科研产出
镉污染对稻田土壤真菌群落结构及多样性的影响
《南方农业学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]探究镉胁迫对稻田土壤真菌群落结构及其多样性的影响,为阐释镉胁迫对稻田土壤微生物多样性的影响机制提供科学依据.[方法]以湖南某镉矿周边3个镉污染程度(高、中和低)的稻田土壤为研究对象,采集土壤样品,测定土壤养分含量,利用Illumina MiSeq高通量测序技术探究土壤真菌群落结构,对比分析不同镉污染组土壤真菌群落多样性和群落结构差异.[结果]稻田土壤的真菌α多样性随着镉污染水平升高逐渐降低,高镉组(总镉含量>3.0 mg/kg)α多样性显著低于中镉组(总镉含量0.3~3.0 mg/kg)和低镉组(总镉含量?3.0 mg/kg)(P?0.05,下同),但中镉组和低镉组之间的差异较小.高镉组与中、低镉组土壤样品间真菌群落具有显著差异.在门水平上,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)在所有样品组中均属优势菌门,相对丰度在51.09%~81.93%.韧伞属(Hypholoma)、篮状菌属(Talaromyces)、Meliniomyces属在高镉组的相对丰度显著高于中镉组和低镉组,可能是潜在的耐镉菌.有机质、pH、碱性氮、有效磷、有效钾、总磷、总镉及有效镉均与土壤真菌群落结构呈极显著正相关(P?0.01).[结论]高浓度镉污染可降低稻田土壤真菌群落α多样性并改变土壤真菌群落结构.pH、碱性氮、有效磷、有效钾、总磷、有机质、总镉及有效镉均与土壤真菌群落结构显著相关,是影响土壤真菌群落结构的主要驱动因子.
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镉污染水稻种子内生细菌的分离及其耐镉性和植物促生性研究
《微生物学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]植物内生细菌在促进植物生长和重金属污染土壤修复中发挥着重要作用.本研究对镉污染水稻种子内生细菌进行分离和功能鉴定,从而确定其镉耐受性、植物促生性以及对镉胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的影响.[方法]采用乙醇-次氯酸钠联合灭菌法对水稻种子进行表面灭菌,采用标准平板培养法对内生细菌进行分离、纯化;对菌株16S rRNA基因进行扩增和测序,鉴定菌株的分类学地位;运用微量稀释法、电感耦合等离子体质谱法、比色法测定内生细菌的镉耐受性、镉去除率和植物促生性;采用浸种法进行菌剂侵染,观察施加菌剂对水稻种子萌发、幼苗生长和锅积累的影响.[结果]从两个水稻品种的种子中共分离得到133株内生细菌,分属于12个属的24个种.在低镉品种728B中分离得到83个菌株,主要包括假单胞菌属(34.94%)、芽孢杆菌属(28.92%)和类芽孢杆菌属(10.84%)菌株.在高镉品种博B中分离得到50个菌株,主要包括泛菌属(40%)、短小杆菌属(22%)和微杆菌属(12%)菌株.对24个代表性菌株的镉耐受性进行测定,发现镉离子对菌株的最小抑制浓度介于80-2 560 μmol/L,其中芽孢杆菌HNR-4具有最高的镉耐受性.在含有5 μmol/L CdCl2液体培养基中培养24 h,HNR-4对镉的去除率达到77.57%.对24个菌株的植物促生性测定发现,IAA合成量为0.78-40.12 μg/mL;铁载体产生量为1.46-752.74 mg/L;溶磷量为0-3.10 mg/L;ACC脱氨酶比活力为0-9.22 U/mg.施加芽孢杆菌HNR-4菌剂显著提高了镉胁迫下水稻种子萌发率和幼苗茎叶长,减小了镉离子由根部向地上部分的转移系数.[结论]尽管不同镉污染水稻品种的种子内生细菌组成存在一定差异,但这些内生细菌均有不同程度的耐镉性和植物促生性.对耐镉内生细菌的分离和鉴定,有助于进一步探讨重金属污染下内生细菌与植物互作机制以及微生物应用于农田重金属污染修复的潜力.
