摘要:氮氧化物是引发全球气候变暖和臭氧污染等大气污染问题的重要原因之一。随着全球农业活动强度的不断加大,农田土壤氮氧化物的排放量显著攀升,成为迫切需要解决的环境问题。本文系统综述农田土壤氮氧化物排放的时空分布特征,归纳影响排放的主要驱动因素及其潜在机制,介绍当前具有应用前景的减排技术,并提出农田氮氧化物减排过程中面临的主要问题与挑战,为未来减排政策的制定和技术创新提供理论支持与实践指导。
摘要:为探究种植及烹饪对稻米砷和镉生物可给性的影响,本研究采用生理原理提取法(PBET)研究烹饪方式对不同水分管理条件下种植的稻米中有害元素砷和镉生物可给性的影响并揭示铁对两种元素生物可给性的影响。结果表明:同一种烹饪条件下,稻米碑、镉本底含量与消化溶出量呈显著正相关,其中砷平均溶出量大小趋势为淹水种植 (0.60mg?kg-1)> 间歇淹水( [0.52mg kg-1 )>落干种植 (0.49mg?kg-1) ,镉平均溶出量大小趋势为落干种植 (0.052mg?kg-1)> 间歇淹水 (0.038mg?kg-1)÷ 淹水种植(0.030mg?kg-1) 。烹饪后稻米砷和镉生物可给性平均为 51.7% 和 21.3% ,相较于水米比例1:1,高水分烹饪(水米比为5:1和10:1)可显著降低砷和镉生物可给性,平均降幅分别为 9.4% 和 16.0% 。铁元素动态释放与砷溶出存在显著协同效应 r=0.44~0.80 ,而对镉生物可给性呈现抑制趋势 (r=-0.49~-0.56) 。研究表明,可通过优化种植水分管理(如落干种植降低稻米砷含量)、优化烹饪参数(水米比5:1以上)及强化谷物铁营养调控等实现稻米砷和镉暴露风险防控。
摘要:为探究再生黑水(Reclaimed blackwater,RBW)在农业浇灌中对土壤质量和作物生长的影响,以苋菜、空心菜、白菜3种作物为试验对象,用经厌氧处理45d的黑水进行浇灌,设置 RBW1(50%)Ω,RBW2(100%) 为处理组,以CK(清水)作为对照开展试验。结果表明:与CK处理相比,经过RBW处理后,土壤综合肥力提升了 1.85%~31.52% ,且 RBW2 处理组土壤肥力更高;土壤中细菌群落 ∝ -多样性指数未产生显著差异( P>0.05 ),且优势菌门种类(Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteriota、Acidobacteriota)未改变;作物株高、根长、鲜质量、干质量和可溶性糖含量均有显著提高, RBW2 处理组结果优于 RBW1 处理组,而维生素C(VC)含量下降了14.63%~62.36% ,但均高于 1mg?g-1 ,仍属于高VC含量作物。研究表明,采用RBW浇灌可提高土壤肥力、维持土壤微生物多样性以及促进作物生长。
摘要:为获得高效镉吸附菌株,本试验从镉污染土壤中分离得到两株细菌,命名为T1和T2。经形态学观察及16SrRNA序列比对,鉴定其均为铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)。通过生长曲线分析、吸附试验、扫描电镜(SEM)傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,系统比较了两株菌在不同镉浓度下的耐受性、吸附能力及其机制。结果显示:在 0~30mg?L-1Cd2+ 浓度下,T2较T1提前2h进入对数期;而在40\~50mg?L-1 下, T1 较T2提前 6~8h 进入对数期。T2在50,250,450mg?L-1 Cd2浓度下的吸附率分别为84.02%.56.80%.32.83% ,显著高于T1的 62.40%.23.22%.6.50% ;在 Cd2+ 浓度为 50mg?L-1 的条件下,T2总镉吸附量为 42.18mg?g-1 ,高于T1的 30.78mg?g-1 。T1主要通过胞内吸附(占总吸附量的 75.53% ),而T2则以胞外吸附为主(占 61.35% )。FTIR与XPS分析表明羟基、羧基和醚键等官能团在吸附过程中发挥关键作用,T2菌株表面活性基团数量高于T1。研究表明,T2菌株表现出更强的镉吸附能力,主要依赖胞外吸附机制,在镉吸附量方面显著优于T1。
