方式土壤有机质、有效磷和速效钾均对土壤细菌群落结构产生显著影响(p<0.05)。综合考虑经济效益和保持红壤坡地的可持续利用,茶园将成为中国南方红壤丘陵坡地可持续利用的一种有效方式。

金华市郊10种杂草的热值和灰分含量及其适应意义

在金华市郊,选择了婆婆纳(Veronica didyma)、水蓼(Polygonum hydropiper)、车前(Plan-tago asiatica)、北美车前(Plantago virginica)、毛茛(Ranunculus japonicus)、商陆(Phytolacca acino-sa)、鹅观草(Roegneria kamoji)、早熟禾(Poa annua)、北美独行菜(Lepidium virginicum)、窃衣(Tori-lis japonica)等10种常见杂草,测定了生殖生长时期这些杂草不同器官的热值和灰分含量。研究结果表明,10种杂草花穗、叶、茎和根的干重热值的平均值分别为15.942、14.293、13.344和13.463 kJ/g,去灰分热值平均为16.983、16.219、14.480和15.233 kJ/g,整体上表现出花穗>叶>根>茎的趋势;10种杂草的花穗、叶、茎和根中的平均灰分含量为6.127%、11.899%、8.071%、11.383%,叶片和根中的灰分含量较高,花穗与茎中的较低。对于北美车前来讲,随着生长时间的推移,北美车前的营养器官热值下降,随着种群密度的上升,北美车前的繁殖器官干重热值上升。采取低热值策略可能是杂草适应严酷环境的选择方式,具有进化上的积极意义。

氮肥优化减施对土壤氮磷累积及蔬菜产量品质的影响

针对长期不合理高化肥投入量导致城郊区菜地土壤环境恶化的现状,为探讨氮肥减施对城郊区菜地土壤氮磷累积及蔬菜产量品质的影响,应用田间小区试验,研究了长沙市郊2种不同菜地土壤中,氮肥减施20%与缓释尿素,脲酶抑制剂/硝化抑制剂,土壤调理剂配合施用的环境和农学效应。结果表明:与常规施肥处理相比,采用缓释尿素减施20%化学氮肥(80%N(CRU))有效降低了菜地土壤Olsen-P和NO3--N的含量,减少了其面源污染风险,但该处理蔬菜可食部分容易累积硝酸盐,也增加了食用风险;通过添加脲酶抑制剂/硝化抑制剂减施20%化学氮肥(80%N+QD),生育中期土壤NH4+-N含量和蔬菜鲜样产量分别增加了69.2%,262.0%(p<0.05)和2.5%,12.1%(p<0.05),对土壤Olsen-P、NO3--N以及可食部分硝酸盐含量影响不显著;减施20%化学氮肥配以添加土壤调理剂(80%N+SC)在2种种植年限的菜地中效果欠稳定。兼顾经济、食用风险、生态环境等效益,建议在高肥力菜地施肥实践中,氮肥减施与脲酶抑制剂/硝化抑制剂配合施用。

施氮对水稻土N_2O释放及反硝化功能基因(narG/nosZ)丰度的影响

以紫潮泥和红黄泥两种不同质地的水稻土壤作为研究对象,通过室内培养试验,分析施用硝态氮肥对N2O释放和反硝化基因(narG/nosZ)丰度的影响,并探讨反硝化基因丰度与N2O释放之间的关系。结果表明,施用硝态氮显著增加两种水稻土的N2O释放量。在72h培养过程中,施氮改变了紫潮泥反硝化基因(narG/nosZ)的丰度,但并未明显影响红黄泥反硝化基因(narG/nosZ)丰度。通过双变量相关分析发现,除了紫潮泥narG基因外,其它的反硝化基因丰度和N2O释放之间并没有显著相关性。

不同磷素水平对水稻根系生长及部分营养元素吸收的影响

以珍汕97B和密阳46为研究材料,采用营养液培养,研究1mg/L,10mg/L和20mg/L 3种不同磷质量浓度对水稻根系生长、根系阳离子交换量(CEC)及部分矿质元素吸收的影响.结果表明,较低的外源磷素水平(1 mg/L)显著提高植株总根长、根体积、根表面积和根直径.低磷水平可以降低2个品种根系阳离子交换能力;高磷水平处理10d和20d时,2个品种水稻根系阳离子交换能力表现不同,其中珍汕97B根系阳离子交换量在2个时间段均显著增加,较对照分别增加24.9%和16.33%;而密阳46则较对照差异不具有统计学意义.从外源施磷水平对水稻植株地上部分和地下部分磷来看,低磷处理显著降低了2个品种植株地上与地下部分磷元素的积累,并影响其对Fe,Mn和Zn的吸收和运转;高磷(20mg/L)处理后,促进了幼苗磷素吸收和积累,对铁(Fe),锰(Mn)和锌(Zn)的吸收与积累也因品种不同而出现不同的变化特点.不同的外源磷素施用对2品种铜元素的吸收和运输影响较小.