关键词： 镉污染 水稻种子 内生细菌 重金属耐受性 植物生长促进性
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耐镉阿氏芽孢杆菌缓解水稻受镉胁迫的研究
《农业环境科学学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：为了探究阿氏芽孢杆菌T61缓解水稻受镉胁迫的效应,运用96孔板法、电感耦合等离子体质谱法、比色法测定菌株T61的镉耐受性、镉去除率和植物促生性;利用绿色荧光蛋白标记的T61,观察菌株在水稻上的定殖;利用蘸根法施加T61菌剂,观察其降低水稻籽粒镉积累的效应.结果表明:菌株T61对Cd2+的最大耐受浓度达到500μmol·L-1;在含镉液体培养基中培养24 h后,菌株T61对Cd2+的去除率超过50%.菌株T61可以合成植物促生性物质吲哚乙酸(6.2μg·mL-1)和铁载体(46.6μmol·L-1),并具有溶磷能力(37.1μg·mL-1).菌株T61可以在水稻根和茎上定殖.大田条件下,T61菌剂可以降低营养期水稻茎叶丙二醛含量和抗氧化酶活性,并使水稻728B和NX1B籽粒中的镉含量分别降低13.5%和11.2%.研究表明,阿氏芽孢杆菌T61是一株具有植物促生性的耐镉细菌,可以缓解某些水稻品种遭受的镉胁迫,在镉污染稻田的微生物修复方面具有一定的应用前景.
关键词： 镉污染 水稻 芽孢杆菌 植物促生性 抗氧化酶 生物修复
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不同镉背景值农田中荞麦镉积累转运特性研究
《中国农学通报 》 2021 CSCD
摘要：为探明荞麦在不同镉背景值农田中的镉积累转运特性,为镉污染农田的植物修复作用奠定基础。以8个荞麦品种（系）为材料,在9个镉污染农田开展多点试验,检测荞麦根、茎叶、籽粒镉含量。结果表明:荞麦对镉的吸收积累能力很强,在一定范围内,随着土壤镉含量增加,荞麦籽粒镉含量先呈增加趋势,随后镉含量不再明显增加。荞麦成熟期不同部位对镉的吸收规律表现为茎叶>根>籽粒;茎叶镉富集系数2.035.52,根镉富集系数1.034.08,籽粒镉富集系数0.150.92;根-茎叶镉转运系数1.342.30,茎叶-籽粒镉转运系数0.070.22。说明荞麦是适合用作重金属污染土壤修复的潜力植物,具有明显的镉富集能力和较强的镉运输能力,土壤镉主要转运并积累在茎叶中。
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稻田土壤光合细菌群落对镉污染的响应
《环境科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：稻田重金属污染每年造成水稻产量的巨大损失,重金属污染问题日益受到人们的关注.因此,了解不同镉污染水平下水稻土微生态及理化性质的变化具有重要意义.本研究通过16S测序技术探讨稻田土壤光合细菌群落对不同镉污染水平的响应.结果表明,随着镉污染程度升高,pH值、总镉和有效镉含量逐渐降低.高镉组、中镉组和低镉组的土壤α多样性差异较小,富集的光合细菌种群具有显著差异,光合细菌群落之间也均具有显著差异.高镉组光合细菌物种之间有效连接明显多于中镉和低镉组,连接更紧密且密度更高.碱性氮、pH、有效磷、有效钾、总氮、总磷、有机质、总镉和有效镉是影响光合细菌群落的重要因素,与光合细菌群落显著相关,解释了59.90%的光合细菌群落变异,其中有效镉含量与Methylorubrum populi、Methylorubrum extorquens、Methylobacteriumsp. Leaf125和Rhodopseudomonassp. AAP120显著正相关（R> 0.05,P<0.05）.本研究对了解镉污染对稻田土壤特定功能微生物种群的影响具有重要意义.