摘要:为阐明农业有机投入品来源溶解性有机质(DOM)、纳米塑料(NPs)表面官能团异质性与阳离子价态 (Na+/Ca2+ 协同调控NPs聚集的机制,本研究选取3种 DOM(BCDOM,WSDOM,CMDOM) 及无官能团 NPs(NPs-Bare) 、羧基 ΔNPs(NPs-COOH 和醛基聚苯乙烯NPs(NPs-CHO ,通过聚集动力学实验,结合动态光散射和Zeta电位分析,系统探究DOM类型、NPs官能团及电解质浓度( ΔNa+ 100~800mmol?L-1 Ca2+10~60mmol?L-1) 对NPs聚集的耦合效应。结果表明:DOM对NPs的影响具显著来源依赖性,富蛋白质的CMD0M 在 Na+ 体系中对3种NPs聚集的抑制作用最强(近完全稳定),高芳香性的 BCD0M 抑制作用最弱, WSD0M (含木质素/糖类)居中;Na+ 体系中DOM显著提升临界聚集浓度(如NPs-Bare的临界聚集浓度自 600mmol?L-1 升至 800mmol?L-1. ;高浓度 Ca2+ 通过桥联作用介导 CMDOM/WSDOM 促进 NPs-COOH/NPs-CHO 聚集(临界聚集浓度降低);NPs官能团对DOM的稳定作用有较大影响, CMD0M 对NPs-COOH 稳定作用最强, CMDOM 对NPs-Bare抑制作用的强度低于 ΔNPs-COOH 但高于NPs-CHO,NPs-CHO呈现出复杂的电荷响应。研究阐明了农业多源DOM、NPs官能团异质性与阳离子价态协同调控异质聚集的机制,DOM的来源特性决定其抑制效率,阳离子价态可以调控聚集作用方向,NPs官能团特性影响聚集作用的响应程度。
摘要:本研究通过稻壳生物炭负载三唑酮高效降解菌 SM3(Stenotrophomonas maltophilia),系统评估了其对三唑酮污染土壤的修复效能及其作用机制。研究采用单因素优化实验确定最佳降解条件:初始污染物含量 20mg?kg-1 、投加量 5%(m/m) 、土壤含水率66% 、环境温度 。在此条件下,处理组(SMDP)的三唑酮降解率达 79.14% ,较自然衰减组提升54.9个百分点。21d培养周期数据显示,SMDP处理显著改善土壤理化性质: pH 恢复至 7.72±0.03 (接近原土7.76);速效钾含量提升至 244.11mg?kg-1 1 (+1.71%) ;有效磷稳定在 ;硝态氮降至 0.57mg?kg-1(-14.92%) ;氨态氮增至 13.47mg?kg-1(+1.28%) 。16SrRNA测序分析表明该处理同时诱导了变形菌门(相对丰度增加 39.78% )等关键菌群的显著演替,稻壳生物炭负载SM3添加会影响土壤的细菌群落结构组成。
摘要:生物炭是土壤改良剂,铁基材料则有助于有机污染物的降解。本研究旨在探讨生物炭与铁基材料混合施用对土壤中噻虫嗪(TMX)降解的影响及其机制。通过开展吸附试验和土壤模拟实验,分析生物炭和铁基材料联合施用对TMX的吸附效果及降解的影响与机制。结果表明:秸秆生物炭具有更大的吸附容量,且吸附强度弱于果壳生物炭,更有利于发生表面化学反应。单独施用生物炭可通过较强的吸附作用固定土壤中的TMX,延缓其降解,而零价铁显著促进TMX的降解,尤其与秸秆生物炭混合施用时,降解率达到 85.7% 。土壤TMX的降解以化学反应为主,秸秆生物炭与零价铁联合施用下,微生物的作用约占 12.0% 。生物炭与铁基材料的混合施用显著提高了脲酶和过氧化氢酶活性。研究表明,生物炭与铁基材料的联合施用在改善土壤性质的同时,对TMX污染的阻控与修复方面展现出了较好的应用潜力。