硝化抑制剂对蔬菜土硝化和反硝化细菌的影响

土壤N素循环主要是微生物驱动的转化过程,然而对其的驱动与调控机理了解还很不够。选取长沙黄兴镇蔬菜基地两种蔬菜土研究硝化抑制剂(DCD)对N素转化过程及功能微生物的影响。试验通过室内土壤培养,处理为单施尿素(CK)和尿素与硝化抑制剂双氰胺配合施用(DCD),重复3次。在培养过程中系统监测了土壤中NH+4-N、NO-3-N含量变化,同时采用荧光定量PCR(real-time PCR)方法研究硝化抑制剂对土壤中氮素转化功能基因丰度的影响。结果表明:在培养过程中DCD处理使两个供试土壤的NH+4浓度稳定在较高水平,而NO-3浓度则明显低于对照;施用DCD导致土壤中硝化基因amoA丰度显著减少,而对16S rRNA和反硝化基因nirK丰度没有产生明显影响。因此,DCD在菜地土壤中主要通过抑制氨氧化细菌的繁衍来抑制硝化作用。

氮肥优化减施对土壤-莴苣系统氮磷平衡及产量效益的影响

采用田间小区试验,研究了氮肥减施20%(80%N)与施肥优化[施缓释尿素并减氮20%(80%N+CRU)、氮肥减施20%并添加脲酶抑制剂/硝化抑制剂(80%N+QD)、氮肥减施20%并添加土壤调理剂(80%N+SC)]对土壤-莴苣系统氮磷平衡以及产量效益的影响。结果表明:3种优化减氮处理均在一定程度上降低了菜地土壤NO3--N(硝态氮)、Olsen-P(有效磷)含量及硝化率水平,从而降低了氮磷流失进入环境的风险;同时减氮处理还提高了土壤氮素的利用效率,增加了蔬菜鲜样产量及菜农实际收入,效益明显。其中,80%N+CRU处理降低土壤NO3--N和Olsen-P含量最为明显,但该处理植株可食部分容易累积硝酸盐,收获时莴苣茎硝酸盐含量显著高于常规施肥处理(CF)和《农产品安全质量无公害蔬菜安全要求》(GB18406.1—2001)(P<0.05);80%N+QD处理对各时期土壤Olsen-P及蔬菜可食部分硝酸盐含量影响较小,却显著降低了菜地土壤的硝化率水平(P<0.05),从而提高了养分利用效率,同时与CF处理相比,该处理较大幅度增加了莴苣鲜样产量(茎21.7%,叶7.6%)、总收入(13.0%)、实际收入(14.0%)和产投比(14.2%),是最佳减氮优化处理。试验地80%N+SC处理效果不稳定,与常规施肥差异不显著。兼顾经济、食用风险、生态环境等效益,建议在高肥力菜地土壤中,氮肥减量与脲酶抑制剂、硝化抑制剂配合施用。

西澳大学学者访问亚热带农业生态所

3月22-25日，澳大利亚西澳大学（University of Western Australia）自然与农业科学学院（Faculty of Natural and Agricultural Sciences）院长Tony O’Donnell教授应中科院亚热带农业生态所学术委员会主任吴金水研究员的邀请，到该所进行学术交流访问。

长期种植蔬菜后土壤中氮、磷有效养分和重金属含量变化

利用区域采样调查的方法,研究了长沙市郊3类不同种植年限菜地土壤有效态氮、磷和重金属的累积差异,并对其累积风险和可能来源作了初步分析.结果表明:随着种植年限的增加,长沙市郊菜地土壤硝态氮(NO3--N)、有效磷(Olsen-P)和重金属累积量均显著增加,蔬菜种植1～2年(宁乡县)、10～15年(长沙县)和30年(开福区)后土壤NO3--N平均含量分别达21.1、42.0和49.5mg·kg-1;Olsen-P平均含量分别达31.9、146.9和219.9mg·kg-1;重金属以Cd累积最明显,平均含量分别达0.33、0.52和1.40mg·kg-1.重金属按累积指数排序为:Cd>>Cu>Pb>Ni>Zn.主成分分析和聚类分析表明,速效钾、pH、有机质、铵态氮等主要由自然因素决定,而Olsen-P和NO3--N等与重金属具有相似的累积特征,主要受人为施肥影响.长沙市郊菜地土壤环境和健康质量不容乐观,种植年限越长,氮、磷和重金属累积量越高,菜地土壤重金属与氮、磷来源相似,可能与菜地长期施肥活动有关.