关键词： 水稻土 镉污染 紫色光合细菌 16S测序 微生物群落分布
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基于多类别的镉稻米近红外光谱识别分析
《中国食品学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：采用近红外(NIR)光谱结合化学计量学方法对不同镉污染程度的稻米进行鉴别.首先利用主成分分析(PCA)对样本的NIR光谱进行解析,再用有监督学习算法偏最小二乘识别分析(PLS-DA)、径向基人工神经网络(RBF-ANN)及支持向量机(SVM)对不同污染程度的镉稻米进行定性建模分析.本文还讨论了不同的光谱预处理方法以及建模方法对识别效果的影响.由于NIR光谱差异太小,所以PCA得分图重叠严重,类之间很难区分,PLS-DA、RBF-ANN与SVM模型的预测集鉴别准确率分别为77.1%,67.8%与67.2%,PLS-DA的识别率最高.近红外光谱技术与化学计量学方法虽难以获得预测准确率较高的识别模型,但其预测结果还是可用于超标镉稻米的初步筛查.
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Cd污染稻田专用土壤调理剂修复效果评价（英文）
《Agricultural Science & Technology 》 2019
摘要：采用大田试验,以常规施肥为对照,并与施用石灰进行对比,对14个镉(Cd)污染稻田土壤专用调理剂进行效果分析与评价。结果表明,施用土壤调理剂对水稻产量无显著影响;土壤调理剂降低稻米Cd含量的效果相对稳定,但不同土壤调理剂降低稻米Cd含量的效果存在较大差异。早、晚稻施用土壤调理剂的稻米Cd含量降幅分别为22.65%～44.24%和15.20%～63.03%,降低水稻茎叶Cd含量的效果与之趋势相同。聚类分析结果表明,土壤调理剂主要分为三类:一类依靠提升土壤pH值,钝化土壤Cd活性,减少土壤Cd向水稻体内迁移转运,降低稻米Cd含量的效果较好;一类主要利用相关元素与镉产生的拮抗作用,抑制水稻茎秆中Cd向稻米的迁移和再分配,但降Cd效果一般;还有一类为中等稻米降Cd效果的产品类型,其作用机制可能是前两类的效果兼而有之,但稻米降Cd效果有待增强。
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6种植物对土壤中镉的富集特性研究
《中国农学通报 》 2019 CSCD
摘要：为筛选出能适应中轻度重金属污染农田的镉移除植物,以甜高粱、生物质高粱、玉米、油葵、商陆、籽粒苋为材料,在湖南省典型重金属镉污染区开展田间试验,研究这6种植物对土壤中重金属镉的富集特性.结果表明:植株中镉的含量高低受植物品种和土壤中镉的含量影响较大,试验点中6种植物地上部分重金属镉的含量高低顺序为:籽粒苋>商陆>生物质高粱>油葵>甜高粱>玉米,且株洲>湘潭>醴陵.除玉米外,其他植物地上部对重金属镉的富集系数均大于1,具备对镉的富集特性,其中籽粒苋对重金属镉的富集系数最高.籽粒苋对镉有很强的富集性,是修复土壤重金属镉污染的良好材料.
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活化改性矿物基土壤调理剂的研发及产业化——(Ⅴ)污染稻田修复过程中对土壤有效态镉的影响
《中国高新科技 》 2018
摘要：文章所采用的矿物基土壤调理剂采用天然铝硅酸盐矿物活化改性研制。将矿物基土壤调理剂应用于湖南省株洲市镉污染稻田修复,并着重研究了其对土壤有效态镉的影响。结果表明,施用矿物基土壤调理剂对晚稻产量有一定增产效果,但可显著降低稻米中的镉含量,且土壤有效态镉含量也有不同幅度的下降。施用该矿物基土壤调理剂100~300kg,早稻稻米镉含量降低31.94%~50.32%、晚稻降低37.67%~55.48%,差异显著,土壤有效态镉含量降低19.87%~31.41%,且降低镉含量的效果随其施用量的增加而增加。矿物基土壤调理剂降低土壤有效态镉的主要作用除粘土矿物类的离子交换吸附、配合等特性外。更重要的是,经活化后,其活性硅铝酸含量高、碱性较强,从而实现了Cd固化与稳定化。
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