摘要:本研究综合运用量子化学计算、相关性分析以及岭回归模型的构建等方法,分析了不同长度烷烃与胡敏酸(HA)的分子间相互作用及影响因素。结果表明:随着正构烷烃链长增加,其与HA分子的结合能、相互作用逐渐增强,主要由范德华(vdW)力驱动;中长链烷烃( C13-20) 由于具有更大的分子接触面积而表现出明显高于短链烷烃 (C8-12) 的结合能和相互作用强度。且烷烃分子-HA复合团簇的静电势分布呈现显著异质性。相关性分析表明,烷烃-HA结合能(负值的绝对值)及弱相互作用强度都与原子个数、HOMO轨道能级、分子体积、vdW总表面积、vdW负电表面积等呈极显著正相关( P<0.05 。通过岭回归模型( R2≈0.65 可知vdW负电表面积对结合能和弱相互作用的影响最大。烷烃链长的增加致使范德华接触面积增加和分子链缠绕效应显著增强,提升了其与HA的结合能力,且分子表面电性(尤其是vdW负电表面积)是调控该相互作用的核心因素。
摘要:本文采用文献计量学方法,利用CiteSpace和VOSviewer软件对1990—2024年Webof Science(WoS)和中国知网(CNKI)数据库中有关土壤锑(Sb)污染研究的文献进行系统分析。结果表明:相关内容在近5年(2020—2024年)的发文量显著增长,占35年总发文量的1/3。英文文献发展历程可分为3个阶段:萌芽期(1990—2004年)主要聚焦Sb分析测定方法的建立与污染源识别,通过实际样品分析验证技术的可靠性;发展期(2005—2014年)系统探究Sb在土-水界面的吸附/解吸过程、氧化/还原耦合机制,以及进行生态毒性与健康风险评估;交叉融合期(2015—2024年)则深度融合微生物学、材料科学和大数据技术,围绕修复材料开发、微生物转化过程及健康影响开展多维度研究。中文文献研究形成四大热点:“Sb分析研究技术”“土壤中Sb的固定"“矿区污染及生态风险评估"和"Sb修复与健康风险评估”,表现出研究从基础方法向污染机理、风险评价及修复技术的系统性推进。未来需深入微观机制、强化复合污染研究、开发高效修复技术,并加强标准完善与国际合作,以应对土壤Sb污染的复杂挑战。
摘要:为探究不同改良剂对天然富硒区高镉土壤的阻镉效果,本试验选择小白菜为研究对象,以生物炭、钙镁磷肥为改良剂,通过盆栽试验探究了单一和复配施用对小白菜镉吸收转运及土壤镉形态的影响。结果表明:与对照相比,各改良剂处理小白菜株高、根长和地下部干质量分别增加了 3.04%-11.14%.8.77%-23.07% 和 10.42%~58.33% 。除单施生物炭处理外,其余改良剂处理小白菜地上部干质量较对照显著增加了 8.23%~17.95% 。两种改良剂的施用均提高了小白菜过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,尤以高添加量生物炭与高添加量钙镁磷肥复配处理的抗氧化酶活性提升最大,POD和CAT活性分别为对照处理的1.42倍和1.73倍;而同时丙二醛(MDA)含量较对照处理下降了 9.68%~38.03% 。所有改良剂处理小白菜地上部和地下部镉含量均较对照下降,高添加量生物炭与高添加量钙镁磷肥复配处理使小白菜地上部和地下部镉含量分别下降了 13.99% 和 30.28% 。与种前相比,施用改良剂导致土壤可交换态镉占比下降了 4.01%~12.55% ,残渣态镉占比增加了 5.76%~23.23% ,镉形态呈现向更稳定形态转化是其主要原因。研究表明,生物炭与钙镁磷肥复配处理有较好的阻镉效果,但真正解决富硒高镉土壤中植物镉含量超标问题还应与其他措施联用。
摘要:为探究定向驯化方式对群落污染物降解能力以及组成动态变化的影响,本研究从低铬 (Cr) 污染大豆根际土壤中获得菌群DDⅡI,通过倍增液体培养基中Cr(VI)浓度( 25,50,100,200mg?L-1) 对DDⅡ进行定向驯化,并在每次浓度倍增时进行人工选择获得不同菌群。比较不同菌群的 Cr (V)降解能力,同时通过16SrRNA研究群落组成动态变化。结果表明:获得了4个 Cr(M) 浓度下降解效能最优菌群DT1\~DT4,发现DT4在初始浓度为 50,100mg?L-1 和 200mg?L-1 时 72hCr(U) 降解率达 99.4%.55.1% 和17.7% ,降解率均显著高于其他菌群,显示出其在不同污染程度下的广泛应用潜力。