多年蔬菜连作对土壤氨氧化微生物群落组成的影响

为揭示农业生产中长期大量施用化学肥料对土壤硝化过程微生物种群的影响及其与土壤硝化能力的偶联关系,本研究通过在长沙黄兴蔬菜基地采集长期连作蔬菜(20 a以上,VL)和短期蔬菜种植地(2 a左右,VS)表层土壤(0～20 cm),利用末端限制性片段多态性(T-RFLP)和实时定量PCR(Q-PCR)等手段系统研究了蔬菜连作对氨氧化细菌(ammonia-oxidizingbacteria,AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的组成和丰度的影响及其与土壤硝化势的偶联关系.结果表明,长期蔬菜连作显著使得土壤中AOB amoA的组成趋于单一,同时也影响了土壤中AOA amoA的群落组成;RDA分析结果表明,影响AOB amoA群落结构的主要土壤因素为土壤pH以及Olsen-P的含量.土壤中AOA amoA基因拷贝数明显高于AOB,平均为细菌丰度的6倍,但土壤硝化势(PNF)与土壤中AOB amoA基因丰度成显著的正相关,而与土壤中AOA amoA基因丰度没有显著的相关性.尽管多年蔬菜连作对AOB和AOA丰度的影响还不清楚,却使得AOB优势种群富集,土壤硝化能力增强.

水稻土细菌硝化作用基因(amoA和hao)多样性组成与长期稻草还田的关系研究

以中国科学院桃源农业生态试验站长期定位试验的土壤样品为对象,采用PCR扩增、克隆文库构建以及序列测定等分子生物学技术分析稻草还田对亚硝化功能基因amoA和hao多样性的影响.结果表明,水稻土稻草还田处理(氮磷钾+水稻秸秆,SR)降低了amoA和hao基因的多样性,其Shannon指数分别为3.7和3.2;而氮磷钾处理(CK)的Shannon指数达到4.0和3.7.LIBSHUFF分析比较CK和SR处理克隆文库的差异,结果显示amoA和hao基因处理间群落结构p值分别为0.002和0.001,均达到极显著水平.序列分析结果表明,对于amoA基因,只检测到与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)相似的以及与未知的amoA基因相似的基因,并且与Nitrosospira相似的只出现在SR处理中,相似率达96%以上,而与未知的amoA基因相距最近的已知菌属也是Nitrosospira;获得的hao基因则分布于变形菌门(Proteobacteria)中的3个纲(α、β、γ),其中CK处理获得的hao基因主要与Silicibacter、甲基球菌属(Methylococcus)相似,SR处理获得的基因主要与亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)亲缘关系较近.系统发育树分析显示亚硝化基因(amoA、hao)在这2个处理中可被分为4个基因簇(Cluster),稻草还田使亚硝化细菌群落发生了明显的分异,出现了基因聚类现象,并且在amoA基因树图中出现了只由SR处理构成的分支(ClusterⅣ).总体来说,长期稻草还田降低了亚硝化基因amoA和hao的多样性,明显改变了亚硝化细菌群落结构.

不同利用方式对红壤坡地微生物多样性和硝化势的影响

采集了中国科学院桃源农业生态试验站红壤坡地农田、自然恢复林和茶园土壤样品,采用末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)技术分析土壤细菌、古菌、氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的多样性,采用好气培养法测定不同土壤的硝化势,研究不同土地利用方式对微生物多样性和硝化势的影响。结果表明:土壤AOB和AOA多样性指数差异不显著,且在3种不同土地利用方式中呈现相同的趋势,均为农田=茶园>自然恢复林;通过RDA分析发现,不同利用方式造成土壤理化性状的改变是影响土壤AOA和AOB群落结构的主要原因;好气培养法测得不同土壤硝化势农田最高,茶园次之而自然恢复林最低;相关性分析显示,硝化势与细菌16S rRNA、AOA和AOB amoA基因多样性指数呈显著正相关,其中与AOA amoA基因关系最为密切;总体来说,红壤坡地不同利用方式改变了土壤细菌、古菌、AOA和AOB的多样性,土壤AOB和AOA积极参与了土壤的硝化过程,且AOA在氨氧化微生物群落生态功能中占有重要地位,AOA比AOB与硝化势的关系更为密切。

浦东新区乡镇中小学生零食行为现况

目的了解上海市浦东新区乡镇地区中小学生零食行为现状,为指导学生合理零食提供科学依据。方法整群抽取浦东新区乡镇地区2所小学、2所初中及2所高中学生1 469名,对零食行为进行问卷调查。结果学生最喜欢吃的零食前4位为饮料、冷饮、奶及奶制品、薯类,超过70%的学生首选以上4类食品;最喜欢喝的饮料前3位为碳酸饮料、茶饮料、果蔬饮料,超过75%的学生首选以上3类饮料。选择零食的首位依据为口味,学生选择的比例超过80%;只有约6%的人不是每天喝饮料。结论浦东新区乡镇地区学生零食行为仍存在一定问题,应引起关注。