16S rRNA分析显示,从菌群DT1到DT4的驯化过程中,Shannon指数下降 73.7% ,Simpson指数下降 40.8% ;同时沙雷氏菌属(Serratia)相对丰度由 0.3% 提升至 68.4% ,芽孢杆菌属(Bacillus)由 2.4% 增至 17.8% ,表明功能导向的人工选择驱动了核心降解功能模块的优势菌属富集。研究表明,梯度压力耦合人工选择的定向驯化策略可有效优化菌群结构与功能,从而为农田土壤Cr污染的生物修复提供了高效菌群资源和科学依据。
摘要:以镉污染农田土壤为修复对象,构建了“化学活化-电动迁移-吸附移除"的快速电动减量化修复技术,通过电动土柱试验,分析了土壤pH、镉含量和化学形态的变化,系统探究了该技术对土壤镉的迁移和去除机制。结果表明:活化剂柠檬酸的加入提高了体系电流,降低了土壤孔隙水pH,提高了土壤孔隙水中镉的浓度;土壤镉含量呈现从阳极向阴极逐渐增加的趋势,显示土壤镉在电场作用下向阴极迁移;在阴极设置阳离子交换树脂吸附层,有利于减少土壤镉在阴极的积聚,同时缓和了阴极附近土壤pH 的升高;在 1V?cm-1 电压梯度下7d内土壤总镉去除率达 77.1% ,进一步提高至 1.5V?cm-1 可获得 90.8% 的土壤总镉去除率;土壤镉的BCR化学形态分级表明,本技术可快速降低弱酸可提取态、可还原态和可氧化态的镉形态含量。
摘要:生物质炭具有氧化还原活性,可作为电子穿梭体加速铁矿还原,从而加剧了铁矿中三价砷[As(ⅢI)]的释放风险。本研究制备负载二氧化钛 (TiO2 改性生物质炭,选用铁还原模式菌、硫酸盐还原和产甲烷富集菌液为微生物菌种模拟稻田的厌氧铁还原、硫酸盐还原和产甲烷环境,评估 TiO2 负载生物质炭在不同还原环境下吸附As(II)的稳定性,探究其加速含As(I)的水铁矿[As(II)-FH]还原过程中对As(II)释放的影响。结果表明: TiO2 负载赋予了生物质炭吸附As(ⅢI)的能力,有氧环境中,不同温度制备的 TiO2 负载生物质炭对As(II)的吸附量为 1.35~1.73mg?g-1 ;当转化为厌氧微生物和阴离子共存的铁还原、硫酸盐还原和产甲烷环境时,仍然保持 39.4%~70.4% 的 As(I) 吸附能力;砷吸附容量随着氧化还原电位的降低而减小。厌氧微生物还原As(III)-FH培养实验结果表明:不同温度下制备的 TiO2 负载生物质炭依然具有电子穿梭能力,但介导亚铁生成的效率比常规生物质炭低(0.207\~0.542 mmol· Us. 0.301~0.918mmol?h-1) ; TiO2 负载生物质炭通过吸附磷酸根,减少蓝铁矿生成量,加速菱铁矿的生成;TiO2 负载可有效降低As(II)-FH还原过程中As((II)的释放速度和最大释放量,降低As(II)的释放风险。研究表明,利用 TiO2 吸附As(ⅢI)抗干扰能力强的特点,通过负载 TiO2 改性生物质炭,可在模拟的厌氧铁还原、硫酸盐还原和产甲烷环境中降低As(ⅢI)的释放风险,有助于推动 TiO2 负载生物质炭应用于稻田砷污染修复。
摘要:为探明砂姜黑土中不同氮素条件下铁铝氧化物对土壤有机碳的固持作用,依托氮肥减量长期(开始于2017年)定位试验,研究了不同施氮水平下砂姜黑土铁铝氧化物的变化及其与有机碳库含量、组分的关联特征。田间试验设置不施氮肥(CK)氮肥施用量 157.5kg?hm-2(NL1) 、氮肥施用量 225.0kg?hm-2(NL2)3 个处理,单个小区面积 60m2 ,每个处理3个重复。结果表明:氮肥施用提升了土壤碱解氮含量,但降低了土壤pH值,土壤无定形态和络合态铁铝氧化物含量增加,游离态铁铝氧化物均与有机碳呈显著正相关。与CK处理相比,NL1和NL2处理游离态氧化铁、铝分别提升了 18.10%~19.84% 和 22.99%~40.23% ;NL1和NL2处理铁铝结合态有机碳占比分别提升了5.44个和1.67个百分点,紧密结合态有机碳占比分别下降了8.96个和12.39个百分点。重组分有机碳多糖的相对强度体现为 CK>NL1>NL2 ,醇酚、芳香族、羰基和脂肪族的相对强度为 NL2>NL1>CK ;非钙镁结合态和紧密结合态有机碳各官能团的相对强度规律与重组分有机碳相反。研究表明,施氮可以提升砂姜黑土各形态铁铝氧化物的含量;降低有机碳组分中紧密结合态有机碳的占比,提升铁铝结合态有机碳的占比;提高砂姜黑土重组分有机碳的稳定性。
摘要:为探究化肥配施有机物料对华南地区稻田土壤微生物特性的影响,试验采用磷脂脂肪酸(PLFA)指纹图谱的方法,通过田间试验,研究了化肥配施有机物料(秸秆、生物炭)对早、晚稻土壤微生物类群数量、群落组成及网络特性的影响。结果表明:与对照处理相比,早稻土壤生物炭处理革兰氏阳性菌 (G+) 、放线菌和革兰氏阴性菌 (G- )的PLFA含量分别显著下降 53.67% /24.88% 和 18.47% G+/G- 以及细菌/真菌有所下降。而在晚稻土壤中,对照、秸秆还田、生物炭还田处理各类群微生物数量、群落组成差异不显著,主要由于稻田土壤环境由适宜条件(早稻土壤)转变为干旱胁迫条件(晚稻土壤)后,对照处理 G+ 、放线菌和 G- 的PLFA含量分别下降 50.42% 、 15.43% 和11.10% ,秸秆还田处理 G+ 、放线菌和G的PLFA含量分别下降 54.17%.18.13% 和 18.44% ,同时微生物网络结构复杂性明显降低。生物炭处理晚稻土壤微生物网络结构复杂性高于早稻土壤,且微生物网络关系由竞争转变为合作关系。在早、晚稻种植过程中,速效养分计量比及降雨量是决定微生物特性的关键要素。
摘要:以上海市金山区枫泾镇生态环境导向开发(EOD)模式田园综合体内的农用地为研究对象,系统分析了该田园综合体不同农用地类型下单位面积碳储量 (Dsoc) 、活性有机碳(LOC)惰性有机碳(ROC)、溶解性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)的分布特征,探讨了影响 Dsoc 的主要环境因子,并估算了不同农用地类型的土壤碳汇量。结果表明:稻虾共作土壤中 Dsoc 最高(非生长季为55.63t?hm-2 ,生长季为 63.46t?hm-2, ,且生长季显著高于非生长季。土壤有机碳组分(LOC、ROC、DOC及MBC)含量与 Dsoc 呈相同的变化趋势。相关性分析结果表明,土壤中的 DS0C 与总氮显著正相关,说明总氮是影响土壤有机碳的主要指标。田园综合体土壤总碳汇量为 299.21t?a-1 ,其中单位面积碳汇量较高的农用地利用类型有稻虾共作 (7.83t?hm-2?a-1) 、立体农业区的果树种植(7.59t?hm-2?a-1) ,以及清水养殖 7.02t?hm-2?a-1. 。研究表明,推广稻虾共作、立体农业和清水养殖等特色农业模式,结合秸秆还田和沉水植物种植等措施,是进一步实现优化EOD模式田园综合体低碳发展的途径。
摘要:为探究洱海流域蓄雨控灌模式对稻田磷浓度变化和水分利用效率的影响,于2022年、2023年和2024年在云南省洱海流域开展了为期3a的田间定位试验研究,试验设置两种灌溉模式:常规淹灌(常灌)和蓄雨控灌(控灌)。观测不同处理蘖肥后田面水、土壤水(地表下 0~20cm 和 20~40cm )中总磷(TP)和可溶性磷酸盐(DP)的浓度变化,并对磷素运移规律进行研究。结果表明:与常灌相比,控灌均降低了稻田田面水 ?0~20cm 及 20~40cm 土壤水的TP和DP浓度。控灌2022年、2023年和2024年的田面水TP浓度较常灌分别降低 2.2%.63.9% 和 36.8% ,DP浓度分别上升 12.5% 、降低 16.0% 和 26.3%;0~20cm 土壤水TP浓度较常灌分别降低 5.4%.5.8% 和 31.8% ,DP浓度分别降低 25.8%.41.9% 和 50.0% : 20~40cm 土壤水TP浓度较常灌分别降低 19.0%.57.4% 和60.9% ,DP浓度分别降低 45.0%.64.7% 和 58.3% 。随着土壤剖面深度的增加,土壤水磷浓度均在一定程度上呈现减小趋势。控灌和常灌的雨水利用率均较高,而控灌有利于降低地下水位,且控灌3年的产量和灌溉水分生产率较常灌分别增加 4.83% 6.47% 、3.79% 和 102.27%.120.87%.103.61%(P<0.05) ,灌水量分别减少 48.30%,51.89%,49.05%(P<0.05) ,雨水利用率分别提高 4.48% )2.17%.2.06% 。研究表明,控灌能减少稻田田面水及土壤水的磷素流失,有效减少灌水量及灌水次数,提升水稻产量及灌溉水分生产率,达到节水、增产、减排的目标。
摘要:本研究聚焦汾河流域区域性农业面源污染问题,运用等标污染负荷法、自然间断点分级法、极差法和熵值法开展汾河流域40个县(市、区)2012—2022年农业面源氮磷污染时空分布特征及潜在风险研究。结果表明,流域农业面源污染排放总体呈波动下降趋势,总氮(TN)和总磷(TP)分别下降了 11.99% 和 13.19% ,总体来说,2018—2019年TN和TP下降最为显著,下降幅度达10.74% 和 9.15% ,此后污染排放缓慢增加。农村生活源的排放量下降最大,两污染物下降幅度均为 24.58% ;流域中游和下游县区的农业面源污染程度显著高于上游地区,其中清徐县、新绛县和绛县3县被划分为高风险区,流域内其余37个县(市、区)属于中、低风险区。因此,需根据不同区划类型,构建农业面源污染“分区施策、精准防控、系统治理”体系,依据区域环境风险等级差异,采取组合化、差异化的防治策略。
摘要:根据地下水环境状况调查评估要求,采集山西省晋城市某化工园区14组地下水样品,采用内梅罗指数和相关性分析方法对锰、铜、锌、砷(类金属)镉、铅、镍、汞、六价铬进行水质分析以及相关性分析,利用反距离权重插值法研究污染分布特征,并采用健康风险模型对不同人群在不同暴露途径下的健康风险进行量化评估。结果显示:重金属锰为严重污染,铅和镍为中度污染,内梅罗污染指数分别为 26.97,0.85,0.81 。锰的变异系数最大 212.56% ),镍最小( 63.60% ),所有重金属均高度变异。锰、铜、铅、镉、镍元素的浓度之间存在显著正相关关系( (P<0.05) ,说明这5种重金属的污染源以及迁移途径相似,推测可能来源于企业生产活动,类金属砷和以上5种重金属之间的相关性不显著,推测砷来源于农业活动或自然源以及历史遗留。在不同暴露途径下,锰对成年人和未成年人的风险值最大,但研究区整体非致癌风险值低于1,处于人体可接受水平。研究表明,镉通过饮用途径对未成年人和成年人造成的致癌健康风险最大,风险值为 1.31×10-4 和 1.15×10-2 ,已超过致癌风险可接受范畴;皮肤接触途径下,砷和镉引发的致癌风险尚处于可接受水平。
摘要:本研究利用碱和酸预处理农业废弃物的水解液充当碳源,通过周丛生物脱氮试验评估其对周丛生物脱氮能力的强化效果,并结合周丛生物生物量、胞外聚合物(Extracelular polymeric substances,EPS)组分分析和16S rRNA基因测序技术揭示外加碳源对周丛生物的生长和微生物群落的调控机制。结果表明:碱预处理玉米芯水解液(YMX)因其高化学需氧量[ 0.704)g?L-1] 和缓释糖类 (74% ),显著提升了周丛生物对总氮(TN)、铵态氮( NH4+-N) 及硝态氮 NO3--N. 的去除率(分别达 84.4% 、100% 和 67.5% ),其优势源于假单胞菌门(Pseudomonadota, 42.1% )的富集及其携带的完整反硝化基因簇 。酸预处理玉米秸秆酶解液(JG)虽COD释放量较低 (ΔCOD=6.408g?L-1) ,但通过蓝细菌门(Cyanobacteria, 55.8% 与溶杆菌属(Lysobacter, 6.4% )的"光驱碳供给-异养反硝化"协同路径,实现了与YMX组相当的硝酸盐去除率( 70.5% Us. 67.0% )。此外,外源碳输入通过重塑胞外聚合物(EPS)组成驱动群落重构,YMX组多糖含量提升了 16.0% ,增强了周丛生物机械强度并促进异养反硝化;JG组蛋白质含量增加了 26.5% ,可通过吸附酚类抑制物缓解毒性。
摘要:为探究夏季多层笼养肉鸡舍舍内颗粒物与微生物群落在肉鸡饲养过程中的分布变化特征,优化肉鸡舍夏季环境控制管理,本研究采集测定7列4层笼养大型肉鸡舍内1、21日龄和49日龄的颗粒物(TSI ?.PM10.PM2.5 和 PM1 )浓度,同时采集颗粒物TSP,提取微生物总DNA,分别对细菌16S rDNA的V3~V4区域和真菌ITS2区域进行PCR扩增测序分析。结果表明:随肉鸡日龄增加,舍内 TSP,PM10,PM2.5 和 PM1 浓度显著升高 P<0.05 ,且沿前部、中部和后部区域依次显著升高( (P<0.05) ,同时 PM10,PM2.5 和 PM1 在TSP中的比例沿前部、中部和后部逐渐降低。TSP中细菌Chao1指数随肉鸡日龄增长而显著升高,真菌Chao1指数则显著降低。芽孢杆菌门(Bacilota)、假单胞杆菌门(Pseudomonadota)、拟杆菌门(Bacteroidota)和放线菌门(Actinomycetota))是细菌的主要菌门,其中1日龄假单胞杆菌门相对丰度最高( 50.71% ),21日龄和49日龄以芽孢杆菌门相对丰度最高( 80.42% 和 87.45% )。细菌中唾液乳杆菌属(Ligilactobacillus)粪杆菌属(Faecalibacterium)和乳酸杆菌属(Lactobacillus)相对丰度在49日龄显著升高( P<0.05 ,而一些潜在病原菌如埃希氏-志贺菌属(Escherichia-Shigell)等的相对丰度在49日龄降低。子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是真菌的主要菌门,其中子囊菌门为优势菌门。曲霉属(Aspergilus)枝孢属(Cladosporium)和念珠菌属(Diutina)是真菌在各阶段相对丰度最高的菌属。研究表明,夏季多层笼养肉鸡舍内颗粒物浓度随肉鸡日龄增加而显著升高,鸡舍中后部颗粒物浓度显著高于前部。随肉鸡饲养日龄增加,舍内空气微生物细菌 ∝ 多样性显著增加,真菌 ∝ 多样性显著降低。细菌中以唾液乳酸杆菌属、乳酸杆菌属和粪杆菌属为肉鸡饲养中后期优势菌属,曲霉属、枝孢属和念珠菌属为真菌优势菌属。
摘要:为探究覆膜处理对猪粪好氧堆肥中 NH3 和温室气体 (N2O,CH4) 的减排效果及其功能微生物的影响机制,本研究设置覆膜静态堆肥(FC)与常规翻抛堆肥(FT),监测25d堆肥过程中堆体温度、气体排放通量并测定硝化细菌、反硝化细菌及相关功能基因(narG,nirK,nirS,nosZ) 、产甲烷菌 (mcrA) 和甲烷氧化菌 (pmoA 的丰度。结果表明:FC高温期( >50‰ )持续13d,显著长于FT(9d);FC的 NH3 和 N20 累积排放量较FT分别显著降低 46.7% 和 94.3% ,CH4排放无显著差异( P<0.05, ;试验后期FC硝化细菌丰度显著高于FT,而FT处理后期反硝化细菌丰度高且关键反硝化功能基因 (narG,nirK,nirS,nosZ) 表达增强 (P<0.05) ,导致 N2O 排放速率较快;两种堆肥模式下产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度无显著差异。研究表明,覆膜堆肥通过延长高温期抑制反硝化菌活性并促进硝化作用,实现了 NH3 和 N2O 的高效协同减排,但对CH4排放影响不显著。
摘要:为得到橘绿木霉GF-11发酵杏鲍菇菌渣的微生物菌肥,采用单因素结合响应面法研究了橘绿木霉GF-11发酵杏鲍菇菌渣的最佳产孢条件,采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法和 2,2′ -联氮-双-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)法测定纤维素酶和漆酶酶活,采用降解率法测定降解效果,并采用LC-MS/MS对发酵产物进行分析,探究是否存在有抑菌和促生作用的化合物。结果表明:发酵过程中对橘绿木霉GF-11产孢影响显著的4个主要因素是NaCI含量、接种量、发酵温度和发酵时间。最佳发酵条件为麸皮占比 50% 含水率 150% NaCl含量 0.7% 、接种量 12% 、发酵温度 28°C 和发酵时间10.6d,此时的产孢量达 ,比只加水、接种量为 10% 发酵杏鲍菇菌渣时的分生孢子产量提高了4.52倍。发酵后基质的外切葡聚糖酶活、內切葡聚糖酶活和滤纸酶活分别为 0.506,0.361U?mL-1 和 0.764U?mL-1 ,漆酶酶活为 15.94U?mL-1 ,发酵基质的降解率达到 36.83% ,可产生如生长素、苯并噁嗪酮等多种抑菌和促生代谢物。研究表明,橘绿木霉GF-11发酵杏鲍菇菌渣的产孢量较高,该微生物菌肥具有良好的田间和基质肥应用潜力。
摘要:为寻找高效强力的木质纤维素降解酶,本研究从农业秸秆堆肥样本中分离获得一株产纤维素酶的地衣芽孢杆菌(Baciluslicheniformis)YC36。通过同源克隆技术获得其纤维素酶基因,构建 pET-32a(+) 重组质粒,并在大肠杆菌BL21(DE3)中实现异源表达。采用亲和层析法纯化重组蛋白,并对其酶学特性进行系统分析,同时结合生物信息学方法探讨其耐碱机制。结果表明:YC36重组纤维素酶分子量为 70.4kDa 。酶学性质分析显示,该酶的最适反应条件为 pH9.0 和 55qC ,在 pH5.0~9.0 和温度 50~65% 范围内时,酶活性保持在 80% 以上。热稳定性测试表明,在 55°C 条件下孵育 60min ,酶活性仍能保持 85% 。在离子效应方面, Mg2+ 可显著增强酶活性,而 Cu2+ 表现出较强的抑制作用。生物信息学分析发现,YC36具有GH9-CBM3结构域、高疏水性内核和碱性活性位点,这些特点赋予其优异的耐热性和较广的pH适应性。本研究揭示了YC36的GH9纤维素酶在高温碱性环境中的功能特性,通过其GH9-CBM3结构域、高疏水性内核及碱性活性位点等关键结构特征,阐明了该酶耐热性和pH适应性的分子机制。
摘要:为探讨不同水分条件下黑土氮素转化和温室气体排放规律,以荒地和开垦农田黑土为对象,在 25°C 和不同水分条件 [60% 最大持水量(WHC)和 90% WHC下进行7d培养试验,研究土壤中无机氮含量的变化及 CO2 和 N2O 的动态排放。结果表明,黑土开垦后净氮矿化速率显著下降,而净硝化速率显著增加 (P<0.05) ,水分含量变化对荒地土壤和开垦土壤的净氮转化速率都没有显著影响(
摘要:为探究设施蔬菜大棚土壤中微生物群落与气态亚硝酸(HONO)释放之间的关系,本试验使用大气HONO在线监测系统,观测设施蔬菜大棚作物生长周期内HONO的排放情况,分析作物播种、施肥后、收割前、收割后4个阶段的土壤理化指标、土壤微生物群落结构和土壤微生物氮循环功能基因丰度的动态变化,明确了土壤微生物在作物生长全周期内的响应,并探究了施肥提高土壤HONO排放的机理。结果表明,试验周期内土壤HONO排放通量范围为 -4.38~35.25ng?m-2?s-1, ,施肥前土壤HONO平均排放通量为 (0.64±1.36)ng?m-2?s-1 ,施肥后土壤HONO平均排放通量为 (1.81±3.91)ng?m-2?s-1 。施肥提高了设施蔬菜大棚土壤HONO排放,导致土壤酸化,促进土壤 NO2- 向HONO转变。此外,施肥显著提高了AOAamoA、AOBamoA和nirK/nirS丰度,但是可通过提高土壤氧化还原电位抑制微生物的反硝化作用,导致土壤中以硝化作用为主导,并可通过促进土壤微生物硝化反应中的氨氧化过程促进土壤NOz的形成并导致NO2的积累,而酸性条件进一步促进NO2向大气释放,提高土壤HONO的排放通量。